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Aus welchen Teilen ist neuronales Gewebe aufgebaut?
- Nervenzellen
- Neuroglia ("Stützgewebe")
Erkläre den Aufbau einer Nervenzelle. Aus welchen Teilen bestehen sie?
- Dendriten
- Zellsoma (Perikaryon)
-> mit Nukleus und Nukleolus
- Axon
- Synapsen
Welche Typen von Neuronen gibt es? Erkläre nennenswerte Merkmale und nenne Beispiele.
- multipolare Neurone: viele, stark verzweigte Dendriten, ein Axon
z.B. Gehirn und Rückenmark
- bipolare Neurone: ein Dendrit, ein Axon
z.B. olfaktorische Zellen, sensorische Zellen (Netzhaut, Innenohr)
- (pseudo-) unipolare Neurone: Perikaryon (=ein Axon und ein axon-
ähnliches Dendrit
z.B. Information ins Rückenmark
Wie kann man Neuronen funktionell einteilen?
- nach Leitungslinien und Versorgungsgebieten
1. afferente Neurone: senden Signale zum ZNS (Afferenzen)
- somatische Afferenzen: von Gelenke, Skelettmuskeln, Haut
- viszerale Afferenzen: von Eingeweiden
2. efferente Neurone: Signale von ZNS ausgehende (Efferenzen)
- motorische Efferenzen: zu Skelettmuskeln
- vegetative Efferenzen: zu Drüsen, glatte Muskel, Herzmuskel
Erkläre die Funktionalität einer Erregungsleitung (Axon). Was ist der Unterschied eines Nervensignals zu einem normalen Aktionspotential?
- Axon mit Spannungsgradient
- Aktionspotential wird am Start des Axons ausgelöst -> löst weitere
AP entlang des Axons aus
- kurz nachdem ein AP einen Teil des Axons passiert hat, ist dieser
Teil für kurze Zeit refraktär
- Nervensignal ist eine Reihe von selbstauslösenden
Aktionspotentialen d.h. ein AP ist auslöser für das nächste usw.
Erkläre den Aufbau eines myelierten Axons im ZNS und peripheren Nervensystem. Welchen Vorteil hat eine Myelinscheide für ein Axon?
ZNS:
- Oligodendrogliazellen bilden das Myelin und die Myelinscheide
peripheres NS:
- Schwannzellen bilden Myelin
- umfassen Axon und bilden so die Myelinscheide
-> myeliertes Axon kann Signale schneller weiterleiten
Wie funktioniert die Erregnungsübertragung in chemischen Synapsen? Welche Einteilungen gibt es?
- asymmetrische Bauweise zwischen prä- und post-
synaptischer Seite
- zwischen prä- und post-synaptischer Seite befindet sich der
synaptische Spalt
- Übertragung ist unidirektional (in eine Richtung) von prä- zu post-
synaptischer Seite
-> exzitatorisch (erregend)
-> inhibitorisch (hemmend)
Wie funktioniert eine exzitatorisches Synapse?
- Depolarisation führt zum Einstrom von Ca-Ionen
- dies löst die Exozytose von Acetylcholin als Neurotransmitter aus
- ACh löst exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) an post-
synaptischer Seite aus
- EPSP sorgt für die Depolarisation der post-synaptischen Zelle und
löst ein Aktionspotential aus
Erläutere die zwei Arten von EPSP.
schnell:
- Neurotransmitter bindet an Rezeptor und löst sofortige Reaktion aus
z.B. Neurotransmitter der liganden-gesteuerten Ionenkanal aktiviert
langsam:
- Neurotransmitter bindet an Rezeptor und löst Signalkette
z.B. Aktiviertes G-Protein aktiviert die Adenylate-Cyclase
Wie funktioniert die inhibitorische Synapse?
- Neurotransmitter binden an Ionenkanäle für K+ und Cl- der post-synaptischen Membran
- Kalium-Kationen strömen aus, Chlor-Anionen strömen ein
- dies sorgt für eine Hyperpolarisation der Zelle und erschwert so die
Auslösung eines Aktionspotentials
-> sorgt also für ein inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP)
Welche Arten von Synapsen gibt es?
Bildung einer Synapse mit:
- Dendrit -> axodendritische Synapse
- Zellkörper (Soma) -> axosomatische Synapse
- Axon -> axoaxonische Synapse
d.h. der post-synaptische Bereich kann von einem Dendrit, Soma oder Axon gebildet werden
-> prä-synaptische Seite wird nahezu immer von einem Axon gebildet!
Welche Eigenschaften und Gemeinsamkeiten besitzten alle Neurotransmitter? Nenne ein paar Beispiele inkl. der dazugehörigen Rezeptoren.
Eigenschaften:
- vermitteln Erregungs übertragung an chemischen Synapsen
- verschiedne chemische Stoffklassen
Gemeinsamkeiten:
- präsynaptische Synthese
- Speicherung in Vesikel
- Freisetzung ausgelöst durch AP
- Bindung an sub(post)synaptische Rezeptoren
- rasche Elimination (enzymatische Spaltung und Wiederaufnahme)
Beispiele:
- Acetylcholin -> nikotinische R.
- Dopamin -> Dopamin-R.
- Serotonin -> Serotonin-R.
- Histamin -> Histamin-R.
- Endorphin -> Opioid-R.
- uvm...
Erkläre die Freisetzung und Re-Uptake eines Neurotransmitters anhand einer nikotinischen Synapse.
- Acetylcholin wird durch Exozytose freigesetzt
- nach der Aktivierung des nikotinischen Rezeptors wird ACh durch
das Enzym Acetylcholinesterase in Cholin und Acetat
- Cholin wird wieder von der Präsynapse aufgenommen
- Das Enzym Cholinacetyltransferase synthetisiert aus Cholin und
Acetyl-CoA wieder ACh
-> Bei Alzheimer-Patienten ist die Cholinacetyltransferase um 30-70%
reduziert
Der Verlust welcher Neuronen tritt bei Patienten mit Morbus Parkinson auf?
dopaminergen Neurone
Wie kann man Neuroglia einteilen? Nenne Beispiele.
Welche Funktionen erfüllen sie?
Glia des peripheren NS:
z.B. Schwannzellen, Mantelzellen
Glia des ZNS:
z.B. Astrozyten, Oligodenrogliazellen
- Hüll und Stützfunktion
z.B. benachbarte Neuronen, Abdecken von Nervendefekten
- Isolierung
z.B. gegen Schädelknochen, Rückenmark, Blutgefäße
- Kontrolle des Extrazellularraums
z.B. Ionen-Gehalt, Neurotransmitter-Gehalt, pH-Wert
- Stoffwechselfunktion
Welche Rezeptortypen (auf zellulärer Ebene) gibt es? Für welchen Sinn sind sie jeweils zuständig? Für welche Empfindungsqualtitäten ist jeder jeweilige Sinn zuständig?
Photorezeptoren:
- Gesichtssinn: hell, dunkel, Farben, Formen, Bewegungen
Thermorezeptoren:
- Temperatursinn: Kälte, Wärme
Mechanorezeptoren:
- mech. Hautsinn: Druck, Berührung
- Gehörsinn: Lautstärke, Tonhöhe
- statikinetischer Sinn: Körperlage, Beschleunigung
Chemorezeptoren:
- Geruchssinn: Gerüche
- Geschmackssinn: sauer, salzig, süß, bitter
Nozizeptoren:
- Schmerzsinn: heller Schmerz, dunkler Schmerz
Erkläre wie bei Rezeptoren Potentiale aussehen.
- In Rezeptorzellen gibt es sogenannte Sensor-Potentiale
- Diese halten, im Gegensatz zu Aktionspotentialen, solange an, bis
der Reiz wieder verschwindet z.B. Druck auf der Haut
Welche Arten von Sinneszellen gibt es? Erkläre diese und nenne Beispiele.
primäre Sinneszellen:
- Sensor ist das afferente Neuron selbst
- generieren sowohl SP als auch AP
z.B. Mechanosensoren der Haut, Geruchssensoren
sekundäre Sinneszellen:
- besitzen slebst kein Axon
- bilden eine Synapse mit einem afferenten Neuron, der für die
Generierung von AP's zustädnig ist
z.B. Photorezeptoren in der Retina, Haarzellen der Chochlea
Als Beispiel einer primären Sinneszelle:
Welche Arten von Mechanorezeptoren gibt es in unserer Haut? Für welches Empfinden sind sie zuständig und wo befinden sie sich genau?
-> Merkel-Zelle: vertikaler Druck
- in basaler Epidermis
-> Ruffini-Körperchen: laterale Zugspannung
- in apikaler Epidermis
-> Meissner-Körperchen: Geschwindigkeit von Reizen auf der Haut
- in der Dermis
-> Pacini-Körperchen: Vibration
- in der Subkutis
Einzugsgebiet einzelner Sinneszellen ist sehr klein -> Stich an zwei naheliegenden Orten kann unterschieden werden
Als Beispiel einer primären Sinneszelle:
Wie funktionieren die Geruchssensoren?
- Duftmolekül bindet an Rezeptor in Cilien
- aktivierter Rezeptor stimuliert G-Protein
- aktiviertes G-Protein stimuliert die Adenylatcyclase -> Synthes von
cAMP
- cAMP öffnet Ionenkanäle
- Ionenströme lösen ein Sensorpotenial im Soma aus -> solange Reiz
aktiv ist
- Ab dem Axon werden solange AP's an das Gehirn gesendet bis
das Sensorpotenial erlischt
Als Beispiel für sekundäre Sinneszellen:
Wie ist unsere Netzhaut (Retina) aufgebaut? Wie funktioinert sie?
- Photrezeptoren (bestehend aus Stäbchen und Zäpfchen) werden
durch Licht aktiviert -> leiten ein elektrisches Signal synaptisch an
Bipolarzellen weiter
- Bipolarzellen leiten Reize über elektronische Erregungsleitung an die
Ganglienzellen der Netzhaut weiter
- Ganglienzellen leiten den Reiz mithilfe ihres Axons in Form von AP's
an den Sehnerv weiter
-> In der Retina gibt es ca. 120mio Stäbchen und 6mio Zapfen, die auf
ca 1mio Ganglienzellen konvergieren (pro Auge)
Wie sind Photorezeptoren aufgebaut? Erkläre grob die Aufgaben der einzelnen Teile.
- Stäbchen und Zapfen besitzten äußeres und inneres Segment die
über Cilien miteinander verbnden sind
- äußeres Segment: zuständig für Lichtabsorption und Generierung
von elektrischen Signalen -> Form von Stäbchen oder Zapfen
- inneres Segment: besitzt Zellkern und Organellen sowie die Synapse
Dient zur Proteinsynthese und Energieproduktion
-> Neurotransmitter von Photorezeptoren ist Glutamat
Erkläre die Entstehung eines Reezeptorpotentials anhand eines Photorezeptor Stäbchens.
- Licht aktiviert Rhodopsin
- Rhodopsin aktiviert G-Protein Transductin
- Transductin aktiviert das Enzym Phosodiesterase
- Phosphodiesterase spaltet durch Hydrolyse cGMP an den
Natriumkanälen zu 5'-GMP
- 5'-GMP löst sich vom Kanal -> Kanal schließt sich
- gesenkte Permeabilität von Na+ führt zur Hyperpolarisation des
Stäbchens -> elektrisches Signal
So können wir z.B. zwischen hell und dunkel unterscheiden
Als Beispiel für sekundäre Sinneszellen:
Was ist das cortische Organ, wo sitzt es und wie ist es aufgebaut?
- Corti-Organ ist der eigentliche Sitz des Gehörsinnes in der Chochlea
des Innenohrs
- Basilarmembran: kann sich durch Schwingungen verformen
- äußere und innere Haarzellen: nehmen über Bündel von Stereocilien
Schwingungen war
- Tektorialmembran: sitz über Stereocilien der Haarzellen
- Nervus cochlearis: Nervenbahn von Haarzellen zum Hirnstamm
- Stützzellen
Wie funktioniert die Auslösung eines Stimulus im Corti-Organ?
- Durch Schwingungen verformt sich die Basilarmembran (je stärker
die Schwingung umso stärker die Verformung)
- Dadurch werden die Stereocilien gegen die Tektorialmembran
gedrückt
- verbogenen Stereocilien lösen einen mechanischen Stimulus aus
Erkläre die Unterschiede der Signaltransduktion in einer Haarzelle des Innenohres.
a) Stereocilien nicht abgebogen
-> sensorisches Neuron sendet AP's in gewohnten Abständen
b) Stereocilien in Richtung des längsten Stereociliums abgebogen
-> Durch K+ Kanalöffnung kommt es zur Depolarisation der
Haarzelle -> mehr Neurotransmitter werden ausgeschüttet -> es
kommt zu wesentlich mehr AP's im sensorischen Neuron
c) Stereocilien in Richtung des kürzesten Stereociliums abgebogen
-> K+ Kanäle werden geschlossen -> Hyperpolarisation -> weniger
Neurotransmitter werden ausgeschüttet -> wenige AP's