Welche Ionen sind hauptsächlich für das Ruhepotenzial einer Nervenzelle verantwortlich?

Erklärung: Im Ruhezustand herrscht eine ungleiche Ionenverteilung: K⁺ ist intrazellulär konzentriert, Na⁺ extrazellulär. Die Natrium-Kalium-Pumpe hält diesen Gradienten aufrecht und erzeugt das Ruhepotenzial von ca. –70 mV.

Das Ruhepotenzial einer typischen Nervenzelle beträgt etwa ___ mV.

Erklärung: Das Ruhepotenzial liegt bei ca. –70 mV. Es entsteht durch die ungleiche Verteilung von K⁺- und Na⁺-Ionen und die selektive Permeabilität der Membran, hauptsächlich für K⁺.

Beim Aktionspotenzial öffnen sich zuerst die spannungsgesteuerten Natriumkanäle, was zur Depolarisation führt.

Erklärung: Richtig. Bei Erreichen des Schwellenwerts (ca. –50 mV) öffnen sich schnelle Na⁺-Kanäle, Na⁺ strömt ein und die Membran wird depolarisiert (bis ca. +30 mV). Erst danach öffnen sich K⁺-Kanäle zur Repolarisation.

Was versteht man unter dem Alles-oder-Nichts-Prinzip?

Erklärung: Wird der Schwellenwert erreicht, läuft das Aktionspotenzial immer in voller Stärke ab. Die Reizstärke wird nicht über die Amplitude, sondern über die Frequenz der Aktionspotenziale codiert.

Ordne die Phasen des Aktionspotenzials in der richtigen zeitlichen Reihenfolge.

Erklärung: Das Aktionspotenzial durchläuft: Ruhepotenzial → Schwellenwert → Depolarisation (Na⁺-Einstrom) → Overshoot (+30 mV) → Repolarisation (K⁺-Ausstrom) → Hyperpolarisation → Rückkehr zum Ruhepotenzial.

Die Weiterleitung des Aktionspotenzials an myelinisierten Nervenfasern heißt ___ Erregungsleitung.

Erklärung: Bei myelinisierten Axonen springt das Aktionspotenzial von Ranvier-Schnürring zu Ranvier-Schnürring. Diese saltatorische Erregungsleitung ist viel schneller als die kontinuierliche Leitung bei marklosen Fasern.

Welche Funktion haben die Schwann-Zellen?

Erklärung: Schwann-Zellen umwickeln periphere Axone mit einer lipidreichen Myelinschicht, die als elektrischer Isolator wirkt. Im ZNS übernehmen Oligodendrozyten diese Aufgabe.

Die Leitungsgeschwindigkeit myelinisierter menschlicher Nervenfasern beträgt bis zu wie viel m/s?

Erklärung: Myelinisierte Nervenfasern leiten Signale mit bis zu 120 m/s weiter. Unmyelinisierte Fasern erreichen nur ca. 0,5–2 m/s. Die Myelinscheide ermöglicht saltatorische Leitung und steigert die Geschwindigkeit enorm.

An der Synapse wird das elektrische Signal in ein chemisches Signal umgewandelt.

Erklärung: Richtig. An der chemischen Synapse löst das eintreffende Aktionspotenzial die Freisetzung von Neurotransmittern aus dem synaptischen Endknöpfchen aus. Diese diffundieren über den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren der Postsynapse.

Ordne die Schritte der synaptischen Übertragung in der richtigen Reihenfolge.

Erklärung: Die synaptische Übertragung folgt einer festen Kette: elektrisches Signal → Ca²⁺-Einstrom → Exozytose der Vesikel → Transmitterdiffusion → Rezeptorbindung → postsynaptisches Potenzial.

Was bewirkt ein exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP)?

Erklärung: EPSPs depolarisieren die Postsynapse (z. B. durch Na⁺-Einstrom). Mehrere EPSPs können sich räumlich und zeitlich summieren, um den Schwellenwert zu erreichen. IPSPs wirken entgegengesetzt (hemmend).

Der Neurotransmitter, der an der motorischen Endplatte die Muskelkontraktion auslöst, heißt ___.

Erklärung: Acetylcholin (ACh) ist der Neurotransmitter an der neuromuskulären Synapse. Es bindet an nicotinische Rezeptoren der Muskelfaser und löst die Kontraktion aus. Die Acetylcholinesterase baut ACh anschließend ab.

Wie breit ist der synaptische Spalt ungefähr (in nm)?

Erklärung: Der synaptische Spalt ist ca. 20–30 nm breit. Diese geringe Distanz ermöglicht eine schnelle Diffusion der Neurotransmitter von der Prä- zur Postsynapse.

Welche Aussage zur Refraktärzeit ist korrekt?

Erklärung: Die absolute Refraktärzeit (ca. 1–2 ms) entsteht durch inaktivierte Na⁺-Kanäle. Sie sichert die Unidirektionalität der Erregungsleitung und begrenzt die maximale Feuerrate.

Stäbchen in der Netzhaut sind für das Farbsehen verantwortlich.

Erklärung: Falsch. Stäbchen sind lichtempfindlich und ermöglichen das Sehen bei Dämmerung (skotopisches Sehen), unterscheiden aber keine Farben. Zapfen (drei Typen: rot, grün, blau) sind für das Farbsehen (photopisches Sehen) zuständig.

Ordne die Strukturen des Auges in der Reihenfolge, in der Licht sie durchquert.

Erklärung: Licht tritt durch die Hornhaut ein, passiert die Pupille (Blende), wird von der Linse gebündelt, durchquert den Glaskörper und trifft auf die Netzhaut, wo Photorezeptoren das Licht in Nervenimpulse umwandeln.

Die Verrechnung mehrerer gleichzeitig eintreffender EPSPs an verschiedenen Synapsen einer Nervenzelle nennt man ___ Summation.

Erklärung: Bei der räumlichen Summation werden EPSPs von verschiedenen präsynaptischen Neuronen am Axonhügel addiert. Bei der zeitlichen Summation treffen schnell aufeinanderfolgende EPSPs derselben Synapse ein.

Bei welchem Membranpotenzial (in mV) liegt ungefähr der Schwellenwert für die Auslösung eines Aktionspotenzials?

Erklärung: Der Schwellenwert liegt bei ca. –50 mV (variiert je nach Zelltyp zwischen –55 und –40 mV). Wird dieser Wert durch Summation von EPSPs erreicht, öffnen sich spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle und ein Aktionspotenzial wird ausgelöst.

Was geschieht mit Neurotransmittern nach ihrer Wirkung im synaptischen Spalt?

Erklärung: Neurotransmitter werden nach der Signalübertragung inaktiviert: durch enzymatischen Abbau (z. B. Acetylcholinesterase) oder Wiederaufnahme (Reuptake) in die Präsynapse. So wird das Signal beendet und die Synapse kann erneut aktiviert werden.

Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert 3 Na⁺ nach außen und 2 K⁺ nach innen und verbraucht dabei ATP.

Erklärung: Richtig. Die Na⁺/K⁺-ATPase ist ein aktiver Transporter, der pro ATP-Molekül 3 Na⁺ aus der Zelle und 2 K⁺ in die Zelle pumpt. Dadurch wird das Ruhepotenzial aufrechterhalten.

Aufgabe 1 von 20