Verhältnisse im Modell Verhältnisse am Axon Ruhepotenzial

Schulaufgabe aus der Biologie am 20.11.2015 Q12/1
Name: ______________________
Kurs: __________
- Achten Sie auf die Verwendung von Fachbegriffen! Bearbeitungszeit: 70 Minuten Neurobiologie
1. Operationen in der Bauch- oder Brusthöhle sind nur
mithilfe von sogenannten Muskelrelaxantien, die die
Muskulatur lähmen, durchführbar. Sowohl
Succinylcholin als auch D-Tubocurarin sind solche
Mittel. Obwohl sie dieselbe Wirkung zeigen, ist der
Wirkungsmechanismus der Medikamente im
synaptischen Spalt ein anderer. In der folgenden
Abbildung wird Wirkung der Medikamente bei drei
verschiedenen Versuchsansätzen dargestellt:
a) Versuchsansatz ohne Zugabe von Medikamenten
b) Versuchsansatz bei einer Gabe von D-Tubocurarin
c) Versuchsansatz bei einer Gabe von Succinylcholin
Abb.1: Schematische Darstellung des Potentials an der Zielzelle einer Synapse in
drei getrennten Versuchsansätzen
1.1 Erstellen Sie eine beschriftete Skizze, die die Signalübertragung an einer neuromuskulären Synapse darstellt! [8 BE]
1.2 Stellen Sie mithilfe der Abbildung eine begründete Hypothese zur Wirkungsweise beider Medikamente auf! [7 BE]
2. Nervengifte können auf viele verschiedene Weisen wirken, indem sie unterschiedliche zelluläre Abläufe stören. So
können einige Giftstoffe verschiedene Kanalproteine der Plasmamembranen inaktivieren bzw. blockieren. In einem
Versuch hat man eine Nervenzelle mit dem Gift einer
Seeanemonenart behandelt und diese dann sofort danach
gereizt. Die nebenstehende Abbildung zeigt die Antwort
des Axons.
Vergleichen Sie die im Versuch gemessene Antwort mit der
einer nicht vergifteten Nervenzelle, indem Sie den
Kurvenverlauf einer normalen Antwort in das Diagramm
eintragen! Kennzeichnen Sie den Bereich, in dem die
größten Abweichungen auftreten! Stellen Sie nun eine
detaillierte und begründete Hypothese über den
Wirkmechanismus des verwendeten Neurotoxins auf
(Ionentheorie)! [5 BE]
3. Die Möglichkeiten der Erregungsleitung in Axonen kann mithilfe
von folgenden Modellen dargestellt werden.
3.1 Geben Sie für die Modelle a und b jeweils den Fachbegriff für die
Form der Erregungsleitung an und vervollständigen Sie die
Tabelle, die die Verhältnisse im Modell den realen Bedingungen
am Axon gegenüberstellt! [4 BE]
Verhältnisse im Modell
a) ________________ b) _________________
Verhältnisse am Axon
Ruhepotenzial
Umkippender Stein
Steine in Reihe
Aufgehängter Strohhalm
3.2 Schildern Sie sich aus dem Modell ergebende Vor-bzw. Nachteile der beiden Weiterleitungsarten! [2 BE]
Verhaltensbiologie
4. Bei Menschen, die im Sitzen schlafen, fällt bisweilen der Kopf nach vorne. Er wird dann in einer Reflexbewegung,
ohne dass der Betreffende aufwacht, ruckartig wieder in die aufrechte Stellung gebracht.
4.1. Stellen Sie die Vorgänge, die dieser Reaktion zugrunde liegen an einem beschrifteten Reflexbogen dar! [4 BE]
4.2. Nennen Sie stichpunktartig drei typische Kennzeichen von Reflexen! [3 BE]
5. Nach Ansicht des amerikanischen Verteidigungsministeriums ist die gemeine Honigbiene (Apis mellifera) beim
Aufspüren von Landminen effizienter und effektiver als teure Suchgeräte. Forscher an der amerikanischen
Universität Montana arbeiten an einem System, bei dem diese Insekten zuverlässig sprengstoffkontaminierte
Flächen aufspüren und lokalisieren. Bei dem Konzept bringt man den Sammlerinnen bei, den Geruch von
Sprengstoffen mit den Gerüchen von Nahrungsquellen zu verknüpfen. Man verfolgt dann den Weg der
Sammelbienen hin zu den nach Sprengstoff riechenden Mienen.
Planen Sie ein Vorgehen an dessen Ende die Bienen den Geruch von Sprengstoff mit Nahrungsquellen verknüpfen.
Verwenden Sie dabei die entsprechende Fachterminologie! Geben Sie an um welche Form des Lernens es sich dabei
handelt! [6 BE]
6. Lachmöwen (Larus ridibundus) brüten in Kolonien mit oftmals mehreren hundert
Paaren am Boden. Etwa eine Stunde nachdem ein Küken geschlüpft ist, entfernen die
Altvögel die außen bräunlich gefleckten und innen weißen Schalenreste, damit
potenzielle Fressfeinde nicht so leicht erkennen können, dass frisch geschlüpfte
Jungtiere als leichte Beute zur Verfügung stehen.
6.1 Beschreiben Sie eine experimentelle Möglichkeit, mit der Sie überprüfen können, ob
die Verhaltensweise des Eischalen Entfernens angeboren oder erlernt ist! [4 BE]
6.2 Um herauszufinden, wie Lachmöwen Eierschalen von ganzen Eiern unterscheiden, wurden den Tieren folgende
Attrappen angeboten:
Abb.1: Verschiedene Eierschalen-Attrappen
Attrappen a, b und c wurden von den Möwen aus dem Nest entfernt, d nicht.
Leiten Sie aus den Versuchsbeobachtungen ab, welches Merkmal der Eierschalen das Wegtragen auslösen könnte!
[2 BE]
7. In Attrappenversuchen hat man das Beutefang- bzw. Balzverhalten männlicher Springspinnen untersucht. Die
folgenden Abbildungen zeigen die Ergebnisse zweier Versuchsreihen mit unterschiedlichen Attrappen:
Abb.2: Ergebnisse der Attrappenversuche zum Beutefang- bzw. Balzverhalten von männlichen Wolfsspinnen
Erläutern Sie das beobachtete Verhalten der männlichen Springspinnen in den beiden Versuchsreihen A und B! [7 BE]
Viel Erfolg! Grl, Enh, Rei
max. BE: 52
Schulaufgabe aus der Biologie am 20.11.2015
Name: Erwartungshorizont
Kurs: __________
Neurobiologie
1.1. (8BE)
Spannungsgesteuerte Ca2+-Kanäle (1BE)
Vesikel mit Acetylcholin als Neurotransmitter (2BE)
Präsynaptische Membran (1BE)
Postsynaptische Membran (1BE)
Acetylcholin im synaptischen Spalt (1BE)
(Liganden-)Transmittergesteuerte Na-Ionenkanäle öffnen sich (1BE)
Acetylcholinesterase baut AcCholin ab (1BE)
2.1 (7BE)
D-Tubocurarin bindet an die Acetylcholin-Rezeptoren, bewirkt jedoch keine Öffnung der Na+-Ionenkanäle (= Antagonist)
in der postsynaptischen Membran (1BE)
und löst deshalb keine Potentialveränderung aus (1BE).
Nachdem alle Rezeptoren mit D-Tubocurarin besetzt sind, können anschließend wenige Acetylcholin-Moleküle, an ihren
Rezeptoren gebunden werden (1BE).
Der Graph zeigt nur eine geringfügige, unterschwellige Veränderung des Ruhepotentials (1BE).
Succinylcholin besetzt ebenfalls die Acetylcholin-Rezeptoren und bewirkt wie Acetylcholin eine Öffnung der Na+-Kanäle
(=Agonist) in der postsynaptischen Membran (1BE).
Durch den Na+-Einstrom wird die postsynaptische Membran überschwellig depolarisiert (1BE).
Da Succinylcholin im synaptischen Spalt nicht wie Acetylcholin enzymatisch abgebaut wird, bleibt das Potential erhalten
(1BE).
2. (5BE)
Skizze 2BE
Markierung der Abweichung während Repolarisation (1 BE)
 Spannungsabhängige K+-Kanäle werden blockiert/inaktiviert (1BE) kein K+-Ausstrom
 trotzdem langsame Repolarisierung: Blockade unvollständig oder Na+/K+-Pumpen (1BE)
3.
3.1 (4BE)
A) kontinuierliche Erregungsleitung
Verhältnisse im Modell
Stehender Stein 0,5 BE
B) Saltatorische Erregungsleitung (je 1 BE)
Verhältnisse am Axon
Ruhepotenzial
Umkippender Stein
Durchlauf eines Aktionspotenzials 0,5 BE
Steine in Reihe
Marklose Nervenfaser (Axon) 0,5 BE
Aufgehängter Strohhalm
Markscheide/Schwann’sche Hüllzelle 0,5 BE
3.2 (2BE)
a) weniger Material (Dominosteine) b) schneller, da weniger Steine (je 1 BE)
Verhaltensbiologie
4.1Reflexbogen: (4 BE)
4.2 Reflexe sind z.B. (3 BE)
 Angeboren,
 Vom Willen nicht beeinflussbar
 Immer gleich ablaufend
5. (6 BE)
Klassische Konditionierung (1BE)
Ursprünglich neutraler Reiz des Sprengstoffgeruches (1BE)
wird mit einem verhaltensauslösenden Reiz, wie z.B. den Geruch von Nektar kombiniert, (1BE)
in dem man z.B. Futterschälchen anbietet, die nach Sprengstoff riechen. (1BE)
Dieser Vorgang wird mehrfach wiederholt, (1BE)
bis der ursprünglich neutrale Reiz zu einem verhaltensauslösenden Reiz wird. (1BE)
6.
6.1 (4 BE)
Kaspar-Hauser-Experiment (1BE)
Lachmöwenküken werden isoliert von Artgenossen und ohne Kontakt zu Eierschalen aufgezogen,
um Lernen auszuschließen. (1BE)
Zeigen die KH-Möwen, wie die Kontrollgruppe, nach dem Schlüpfen ihrer Küken das Verhalten (1BE)
=> angeborenes Verhalten. (1BE)
6.2 (2 BE)
Reaktionsauslösender Reiz (Schlüsselreiz): gezackter Rand bei Attrappen a,c; bei b aufgezeichnet (2BE)
7. (7 BE)
Es gilt das Prinzip der doppelten Quantifizierung: (1BE)
Reiz und innere Handlungsbereitschaft muss zusammentreffen; (1BE)
die Bereitschaft zur Balz und die zum Beutefang sind abhängig von der Zeit des Hungerns: (1BE)
mit steigendem Hunger nimmt die Bereitschaft zur Balz ab (1BE)
und die Attrappe wird eher als Beute identifiziert. (1BE)
Die Attrappen lösen unterschiedlich hohe Bereitschaft zur Balz (bzw. zum Beutefang) aus: (1BE)
Attrappe A scheint dem Weibchen ähnlicher zu sein, Attrappe B wird eher als Beutetier angesehen. (1BE)

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