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1 Übungsaufgaben: Nerven- und Hormonsystem 1. Was ist hier gezeigt? Beschrifte! 2. Beschreibe den Vorgang der Impulsübertragung im Bereich der Synapse! 3. Wie wirken a) das Pfeilgift Curare und b) das Insektizid E 605 in der Synapse und welche Folgen treten jeweils ein? 4. Beschrifte folgendes Schema einer Nervenzelle: 5. Fülle folgende Tabelle aus! Ergänze die fehlenden Begriffe (...) und notiere, womit man sie vergleichen kann: Beispiel: Nervenzelle Zellorganellen: Faserfortsatz =... (Ableitung) Beispiel: Elektrisches Verlängerungskabel

2 Faserfortsatz =... (Zuleitung) Hüllzellen / Schwannsche Scheide Endknöpfchen Synapse 6. Beschreibe die Fortleitung der Elektroimpulse über das Axon einer Nervenzelle: a) Wie ist das Axon vor der Erregung innen im Vergleich zu außen geladen? b) Wie ändert sich die Axonmembran, wenn sie ein Reiz erreicht? c) Wie kommt es zur elektrischen Umladung des Axons infolge eines Reizes? d) Wie unterscheidet sich die Umladung eines Axons mit Hüllzellen von der eines Axons ohne Hüllzellen? e) Wie unterscheidet die Leitungsgeschwindigkeit der Elektroimpulse in einem Axon mit Hüllzellen von der in einem Axon ohne Hüllzellen? f) Wie schnell werden Elektroimpulse in einem Axon mit Hüllzellen etwa geleitet? g) Wie wird die Rückbildung der ursprünglichen Ladungsverteilung in einem Axon nach Durchleitung eines Elektroimpulses erreicht? 7. Beschrifte folgenden Schnitt durch das Gehirn eines Menschen: 8. Benenne die Aufgaben der mit a), d) und e) in Frage 7 bezeichneten Hirnteile.

3 9. Beschreibe die Vermehrung und die zunehmende Verschaltung der Hirnzelle im Laufe des Lebens. 10a. Nenne die drei Stufen des Gedächtnisses und die jeweilige Speicherdauer (-zeitpunkt). b. Welche Wirkung auf die Speicherung im Gehirn kann ein Autounfall haben? 11. Welche baulichen und chemischen Veränderungen zeigen sich im Gehirn während eines Lernvorganges? 12. Beschreibe die Aktivitätsschwankungen unseres Gehirns während eines 24-Stunden-Tages. 13. Was versteht man unter dem REM-Schlaf? 14. Welche Bedeutungen hat der Schlaf? 15. Beschreibe die grundsätzlichen Unterschiede in der Wirkungsweise zwischen Hormon- und Nervensystem. 16a. Welche Teile zählt man zum Zentralnervensystem? b. Welche beiden dem Zentralnervensystem untergeordneten Teile unterscheidet man? 17. Welches wird als das unwillkürliche Nervensystem bezeichnet? 18. Wie nennt man a) jene Nerven, die Impulse vom Gehirn zu den Muskeln und b) von den Sinneszellen zum Gehirn leiten? 19a. Beschrifte! b. Wie bezeichnet man diesen Reflex? c. Warum funktionieren Reflexe außerordentlich schnell? (Bauliche Besonderheit?) d. Warum unterliegt der Kniesehnenreflex nicht unserem Willen? (Bauliche Besonderheit?) e. Welche Funktionen haben Reflexe in der Regel? f. Nenne zwei weitere Reflexe! 20. Was versteht man unter dem Pawlowschen Reflex (Hund)?

4 Lösungen zu den Übungsaufgaben: Nerven- und Hormonsystem 1. Synapse, a. Erregung (=ankommender Elektroimpuls), b. Endknöpfchen, c. synaptisches Bläschen mit Transmitter, d synaptischer Spalt, e. subsynaptische Membran mit Rezeptoren 2. Im Endknöpfchen der Synapse ankommende Elektroimpulse führen dort zum Platzen synaptischer Bläschen. Der in ihnen enthaltene Überträgerstoff (=Transmitter) wird in den synaptischen Spalt entlassen. Empfängermoleküle (=Rezeptoren) in der subsynaptischen Membran der folgenden Nerven- oder Muskelzelle nehmen den Transmitter auf und führen dort zur Bildung eines neuen Elektroimpulses oder zur Erregung der Muskelzelle. 3a. Curare blockiert die Rezeptoren für den Transmitter Erregungen werden nicht an die Muskelzelle weiter geleitet. Muskellähmungen, Atemstillstand und der Tod sind die Folge. b. E 605 verhindert den Abbau des freigesetzten Transmitters. Wenn dieser nicht abgebaut wird, kommt es zu dauerhafter Erregung der Muskulatur. Muskelkrämpfe bis hin zum Tod sind die Folge. 4. 1) Dendrit, 2) Zellkörper, 3) Axon, 4) Hüllzellen, 5) Synapsen, 6) Schnürring 5. Nervenzelle Zellorganellen: - Zellkern - Zellplasma - Zellmembran - Mitochondrien Faserfortsatz = Neurit (Axon) (Ableitung) Dendrit (Zuleitung) Hüllzellen / (Schwannsche Scheide) Endknöpfchen Synapse elektr. Verlängerungskabel Kupferdraht Kupferdraht Isoliermaterial Stecker Stecker + Steckdose

5 6a) Das Axon ist innen negativ und außerhalb positiv aufgeladen. b) Die Membran wird durchlässig für außen liegende Natriumionen. c) Die außen liegenden Natriumionen strömen aufgrund von Diffusion in das Innere des Axons. d) Die Umladung bei Axonen mit Hüllzellen erfolgt nur im Bereich der Schnürringe. Im Bereich der Hüllzellen erfolgt keine Umladung. e) In Axonen mit Hüllzellen werden die Elektroimpulse mehr als hundertmal schneller als in solchen ohne Hüllzellen. f) 150 m/sek. g) Im Innern des Axons vermehrt vorliegende Kaliumionen wandern nach draußen. 7a. Großhirn, b. Balken, c. Mittelhirn, d. Stammhirn, e. Kleinhirn, f. Rückenmark 8a. Denken, Wahrnehmen, Speichern d. Regulation des Stoffwechsels, des Hormonhaushaltes, der Herz- und Atemtätigkeit e. Gleichgewicht, Steuerung der Bewegungsabläufe 9. In den ersten Lebenswochen vermehren sich die Hirnzellen. Mit 3 Monaten ist deren Vermehrung aber weitgehend abgeschlossen. Dann nimmt die Zahl der Verknüpfungen zwischen Hirnzellen deutlich zu. 10a. Ultrakurzzeitgedächtnis: bis 10 Sek., Kurzzeitgedächtnis: ab 10 Sek. bis 10 Minuten, Langzeitgedächtnis: ab 10 Minuten bis auf Dauer b. Durch Stress kann der Übergang der Information vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis blockiert werden keine dauerhafte Speicherung. 11. Es werden neue Synapsen zwischen den Hirnzellen gebildet und vermehrt Eiweiße (Botenstoffe) produziert. 12. In der Morgenzeit steigt die Aktivität bis zu einem Höhepunkt am frühen Vormittag stark an und fällt dann deutlich ab bis zu einem Tiefpunkt kurz nach Mittag. Anschließend steigt die Aktivität erneut an, ohne die Werte des Morgens zu erreichen. Nach einem Höhepunkt am frühen Abend fällt die Aktivität bis zu ihrem Tiefststand gegen Mitternacht ab. Dann folgt ein Auf und Ab in einem etwa ineinhalbstündigen Rhythmus. Gegen Morgen werden die Tiefschlafphasen immer weniger ausgeprägt. Mit dem Aufwachen steigt die Hirnaktivität deutlich an. 13. Hierbei handelt es sich um jene Schlafphase, in der das Gehirn sehr aktiv und die Tiefe des Schlafs nur gering ist. Diese Phase liegt am Ende des etwa eineinhalbstündigen Schlafzyklus` und ist gekennzeichnet durch schnelle Augenbewegungen.

6 14. Entlastung des Gehirns Abschalten, Aufarbeiten des am Tage Erlebten. 15. Hormonsystem: Hormone (Eiweißstoffe) werden in verschiedenen Drüsen produziert, im Blut transportiert und verteilt. Jede Zelle wird erreicht, aber nur bestimmte Gewebe (oft mehrere) erkennen die so übermittelte Botschaft und reagieren darauf. Hormone wirken relativ langsam aber länger andauernd. Nervensystem: Elektroimpulse werden über fest verdrahtete Informationsbahnen (=Nervenfasern) versandt. Die Botschaften sind nur an einen Empfänger adressiert und werden nur von diesem einen erkannt. Nicht jede Einzelzelle wird erreicht. Elektroimpulse sind sehr schnell, wirken aber nicht länger andauernd. 16a. Gehirn, Rückenmark b. peripheres Nervensystem, vegetatives Nervensystem 17. vegetatives Nervensystem 18a. motorische Nerven, b. sensorische Nerven 19a. a) Rückenmark, b) motorischer Nerv, c) Kniescheibe, d) Sinneszelle e) Muskel, f) sensorischer Nerv b. Kniesehnenreflex c. Die Impulse werden nicht erst zum Gehirn geleitet. In den Reflexbogen ist nur eine einzige Synapse eingebaut. Im Bereich der Synapsen erfolgt die Impulsfortleitung wesentlich langsamer als im Bereich des Axons. d. Das Gehirn wird umgangen. e. Schutzfunktion f. Lidschlussreflex, Niesreflex, Hustenreflex 20. Speichelflussreflex. Herr Pawlow hat einem Hund antrainiert, dass der durch Darbieten von Nahrung ausgelöste unbedingte Reflex auch ausgelöst werden kann durch das Aufglühen einer Lampe (bedingter Reflex).

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