Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 6 · Abitur Hessen Biologie GK 2022

Aufgabe 6 [15 BE]

Erklären Sie für den LQT1-Typ (Material 4) die Zusammenhänge zwischen der zugrundeliegenden Mutation und den Besonderheiten des Herzaktionspotenzials sowie des EKGs dieser Patienten. Entwickeln Sie für einen Patienten mit LQT3 (Material 5) eine Hypothese zur Erklärung des Verlaufs des Aktionspotenzials. (Material 1, 3, 4 und 5)

Material 4: EKG und Long-QT-Syndrom

Zur Diagnose vieler Herzerkrankungen eignet sich als Untersuchungsmethode das Elektrokardiogramm (EKG). Hierbei wird die Summe aller sich überlagernden Aktionspotenziale der Milliarden von Herzmuskelzellen mit Elektroden von der Körperoberfläche als elektrisches Signal abgeleitet und auf einem Monitor als Kurve abgebildet. Bei einer normalen Herzfunktion hat diese Kurve immer eine charakteristische Form und die einzelnen Abschnitte sind immer gleich lang (z. B. QT-Zeit). Bei allen drei Typen des Long-QT-Syndroms zeigt sich eine QT-Zeit-Verlängerung im EKG.

Material 5: Elektrophysiologische Eigenschaften von Na v 1.5-Kanälen und das Herzaktionspotenzial beim LQT3-Syndrom

Für elektrophysiologische Untersuchungen der Eigenschaften von Na v 1.5-Kanälen hat man menschliche embryonale Nierenzellen, die in Zellkulturen gehalten wurden, gentechnisch so verändert, dass sie entweder normale Na v 1.5-Kanäle bildeten oder Na v 1.5-Kanäle wie Patienten mit LQT3. Andere Typen von spannungsabhängigen Ionenkanälen waren in den Zellen nicht vorhanden. Mit Hilfe einer speziellen Technik kann an diesen Zellen die Reaktion der Natrium-Ionenkanäle auf Spannungsänderungen gemessen werden. Bei einem Membranpotenzial, das dem Ruhepotenzial der zu untersuchenden Zelle entspricht, sind keine Ionenströme messbar. In der hier dargestellten Untersuchung hat man ausgehend von –120 mV das Zellinnere ab dem Zeitpunkt 0 für den gesamten Messzeitraum auf –20 mV depolarisiert und den Verlauf des dadurch hervorgerufenen Natrium-Ioneneinstroms gemessen. Je mehr Kanäle sich durch die Depolarisation öffnen, desto stärker ist der gemessene Natrium-Ioneneinstrom.

a)

b)