Aufgabe Vorschlag B - Aufgabe 2 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

Zeichnen Sie ein beschriftetes Diagramm, das den Verlauf eines Aktionspotenzials zeigt

Lösung: Beschriftetes Diagramm eines Aktionspotenzials mit: - Ruhepotenzial (ca. -70 mV) als Ausgangs- und Endzustand - Schwellenwert (ca. -50 bis -55 mV) - Depolarisation bis zum Peak (ca. +30 mV) - Repolarisation - Hyperpolarisation (Nachpotenzial) - Beschriftung der Achsen: Membranpotenzial (in mV) über der Zeit (in ms, Gesamtdauer ca. 1-2 ms)

beschreiben Sie die zugrunde liegenden Vorgänge an der Axonmembran.

Lösung: - Reizung/Depolarisation über den Schwellenwert führt zur Öffnung spannungsgesteuerter Natrium-Ionenkanäle. - Starker Natrium-Ioneneinstrom bewirkt Depolarisation bis ca. +30 mV. - Schließen und Inaktivierung der Natrium-Ionenkanäle. - Zeitversetztes Öffnen spannungsgesteuerter Kalium-Ionenkanäle führt zum Kalium-Ionenausstrom und zur Repolarisation. - Häufig Nachpotenzial (Hyperpolarisation) durch verzögertes Schließen der Kaliumkanäle. - Wiederherstellung des Ruhepotenzials (ca. -70 mV).

Erläutern Sie die in der Abbildung in Material 2 dargestellten Zustände eines spannungsabhängigen Natrium-Ionenkanals im Zusammenhang mit den Vorgängen während des Ruhe- bzw. Aktionspotenzials. (Material 2)

Lösung: A: Zustand während des Ruhepotenzials. Membraninnenseite negativ geladen, Kanal innen geschlossen, IFM-Schleife frei (Kanal ist aktivierbar/erregbar). B: Zustand während der Depolarisation. Zunehmende positive Ladung innen verschiebt die positiv geladenen Sensorspiralen nach außen; Konformationsänderung öffnet die Pore, Na⁺ strömt ein. IFM-Schleife verschließt den Kanal nicht. C: Zustand zu Beginn der Repolarisation (Refraktärzeit). IFM-Schleife legt sich in die Öffnung und blockiert den Einstrom; der Kanal ist inaktiviert.