Aufgabe Vorschlag B - Aufgabe 4 · Abitur Hessen Biologie GK 2021

Thema: Synapse, Hormone und neuronale Plastizität · Aus der Prüfung GK (2021)

Aufgabenstellung

Material 3

Antiepileptika

Die Behandlung von Patienten mit Epilepsie erfolgt durch die Gabe von anti-epileptischen Medikamenten, sogenannten Antiepileptika. Ihre Wirkung zielt vor allem auf eine Senkung der neuronalen Überaktivität im Gehirn sowie auf das Lösen von Krampfzuständen der Muskulatur ab. Die medikamentöse Behandlung bei Epilepsie ist eine Langzeitbehandlung, die sich über das ganze Leben erstrecken kann.

Der Wirkstoff Topiramat, der zur Behandlung von Epilepsie eingesetzt wird, blockiert im zentralen Nervensystem unter anderem spannungsabhängige Calcium-Ionenkanäle an erregenden Synapsen, die den Transmitter Glutamat verwenden. Auch bindet Topiramat an die Glutamat-Bindungsstellen von Rezeptoren in der postsynaptischen Membran, ohne die Ionenkanäle für Natriumionen zu öffnen. Glutamat ist der im ZNS quantitativ am häufigsten vorkommende erregende Neurotransmitter.

Aufgabe 4 [14 BE]

Stellen Sie die verschiedenen Wirkorte des Antiepileptikums Topiramat an Glutamat führenden Synapsen mit Hilfe einer Skizze dar. Erläutern Sie ausgehend von diesen Wirkorten den Einfluss von Topiramat auf die Erregungsübertragung der Synapsen. (Material 3)

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag B - Aufgabe 4 · Abitur Hessen Biologie GK 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Stellen Sie die verschiedenen Wirkorte des Antiepileptikums Topiramat an Glutamat führenden Synapsen mit Hilfe einer Skizze dar.

Lösung: Beschriftete Skizze einer Synapse: - Mindestens enthalten: präsynaptische Endigung (Endknöpfchen), synaptischer Spalt und postsynaptische Membran. - Präsynaptischer Wirkort: In der Membran der präsynaptischen Endigung liegende, spannungsabhängige Calcium-Ionenkanäle dargestellt und als Wirkort von Topiramat gekennzeichnet. - Postsynaptischer Wirkort: In der postsynaptischen Membran liegende Glutamat-Rezeptoren bzw. die entsprechenden Ionenkanäle für Natriumionen dargestellt und als weiterer Wirkort von Topiramat gekennzeichnet.

Erläutern Sie ausgehend von diesen Wirkorten den Einfluss von Topiramat auf die Erregungsübertragung der Synapsen.

Lösung: Topiramat hemmt den Einstrom von Calcium-Ionen in das synaptische Endknöpfchen. Dies hemmt in der Folge die Fusion der synaptischen Vesikel mit der präsynaptischen Membran, sodass weniger Transmitter in den synaptischen Spalt freigesetzt werden. Außerdem hemmt Topiramat die Öffnung der glutamatabhängigen Natrium-Ionenkanäle in der postsynaptischen Membran. Damit wird der Einstrom von Natrium-Ionen in das postsynaptische Neuron vermindert, sodass erregende postsynaptische Potenziale (EPSP) weniger leicht zustande kommen. Beide Wirkmechanismen führen zu einer Verminderung der Erregungsübertragung auf nachgeschaltete Neuronen.

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