Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 10 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

Thema: Synapse, Hormone und neuronale Plastizität · Aus der Prüfung LK (2022)

Aufgabenstellung

Material 1 (Auszug)

Patientinnen und Patienten, die an SMA leiden, erleben nach und nach den Verlust der Funktion ihrer Skelettmuskulatur... Alle Betroffenen können keine ausreichende Menge eines bestimmten Proteins, des SMN-Proteins, bilden. SMN steht für „survival motor neuron“ und gibt damit sehr gut die Bedeutung des Proteins wieder: Ohne dieses Protein sterben motorische Nervenzellen im Rückenmark, die α-Motoneurone, ab.

Material 7 (Auszug)

Material 8: Mikrofilamente, Nervenfunktion und SMN-Protein

Im Inneren jeder Zelle befindet sich das Zytoskelett. Es ist ein aus Proteinen aufgebautes Netzwerk im Zytoplasma jeder Zelle, das aus dünnen, fadenförmigen Zellstrukturen (Filamenten) besteht. Eine Klasse dieser Filamente, die Aktinfilamente, sind in Nervenzellen überwiegend aus dem Protein β-Aktin aufgebaut. Diese Filamente sind beteiligt am Auswachsen und Verzweigen der Axone und an der Bildung und Aufrechterhaltung der Synapsen. Weiterhin sind sie wichtig bei der Transmitterfreisetzung.

Forschungen haben gezeigt, dass α-Motoneurone, die synaptischen Kontakt zu einer Muskelzelle haben, vom Muskel mit sogenannten neurotrophen („den Nerv ernährenden“) Substanzen versorgt werden. Diese Substanzen können den Abbau von Nervenzellen verhindern.

10 Erklären Sie die Bedeutung des SMN-Proteins für die normale Muskelfunktion auf molekularbiologischer Ebene. (Material 1, 7 und 8)

[10 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 10 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Erklären Sie die Bedeutung des SMN-Proteins für die normale Muskelfunktion auf molekularbiologischer Ebene. (Material 1, 7 und 8)

Lösung: Erklärung der Bedeutung des SMN-Proteins für die normale Muskelfunktion auf molekularbiologischer Ebene: - Ist genügend SMN-Protein vorhanden, lagert sich dieses an das RNP-Transportprotein an, welches wiederum β\beta-Aktin-mRNA bindet. - Dieser Komplex wandert entlang der Filamente des Zytoskeletts und transportiert damit β\beta-Aktin-mRNA in Richtung des Wachstumskegels. - Entlang des Axons und am Wachstumskegel kann damit das für das Wachstum des Axons notwendige β\beta-Aktin-Protein gebildet werden. - Erst mit den aus β\beta-Aktin-Protein aufgebauten Mikrofilamenten kann das Motoneuron bis zur Skelettmuskulatur wachsen, dort eine motorische Endplatte ausbilden und damit Kontakt zur Muskelzelle aufnehmen. - Durch den Kontakt wird die Nervenzelle von der Muskelzelle mit neurotrophen Substanzen versorgt und so vor dem Abbau geschützt, was für den Erhalt der Muskelfunktion notwendig ist. - Die gebildeten Mikrofilamente sind weiterhin unentbehrlich für die Transmitterfreisetzung aus dem synaptischen Endknöpfchen und damit für die Muskelfunktion.

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