Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 8 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

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

Aufgabenstellung

Material 8

Adenosin ist ein Schlafsignal

Einen beträchtlichen Teil seines Lebens verbringt der Mensch im Schlaf. Über die Regulation des Schlafs ist noch wenig bekannt. Das Molekül Adenosin spielt dabei offenbar eine wichtige Rolle im Gehirn. Es entsteht dadurch, dass bei hoher neuronaler Aktivität in den sogenannten Astrozyten vermehrt ATP über ADP und AMP zu Adenosin abgebaut wird. Astrozyten sind Zellen, die die Synapsen im Gehirn ummanteln und die Neuronen bei der Energieversorgung unterstützen. Das Adenosin kann über einen Transporter die Astrozyten verlassen. Bei längeren Wachzeiten steigt extrazellulär der Gehalt an Adenosin auf mehr als das Zehnfache an, was zu einem zunehmenden Schlafbedürfnis führt. In den Schlafphasen wird das Adenosin wieder von den Astrozyten aufgenommen und zu ATP resynthetisiert, wodurch der Adenosinspiegel außerhalb der Zellen fällt. Adenosin wirkt im Körper über verschiedene Adenosinrezeptortypen. Das Schlafbedürfnis scheint vor allem über den A1-Adenosinrezeptor (A1-AR) gesteuert zu werden, der im Gehirn weit verbreitet ist. Dabei übt offenbar das Adenosin eine Schutzfunktion aus, um Nervenzellen vor Übererregung zu bewahren.

Aufgabe 8: Zeigen Sie, dass Adenosin eine Acetylcholin führende Synapse vor Übererregung schützt. (Material 8) [8 BE]

a)

b)

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 8 · Abitur Hessen Biologie LK 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Präsynaptischer Mechanismus: Beschreiben und erklären Sie, wie Adenosin auf die Präsynapse wirkt.

Lösung: Adenosin bindet an spezifische A1-Rezeptoren der präsynaptischen Membran. Dadurch werden spannungsabhängige Ca2+\text{Ca}^{2+}-Ionenkanäle gehemmt, die normalerweise bei Ankunft eines Aktionspotenzials für den Calciumeinstrom sorgen. Durch den verminderten Ca2+\text{Ca}^{2+}-Einstrom verschmelzen weniger Vesikel mit der präsynaptischen Membran, sodass weniger Acetylcholin in den synaptischen Spalt ausgeschüttet wird und die Erregungsübertragung gedämpft wird.

Postsynaptischer Mechanismus: Beschreiben und erklären Sie, wie Adenosin auf die Postsynapse wirkt.

Lösung: An der Postsynapse bindet Adenosin ebenfalls an A1-Rezeptoren. Dies führt zur Aktivierung von K+\text{K}^+-Ionenkanälen (erhöhter Kaliumausstrom) sowie zur Hemmung von Ca2+\text{Ca}^{2+}-Ionenkanälen (verminderter Calciumeinstrom). Beide Effekte bewirken eine Hyperpolarisation des postsynaptischen Membranpotenzials bzw. erschweren eine Depolarisation, was die Erregbarkeit herabsetzt.

Die ausführliche Erklärung Schritt für Schritt (mit KI) gibt es mit Premium. Premium

Löse sie direkt hier: automatische Korrektur, Hinweise und Lösung Schritt für Schritt.

‹ Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 7 · LK 2022 · Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 9 · LK 2022 ›

Mehr Aufgaben zu Synapse, Hormone und neuronale Plastizität