Abitur Niedersachsen Biologie 2026 · LK · Riesenläufer

Ein Gift der Riesenläufer

In Südostasien gibt es eine Art der Hundertfüßer, den Riesenläufer ( Scolopendra subspinipes), der als äußerst effektiver Jäger gilt: Mit seinem Biss verabreicht das Tier ein Gift, mit dem auch größere Beutetiere wie Mäuse getötet werden. Das Gift wird von den Riesenläufern auch zur Abwehr von Artgenossen eingesetzt. Die Wirkung des Giftes wurde experimentell untersucht.

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Erklären Sie den Verlauf eines Aktionspotenzials auf molekularer Ebene. [8 BE]

Material 1: Die Wirkung des Neurotoxins SsTx

Der in tropischen Gebieten vorkommende Riesenläufer Scolopendra subspinipes produziert unter anderem das Neurotoxin SsTx. SsTx ist der Hauptbestandteil des in ein Beutetier durch einen Biss injizierten Giftes. Die Beutetiere sind in kürzester Zeit bewegungsunfähig und sterben schließlich in Folge der Giftinjektion.

Unter Laborbedingungen wurde die Wirksamkeit von SsTx auf spannungsgesteuerte Kalium-Ionenkanäle untersucht. Hierfür wurde der Kalium-Ionenstrom durch die Kanäle ohne Zugabe des Neurotoxins und in Anwesenheit von SsTx am Axon gemessen. Abbildung 1 stellt die Ergebnisse dieser Untersuchung dar.

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Deuten Sie die Untersuchungsergebnisse vor dem Hintergrund einer möglichen Wirkung des Neurotoxins SsTx (M 1). [5 BE]

Material 4: Vorlage für die Skizze des veränderten Aktionspotenzials in Anwesenheit von SsTx (Teilaufgabe 3)

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Skizzieren Sie in die Vorlage in Material 4 den veränderten Verlauf des Aktionspotenzials in Anwesenheit von SsTx (M 1, M 4). [5 BE]

Begründen Sie den Verlauf des skizzierten Aktionspotenzials in Anwesenheit von SsTx (M 1, M 4). [5 BE]

Material 2: Retigabin als mögliches Gegenmittel von SsTx

In weiteren neurophysiologischen Versuchen wurde die Wirkung des Medikaments Retigabin als mögliches Gegenmittel von SsTx untersucht. Dazu wurden isolierte Neuronen von Mäusen überschwellig gereizt und die resultierenden Aktionspotenzialfrequenzen gemessen. Es wurden drei Versuchsansätze bei identischer Reizung durchgeführt:

Versuchsansatz I (Kontrolle): Messung ohne Zugabe von SsTx und Retigabin

Versuchsansatz II: Messung nach Zugabe von SsTx, aber ohne Retigabin-Zugabe

Versuchsansatz III: Messung nach Zugabe von SsTx und Retigabin.

Die Messergebnisse sind in Abbildung 2 schematisch dargestellt.

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Erklären Sie die in Abbildung 2 dargestellten Untersuchungsergebnisse (M 1, M 2). [6 BE]

Stellen Sie zwei Hypothesen zur Wirkungsweise von Retigabin auf (M 1, M 2). [6 BE]

Material 3: Die Wirkung von SsTx auf unterschiedliche Typen spannungsgesteuerter Kalium-Ionenkanäle

In Riesenläufern und Wirbeltieren kommen gleichzeitig unterschiedliche Typen spannungsgesteuerter Kalium-Ionenkanäle vor. Unter anderem wurden die Typen 1 bis 5 identifiziert.

Riesenläufer setzen ihr Gift nicht nur zur Jagd ein, sondern auch zur Abwehr von Artgenossen. Es wurde festgestellt, dass SsTx bei S. subspinipes selbst und seinen Beutetieren sehr unterschiedlich wirkt, obwohl die Tiere die gleichen Typen spannungsgesteuerter Kalium-Ionenkanäle besitzen. Das Gift von S. subspinipes löst bei gebissenen Artgenossen eine Bewegungsunfähigkeit aus, die etwa 10 Minuten lang anhält. Im Gegensatz zu den Beutetieren erholen sich die Riesenläufer nach einem Giftbiss wieder vollständig. Beutetiere sind nach einem Giftbiss sofort bewegungsunfähig und sterben schließlich. Untersuchungen zeigten, dass bei den Beutetieren SsTx an mehreren spannungsgesteuerten Kalium-Ionenkanaltypen wirkt. Um die Ursache für die geringere Toxizität von SsTx bei Riesenläufern zu erforschen, wurde der Kalium-Ionenstrom durch die verschiedenen Kalium-Ionenkanäle von S. subspinipes in Anwesenheit von SsTx untersucht (Abb. 3).

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Werten Sie die Ergebnisse in Abbildung 3 hinsichtlich der Wirkung von SsTx bei Artgenossen aus (M 1, M 3). [5 BE]