Abitur Sachsen-Anhalt Biologie 2025 · GK · Hornisse-GN

Der schmerzhafte Stich einer Hornisse

Hornissenstiche sind sehr schmerzhaft. Die Schmerzwahrnehmung basiert auf einem komplexen neuronalen Vorgang.

Material 1: Wahrnehmung eines Schmerzreizes

In der Haut des Menschen befinden sich Sinneszellen, sogenannte Nozizeptoren, die der Wahrnehmung schmerzhafter Reize dienen. Nozizeptoren nehmen sowohl mechanische als auch chemische Reize auf. In den freien Nervenendigungen der Nozizeptoren löst ein Reiz eine elektrische Erregung aus. Über das Axon der Nozizeptoren wird die Erregung mittels erregender chemischer Synapsen auf die Folgezellen übertragen. Als Neurotransmitter fungiert Glutamat (Abb. 1).

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Stellen Sie die Erregungsübertragung an einer Synapse eines Nozizeptors in einem Fließschema dar (M 1).

[8 BE]

Der schmerzhafte Stich einer Hornisse

Hornissenstiche sind sehr schmerzhaft. Die Schmerzwahrnehmung basiert auf einem komplexen neuronalen Vorgang.

Material 2: Untersuchung des Einflusses von Histamin auf Nozizeptoren

In der Membran der freien Nervenendigungen eines Nozizeptors gibt es verschiedene Rezeptoren z. B. für Acetylcholin, Glutamat, aber auch für Histamin. Das Gift der Hornisse enthält neben Adrenalin, Acetylcholin und Serotonin unter anderem auch Histamin. Abbildung 2 zeigt schematisch einen möglichen Wirkmechanismus von Histamin.

Um den Einfluss des Histamins auf die Schmerzhaftigkeit von Reizen zu untersuchen, wurde mit Nozizeptoren ohne bzw. mit Einwirkung von Histamin experimentiert. Dabei wurden unterschiedlich starke Reize gesetzt und die ableitenden Aktionspotenziale am Axon des Nozizeptors gemessen (Abb. 3).

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Beschreiben Sie den in Abbildung 2 dargestellten Wirkmechanismus von Histamin bei der Signaltransduktion (M 2).

Beurteilen Sie, ob dieser Wirkmechanismus mit den experimentellen Befunden aus Abbildung 3 in Einklang steht (M 2). [9 BE]

Material 3: Lidocain

Einige Insektenstichsalben enthalten Lokalanästhetika. Anästhetika sind Medikamente, die eingesetzt werden, um Schmerzen zu lindern oder auszuschalten. Sie wirken auf die Nozizeptoren in der Haut. In vielen Insektenstichsalben ist unter anderem der Wirkstoff Lidocain enthalten (Abb. 4).

3

Erklären Sie die schmerzhemmende Wirkung von Lidocain (M 3). [4 BE]

Material 4: Bienen- und Hornissengifte im Vergleich

In der Bevölkerung ist die Angst vor Hornissenstichen häufig größer als die Angst vor Bienenstichen, da Hornissenstiche als schmerzhafter und gefährlicher gelten. In Tabelle 1 sind Faktoren aufgeführt, die bei Bienen- bzw. Hornissenstichen Einfluss auf die Schmerzhaftigkeit bzw. die Einstufung von deren Gefährlichkeit haben.

· Honigbiene · Hornisse

Auszug aus den Inhaltsstoffen der Gifte · Histamin

Serotonin

Adrenalin

· Histamin

Serotonin

Adrenalin

Acetylcholin

LD50-Werte der Gifte bei Mäusen* · 2,8 mg Gift/kg · 10 mg Gift/kg

Übertragene Giftmenge/Stich · 0,1 mg · 0,01 mg

*Der LD50-Wert beschreibt, bei welcher Giftmenge pro kg Körpergewicht die Hälfte der Versuchstiere getötet wird.

Information zu den Inhaltsstoffen:

Histamin: Gewebshormon und Neurotransmitter, führt zur Erweiterung der Blutgefäße

Serotonin: Gewebshormon und Neurotransmitter, fördert die Blutgerinnung, erzeugt eine gelassene Stimmung

Adrenalin: Hormon, erhöht die Herzfrequenz und den Blutdruck

Acetylcholin: Neurotransmitter, öffnet ligandengesteuerte Ionenkanäle zum Beispiel für Natrium-Ionen

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Beurteilen Sie einen Bienen- und Hornissenstich hinsichtlich der Kriterien Gefährlichkeit und Schmerzhaftigkeit anhand der Materialien 2 und 4 (M 2, M 4). [9 BE]