Abitur Schleswig-Holstein Biologie 2026 · LK · Parkinson

1 Aufgabe

Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit ist unter anderem durch einen schleichenden Verlust von Nervenzellen gekennzeichnet. Auffällige Symptome sind verlangsamte Bewegungen und ein charakteristisches Zittern der Muskeln in Ruhe. Die Ursachen dafür sind vielfältig und werden weiter erforscht.

Material 1: Schema einer dopaminergen Synapse

Im Gehirn des Menschen gibt es unter anderem Synapsen, an denen Dopamin als Neurotransmitter vorkommt. Diese werden dopaminerge Synapsen genannt. In Abbildung 1 ist schematisch die Erregungsübertragung an einer dopaminergen Synapse dargestellt.

Material 2: Molekulare Ursachen der Parkinson-Krankheit

Das α-Synuclein-Protein spielt eine Rolle bei der Entstehung der Parkinson-Krankheit. Dieses Protein kommt unter anderem in zahlreichen Präsynapsen im Gehirn vor. Bei einer bestimmten Form der Parkinson-Krankheit kommt es zu einer Überexpression des α-Synuclein-Gens. Als Folge wird das α-Synuclein-Protein fehlerhaft gefaltet. Es wird vermutet, dass das fehlgefaltete α-Synuclein-Protein dazu führt, dass zu wenig Dopamin freigesetzt wird. In diesem Zusammenhang wurde in einer Untersuchung der Kalium-Ionenstrom durch die postsynaptische Membran von Synapsen mit unveränderten α-Synuclein-Proteinen (A) und mit veränderten α-Synuclein-Proteinen (B) gemessen (Abb. 2).

Material 3: Räumliche Summation im Gehirn durch neuronale Verschaltung

Ein charakteristisches Symptom der Parkinson-Krankheit ist das Zittern der Muskulatur im Ruhezustand. Bei der Parkinson-Krankheit ist ein Bereich im Mittelhirn, die Substantia nigra, betroffen. In der Substantia nigra kommt es bei Betroffenen zum Absterben bestimmter Neurone mit dopaminergen Synapsen, was auch Einfluss auf andere Gehirnareale hat.

Die verschiedenen Areale im Gehirn sind untereinander durch Nervenbahnen verschaltet. Durch diese Art der neuronalen Verschaltung ist eine räumliche Summation möglich. Vom motorischen Cortex gehen die Planung und Initiierung der willkürlichen Bewegung aus. Er löst mit zahlreichen Signalen eine Vielzahl an Bewegungen aus. Das Striatum verarbeitet diese Vielzahl an Signalen. Die Substantia nigra beeinflusst wiederum das Striatum, so dass dieses die Signale an konkrete Situationen anpassen kann. In Abbildung 3 sind Verschaltungen der genannten Areale durch Synapsen dargestellt. Als Output wird das resultierende Potenzial nach Verrechnung bezeichnet, welches sich auf die neuronale oder muskuläre Aktivität auswirkt.

1

Stellen Sie die Erregungsübertragung an einer dopaminergen Synapse ausgehend von einem ankommenden Aktionspotenzial bis zur Entstehung eines postsynaptischen Potenzials in einem Fließschema dar (M 1). [8 BE]

2

Erklären Sie den in Abbildung 2 dargestellten Ionenstrom an Zellen mit veränderten α-Synuclein-Proteinen (M 1, M 2). [4 BE]

3

Stellen Sie die Verläufe der postsynaptischen Potenziale auf Basis der in Abbildung 2 dargestellten Ionenströme graphisch dar und begründen Sie diese (M 1, M 2). [10 BE]

4

Beschreiben Sie die in Material 3 dargestellten neuronalen Verschaltungen von Betroffenen und Nicht-Betroffenen der Parkinson-Krankheit (M 3).

Erläutern Sie die Auswirkungen beider Verschaltungen auf den jeweiligen Output (M 3). [13 BE]

5

Begründen Sie das Zittern der Muskulatur im Ruhezustand als Symptom der Parkinson-Krankheit (M 3).

Stellen Sie eine Hypothese über eine mögliche Behandlung des Zitterns der Muskulatur auf (M 1, M 2, M 3). [5 BE]