Abitur Thüringen Biologie 2025 · GK · Chili

Chili neurobiologisch betrachtet

Chili-Schoten enthalten unter anderem Capsaicin. Der Stoff verursacht bei Kontakt mit der Haut von Säugetieren ein brennend schmerzhaftes Gefühl. Die Wirkung von Capsaicin wurde auf neurobiologischer Ebene untersucht.

Material 1: Schmerzwahrnehmung

Die Wahrnehmung von Schmerzen bezeichnet man als Nozizeption. Ausgelöst wird Schmerz durch Reizung von Sinneszellen (Nozizeptoren) in der Haut (Abb. 1). Die freien Nervenendigungen dieser Sinneszellen besitzen Rezeptoren, die beispielsweise durch mechanische Einwirkungen gereizt werden können. Werden nach erfolgter Reizung Aktionspotenziale ausgelöst und über Axone in bestimmte Areale des Gehirns fortgeleitet, geht die dortige neuronale Aktivierung mit der Wahrnehmung von Schmerz einher.

Material 2: Zeitversetzte Schmerzwahrnehmung

Die durch einen einzigen Schmerzreiz verursachte Wahrnehmung läuft im Hinblick auf den zeitlichen Verlauf und die Qualität des Schmerzempfindens nach dem in Abbildung 2 gezeigten Schema ab.

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Beschreiben Sie die Erregungsleitung an den Axonen von C-Fasern und Aδ-Fasern (M 1).

Erläutern Sie anhand von Material 1 das Phänomen der zeitversetzten Schmerzwahrnehmung (M 2).

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Material 3: Signaltransduktion an Nozizeptoren

Der Transiente Rezeptor-Potenzial-Kationenkanal der Unterfamilie V (TRPV) ist ein Ionenkanal, der in den freien Nervenendigungen von Nozizeptoren vorkommt. Abbildung 3 veranschaulicht die Vorgänge, die an Nozizeptoren vom TRPV-Typ nach Reizung durch Capsaicin beziehungsweise durch Einwirkung von Temperaturen ab 45 °C ablaufen.

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Erläutern Sie die Erregungsauslösung an einem Nozizeptor (M 3).

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Material 4: Capsaicin und Hitzeschmerz beim Genuss von Chili

Heiße Speisen können einen brennenden Schmerz auf der Zunge verursachen. Viele Menschen geben an, dass diese Wahrnehmung beim Verzehr von heißen und gleichzeitig mit Chili gewürzten Speisen verstärkt auftritt. Das Phänomen dieses gesteigerten Schmerzempfindens wurde wissenschaftlich untersucht. Die ermittelten Daten sind in Abbildung 4 dargestellt.

Hinweis: Das Gewebe der Zunge verfügt über Nozizeptoren vom TRPV-Typ.

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Interpretieren Sie die in Material 4 dargestellten Messergebnisse im Hinblick auf die Intensität des Schmerzempfindens.

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Material 5: Capsaicin im Reitsport

Springpferde können höhere Barrieren überwinden, wenn ihnen im Training der Kontakt der unteren Extremitäten mit den Hindernissen wiederholt Schmerzen bereitet. Daher sind Capsaicin-Salben, mit denen man die Hautbereiche über den Hufen während der Vorbereitung auf Wettkämpfe behandelte, heute als Dopingmittel verboten. Trotz Kontrollen werden die frei erhältlichen Salben gelegentlich noch verwendet.

Material 6: Aufbau eines Arguments

In der Bioethik kann ein aussagekräftiges Argument aus drei Bestandteilen bestehen: Aus zwei aufeinander bezogenen Aussagen wird eine Schlussfolgerung gezogen (Tabelle 1).

Tabelle 1: Beispiel für den Aufbau eines Arguments

Normative Aussage:

Zur Heilung kranker Menschen soll alles Mögliche getan werden.

Deskriptive Aussage:

Gentherapien können das Leben kranker Menschen verbessern.

Schlussfolgerung:

Gentherapien sollten zu therapeutischen Zwecken eingesetzt werden.

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Formulieren Sie mit Hilfe von Material 6 ein ablehnendes und ein befürwortendes Argument zur Verwendung von Capsaicin beim Springreiten (M 4, M 5).

[6 BE]