Steuerung von Stoffwechselprozessen durch Nerven und Hormone
Teile des Nervensystems Neurone (Nervenzellen) Zentral Nerven System (ZNS) Peripheres Nervensystem Sensorische Nerven Gehirn Rückenmark Verbindet alle Körperteile mit dem ZNS
Film: Aufbau und Funktion der Nervenzelle Zeichne und beschrifte eine Nervenzelle.
Das Neuron
6 = Ranvierscher Schnürring 7 = motorische Endplatte Bau einer Nervenzelle 1 = Nukleus 2 = Dendrit 3 = Zellkörper 4 = Axon 5 = Myelinhülle 6 = Ranvierscher Schnürring 7 = motorische Endplatte
Reiz-Reaktionsschema Sensorisches Neuron Rezeptor ZNS Relais- neuron Effektor Motorneuron
Nervenimpulse werden von Rezeptoren[1] zum ZNS [8-11] transportiert. Innerhalb des ZNS werden sie von Relaisneuronen [7] verarbeitet und durch sensorische Neuronen[2] über Motorneurone [12] zu den Effektoren[13-14] transportiert.
Ruhepotential
Definition Ruhepotential Das für eine erregbare Zelle im Stadium der Nichterregung charakteristische Membranpotential, bei dem die Innenseite der Zelle negativer (Mensch -70mV) als die Außenseite ist. Es wird hervorgerufen durch das aktive Pumpen von Na-Ionen nach außen und K-Ionen nach innen. Das Vorhandensein von Cl—Ionen und anderen negativ-geladenen Ionen führt zur negativen Ladung an der Membran.
Ruhepotential
Definition Aktionspotential. Kurze Veränderung des Membranpotentials einer erregbaren Zelle, hervorgerufen durch das durch einen Reiz ausgelöste selektive Öffnen und Schließen spannungsempfindlicher Natrium- und Kaliumionenkanäle.
+ + Aktionspotential Na+ (Axon) Figure: 34-UN3 Title: Beginning of action potential
Na+ Aktionspotential (Axon) K+ Figure: 34-UN4 Title: End of action potential K+
entgegen dem Konzentrations-gradienten; Ruhepotential: Aktiver Transport Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen; mit ATP, über Ionen-Pumpen; entgegen dem Konzentrations-gradienten; -70mV. K+ Na+
Reiz über dem Schwellenwert. Ruhepotential: Aktiver Transport Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen; mit ATP, über Ionen-Pumpen; entgegen dem Konzentrationsgradienten; -70mV. Reiz über dem Schwellenwert.
passiver Transport von Na von außen nach innen Depolarisierung Na-Kanäle öffnen sich passiver Transport von Na von außen nach innen Depolarisierung Es entsteht ein Aktionspotential. + 30mV Na+ Na+ Ruhepotential: Aktiver Transport Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen; mit ATP, über Ionen-Pumpen; entgegen dem Konzentrationsgradienten; -70mV. Reiz über dem Schwellenwert.
Das Aktionspotential wird abgebaut. K-Kanäle öffnen sich = passiver Transport von K = von innen nach außen Repolarisierung Das Aktionspotential wird abgebaut. Na-Kanäle öffnen sich passiver Transport von Na von außen nach innen Depolarisierung Es entsteht ein Aktionspotential. + 40mV Ruhepotential: Aktiver Transport Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen; mit ATP, über Ionen-Pumpen; entgegen dem Konzentrations-gradienten; -70mV. Reiz über dem Schwellenwert.
K-Kanäle öffnen sich = passiver Transport von K von innen nach außen Repolarisierung Das Aktionspotential wird abgebaut. Ruhepotential: Aktiver Transport Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen; mit ATP, über Ionen-Pumpen; entgegen dem Konzentrationsgradienten; -70mV. Na-Kanäle öffnen sich passiver Transport von Na von außen nach innen Depolarisierung Es entsteht ein Aktionspotential. + 40mV Ruhepotential: Aktiver Transport Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen; mit ATP, über Ionen-Pumpen; entgegen dem Konzentrationsgradienten; -70mV. Reiz über dem Schwellenwert.
Festigen Sie die Vorgänge am motorischen Neuron mit Hilfe der nachfolgenden Präsentation
- - - Na+ Na+ K+ Na+ K+ K+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Ionen bewegen sich über Kanäle in der Membran – negativ geladene Ionen bleiben im Inneren Insgesamt sind aber immer gleich viele Ionen auf beiden Seiten! - - - Na+ Na+ K+ Na+ K+ K+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ Zustand an einem Neuron ohne ATP
- - - - - - K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen Ruhepotential aktiver Transport
- - - - - - - - - - Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Ruhepotential aktiver Transport K+ K+ K+ K+ Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Mit ATP – gegen den Konzentrationsgradienten, über Na-K-Pumpen
- - - - - - - - - - Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na passiver Transport nach innen +30mV Spannungsgesteuerte Na-Kanäle öffnen sich Aktionspotential beginnt mit Depolarisation Aktionspotential beginnt mit Depolarisation
- - - - - - - - - - Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Aktionspotential beginnt mit Depolarisation Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Spannungsgesteuerte Na-Kanäle öffnen sich Na passiver Transport nach innen +30mV
- - - - - - - - - - Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ K+ K+ K+ Na+ K+ K+ K+ Repolarisation ist der zweite Teil des Aktionspotentials K-Ionen durch spannungsgesteuerte K-Kanäle nach außen
- - - - - - - - - - Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ Repolarisation ist der zweite Teil des Aktionspotentials K-Ionen durch spannungsgesteuerte K-Kanäle nach außen
- - - - - - K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+
- - - - - - - - - - Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Ruhepotential aktiver Transport K+ K+ K+ K+ Na-Ionen nach außen, K-Ionen nach innen Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Mit ATP – gegen den Konzentrationsgradienten, über Na-K-Pumpen
Die Übertragung zwischen Nerven erfolgt über Synapsen.
Axon Dendrit Vesikel mit Neurotransmitter Die Übertragung zwischen Nerven erfolgt über Synapsen. Vesikel mit Neurotransmitter Synaptischer Spalt Axon Postsynaptisches Neuron Dendrit Präsynaptisches Neuron Synaptischer Spalt Präsynaptisches Neuron Postsynaptisches Neuron Transmittergesteuerte Na-Kanäle Spannungsgesteuerte Ca-Kanäle
2a 5 1 3 4 2b Wie funktioniert eine Synapse? Neurotransmitter Vesikel mit Neurotransmitter 5 Neurotransmitter-Pumpe zur Wiederaufnahme Nerven-impuls 1 Spannungs-gesteuerte Ca2+-Kanäle Präsynap-tisches Neuron 3 Neuro-transmitter-diffusion Neuro-transmitter-abgabe Rezeptoren für Neuro-transmitter öffnen Na+-Kanäle Ca2+ Ca2+ Grafik aus Wikipedia Commons – Text übersetzt und geändert - Ixmeier Synapti-scher Spalt 4 Aktions-potential wird weitergegeben Postsynap-tisches Neuron
Wie funktioniert eine Synapse? Komplettübersicht Neurotransmitter 3. Vesikel mit Neurotransmitter 1.Nerven-impuls 2. Spannungs-gesteuerte Ca2+-Kanäle 4. Neurotransmitterabgabe DURCH EXOCYTOSE Ca2+ 5. Neurotransmitterdiffusion durch den synaptischen Spalt Ca2+ Grafik aus Wikipedia Commons – Text übersetzt und geändert - Ixmeier 8a. Neurotransmitter werden abgebaut oder zurück gepumpt 6. Rezeptoren für Neurotransmitter öffnen Na+-Kanäle Depolarisation AKTIONSPOTENTIAL 7. Aktionspotential wird weitergegeben
Homöostase
Durch die Homöostase wird das innere Milieu zwischen engen Grenzwerten gehalten. Blut-pH, Kohlendioxidkonzentration, Blutglukosekonzentration, Körpertemperatur Wasserhaushalt
Das endokrine System Das endokrine System besteht aus Drüsen, die vom Blut transportierte Hormone freigeben.
Über Blut transportiert Das endokrine (Hormon)-System kontrolliert die Homöostase über negatives Feedback Hypophyse Epiphyse Hormon System Nebenschilddrüse Schilddrüse endokrineDrüsen Thymusdrüse Bauchspeicheldrüse Hormone Nebenniere Keimdrüse Keimdrüse Über Blut transportiert Zu Zielzellen
Negative Rückkopplung hat einen stabilisierenden Effekt, d. h Negative Rückkopplung hat einen stabilisierenden Effekt, d.h. ein Anstieg des Niveaus über den Maximalwert [5] bewirkt eine Verringerung [1] der Produktion und führt damit zum Absinken des Niveaus. Negativer Feedback Maximal-wert Absinken des Niveaus
Ein Absinken des Niveaus unter den Minimalwert [6] bewirkt eine Erhöhung [2] der Produktion. Maximal-wert Erhöhung des Niveaus Minimal-wert Negativer Feedback
benötigen keinen Feedback Geringfügige Veränderungen [3] die innerhalb der Grenzen liegen benötigen keinen Feedback. Maximal-wert Geringfügige Veränderungen benötigen keinen Feedback Minimal-wert Geringfügige Veränderungen
Körpertemperatur Wie kann der Körper seine Temperatur erhöhen, wenn es draußen kalt ist? Wie kann der Körper seine Temperatur senken, wenn es draußen heiß ist?
T nimmt zu T nimmt ab Normale Körper- temperatur (T) Korrekturmechanismus: Vasodilatation; Schweiß; Verhaltensänderungen Muskeln erschlafft Normale Körper- temperatur (T) Normale Körper- temperatur (T) Normale Körper- temperatur (T) Normale Körper- temperatur (T) Korrekturmechanismus: Vasokonstriktion; Zittern; Verhaltensänderungen Kein Schweiß Mehr Stoffwechsel T nimmt ab Abbildung Schema zur Wärmeregulation des Körpers
Rolle der Nieren bei Homöostase Regulierung des Salz- und Wasserhaushalts. Wenn es… zu viel Wasser aber zu wenig Salz im Körper gibt produzieren die Nieren groβe Menge Urin mit geringer Salzkonzentration zu wenig Wasser aber zu viel Salz im Körper gibt, produzieren Niere eine geringe Menge an Urin mit hoher Salzkonzentration.
Im Pankreas / Bauchspeicheldrüse wird der Blutzuckergehalt des Blutes reguliert!
Essen = mehr Zucker im Blut produzieren Insulin, Leber und Muskulatur absorbieren Glukose aus Blut Umwandlung in Glykogen Speicherung in Leber und Muskulatur -Zellen Pankreas Normaler Blutzucker- wert Normaler Blutzuckerwert Sport = weniger Zucker im Blut produzieren Glukagon. Leber Abbau von Glykogen zu Glukose Abgabe an das Blut -Zellen Pankreas Schema zur Blutglukose-Regulation des Körpers
Vergleichen heißt: Gemeinsamkeiten und Unterschiede!!! Vergleichen Sie nun mit Hilfe einer Tabelle die Reaktion auf zu hohen und auf zu niedrigen Blutzucker! Lösungen auf der nächsten Seite!!! Vergleichen heißt: Gemeinsamkeiten und Unterschiede!!!
verringert Blutzucker erhöht Blutzucker Glukoseaufnahme der Zellen; Vergleichen heißt: Gemeinsamkeiten und Unterschiede!!! Notieren Sie Unterschiede immer in einer Tabelle!!! Gemeinsamkeit: Beide kontrollieren über negativen Feedback Blutzuckerhomöostase Insulin Glukagon verringert Blutzucker erhöht Blutzucker Glukoseaufnahme der Zellen; Keinen Effekt auf Glukose Insulin = Glukose Glykogen G = Glykogen Glukose unterstützt Zellatmung unterstützt Zellatmung nicht Unterstützt GlukoseFett Spalten von Fetten
Oft schon im Kindesalter Diabetes Typ I Dibetis Typ II Alter Beginn Oft schon im Kindesalter Meist ab 40 Jahre, aber auch jüngere Menschen betroffen Grund Inselzellen des Pankreas sind zerstört, keine Produktion von Insulin Fettleibigkeit, zu wenig Sport; nachlassende (versagende) Insulin-produktion Vorkommens-Häufigkeit 10-15% 85-90% Behandlungs-möglichkeiten: Injektion von Insulin Gewichtsreduzierung& Insulintabletten