Steuerung von Stoffwechselprozessen

Präsentation zum Thema: "Steuerung von Stoffwechselprozessen"—  Präsentation transkript:

1 Steuerung von Stoffwechselprozessen
durch Nerven und Hormone

2

3 Teile des Nervensystems
Neurone (Nervenzellen) Zentral Nerven System (ZNS) Peripheres Nervensystem Sensorische Nerven Gehirn Rückenmark Verbindet alle Körperteile mit dem ZNS

4 Film: Aufbau und Funktion der Nervenzelle
Zeichne und beschrifte eine Nervenzelle.

5 Das Neuron

6 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

7 Reiz-Reaktionsschema
Sensorisches Neuron Rezeptor ZNS Relais- neuron Effektor Motorneuron

8 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.

9 Ruhepotential

10 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.

11 Ruhepotential

12 Definition Aktionspotential.
Kurze Veränderung des Membranpotentials einer erregbaren Zelle, hervorgerufen durch das durch einen Reiz ausgelöste selektive Öffnen und Schließen spannungsempfindlicher Natrium- und Kaliumionenkanäle.

13 + + Aktionspotential Na+ (Axon)
Figure: 34-UN3 Title: Beginning of action potential

14 Na+ Aktionspotential (Axon) K+
Figure: 34-UN4 Title: End of action potential K+

15  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+

16 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.

17 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.

18  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.

19 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.

20 Festigen Sie die Vorgänge am motorischen Neuron mit Hilfe der nachfolgenden Präsentation

21 - - - 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

22 - - - - - - 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

23 - - - - - - - - - - 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

24 - - - - - - - - - - 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

25 - - - - - - - - - - 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

26 - - - - - - - - - - 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

27 - - - - - - - - - - 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

28 - - - - - - K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+

29 - - - - - - - - - - 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

30 Die Übertragung zwischen Nerven erfolgt über Synapsen.

31 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

32 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

33 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

34 Homöostase

35 Durch die Homöostase wird das innere Milieu zwischen engen Grenzwerten gehalten.
Blut-pH, Kohlendioxidkonzentration, Blutglukosekonzentration, Körpertemperatur Wasserhaushalt

36 Das endokrine System Das endokrine System besteht aus Drüsen, die vom Blut transportierte Hormone freigeben.

37

38 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

39 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

40 Ein Absinken des Niveaus unter den Minimalwert [6] bewirkt eine Erhöhung [2] der Produktion.
Maximal-wert Erhöhung des Niveaus Minimal-wert Negativer Feedback

41 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

42 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?

43 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

44 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.

45 Im Pankreas / Bauchspeicheldrüse wird der Blutzuckergehalt des Blutes reguliert!

46

47 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

48 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!!!

49 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 GlukoseFett Spalten von Fetten

50 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