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Grundlagenforschung an Tintenfisch-Neuronen 2012 GK

In dieser GK-Aufgabe aus dem Jahre 2012 geht es um ein zentrales Thema der Neurobiologie, nämlich die synaptische Weiterleitung an der motorischen Endplatte.

Materialien

  • Den Schülern wird als Arbeitsmaterial A ein Informationstext über Tintenfische als Forschungsobjekt der Neurobiologie präsentiert. In ihre Riesenaxone können leicht Elektroden eingeführt werden, so dass man die Vorgänge, die bei einem Aktionspotenzial ablaufen, sehr leicht beobachten kann.

    In einer Graphik wird gezeigt, wie ein Axon über einen Zeitraum von ca. 3 ms elektrisch gereizt wird, und wie sich während dieser Reizdauer die elektrische Leitfähigkeit für Natrium- und Kalium-Ionen verändert.

  • In dem Arbeitsmaterial B werden die Versuche von Katz und Miledi vorgestellt, die in den 60er Jahren Synapsen des Tintenfischs untersucht haben. Gezeigt sind die Versuchsanordnung (Präsynaptisches Axon mit einer Messelektrode, postsynaptische Nervenzelle mit einer Messelektrode) sowie die Ergebnisse dieser Versuche:

    Leichter elektrischer Reiz - geringe präsynaptische Depolarisierung - keine postsynaptische Depolarisierung.
    Mittlerer elektrischer Reiz - stärkere präsynaptische Depolarisierung - leichte postsynaptische Depolarisierung.
    Starker elektrischer Reize - sehr starke präsynaptische Depolarisierung - starke postsynaptische Depolarisierung.

    Das Material B enthält zudem eine Tabelle, aus der hervorgeht, dass die Konzentration der Calcium-Ionen einen Einfluss auf die Höhe des postsynaptischen Potenzials hat. Verglichen werden hier Ca2+-Konzentrationen von 11 mmol/L und 22 mmol/L. Bei 11 mmol/L führt ein präsynaptisches Potenzial von 125 mV zu einem postsynaptischen Potenzial von 25 mV, bei 22 mmol/L hat das postsynaptische Potenzial dagegen eine Höhe von 39 mV.

  • Das Material C schließlich erläutert in einem kurzen Text das Rückstoßprinzip, mit dem sich Tintenfische fortbewegen (Flucht, Beutefang). In einer Diagramm sieht man, wie die Leitungsgeschwindigkeit am marklosen Axon von dem Axondurchmesser abhängt.

Teilaufgabe 1

  • Hier sollen die Vorgänge beim Ablauf eines Aktionspotenzials beschrieben werden, außerdem sollen die in Material A gezeigten Versuchsergebnisse erklärt werden.

Teilaufgabe 2

  • Hier sollen die Versuchsergebnisse beschrieben und erläutert werden, die in Material 2 vorgestellt wurden. Vor allem soll dabei auf den präsynaptischen Einfluss der Depolarisation und die Funktion der Calcium-Ionen eingegangen werden.

Teilaufgabe 1

  • Das in Material C gezeigte Diagramm (je größer der Axondurchmesser, desto höher die Leitungsgeschwindigkeit) soll beschrieben und erläutert werden.
  • Außerdem soll erläutert werden, wie eine gleichzeitige Kontraktion der vorderen und hinteren Mantelbereiche des Tintenfisches erreicht werden kann. Dabei soll auch auf die Rolle der Calcium-Ionen eingegangen werden.

Fazit

Ich persönlich finde diese Abituraufgabe nicht schlecht. Die Aufgabe beschränkt sich auf Grundlagen der Neurobiologie, auf genetische oder ökologische Themen wird hier nicht eingegangen.