Motorische Nervenzelle Arbeitsblatt, Übungen von Biologie

Nur auf Docsity: Lade Motorische Nervenzelle Arbeitsblatt und mehr Übungen als PDF für Biologie herunter! Motorische Nervenzelle Nervenzellen (Neurone) sind ganz besondere Zellen. Sie nehmen Informationen von Sinneszellen auf oder fungieren selbst auch als Sinneszellen. Nerven- zellen leiten Informationen in Form von Erregungen an das zentrale Nervensystem oder auch vom zentra- len Nervensystem an reagierende Strukturen, wie Muskeln oder Driisen. Im Zellkérper von Nervenzel- len werden Erregungen gesammelt und weitergeleitet. Nervenzellen bilden im Verbund sehr komplexe Strukturen aus. Das Gehirn des Menschen z.B. be- steht aus rund 100 Milliarden Nervenzellen, die tiber Synapsen innerhalb des Gehims und mit Nervenzel- len der Peripherie verschaltet sind. Bis heute sind die Verschaltungs- und Verrechnungsprozesse im Gehim wie Erinnerung, Bewusstsein und Gedachtnis, nur ansatzweise erklarbar. 1 Aufbau einer motorischen Nervenzelle © 11 Beschrifte die Abbildung eines motorischen Neurons mit folgenden Fachbegriffen: Axon, isolierende Hiille, Synapse, Endkndpfchen, Muskelfaser, Zellkern, Dendriten, Zellk6rper, Einschniirung. Informiere dich iber den Bau und die Funktion einer sensorischen Nervenzelle. Erklare, was man an der obigen Grafik andern miisste, um eine sensorische Nervenzelle darzustellen. oe 3 - Dendriten - Zellkérper - Axon - Axonverzweigungen mit Endknépfchen. Informiere dich und beschreibe in deinem Heft die Funktionen der folgenden Nervenzellstrukturen: Erklare jeweils, warum sie ihre jeweilige Funktion aufgrund ihrer spezifischen Struktur gut erfiillen kénnen. o4 Nervenzellen werden manchmal mit einer Art Telefonverbindung verglichen. Erklare in deinem Heft, welcher Bereich der Nervenzelle oder der auf sie geschalteten Zellen folgenden Telefonbegriffen ahnelt: Leitungskabel, Kunststoffisolierung, Empfanger, Sender, Telefonhérer, Umschaltbox, Signale. Erklare, warum man eine Nervenzelle auch mit einer EinbahnstraBe vergleichen kann. ARBEITSBLATT Lésungen Differenzierende Aufgabe Zusatzaufgaben Kompetenzerwerb Motorische Nervenzelle Zellkern Einschniirung Dendriten 2 Die Dendriten der sensorischen Nervenzelle wiirden an einer Sinneszelle ansetzen (bzw. waren selbst freie Nervenendigungen z.B. bei Schmerzrezeptoren). Die Synapsen der sensorischen Nervenzelle wiirden nicht auf Muskelfasern verschalten, sonderm auf Dendriten von anderen Nervenzellen. 3 Dendriten: Dendriten nehmen Erregungen von vorgeschalteten Zellen auf. Struktur — Funktion: Aufgrund ihrer starken Verzweigungen gibt es viele Ansatzstellen fiir Synapsen, d.h. viele Informationen kénnen zeitgleich aufgenommen werden (Oberfla- chenvergré8erung). Zellkérper: Der Zellkérper sammelt die Erregungen und bildet eine Gesamterregung. Struktur — Funktion: Der Zellkérper ist zwischen den Dendriten und dem Axon zentral angeordnet (Am Axonhiigel werden alle Informationen verrechnet.). Axon: Das Axon leitet die Information in einer Folge gleichférmiger Erregungen weiter. Struktur — Funktion: Das Axon ist lang, gerade und mit einer isolierenden Hiille versehen. Dadurch kann die Information schnell weitergeleitet werden. Axonverzweigungen mit Endknépfchen: An den Endknépfchen wird die Erregung auf die Folgezelle tibertragen (in Form von Transmittern). Struktur — Funktion: Durch die vielen Verzweigungen kénnen die Endknépfchen an meh- reren Stellen ansetzen und die Information weitergeben (gro8e Kontaktflache zu vielen nachgeschalteten Zellen). 4 Leitungskabel: Axon Kunststoffisolierung: isolierende Hiille um die Axone (Myelinscheide) Empfénger: Erfolgsorgan (z.B. Muskel) oder nachgeschaltete Nervenzelle Sender: die Nervenzelle insgesamt (bzw. vorgeschaltete Nervenzelle, Sinneszelle) Telefonhérer: Dendriten Umschaltbox: Synapsen, aber auch der Zellkérper (Verrechnung zu einer Gesamterregung am Axonhiigel) Signale: elektrische Erregungen im Axon, Transmitter zwischen den Synapsen 5 Der Informationsfluss geht immer nur in eine Richtung: von den Dendriten und dem Zellkérper iiber das Axon und die Synapsen auf die nachste Zelle. Lassen Sie bei Aufgabe 2 eine sensorische Nervenzelle ins Heft zeichnen. Zeichne den Weg des Informationsflusses mithilfe von Pfeilen in die Abbildung der Ner- venzelle ein. Erklare, was ein Transmitter ist und welche Funktion er hat. Lésung: Transmitter sind Botenstoffe, die aus kleinen Blaschen in den synaptischen Spalt von Synapsen entlassen werden. Sie gelangen an die nachste Zelle und kénnen dort eine Erregung auslésen. Sie iibertragen in stofflicher Form das elektrische Signal. Kompetenzbereich ,Schwerpunkt Fachwissen”: Die Schiilerinnen und Schiiler konnen Kennt- nisse zum Aufbau und zur Funktion einer Nervenzelle wiedergeben und mit Konzepten verkniipfen. Basiskonzepte ,Struktur und Funktion“ sowie , Information und Kommunikation“: Die Schii- lerinnen und Schiiler lernen die einzelnen Strukturen einer Nervenzelle und ihre Funktionen kennen. Sie kénnen bekannte biologische Phanomene mit Basiskonzepten, Fakten und Prinzipien erldutern (u.a. Vergleich mit einer Telefonverbindung). Attrappenexperimente mit Bienen Ausgehend von der Fragestellung, wie Bienen (Apis mellifera) fur sie geeignetes Futter erkennen bzw. lernen, welche bliitenahnlichen Gebilde ihnen Futter liefern kénnen, wurde die unten dargestellte Versuchsreihe durchgefuhrt. Hierbei sollte vor allem herausgefunden werden, ob Form, Farbe oder Duft der Bliiten das entscheidende Kriterium fur die Wahl der Bienen darstellt. Vor Beginn der Versuchsreihe fand die Dressur der Bienen statt, die darin bestand, dass die Bienen immer dann mit Futter belohnt wurden, wenn sie eine blaue, dreieckige, nach Pfefferminz duftende Futterschale anflogen. Nach der Dressur wurden den Bienen nach- einander jeweils zwei verschiedene Futterschalen angeboten und beobachtet, welche der beiden Schalen von den Bienen bevorzugt angeflogen wurde. Test Futterschale A Futterschale B 4 addi did A® AO ° blaue Futterschalen 86 OBOQO 8 gelbe Futterschalen Orangenbllitendutt Pretferminzduft bevorzugter Anflug der Bienen 1 Durchfiihrung und Ergebnisse der Testreihe 1 Beschreiben Sie die Durchfuhrung der funf Tests. Beschreiben Sie die Testergebnisse 1—5 (die Beobachtungen zu den Versuchen). Deuten Sie die Versuchsbeobachtungen, indem Sie auf die Fragestellung eingehen, ob Farbe, Form oder Geruch fur die Wahl der Nahrungsquelle verantwortlich sind. Versuchen Sie, die drei Kriterien nach Praferenz der Bienen zu sortieren, begriinden Sie Ihre Reihenfolge. Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen ARBEITSBLATT Lésungen Zusatzinformation Attrappenexperimente mit Bienen 1 Inden fiinf Testdurchlaufen wurden den Bienen jeweils zwei verschiedene Futterquellen angeboten. Futterquelle A Futterquelle B Test 1 Farbe: blau Farbe: gelb Form: eckig Form: rund Geruch: Pfefferminze Geruch: Orangenbliite Test 2 Farbe: blau Farbe: gelb Form: eckig Form: rund Geruch: Orangenbliite Geruch: Pfefferminze Test 3 Farbe: blau Farbe: gelb Form: eckig Form: rund Geruch: Pfefferminze Geruch: Pfefferminze Test 4 Farbe: gelb Farbe: blau Form: eckig Form: rund Geruch: Pfefferminze Geruch: Pfefferminze Test 5 Farbe: blau Farbe: blau Form: eckig Form: rund Geruch: Pfefferminze Geruch: Pfefferminze 2 Inden fiinf Tests werden jeweils folgende Futterquellen gewahlt bzw. angeflogen: Test 1: A, Test 2: B, Test 3: A, Test 4: B, Test 5: A. 3 Alle drei Kriterien sind fiir die WahI der Futterquelle relevant. Dies zeigt sich an den Ver- suchsbeobachtungen. Test 1 dient zur Bestatigung der erfolgreichen Dressur, da Futter- quelle A identisch ist mit der Dressur, Futterquelle B sich jedoch in allen drei Parametern unterscheidet. Test 2 und 3 zeigen, dass der Geruch das entscheidende Kriterium ist; bei Test 2 werden Farbe und Form, die der Dressur entsprechen, vernachlassigt und stattdes- sen Futterquelle B angeflogen, bei der nur der Geruch iibereinstimmt. Test 4 zeigt, dass die Farbe 2. Praferenz hat, da beide den gleichen Duft haben, die Bienen jedoch Futter- quelle B anfliegen, die die gleiche Farbe tragt wie bei der Dressur und nicht die gleiche Form. Die Form als 3. Praferenz zeigt sich in Test 5. Farbe und Geruch sind bei beiden Futterquellen gleich, die Bienen wahlen Futterquelle A, die die gleiche Form hat wie in der Dressur. Die Farbwahrnehmung bei Bienen Bienen sind unter den Insekten die am besten untersuchten Tiere, wenn es um Farbwahr- nehmung geht. Der Zoologe KARL VON FRISCH (1886 — 1982) war der erste, der sich mit dieser Thematik befasste. Bereits 1914 fand er heraus, dass Bienen Farben wahrnehmen und vonei- nander unterscheiden kénnen. Der Bereich des fiir sie sichtbaren Spektrums ist allerdings um ca. 150 nm in Richtung des kurwelligen UV-Lichtes verschoben. Das heift, dass sie den fiir uns roten Bereich nicht, dafiir aber den ultavioletten Bereich wahrnehmen kénnen. Die Absorptionsmaxima der drei Zapfentypen im menschlichen Auge liegen mit 440nm bei Blau, mit 530 nm bei Griin und mit 570nm bei Gelb-Rot. Auch die Komplexaugen der Biene verfiigen tiber drei verschiedene Re- zeptortypen. Die Absorptionsmaxima liegen allerdings bei 350, 450 und 530nm. Das bedeutet also, dass die Bienen zwar Teile des ultravioletten Bereiches, aber keine Rotténe wahmeh- men kénnen; diese Wellenlangen kénnten ihnen wie Schwarz erscheinen (s. Abb. 1). er e Pigment Pare oop] firuv & Pigment & Ee furRot 520 S60! Pigment Pigment S60 650) fiir Blau fiir Griin B50 40 9.40 2 30: 230 30 20 10: 10. 0. 0 400 600 60 300350 400 “450500550600 "650 750” 500” 550 0 Wellentinge (nm) Wellenlange (nm) 1 Farbwahrnehmung Mensch (links), Biene (rechts) Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen Driicken zum Glick In den 1950er-Jahren fiihrten die Psychologen JAMES OLps und Peter MILNER Experimente mit Ratten in Kafigen durch. Die Ratten bekamen feine Elektroden ins Vorderhirn implantiert, die immer einen Strom- reiz abgaben, wenn die Ratten einen Hebel in ihrem Kafig driickten. Durch diesen Reiz wurde das Be- lohnungssystem der Ratte im Gehirn angeregt, indem der Botenstoff Dopamin freigesetzt wurde. O41 Weil die Ratten dies als angenehm empfanden, gerieten die Tiere in eine Abhangigkeit und taten nichts anderes mehr, als standig den Hebel in immer kiirzer werdenden Abstanden zu driicken, bis hin zur volligen Erschopfung. Das Fressen, Trinken und Schlafen stellten die Ratten innerhalb kurzer Zeit vollstandig ein. Beschreibe das Verhalten der Ratten wahrend des Experiments. o2 Suchtverhalten handelt. Informiere dich und erlautere stichwortartig, warum es sich bei dem Verhalten der Ratten um ein @3 Informiere dich und beschreibe kurz, was passiert ware, wenn die Ratten nach einiger Zeit keine Méglichkeit mehr gehabt hatten, auf dem beschriebenen Weg ihr Belohnungssystem zu stimulieren. Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen