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Abituraufgabe: Multiple Sklerose - Zytologie, Neurobiologie & Immunologie

Methode

Die nachfolgende Abituraufgabe umfasst Fragen aus der Zytologie, Immunologie und Neurobiologie.

Bitte beachten Sie! Materialien sind in Form von Text, experimentellen Protokollen und Graphen gegeben. Werten Sie diese sorgsam aus. Beachten Sie die in der Aufgabenstellung genannten Operatoren!

Insgesamt können Sie in den 4 Teilaufgaben 20 Punkte erzielen. Achten Sie auf die gegebenen Punktzahlen pro Aufgabenteil.

Gut zu wissen

Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des Zentralnervensystems, die meist im frühen Erwachsenenalter beginnt. Schätzungen zufolge leiden allein in Deutschland über 120 000 Menschen an MS. Ursache dieser Krankheit ist eine Zerstörung der Myelinscheiden von Nervenzellen in Gehirn und Rückenmark durch Zellen des Immunsystems. Multiple Sklerose gilt daher als Autoimmunkrankheit.

Abbildung 1: Nervenzelle
Abbildung 1: Nervenzelle

Teilaufgabe1: 

1.1 Benennen Sie die mit den Ziffern 1 bis 8 gekennzeichneten Strukturen in Abbildung 1. (2 VP)

1.2  Beschreiben Sie die Vorgänge bei der Erregungsleitung in einem marklosen Axon. (2 VP)

Teilaufgabe 2:

Tabelle 1 zeigt die Geschwindigkeit der Erregungsleitung bei verschiedenen Tieren:

 

Tier

Nervenfasertyp

Durchmesser der Nerven-faser (µm)

Geschwindigkeit (m/s) bei 10° Celsius
Umgebungstemeperatur

1

Qualle

nicht myelinisiert

9

0,5

2

Küchenschabe

nicht myelinisiert

50

7

3

Tintenfisch

nicht myelinisiert

650

25

4

Frosch

myelinisiert

19

42

5

Katze

myelinisiert

21

120

Tabelle 1: Geschwindigkeiten der Erregungsleitung am lebenden Tier

2. Erläutern Sie die Unterschiede in der Leitungsgeschwindigkeit (2 VP)
    a) zwischen Neuronen von Qualle und Küchenschabe
    b) zwischen Neuronen von Frosch und Katze.

Teilaufgabe 3:

Abbildung 2 zeigt eine Versuchsanordnung zur Messung von Membranspannungen (Membranpotenzialen). Da Messungen am lebenden Tier sehr kompliziert sind, führt man diese meist an frei präparierten Axonen in physiologischer Kochsalzlösung durch.

Abbildung 2: Versuchsanordnung zur Messung von Membranspannungen
Abbildung 2: Versuchsanordnung zur Messung von Membranspannungen

3.1 Begründen Sie die Notwendigkeit der Verwendung physiologischer Kochsalzlösung (zwei Angaben). (2 VP)

3.2 Übertragen Sie die Skizze der Versuchsanordnung (Abbildung 2) in Ihre Reinschrift (Größe mindestens ½ Seite). Ergänzen Sie Ihre Skizze so, dass mit Ihrer Versuchsanordnung die Geschwindigkeit der Erregungsleitung am Axon ermittelt werden kann. Erläutern Sie, wie man mit Ihrem Versuchsaufbau die Geschwindigkeit der Erregungsleitung bestimmt. (3 VP)

Teilaufgabe 4:

Die Schädigung des Nervensystems bei Patienten mit Multipler Sklerose hat unterschiedliche Auswirkungen. Neben Entzündungsreaktionen zählen unter anderem geistige Verwirrung und Koordinationsstörungen zu den typischen Symptomen von MS.

4. Erklären Sie die Entstehung der Koordinationsstörungen unter Berücksichtigung der neurophysiologischen Veränderungen bei Multipler Sklerose. (2 VP)

Teilaufgabe 5:

Ein weiteres Symptom der Multiplen Sklerose ist eine Erkrankung von sensorischen Gesichtsnerven, die Nervensignale aus dem Bereich des Gesichts an das Gehirn übermitteln. Da Entzündungen dieser Nerven sehr schmerzhaft sind, bekommen viele MSPatienten schmerzlindernde Medikamente, wie z. B. Carbamazepin und Pregabalin. Carbamazepin entfaltet seine Wirkung an den Axonen, während Pregabalin an der Synapse wirkt.   

5. Geben Sie jeweils eine mögliche Erklärung für die schmerzlindernde Wirkung beider Medikamente. (2 VP)

Teilaufgabe 6:

Die Ursachen für den Angriff auf die Myelinscheiden im Zentralnervensystem sind noch nicht vollständig geklärt. Einige Wissenschaftler vermuten, dass eine Virusinfektion zu einer Autoimmunreaktion führt, in deren Verlauf das Immunsystem die Zellen der Myelinscheide angreift.

6.1 Beschreiben Sie die Vorgänge bei der zellulären Immunantwort nach einer Infektion durch Viren. (3 VP)

6.2 Erklären Sie, wie die Virusinfektion bewirken könnte, dass Zellen des Immunsystems körpereigene Zellen angreifen, obwohl diese keine Viren enthalten. (2 VP)

Bild von Autor Dr. Martina Henn-Sax

Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Abituraufgabe: Multiple Sklerose - Zytologie, Neurobiologie & Immunologie ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Besprechung einer Original-Abituraufgabe - Multiple Sklerose (Zytologie/Neurobiologie/Immunologie).

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
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  • Abituraufgabe: Multiple Sklerose - Zytologie, Neurobiologie & Immunologie
    • Einleitung zu Abituraufgabe: Multiple Sklerose - Zytologie, Neurobiologie & Immunologie
    • Lösungsvorschlag #1: Bau Nervenzelle
    • Lösungsvorschlag #2: Erregungsleitung bei verschiedenen Tieren
    • Lösungsvorschlag #3: Messung Membranspannung
    • Lösungsvorschlag #4: Entzündungsreaktionen bei Multipler Sklerose
    • Lösungsvorschlag #5: Einsatz Medikament
    • Lösungsvorschlag #6: Autoimmunreaktion
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