Informationen werden im Körper über das Nerven- und Hormonsystem weitergeleitet. Hormone sind spezielle Botenstoffe, die in Drüsen oder Geweben produziert werden. Sie werden im gesamten Körper verteilt und entfalten ihre Wirkung an spezifischen Zielzellen. Ein bekanntes Hormon ist das Testosteron. Ernst Laqueur isolierte dieses Sexualhormon 1935 aus Stierhoden und kreierte den Namen des Hormons aus Testis (Hoden) und Steroid. Der Einsatz von Testosteron als Medikament wird in verschiedenen Zusammenhängen, u. a. bei Multipler Sklerose, erwogen.

1

Zellmembranen spielen eine entscheidende Rolle bei der Informationsübertragung in Organismen.

Stelle den Bau der Zellmembran in einer beschrifteten Skizze dar.

6 BE

2

Vergleiche die hormonelle Informationsübertragung mit der an einer chemischen Synapse tabellarisch anhand von drei selbst gewählten Vergleichskriterien (M 1).

6 BE

3

Testosteron gehört zu den Steroidhormonen, welche lipophil sind.

Erläutere die Wirkungsweise von Testosteron auf spezifische Zielzellen (M 2).

8 BE

4

Multiple Sklerose ist eine chronisch entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems. Der Einsatz von Testosteron als Medikament wird unter anderem bei dieser Erkrankung erwogen, da es die Neubildung von Oligodendrozyten zu fördern scheint.

4.1

Begründe die Bedeutung der Myelinisierung für die Funktionsweise des Neurons.

4 BE

4.2

Leite aus den in Material 4 (Abb. 3 B und C) dargestellten strukturellen Veränderungen im Verlauf einer Multiplen Sklerose die Auswirkungen auf die Erregungsleitung ab (M 3, M 4).

6 BE

M 1: Hormonelle Informationsübertragung

Hinweis: Endokrin – hormonausschüttend

Abb. 1: Hormonelle Informationsübertragung

nach: http://physiologie.cc/II.3.htm (letzter Zugriff am: 05.06.2024)

M 2: Wirkung von Testosteron auf eine Zielzelle

Abb. 2: Wirkung von Testosteron auf eine Zielzelle

nach: https://www.repetico.de/card-62852119 (letzter Zugriff am: 05.06.2024)

M 3: Oligodendrozyten

Oligodendrozyten, eine Untergruppe der Gliazellen im Zentralnervensystem, stehen mit Axonen in Kontakt und spielen eine entscheidende Rolle bei der Regeneration geschädigter Nervenzellen. So kann sich z. B. bei der Multiplen Sklerose je nach Krankheitsverlauf das System teilweise erholen und zerstörte Myelinscheiden neu bilden. Allerdings ist dieser Regenerationsprozess unbeständig und bisher kaum erforscht. Die Hoffnung ist, eines Tages durch gezieltes Eingreifen in das Entstehen und in die Aktivität von Oligodendrozyten die Funktion neuronaler Netze passgenau reparieren zu können.

nach: https://scienceblog.at/book/export/html/741 (letzter Zugriff am: 05.06.2024)

M 4: Stadien der Multiplen Sklerose

Hinweis: A – gesunde Nervenzelle; B – beginnende Multiple Sklerose; C – fortgeschrittene Multiple Sklerose; M – fehlgeleitete Immunzellen (Makrophagen); O – Oligodendrozyten

Abb. 3: Stadien der Multiplen Sklerose

nach: https://www.researchgate.net/figure/Destruction-patterns-in-the-multiple-sclerosis-plaque-A-In-the-healthy-CNS_fig1_7147361 (letzter Zugriff am: 16.09.2024)

1.

Beschriftete Skizze:

• Skizze einer Zellmembran mit z. B. Phospholipid, integrales Protein, peripheres Protein, Oligosaccharidketten (Glykokalyx), Innen- und Außenbereich, Cholesterin, Lipiddoppelschicht

2.

Vergleich der Informationsübertragung:

	hormonell	synaptisch
Botenstoff	Hormon	Neurotransmitter
Wirkung an Empfängerzelle	biologische Antwort (z. B. Proteinsynthese)	De- oder Hyperpolarisation
Botenstoff- Rezeptorbindung	nach Schlüssel-Schloss-Prinzip

3.

Wirkungsweise von Testosteron auf spezifische Zielzellen:

Testosteron als lipophiles Steroidhormon → Diffusion durch Zellmembran der Zielzelle → Bindung von Testosteron nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip am Androgenrezeptor im Cytoplasma → Formveränderung des Rezeptors → Wanderung über Kernporen in Zellkern → Bindung an spezifischen Genabschnitt der DNA → Transkription → mRNA-Synthese (durch RNA-Polymerase) → Wanderung der mRNA über Kernporen ins Cytoplasma → Translation am Ribosom – spezifische Proteinsynthese als mögliche Zellantwort

4.

4.1

Bedeutung der Myelinisierung:

Isolierung durch Myelinschicht → Ladungsumkehr entsteht nur an Ranvier‘schen-Schnürringen → Erregungsleitung erfolgt sprunghaft (saltatorisch) über längere Distanzen am Axon → Weiterleitungen am Axon schnell

4.2

Auswirkungen auf die Erregungsleitung:

• Stadium B: Zerstörung der Myelinschicht am Axon durch fehlgeleitete Immunzellen → Verringerung der Leitungsgeschwindigkeit von Aktionspotentialen Oligodendrozyten werden angegriffen → Regeneration der Myelinscheiden gestört

• Stadium C: Myelinscheiden samt Axon teilweise zerstört → Weiterleitung von Erregungen an dieser Nervenzelle nicht mehr möglich → Regeneration der Myelinscheiden durch geschädigte Oligodendrozyten verhindert