Kaliumzyanid und Axone

JCvD · Anmeldungsdatum: 13.08.2008 Beiträge: 5

Hallo,

ich hab folgende Hausaufgabe aufbekommen:

Die Vorgänge während der Erregungsleitung in Nervenzellen können durch Behandlung mit bestimmten Giften gestört werden. So kann die Na-/K-Pumpe durch Kaliumcyanid ausgeschaltet werden. Das lässt sich in Versuchen nachweisen. Vier gleichartige Riesenaxone werden in folgenden Versuch verwendet:

Axon "A" und Axon "B" werden mit Kaliumcyanid behandelt.
Axon "C" und Axon "D" werden nicht im kaliumcyanid behandelt.
Alle vier Riesenaxone werden für einige Stunden in eine physiologische Kochsalzlösung mit radioaktiv markierten Natriumionen gelegt.
Die Axone "B" und "D" werden während dieser Zeit kräftig gereitzt.
Die Axone "A" und "C" werden nicht gereitzt.
Anschließend werden die vier Axone abgespült und in vier verschiedene Behälter mit frischer Kochsalzlösung gelegt, in der kein radioaktiv markierten Natriumionen vorhanden sind. Von dieser Lösung werden in regelmäßigen Zeitabständen Proben entnommen und auf das Vorhandensein von radioaktiv markierten Natriumionen geprüft.

Beschreiben un erklären Sie die zu erwartenden Ergebnisse dieser Prüfung für die vier Axone!

Kann mich hier jemand mal in die richtige Richtung lenken?
Ich weiß, dass die Na-/K-Pumpe mit dem Aktionspotential nichts zu tun hat, allerdings mit dem Ruhepotential.

In welcher Probe von welchem Axon nun viel, wenig, kein Na vorhanden ist...da komm ich einfach nicht drauf. Auf das warum genauso wenig!

Kann mir da einer helfen? Wäre super!!!

Stone · Anmeldungsdatum: 15.12.2007 Beiträge: 59 Wohnort: Baden-Württemberg

Mal schauen ob ich dir da weiterhelfen kann.
In die richtige Richtung lenken tu ich dich zuerst mit zwei Fragen:
1. Wozu ist die Na-K-Pumpe zuständig?
2. Was passiert bei einer Reizung eines Axons an der gereizten Stelle?

Damit hast du eigentlich schon dienersten Ansätze um die Aufgabe lösen zu können.

JCvD · Anmeldungsdatum: 13.08.2008 Beiträge: 5

zu 1.: Die Na-K-Pumpe pumpt K+ in das Axon und Na+ aus dem Axon heraus, im Ruhepotential. Ist sie eigentlich auch während dem Aktionspotential aktiv?

zu 2.: Das besagt die Ionentheorie des Aktionspotential. Ich weiß, was du meinst, aber es ist mir jetzt zu lang, um es zu schreiben.

Und was sollen mir die beiden Fragen jetzt helfen?

Mein Problem ist letztlich folgendes: Vorrausgegangen ist ein Aktionspotential, zum Beispiel beim Axon B aus der Aufgabe. Können Na- und K-Ionen während des Ruhepotentials die Membran durch die Ionenkanäle passieren, wenn die Na-K-Pumpe funktionsunfähig ist? Oder ist das so gering, dass es kaum erwähnenswert ist?

Noctu

Hallo JCvd ! Wink

Vllt. hilft es zum Verständnis wenn Du zunächst die Sachverhalte getrennt betrachtest.

- Ruhepotential
- Aktionspotential
- Na/K-Pumpe

was, wo und wie abläuft muss klar sein, Forensuche ist hilfreich Zwinkern

wichtig: die Pumpe funktioniert unter Energieaufwand d.h. mit ATP
das KCN blockiert ein Enzym der Atmungskette sodass der Nachschub an ATP zum Erliegen kommt. Zunächst funktioniert die Pumpe aber noch.
Denk auch an die Halbwertszeit von radioaktivem Na ...

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover

JCvD · Anmeldungsdatum: 13.08.2008 Beiträge: 5

Ich habe jetzt so meine Theorie Big Laugh

zu Axon A:

Da das Kaliumcyanid das Enzym der Atmungskette blockiert, sodass kein ATP mehr gebildet werden kann, kommt die Funktionsfähigkeit der Na-K-Pumpe zum erliegen; denn diese benötigt das ATP.
Das Axon A wurde also mit Kaliumcyanid behandelt; durch das Erliegen der Na-K-Pumpe kann weder K in das Axoninnere, noch Na aus em Axon heraus gepumpt werden; somit kann das Ruhepotential nicht mehr aufrecht erhalten werden. Das Axon A wurde nicht gereizt, sodass auch kein Aktionspotential entstehen konnte. Das bedeutet wiederum, dass nur wenige radioaktiv markierte Na-Ionen durch die offenen spannungsunabhängigen Na-Kanäle in das Axoninnere gelangen konnten. Am Ende der Versuchs ist demnach kein radioaktivmarkiertes Na in der Lösung vorzufinden.

Axon B:

Das Axon B wurde ebenfalls mit Kaliumcyanid behandelt, allerdings wurde es kräftig gereizt. Durch die offenen spannungsunabhängigen Na-Kanäle gelangt zu Anfang nur eine gerine Menge an radioaktiv markierten Na-Ionen in das Axoninnere. Durch die Reizung des Axons öffnen sich nun sämtliche spannungsabhängigen Na-Kanäle, sodass viele radioaktivmarkierte Na-Ionen, in das Axoninnere strömen können. Da das Axon allerdings mit Kaliumcyanid behandelt wurde, erliegt die Funktionsfähigkeit der Na-K-Pumpe; das Ruhepotential kann nicht mehr erreicht bzw. aufrecht erhalten werden, sodass auch keine radioaktivmarkierten Na-Ionen aus dem Axoninneren gepumpt werden können. Somit ist kein radioaktimarkiertes Na in der Endlösung vorhanden.

Axon C:

Das Axon C wurde nicht mit Kaliumcyanid behandelt, auch wurde es nicht gereizt.
Somit ist die Na-K-Pumpe voll funktionsfähig, das Ruhepotential kann aurecht erhalten werden und es sind während des gesamten Versuchs nur die wenigen spannungsunabhängigen Na-Kanäle geöffnet, da kein aktionspotential stattfindet. Dadurch gelangen nur wenige radioaktivmarkierte Na-Ionen in das Axoninnere. Am Ende des Versuchs ist in der Lösung radioaktivmarkiertes Na, da es von der funktionsfähigen Na-K-Pumpe nach außen gepumpt wird.

Axon D:

Axon D wurde nicht mit Kaliumcyanid behandel, aber kräftig gereitzt.
Das bedeutet, dass die Na-K-Pumpe voll funktionsfähig ist und ein Aktionspotential stattfindet. Durch die wenigen offenen spannungsunanbhänigen Na-Kanäle gelangt vor der Reizung nur eine geringe Menge an radioaktivmarkierten Na-Ionen in das Axoninnere; durch den Reiz öffnen sich nun aber auch die spannungsabhängigen Na-Kanäle, sodass alle geöffnet sind und viele radioaktivmarkierten Na-Ionen in das Axoninnere strömen. Da die Na-K-Pumpe voll funktionsfähig ist, kann das Ruhepotential auch wieder erreicht und aufrecht erhalten werden. Radioaktivmarkierte Na-Ionen werden von der Na-K-Pumpe nun wieder nach außen gepumpt.
Am Ende des Versuchs ist demnach radioaktivmarkiertes Na in der Lösung vorhanden.

Meine Fragen:
1. Liege ich nun richtig?
2. Habe ich jetzt auch beschrieben und erklärt?
3. Das mit der Halbwertzeit verwrrt mich wirklich. Welche Auswirkung hat dies nun auf meine Ergebnisse???

Stone · Anmeldungsdatum: 15.12.2007 Beiträge: 59 Wohnort: Baden-Württemberg

Meiner Meinung nach ist das alles richtig und auch gut beschrieben.
Sei aber vorsichtig mit Aussagen, wie bei Axon B, es sei kein radioaktives Na in der Lösung vorhanden. Niemals werden alle Na-Ionen nach innen fließen und somit könnte auch außen ein wenig radioaktives Na nachgewiesen werden. Nur eine kleine Bemerkung am Rande.

JCvD · Anmeldungsdatum: 13.08.2008 Beiträge: 5

@Stone

Danke für den Hinweis, allerdings sind die Axone zuerst in einer Lösung mit radioaktiv markierten Na-Ionen, werden nach evtl Reizung abgewaschen und dann in eine Lösung ohne radioaktivmarkiertes Na gelegt. Erst, wenn das Axon in der letztgenannten Lösung ist, wurde gemessen smile

Stone · Anmeldungsdatum: 15.12.2007 Beiträge: 59 Wohnort: Baden-Württemberg

Ok dann nehm ichs natürlich zurück Augenzwinkern

terryx · Gast

Ich hole den Thread mal nach oben, weil ich dieselbe Aufgabe in einer Klausur hatte.

Ich hatte zunächst den gleichen Gedankengang wie JCvD, aber dann habe ich mich gefragt, ob die Na+/K+-Pumpe nicht, bis die Axone abgespült und in ihren neuen Behältern mit nicht-radioaktiver Kochsalzlösung sind, das ganze radioaktive Na+ schon längst wieder rausgepumpt hätte? Denn die Wiederherstellung des Ruhepotentials geschieht doch innerhalb von Millisekunden, oder nicht?