Synapse Beschriften: Übungen und Arbeitsblätter für den Biologieunterricht

Nervenzellen sind die grundlegenden Bausteine des Nervensystems und spielen eine entscheidende Rolle bei der Informationsübertragung im Körper. Um die Funktion des Nervensystems zu verstehen, ist es wichtig, die Struktur einer Nervenzelle und insbesondere die Synapse, die Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen, zu kennen. Dieser Artikel bietet eine umfassende Übersicht über die Synapse und stellt verschiedene Übungen und Arbeitsblätter vor, die im Biologieunterricht eingesetzt werden können, um das Verständnis der Schüler zu fördern.

Einführung in die Nervenzelle

Eine Nervenzelle, auch Neuron genannt, ist eine spezialisierte Zelle, die Informationen aufnehmen, verarbeiten und weiterleiten kann. Schätzungen zufolge besitzt ein Mensch bis zu 1 Billion Nervenzellen. Es ist wichtig zu beachten, dass sich Nervenzellen nicht teilen können, was bedeutet, dass die maximale Anzahl an Nervenzellen bereits bei der Geburt festgelegt ist.

Aufbau einer Nervenzelle

Eine Nervenzelle besteht aus mehreren spezialisierten Strukturen, die zusammenarbeiten, um die Informationsaufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung zu ermöglichen:

• Zellkern: Wie jede Zelle besitzt auch die Nervenzelle einen Zellkern, die Steuerzentrale der Zelle. Hier werden wichtige Prozesse wie die Eiweißproduktion und die Zellaktivität reguliert.
• Soma: Das Soma, auch Zellkörper genannt, enthält den Zellkern und die meisten Organellen.
• Dendriten: Dies sind verästelte Fortsätze, an denen Informationen von anderen Nervenzellen empfangen werden. Eine einzige Nervenzelle kann bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Zellen eingehen.
• Axon: Das Axon ist ein langer Fortsatz, der Informationen vom Soma weg zu anderen Zellen weiterleitet. Manche Axone können über einen Meter lang werden.
• Axonhügel: Der Übergang vom Soma zum Axon wird Axonhügel genannt. Hier wird entschieden, ob ein Aktionspotenzial ausgelöst wird.
• Synaptische Endigungen: Am Ende des Axons befinden sich die synaptischen Endigungen. Dort wird eine Synapse gebildet - die Kontaktstelle zu einer anderen Zelle. Über diese werden mithilfe von chemischen Botenstoffen (den Neurotransmittern) Informationen an die nächste Nervenzelle weitergegeben.
• Myelinscheide: Um Informationen schnell und verlustfrei weiterzuleiten, ist das Axon bei vielen Nervenzellen von einer Myelinscheide (auch Markscheide) umgeben. Diese besteht aus Schwann’schen Zellen, einer Art von Gliazellen, die das isolierende Myelin produzieren. Die Myelinscheide ist nicht durchgängig, sondern wird regelmäßig von Ranvier’schen Schnürringen unterbrochen. Neuronen mit Myelinscheide nennt man markhaltig.

Die Synapse: Kommunikationsschnittstelle zwischen Nervenzellen

Die Synapse ist die Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen oder zwischen einer Nervenzelle und einer anderen Zelle, wie z.B. einer Muskelzelle. An der Synapse wird ein elektrisches Signal von einer Nervenzelle in ein chemisches Signal umgewandelt, das dann die nächste Zelle beeinflusst.

Man unterscheidet dabei:

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• Präsynaptische Zelle: Die sendende Zelle.
• Postsynaptische Zelle: Die empfangende Zelle.

(lat. „prä“ = vor, „post“ = nach)

Synapse Beschriften: Übungen und Arbeitsblätter

Um das Verständnis der Schüler für die Struktur und Funktion der Synapse zu fördern, können verschiedene Übungen und Arbeitsblätter eingesetzt werden. Diese können von einfachen Beschriftungsübungen bis hin zu komplexeren Aufgaben reichen, die das Verständnis der synaptischen Übertragung testen.

Beschriftungsübungen

Eine einfache, aber effektive Übung ist das Beschriften eines Synapsendiagramms. Hierbei erhalten die Schüler ein Bild einer Synapse, auf dem die verschiedenen Strukturen (z.B. präsynaptische Membran, synaptischer Spalt, postsynaptische Membran, Neurotransmitter, Rezeptoren) markiert sind. Die Aufgabe besteht darin, die einzelnen Strukturen korrekt zu benennen.

Aufgaben und Übungen zur synaptischen Übertragung

Neben Beschriftungsübungen können auch Aufgaben eingesetzt werden, die das Verständnis der synaptischen Übertragung testen. Hierbei können beispielsweise Fragen gestellt werden wie:

• Welche Rolle spielen Neurotransmitter bei der synaptischen Übertragung?
• Wie werden Neurotransmitter freigesetzt und wieder aufgenommen?
• Was passiert, wenn die Neurotransmitter nicht richtig funktionieren?
• Wie beeinflussen Drogen und Arzneimittel die synaptische Übertragung?

Interaktive Lernmaterialien

Neben traditionellen Arbeitsblättern können auch interaktive Lernmaterialien eingesetzt werden, um das Verständnis der Schüler zu fördern. Hierzu zählen beispielsweise:

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• Animationen: Animationen können die synaptische Übertragung auf anschauliche Weise darstellen und so das Verständnis der Schüler erleichtern.
• Interaktive Tafelbilder: Interaktive Tafelbilder ermöglichen es den Schülern, die Synapse selbst zu beschriften und so ihr Wissen zu festigen.
• Selbstlernkurse: Selbstlernkurse bieten den Schülern die Möglichkeit, sich selbstständig mit dem Thema Synapse auseinanderzusetzen und ihr Wissen zu überprüfen.
• Quizze: Quizze können eingesetzt werden, um das Wissen der Schüler auf spielerische Weise zu testen.

Beispiele für Übungen und Aufgaben

• Auf der Lernplattform SERLO werden vier Aufgaben rund um die chemische Synapse gestellt.
• Ein Selbstlernkurs stellt detailliert die Erregungsweiterleitung an einer Synapse dar, wobei die schülerfreundliche kleinschrittige Darstellung z.B. mit dem Öffnen der Ca2 - Ionenkanäle ausführlicher als andere ausfällt.
• Die freie Lernplattform Serlo publiziert eine knappe Zusammenfassung zum Thema Synapse.
• Eine interaktive Lerneinheit von chemgapaedia behandelt alles rund um Synapsen.
• Eine englischsprachige Animation stellt anschaulich die Vorgänge an einer neuromuskulären Synapse dar. Sie ist auch ohne größere Sprachkenntnisse verständlich. Für die Benutzung der Animation wird kein Adobe Flash Player mehr benötigt. Automatisch erzeugte übersetzte Untertitel sind mit den üblichen Youtube - Mitteln möglich.
• Das Erklärvideo von ʺBiobylukeʺ zeigt mit (fast immer) passenden Abbildungen und sehr guten Erklärungen die Vorgänge an einer inhibitorischen Synapse.
• Ein ʺinteraktives Tafelbildʺ im Powerpoint - Format veranschaulicht kurz den Aufbau einer Nervenzelle ohne Erklärungen. Die einzelnen Abschnitte sind durchnummeriert und können im Unterrichtsverlauf selbst beschriftet oder auch die vorgegebenen Beschriftungen einzeln eingeblendet werden. Es eignet sich etwa zur Ergebnissicherung an der interaktiven Tafel.
• In einem Selbstlernkurs lernt man die einzelnen Teile einer Nervenzelle und ihre Aufgaben kennen. Anhand der physikalischen und chemischen Bedingungen um eine Nervenfaser werden Ruhepotenzial, Aktionspotenzial und dessen Fortleitung erklärt.

Die Rolle von Drogen und Arzneimitteln

Der Konsum von Drogen und Arzneimitteln kann die synaptische Übertragung erheblich beeinflussen. Einige Substanzen wirken als Agonisten, indem sie die Wirkung von Neurotransmittern verstärken, während andere als Antagonisten wirken und die Wirkung blockieren. Diese Veränderungen können weitreichende Auswirkungen auf das Nervensystem und das Verhalten haben.

• Kollege Helmich erläutert in Teilschritten die Wirkung von Drogen und Arzneimitteln. Nach einer theoretischen Darstellung von möglichen Wirkungen mit der Aufstellung von entsprechenden Hypothesen werden die tatsächlich dort wirkenden Stoffe eher knapp dargestellt.

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