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Rezeptoren

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Rezeptoren

Stell Dir vor, Du könntest weder schmecken noch sehen und hören und würdest auch keine Schmerzen spüren. Das wäre für Dich und Dein Überleben eher ungünstig. All diese Reize aus der Umwelt, aber auch aus Deinem eigenen Körper, musst Du erkennen, aufnehmen und interpretieren können. Um all diese Signale wahrnehmen und in Deinem Körper weiterleiten zu können, benötigst Du Rezeptoren.

Rezeptoren – Definition

Der Begriff Rezeptor leitet sich vom lateinischen recipere ab, was so viel bedeutet, wie empfangen oder aufnehmen. Rezeptoren können Sinneszellen oder Proteinkomplexe zur Reizweiterleitung sein.

Sinneszellen nehmen chemische oder physikalische Reize auf, wandeln sie in ein elektrisches Signal um und leiten es an das zentrale Nervensystem des Organismus. Das Gehirn oder das Rückenmark verarbeitet die Informationen und formuliert daraufhin eine Antwort des Organismus.

Rezeptor-Proteinkomplexe dienen der Signaltransduktion, sodass ein extrazelluläres Signal über eine Zellmembran intrazellulär weitergegeben werden kann.

Unter dem Begriff Signaltransduktion verstehst Du die Weiterleitung eines extrazellulären Signals über die Zellmembran und die Weiterleitung innerhalb der Zelle. Die Signaltransduktion kann auch Signalübertragung genannt werden.

Wenn Du dennoch mehr zu dieser Art von Rezeptoren erfahren möchtest, dann lies die Artikel zu G-Protein gekoppelte Rezeptoren und ionotropen Rezeptoren durch!

Rezeptoren Sinneszellen

Man kann Sinneszellen aufgrund von verschiedenen Sinnesmodalitäten unterscheiden. Die klassischen fünf Sinnesmodalitäten sind:

  • Sehen
  • Riechen
  • Hören
  • Schmecken
  • Fühlen

Die einzelnen Sinnesmodalitäten werden nur über spezifische Sinnesrezeptoren aufgenommen. Die Sinnesrezeptoren können dabei im Gewebe verteilt auftreten, wie es bei den Schmerzrezeptoren in der Haut der Fall ist, oder in einem Sinnesorgan organisiert sein, wie die Fotorezeptoren in der Netzhaut.

Die Funktion der Rezeptoren kannst Du mit einem Sensor aus der Technik vergleichen, der Informationen aufnimmt und diese weiterleitet.

Rezeptoren – Reizweiterleitung

Ein Reiz ist eine Energieänderung im Bereich einer Zelle, die in dieser Zelle ein Signal auslöst.

Rezeptoren sind stark spezialisierte Zellen, die lediglich auf einen für den Rezeptor spezifischen Reiz reagieren. Diesen spezifischen Reiz nennt man adäquaten Reiz. Rezeptoren haben bei eintreffenden adäquaten Reizen eine niedrige Reizschwelle, sodass bereits geringe Energiemengen ausreichen, um ein Signal an das zentrale Nervensystem zu senden. Nicht adäquate Reize (= Fremdreize oder inadäquate Reize) werden von der Sinneszelle nur in ein Signal umgewandelt, wenn die Intensität des eintreffenden Reizes sehr stark ist.

Vielleicht ist Dir schon aufgefallen, dass Du helle Punkte siehst, wenn Du etwas stärker auf Deine geschlossenen Augen drückst. Hierbei handelt es sich um einen inadäquaten Reiz, der die Lichtrezeptoren (Fotorezeptoren) der Augen anregt.

Sobald ein starker Reiz wie eine hohe Lichteinstrahlung der Sonne auf den Rezeptor im Auge trifft, beginnt die Reizweiterleitung. Es handelt sich hierbei um einen adäquaten Reiz, da Sonnenlicht auf die für Licht sensiblen Fotorezeptoren trifft.

Der Reiz wird von dem Rezeptor aufgenommen und umgewandelt. Genauer gesagt wird der Lichtreiz in eine Nervenerregung umgesetzt. Diese Nervenerregung wird wiederum an das zentrale Nervensystem weitergeleitet. Dort kann ein Handlungskonzept für bspw. eine motorische Reaktion auf den Lichtreiz entstehen, wie das Zukneifen der Augen, um diese vor einer zu hohen Lichteinstrahlung zu schützen.

Arten von Rezeptoren

Sinnesrezeptoren sind hochselektiv und reagieren nur auf einen adäquaten Reiz. Daher lassen sie sich anhand der aufgenommenen Reize in verschiedene Kategorien einordnen. So gibt es z. B. Fotorezeptoren, Mechanorezeptoren, Chemorezeptoren und Thermorezeptoren.

Rezeptoren nehmen zum einen äußere Reize aus der Umwelt auf, zum anderen aber auch innere Reize. Bei den inneren Reizen handelt es sich um chemische und physikalische Reize. Zum Beispiel nimmt ein Mechanorezeptor äußere Reize wie Druck auf, aber gleichzeitig auch innere Reize wie die Änderung der Körperspannung wahr.

Die einzelnen Rezeptortypen und ihre aufgenommenen Reize kannst Du der nächsten Tabelle entnehmen:

Rezeptortyp

Aufgenommene äußere Reize

Aufgenommene innere Reize

Fotorezeptor

Licht

___________

Mechanorezeptor

Druck, Geräusche (Schallwellen)

Änderung der Körperhaltung, Orientierung im Raum, Muskelspannung

Chemorezeptor

Geschmack, Geruch

Glukosegehalt, pH-Wert oder Sauerstoffsättigung des Blutes

Thermorezeptor

Außentemperatur

Körpertemperatur

Wenn Du mehr über die Rezeptortypen erfahren möchtest, ließ die StudySmarter-Artikel zum Fotorezeptor, Chemorezeptor, Mechanorezeptor und Thermorezeptor.

Man klassifiziert Sinneszellen weiterhin, ob sie selbstständig ein Aktionspotenzial ausbilden können oder nicht:

Primäre Sinneszellen

Primäre Sinneszellen sind Rezeptoren, welche selbst aus einer elektrischen Erregung ein Aktionspotenzial ausbilden können. Man spricht in diesem Fall auch von einem Generatorpotential. Beispiele hierfür sind die Mechanorezeptoren der Haut, welche Berührungen aufnehmen, Thermorezeptoren oder Muskelspindeln.

Sekundäre Sinneszellen

Hingegen bilden sekundäre Sinneszellen selbstständig kein Aktionspotenzial aus. Die Depolarisierung der Zelle führt bloß zu einem Rezeptorpotenzial. In diesem Fall ist es zwingend notwendig, dass ein Neuron nachgeschaltet ist, damit ein Aktionspotenzial generiert werden kann. Ein Beispiel für eine sekundäre Sinneszelle sind die Geschmacksknospen auf der Zunge.

Funktion von Rezeptoren

Sinnesrezeptoren sind spezialisierte Zellen, welche Reize aufnehmen und diese in elektrische Signale umwandeln können. Diese elektrischen Signale werden in Form eines Aktionspotenzials an die nächste Zelle weitergegeben und somit an das zentrale Nervensystem weitergeleitet.

Ein Aktionspotenzial beschreibt die kurzzeitige Umkehr des elektrischen Potenzials der Zellmembran einer Nervenzelle.

Im Ruhezustand besitzt die Nervenzelle ein Ruhepotential von -45 bis -70 mV. Kommt es durch einen Reiz zu einer kleinen lokalen Spannungsänderung, passiert in der Nervenzelle zuerst nichts. Nur wenn der Reiz stark genug ist, kann die Schwellenspannung für ein Aktionspotenzial überschritten werden.

Ist die Schwellenspannung erreicht, kommt es immer zu einem Aktionspotenzial. Es strömen vermehrt positiv geladene Ionen in die Nervenzelle ein und es kommt zu der Depolarisierung der Zellmembran (-70 mV bis 0 mV). Da der Einstrom von positiv geladenen Ionen noch kurze eine Weile anhält, kommt es zum Overshoot, das heißt, das Membranpotential wird kurzzeitig positiv (+30 mV), bevor die Repolarisation einsetzt.

Während der Repolarisation werden positiv geladenen Ionen aus der Nervenzelle gepumpt, sodass der Ruhezustand erneut erreicht werden kann. Dabei kommt es kurzzeitig zu einer Hyperpolarisation, also einem negativeren Membranpotential als im Ruhezustand, bis die Zelle das Ionengleichgewicht bei -70 mV wiederhergestellt hat.

Das Potenzial der Zelle steigt auf einen Wert von bis zu +30 mV an. Daher hat die Zelle eine größere elektrische Spannung als zuvor. Man spricht in diesem Fall von einer Depolarisation.

Die Depolarisierung führt zu einem exzitatorischen postsynaptischen Potenzial (EPSP) und somit zu einem Aktionspotenzial im nächsten Neuron. Über die Signaltransduktion wird die elektrische Erregung des Rezeptorpotentials weitergegeben und über Nervenbahnen an das zentrale Nervensystem (ZNS) weitergeleitet. Erst im Gehirn ist eine Wahrnehmung des Reizes möglich.

Das Rezeptorpotenzial ist eine Depolarisation der Zellmembran der Sinneszelle durch einen adäquaten Reiz.

Afferente Nerven leiten Informationen über Neuronen an das Gehirn und das Rückenmark, also das zentrale Nervensystem weiter. Hingegen gehen efferente Nervenbahnen vom zentralen Nervensystem ab und leiten Informationen an die Gliedmaßen und Organe. Zum Beispiel geht die Information über die Hitze einer Kerzenflamme, die beim Anfassen empfunden wird, über afferente Nervenbahnen an das zentrale Nervensystem. Die motorische Reaktion, um die Hand von der Flamme wegzuziehen, wird über efferente Nerven an die Gliedmaßen weitergeleitet.

Reizstärke

Allgemein ist die Intensität des Rezeptorpotentials proportional zur Stärke des Reizes. Denn es gilt, je höher die Reizstärke ist, umso höher ist auch die Frequenz der aufeinanderfolgenden Aktionspotenziale. So kannst Du etwa unterschiedliche laute Töne voneinander unterscheiden. Zudem dauert das Rezeptorpotenzial so lange an, wie der Reiz auf den Rezeptor einwirkt.

Adaptation an Reiz

Hält ein Reiz über einen längeren Zeitraum mit gleicher Intensität an, gewöhnt sich Dein Körper daran. Das kennst Du vielleicht selbst: Nach einer bestimmten Zeit nimmst Du monotone Hintergrundgeräusche oder Gerüche gar nicht mehr aktiv war. Diesen Prozess nennt man Adaptation. Wie und ob eine Reizanpassung abläuft, hängt vom Typ des Rezeptors ab.

Insgesamt kann man die Rezeptoren anhand ihrer unterschiedlichen Anpassung an lang-einwirkende Reize in drei verschiedene Gruppen unterteilen:

  1. Die phasischen Sinnesrezeptoren zeigen eine Adaptation bei einem konstanten Reiz. Ihre Reizantwort nimmt ab und es kommt zu einer “Gewöhnung” an den Reiz.
  2. Bei tonischen Rezeptoren wie Schmerzrezeptoren nimmt die Aktionspotenzialfrequenz jedoch nicht mit der Zeit ab. Es findet also keine Anpassung an den Reiz statt.
  3. Die letzte Gruppe, die phasisch-tonischen Rezeptoren, stellen ein Mischform dar und sind im menschlichen Körper am häufigsten zu finden. Auch wenn die Impulsfrequenz zu Beginn recht hoch ist, fällt sie bei phasisch-tonischen Rezeptoren mit der Zeit auf einen niedrigen, konstanten Wert ab.

Bei phasischen Sinneszellen nimmt die Aktionspotenzialfrequenz jedoch mit der Zeit erheblich ab, weshalb auch mit der Zeit keine Reizantwort mehr erfolgt. Bei phasisch-tonischen Sinneszellen nimmt die Aktionspotenzialfrequenz zwar auch ab, bleibt aber ab einem gewissen Zeitpunkt konstant. Hingegen ist die Reizantwort bei tonischen Zellen über den gesamten Zeitraum konstant hoch und der Reizstärke entsprechend.

Geruchs- und Geschmackssinn zählen beispielsweise zu den phasischen Rezeptoren. Nach einer gewissen Zeit kann man sich also an einen Geruch gewöhnen und diesen gar nicht mehr bemerken. Hingegen zählen Schmerzrezeptoren zu den tonischen Rezeptoren – eine Gewöhnung an den Schmerz ist nicht möglich. Lichtrezeptoren zählen zum Beispiel zu den phasisch-tonischen Rezeptoren, da etwa eine Anpassung der Pupille an die Lichtverhältnisse stattfindet.

Rezeptoren – Das Wichtigste

  • Rezeptoren oder Sinneszellen sind Reizwandler und spielen bei der Signaltransduktion eine wichtige Rolle.
  • Rezeptorproteine sitzen in der Zellmembran und reagieren nur auf spezifische, adäquate Reize, welche sie in elektrische Erregungen umwandeln.
  • Man unterscheidet zwischen Foto-, Mechano-, Chemo- und Thermorezeptoren.
  • Primäre Rezeptoren können ein Aktionspotential genieren, während bei sekundären Rezeptoren ein Neuron nachgeschaltet sein muss.

Nachweise

  1. Rezeptoren, Spektrum Biologie.
  2. Thomas Kappel (2018), Abitur-Wissen-Biologie-Neurobiologie, STARK.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Rezeptoren

Rezeptoren reagieren auf äußere Reize wie zum Beispiel Licht, Druck, Geräusche, Geschmack, Geruch oder die Temperatur, aber auch auf innere Reize wie zum Beispiel die Änderung der Muskelspannung, die Orientierung im Raum oder die Körpertemperatur. Sie tragen zur Verarbeitung von Informationen bei und leiten diese in Form elektrischer Signale an das Gehirn, wo die Wahrnehmung stattfindet.

Rezeptoren sind die Sinneszellen im Körper. Sie reagieren auf spezifische, adäquate Reize und entwickeln ein Rezeptorpotential was zu einem Aktionspotential werden kann. Rezeptoren können wie Sensoren aus der Technik verstanden werden, die Informationen aufnehmen und diese weiterleiten.

Rezeptoren sitzen in der Zellmembran von Sinneszellen. Ein Beispiel sind die lichtempfindlichen Rezeptoren (Photorezeptoren) in der Zellmembran der Zapfen und Stäbchen der Netzhaut im Auge.


Man unterscheidet zwischen Foto-, Mechano-, Thermo- und Chemorezeptoren. Des Weiteren können primäre Rezeptoren selbstständig ein Aktionspotential ausbilden, während bei sekundären Rezeptoren ein Neuron nachgeschaltet sein muss, damit es zu einem Aktionspotential kommt.

Finales Rezeptoren Quiz

Frage

Was sind Rezeptoren?

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Antwort

  • Um überleben zu können, muss ein Organismus Veränderungen seiner Umwelt erkennen und sich darauf einstellen können
  • Die Aufnahme von Umweltreizen wie Licht oder Schall, aber auch von Reizen, die ihren Ursprung innerhalb des Organismus haben, sowie deren Umwandlung in elektrische Impulse (Erregung; Transduktion) erfolgt durch Rezeptoren (auch: Sinneszellen)
  • Diese „umgebauten“ Neuronen sind oft in spezialisierten Sinnesorganen zusammengefasst


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Frage

Was ist ein Fotorezeptor?




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Antwort

Der Fotorezeptor nimmt äußere Reize wie Licht auf. Hierzu liegen Strukturen wie zum Beispiel die Stäbchen und Zapfen vor, die Licht absorbieren können. 

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Frage

Was ist ein Mechanorezeptor?

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Antwort

Mechanorezeptoren nehmen äußere Reize wie Druck oder Geräusche auf. Sie sind daher in Sinnesorganen wie Ohren oder in der Haut zu finden. Außerdem reagieren sie auf innere Reize wie die Veränderungen in der Körperhaltung oder der Muskelspannung. Das Sinnesorgan im Innenohr stellt die Orientierung im Raum sicher.


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Frage

Was ist ein Chemorezeptor?

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Antwort

Chemorezeptoren nehmen äußere Reize wie den Geschmack oder den Geruch auf. Außerdem nehmen sie Informationen über innere Reize wie den Glucosegehalt, den pH-Wert oder die Sauerstoffsättigung des Blutes auf.

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Frage

Was ist ein Thermorezeptor?

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Antwort

Thermorezeptoren sind in der Haut und in den Schleimhäuten zu finden, da sie äußere Reize wie die Außentemperatur aufnehmen. Sie schaffen also ein Kälte- und Wärmeempfinden. Gleichzeitig wird auch di eigene Körpertemperatur durch Thermorezeptoren gemessen.

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Frage

Was ist ein Rezeptorpotenzial?

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Antwort

  • Nimmt eine primäre Sinneszelle (z. B. Seh- oder Geruchssinneszelle) einen adäquaten Reiz auf, so entsteht ein sog. Rezeptorpotenzial, das proportional zur Reizstärke ist und so lange andauert, wie der Reiz auf die Sinneszelle einwirkt
  • Das Rezeptorpotenzial breitet sich durch kontinuierliche Erregungsleitung bis zum Axonhügel der Sinneszelle aus, wo es bei Überschreitung des Schwellenwertes Aktionspotenziale (AP) auslösen kann
  • Die Höhe des Rezeptorpotenzials (also die Reizstärke) wird dabei in der AP-Frequenz kodiert


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Frage

Was sind Sekundäre Sinneszellen?

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Antwort

Sekundäre Sinneszellen kennzeichnet, dass sie selbst keine Aktionspotential erzeugen können. Ihr Rezeptorpotenzial wird zunächst über Synapsen an ein nachgeschaltetes Neuron übertragen, an dem dann bei Überschreiten des Schwellenwerts Aktionspotentials ausgelöst werden


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Frage

Wann kommt es zu einer Adap(ta)tion der Rezeptoren?

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Antwort

Bei gleichbleibender Reizstärke über einen längeren Zeitraum, kann es zu einer Adaption bei phasischen oder phasisch-tonischen Rezeptoren kommen. In diesen Fällen gewöhnt sich dein Körper an den Reiz und dieser wird bei langer Einwirkung nicht mehr wahrgenommen. Dies ist zu Beispiel bei monotonen Hintergrundgeräusche der Fall. Das Ticken einer Uhr wird mit der Zeit gar nicht mehr wahrgenommen. 

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Frage

Wie ist die Empfindlichkeit gegenüber lang anhaltenden Reizen?

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Antwort

Die Empfindlichkeit  gegenüber einem lang anhaltenden Reiz ist je nach Sinneszellentyp unterschiedlich. Bei phasischen Sinneszellen wie zum Beispiel dem Geruchssinn, kann es bei einem lang einwirkenden Reiz zu einer Adaption kommen. Das heißt mit der Zeit wird der Reiz nicht mehr wahrgenommen, da die Reizstärke nicht mehr erreicht wird. Bei tonischen Sinneszellen kommt es zu keiner Adaption an einen einwirkenden Reiz. Dies ist zum Beispiel bei Schmerzen der Fall, an die man sich auch mit der Zeit nicht gewöhnt.

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Frage

Wie ist die Empfindlichkeit bei bei phasischen und phasisch-tonischen Sinneszellen (z. B. Geruchssinn, Lichtsinn)?

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Antwort

Bei phasischen und phasisch-tonischen Sinneszellen (z. B. Geruchssinn, Lichtsinn) fällt die Aktionspotentialfrequenz mit der Zeit ab, die Zelle adaptiert sich an den Reiz. Es kommt mit der Zeit zu einer Gewöhnung an den Reiz und dieser wird nicht mehr wahrgenommen.

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Frage

Wie ist die Empfindlichkeit bei tonische Sinneszellen (z. B. Schmerzwahrnehmung)?

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Antwort

Tonische Sinneszellen (z. B. Schmerzwahrnehmung) „feuern“ während der gesamten Reizdauer mit gleichbleibender Intensität, das bedeutet, dass keine Adaption an den Reiz stattfindet.


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Frage

Welche Sinneszellen können eigenständig ein Aktionspotenzial auslösen?


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Antwort

Nur primäre Sinneszellen können eigenständig ein Aktionspotential generieren ohne das ein Neuron nachgeschaltet sein muss. Dieses Aktionspotential wird auch Generatorpotential genannt.

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Frage

Woher stammt der Begriff “Rezeptor“?

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Antwort

Der Begriff Rezeptor stammt aus dem lateinischen recipere, was soviel bedeutet, wie „empfangen“ oder „aufnehmen“.

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Frage

Auf welchen Reiz reagieren Rezeptoren?

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Antwort

Rezeptoren reagieren auf einen spezifischen, adäquaten Reiz. 

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Frage

Zwischen welchen Arten von Rezeptoren unterscheidet man?

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Antwort

Man unterscheidet zwischen Foto-, Mechano-, Chemo- und Thermorezeptoren. 

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Frage

Was versteht man unter einem inadäquaten Reiz?

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Antwort

Unter einem inadäquaten Reiz versteht man, dass ein Reiz auftritt jedoch nicht spezifisch für den Rezeptor ist. Ist dieser besonders stark kommt es zu einem inadäquaten Reiz. 

Frage anzeigen

Frage

Auf welche Reize reagieren Mechanorezeptoren?

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Antwort

Mechanorezeptoren reagieren auf adäquate innere Reize wie eine Veränderung der Körperhaltung, eine Spannungsveränderung der Muskeln oder sammeln Informationen über die Orientierung im Raum. Außerdem können sie Signale von außen umwandeln. Dies kann zum Beispiel ein Druck oder akustisches Signal sein. 

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Frage

Welche Reize nehmen Fotorezeptoren auf?

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Antwort

Fotorezeptoren sind selektiv für den Reiz Licht.  

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Frage

Was ist der Unterschied zwischen primären und sekundären Sinneszellen?

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Antwort

Der Unterschied zwischen einem primären und einer sekundären Rezeptor liegt darin, dass ein primärer Rezeptor selbstständig ein Aktionspotential ausbilden kann, während bei einem sekundären Rezeptor ein Neuron nachgeschaltet sein muss.  

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Frage

In welche Form von Energie wandeln Rezeptoren Signale um?

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Antwort

elektrische Energie 

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Frage

Wie hoch ist die Intensität des Rezeptorpotentials?

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Antwort

Die Intensität des Rezeptorpotentials ist proportional zur Stärke des Reizes.

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Frage

Inwiefern unterscheiden sich Rezeptoren bei der Reizanpassung?

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Antwort

Rezeptoren unterscheiden sich in ihrer Form der Adaption an einen langfristig einwirkenden Reiz.
Bei phasischen Rezeptoren nimmt die Frequenz des Aktionspotentials mit zunehmender Reizdauer ab und es kommt zu einer Adaption an den Reiz.
Bei tonischen Rezeptoren nimmt die Aktionspotentialfrequenz jedoch nicht mit der Zeit ab. Es kommt also zu keiner Gewöhnung. 

Phasisch-tonische Rezeptoren stellen eine Variante dar, bei denen die Impulsfrequenz zu Beginn recht hoch ist, die Frequenz jedoch mit anhaltender Zeit auf einen niedrigen, konstanten Wert herunter fällt. 

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Frage

Was machen Rezeptoren?

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Antwort

Rezeptoren nehmen äußere Reize wie zum Beispiel Licht, Druck, Geräusche, Geschmack, Geruch oder die Temperatur, aber auch auf innere Reize wie zum Beispiel die Änderung der Muskelspannung, die Orientierung im Raum oder die Körpertemperatur auf. Sie tragen zur Verarbeitung von Informationen bei und leiten diese in Form elektrischer Energie an das Gehirn, wo die Wahrnehmung stattfindet.

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Frage

Was sind Rezeptoren im Nervensystem?

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Antwort

Rezeptoren sind die Sinneszellen im Körper. Sie können wie Sensoren aus der Technik Informationen aufnehmen und diese weiterleiten. Sinneszellen nehmen also Informationen auf, wandeln diese in elektrische Energie um und leiten diese an das Gehirn weiter, wo die Wahrnehmung stattfindet.

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Frage

Wo befinden sich Rezeptoren?

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Antwort

Rezeptoren (Sinneszellen) befinden sich in den Sinnesorganen (z.B. Fotorezeptoren im Auge).       

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Frage

In welchen Bereichen der Biologie spielen  Rezeptoren eine wichtige Rolle?

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Antwort

Rezeptoren spielen bei der Signaltransduktion eine wichtige Rolle.

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Frage

Auf welche Reize reagieren die Chemorezeptoren?

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Antwort

Chemorezeptoren nehmen äußere Reize wie Geschmack oder Geruch auf, verarbeiten aber auch innere Reize wie zum Beispiel den Glucosegehalt, den pH-Wert oder die Sauerstoffsättigung im Blut. 

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