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Zellbio und Physio Tiere > Atmung > Flashcards

Atmung Flashcards

1
Q

Was ist mit der O2-Kaskade der menschlichen Atmung gemeint?

A

Partialdruckdifferenzen an Gasaustauschflächen sind die treibende Kraft für jeden Schritt des diffusiven Gastransports, der O2-Partialdruck fällt mit jedem Schritt des Gastransports
-> für die zelluläre Atmung steht nur der in den Blutkapillaren verbleibende Sauerstoffpartialdruck zur Verfügung, um O2 in die Mitochondrien zu treiben

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2
Q

Was ist ein Durchstrom-Gasaustauschorgan?

A

Außenmedium durchströmt in eine oder zwei Richtungen das Austauschorgan (z.B. Fischkiemen, Vogellunge) - unidirektional

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3
Q

Was ist ein “pool”-Gasaustauschorgan?

A

Gezeitenaustauscher: Atemrichtung ändert sich mit jedem Atemzug (Säuger-Lunge) - bidirektional

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4
Q

Was ist ein intrinsisches Problem des pool-Gasaustauschsystems?

A

Gasvolumen der Lunge wird nie vollständig ausgetauscht, eingeatmete Frischluft mischt sich mit O2-armer Restluft (pO2 an Austauschfläche ist geringer als in Umgebungsluft), pO2 im alveolaren Blut noch geringer

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5
Q

Was passiert mit der Partialdruckdifferenz zwischen Medium und Blut entlang eines Gleichstromaustauscher?

A

sie nimmt ab!

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6
Q

Wie funktioniert das Gegenstromprinzip?

A

Die Partialdruckdifferent bleibt immer erhalten, das Blut das den Austauscher verlässt, hat einen höheren Sauerstoffpartialdruck als das verlassende Außenmedium

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7
Q

Wie funktioniert der Kreuzstrom-Austauscher?

A

Spezialform des Gegenstromprinzips: Strom quer/verzweigt ausgerichtet, Prinzip das gleiche

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8
Q

Was ist eine Lunge?

A

Einstülpung, gefüllt mit Außenmedium

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9
Q

Was sind Kiemen?

A

Ausstülpung des Integuments, gefüllt mit Innenmedium

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10
Q

Was sind Tracheen?

A

verzweigtes System von blind endenden Röhren mit Öffnungen zur Außenwelt (Spirakel), Tracheolen stehen in direktem Kontakt mit den meisten Zellen

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11
Q

Wie gelangt das Gas bei Tracheen durch das Tracheensystem zu den Zielzellen?

A

per Diffusion, wenig oder keine Ventilation

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12
Q

Warum können Insekten beim jetzigen O2-Partialdruck nur eine maximale Größe erreichen?

A

weil sie nur diffusions-basierten Gasaustausch betreiben: die Diffusionsstrecke würde trotz vergrößerter Oberfläche irgendwann zu lang werden (physikalischer constraint)

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13
Q

Gibt es dennoch Ventilation bei Insekten?

A

ja bei manchen Hymenopteren/Dipteren: Tracheen sind an Muskeln aufgehängt und werden durch Muskulatur bewegt

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14
Q

Was sind Spirakel?

A

Schließmuskeln, die Wasserverlust minimieren können, dann kann aber auch kein Gastaustausch statfinden

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15
Q

Wie funktionieren physikalische Kiemen?

A

Aquatische Insekten haben Luftblase, aus der sie O2 verbrauchen, dann diffundiert neuer O2 aus Wasser in Blase

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16
Q

Was ist das Problem bei physikalischen Kiemen?

A

der Druck von N2 steigt in Blase an, vorallem mit zunehmender Tiefe, dann muss die kompressible Kieme durch Luftholen aufgefrischt werden

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17
Q

Wie funktioniert eine inkompressible Gaskieme?

A

durch wasserabweisende Härchen wird der Luftfilm auf der Körperoberfläche gehalten und ist so inkompressibel, es ist kein Luftholen nötig, weil kein N2 in Luftfilm diffundiert

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18
Q

Wie werden Fischkiemen ventiliert?

A

Heben/Senken des Mundbodens wie eine Pumpe, Schließen und Öffnen des Operculums (Kiemendeckel) wie Ventil

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19
Q

Wie sind Fischkiemen aufgebaut?

A

Durch Filamente und Lamellen wird Oberfläche maximiert, Wasserstrom und Kapillarblut bilden einen Gegenstromaustauscher

20
Q

Was ist “ram ventilation”

A

Thunfische und Haie ventilieren die Kiemen durch schnelles Schwimmen mit geöffnetem Maul

21
Q

In welchem Bereich der Lunge erfolgt kein Gasaustausch?

A

Transportbereiche: Bronchien, Bronchiolen (starr)

22
Q

In welchem Bereich der Lunge erfolgt Gasaustausch?

A

respriatorischer Bereich: Alveolen (dehnbar), umschwollen mit Kapillaren

23
Q

Wie erfolgt die Ventilation bei Lungen?

A

Kontraktion des Zwerchfells und Anheben der Rippen (Einatmen) und Erschlaffen des Zwerchfells und Senken des Thorax (Ausatmen)

24
Q

Ist der Energieaufwand bei Kiemen oder Lungen höher?

A

bei Kiemen (20% des Energiebudgets); bei Lungen sind es nur 1 %

25
Q

Wie wird das Kollabieren der Alevolen beim Ausatmen verhindert, ob wohl diese so dünn sind?

A

Surfactant: komplexes Phospholipid-Protein-Gemisch reduziert Oberflächenspannung der Alveolarflüssigkeit (zerstört Kohäsion zwischen Wassermolekülen)

26
Q

Wie funktioniert eine Vogel-Lunge?

A

Leistungsfähigste Lunge im Tierreich: Durch unidirektionalen Gastransport komplexes System aus vier flexiblen Luftsäcken, dazwischen starre Parabronchien, wo der Gasaustausch über Kreuzstromaustauscher stattfindet, Luft strömt kontiniertlich (durch aerodynamische Effekte)

27
Q

Wozu gibt es Hämoglobin?

A

erhöht die Kapazität des Blutes erheblich, was auch notwendig ist

28
Q

Welche Klassen von respiratorischen Pigmenten gibt es?

A

Hämoglobine, Hämocyanine, Hämerythrine, Chlorocruorine

29
Q

Was machen respiratorische Pigmente?

A

binden O2 chemisch und erhalten so den Partialdruck des physikalisch gelösten O2 niedrig, sodass die Partialdruckdifferenz zum Außenmedium groß ist

30
Q

Wie sind Hämoglobine chemisch aufgebaut?

A

Metalloproteine mit Häm-Gruppe (Porphyrin-Ringsystem, dessen 4 N-Atome ein Fe2+-Ion koordinieren

31
Q

Was ist Myoglobin?

A

Monomer mit 1 Häm

32
Q

Was ist Hämoglobin chemisch? Wieviele O2-Bindestellen gibt es?

A

Heterotetramer (2 alpha, 2 beta), je 1 Häm -> 4 O2 Bindestellen

33
Q

Vergleiche den Verlauf der Sättigungskurve bei Myoglobin und Hämoglobin mit zunehmendem Sauerstoffpartialdruck!

A

Myoglobin: hyperbole Kurve
Hämoglobin: sigmoide Kurve: weil Hb das O2 kooperativ bindet: mit jedem gebundenen O2 steigt die Affinität für Bindung weiterer O2-Moleküle

34
Q

Wie bindet der O2 an dem Hämoglobin?

A

reversibel: Hb wird (de-)oxygeniert, nicht oxidiert oder reduziert

35
Q

Was bewirkt die sigmoide Bindungskurve von Hämoglobin?

A

bestimmt Eigenschaften für Be- und Entladung mit O2: bei hohen O2-Partialdrücken wird Hb vollständig mit O2 beladen, bei niedrigeren O2-Partialdrücken dissoziiert O2 leichter von Hb

36
Q

Wie wird bei erhöhtem Verbrauch mehr Sauerstoff ins Blut gebracht?

A

nicht durch gesteigerte O2-Beladung (Hb wird in Alveolen-Kapillaren immer vollständig beladen), sondern durch gesteigerte Entladung von O2 in den Geweben (Vermittlung durch sigmoide Bindungskurve)

37
Q

Was ist der Bohr-Effekt?

A

die O2-Affinität von Hb ist pH-abhängig (nimmt mit sinkendem pH-Wert ab) -> Protonen wirken als allosterische Modulatoren der O2-Bindungseigenschaften (im alveolären Blut hoher pH, weil CO2 abgeatmet wird, im peripheren Blut niedriger pH)

38
Q

Wie wird Co2 durch das Blut aufgenommen (für den Abtransport)?

A

diffundiert aus Gewebe ins Blut, reagiert mit H2O zu Kohlensäure, zerfällt zu Hydrogencarbonat und H+ (Carboanhydrase-katalysiert), Hb und Plasmaproteine wirken als Puffer (halten Co2-Partialdruckdifferenz zwischen Gewebe und Blut aufrecht)

39
Q

Wie wird CO2 in der Lunge frei?

A

Oxygenierung von Hb setzt Protonen frei, sodass CO2 frei wird und abdiffundiert

40
Q

Wie werden bei Crustaceen die Partialdrücke der Atemgase geregelt?

A

Zentraler Rhythmus-Generator, der Scaphognathitenbewegung kontrolliert

41
Q

Wie werden bei Säugern die Partialdrücke der Atemgase im Körper reguliert?

A

Pneumotaktisches Zentrum, Neuronen im Hirnstamm, in der Pons und in der Medulla oblongata,
Respirationszentrum: Zentraler Rhythmus-Generator, der inspiratorische und exspiratorische Neuronen ansteuert

42
Q

Wie werden die Partialdrücke der Atemgase bei Säugern gemessen?

A

mehrere periphere und zentrale Chemorezeptoren (Blut-pH, pO2-Sensoren (Glomus caroticum - Halsschlagader, Aorta), Dehnungsrezeptoren der Lunge

43
Q

Wie wird der zelluläre O2-Status reguliert?

A

Ein Transkriptionsfaktor stellt Genexpression unter Hypoxie auf anaeroben Stoffwechsel um (Glykolyse), bei Normoxie wird HIF1 durch O2-abhängige Hydroxylierung markiert und abgebaut, bei Hypoxie häuft er sich an und reguliert die Genexpression im Zellkern

44
Q

Was wird durch hohe HIF1-Mengen ausgelöst durch Hypoxie angeregt?

A

Expression von Wachstumsfaktoren, die die Blutgefäßbildung stimulieren

45
Q

Wie wird Geschwindigkeit und Tiefe der Atmung moduliert?

A

Chemosensorische Eingaben beeinflussen die Wirkung der Mustergeneratoren und modulieren so Geschwindigkeit und Tiefe der Atmung

Zellbio und Physio Tiere (14 decks)

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