Brecht VL 2- Skalierung

Question 1

Wozu ist Energie notwendig ?

Answer 1

1. Homöostase
2. mechanische Arbeit (z.B. Motorproteine)
3. chemische Arbeit (ATP getrieben)

Question 2

Woher stammt die Energie?

Answer 2

Sonnenenergie (außer in der Tiefsee Blacksmoker)

• 1,2% der eigestrahlten Energie wird genutzt
• viel geht als Wärme verloren
• Sonne → Pflanzenmetabolismus → Nettoenergie 1,2 %
• 1,2% setzten wir wieder als 100 % → 62% an Destruenten und 38% an Konsumenten 1. Ordunung und 21% Verlust durch Metabolismus und Wärme
• In KOnsumenten 2. Ordnung nurnoch 0,7% der pflanzlichen Biomasse und 0,0084% der eingestrahlten Energie vorhanden

Question 3

Energiegewinnung def.

Answer 3

• Umbau der Energie der aufgenmmenen Nahrung in eine von der Zelle verwendbare Form
• Umtausch in universelles Zahlungsmittel
• Währung: z.B. Acetyl-CoA und ATP
• Je stärker reduziert eine Verbindung ist, desto stärker kann sie oxidieren. Wir gewinnen Energie aus Oxidation

Question 4

Energielieferanten

Answer 4

• Lipide
• Kohlenhydrate
• Proteine

Question 5

Energiegewinnung Schema

Answer 5

Question 6

ATP Facts

Answer 6

• Citratzyklus, Glykolyse etc. → ATP-Produktion
• 0,2 mol im Körper, wiegt ca. 510g/mol → Pro Tag 0,5 mal das Körpermasse synthetisiert
• Hydrolyse zu ADP setzt ca. 32. kJ/mol Energie frei

Question 7

Glycolyse

Answer 7

• Hefen können unter best. Bedingungen von Glykolytischen Prozessen leben
• Findet anaerob im Cytoplasma
• 4 ATP werden gewonnen, aber 2 ATP werden für Hexokinase und Phosphofructokinase eingesetzt
• 1 ATP wird bei Aktivierung von Glycogen eingesparrt (1. Schritt gesparrt)
  ⇒ 3 ATP entstehen
• weitere wichtige Produkte: Pyruvat und NADH

Question 8

Atmungskette/ Endoxidation

Answer 8

• In Mitochondirenmembran
• es entstehen H₂O und CO₂
• Protonen werden gepumpt → Gradient entsteht
• Protonengradient treibt ATP-Synthetase an

Question 9

Grundprinzip der Verdauung

Answer 9

1. Nahrungsaufnahme
2. Zerkleinerung
3. Verdauung (teilweise)
4. Speicherung (vorderdarm)
5. Saure Verdauung (Magen)
6. Basische Verdauung (Dünndarm)
7. Absorption
8. Defäkation

Question 10

Verdauung und Resorption im Dünndarm:

Answer 10

WICHTIG:

• Oberflächenvergrößerung zur Optimierung der Aufnahmekapazität. z.B: Darmzotteln
• sehr lebendiges Sytem, mit sich ständig teilenden Zellen

Question 11

Wie gelangen die Nahrungsbestandteile ind die Zellen?

Answer 11

Über sekundär aktiven Transport

• z.B Na-Glucose-Co-Transporter
  Glucose wird z.B über einen Na-Symport in die Darmzellen aufgenommen und von dort mit dem Blut im Körper verteilt
• Fette werden in tröpdchenform aufgenommen und als Vesikel transportiert.

Question 12

Glucose-Na-Cotransport im Darm

Answer 12

• Transporter nutz starken Na⁺-Gradienten, um Glucos ein die Zelle zu transportieren.
• Affinität für Bindung von an Na+ vonGlucose steigt durch Konformationsänderung des transportproteins
• Nach Beladung setzt Transporter im Zellinneren erst Na+ und dann Glucose frei.

Auch in Niere als sek. aktiver Transport

Question 13

Abbau von Kohlenhydraten (KH)

Answer 13

• Stärke und Glykogen werden im Mund und Zwölffingerdarm mittels Amylase abgebaut –> Disaccharid
• Disaccharide werden im Dünndarm von Dissacharidasen weiter verarbeitet
• Cellulose hat eine schlechte Abbaufähigkeit und sind deshalb für uns nicht erschließbar
• Um Zucker/KH zu zersetzen werden Enzyme benötigt, diese setzten Aktivierungsenergie herab undbeschleunigen die Reaktion.

Question 14

Fettsäureoxidation

Answer 14

• Werden im Cytoplasma aktiviert und bilden Fettsäure-CoA
• Fettsäure CoA wird in Mitochondiren weiter oxidiert (Beta-oxidation) –> Acetyl-CoA
• Beta-Oxidation findet so lange statt, bis ganze Fettsäure zu Acetyl-Coa Einheit abgebaut wird

Question 15

Wichtige Eigenschaften von H2O und CO2

Answer 15

H₂O:

• polar
• dissoziert selten
• sehr Stabil –> energiearm

CO₂:

• satbil (unzersetzbar)
• energiearm

Beides wurde früher für eigenes Element gehalten, da fast unzersetzbar

Question 16

Allgemeine Überlegung zu Organe, in Bezug auf Größe und Energie.

Answer 16

• Niere, Gehirn und Leber benötigen am mesiten Enrgie
• Kleine Organe brauchen auf die Masse bezogen mehr O2 als große Organe. Sie sind somit energetisch ungünstiger (allometrische Skalierung)

–> Kleine Tiere, haben kleine Organe und benötigen mehr Energie als große Tiere
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Question 17

Bergmannsche Regel

Answer 17

Bei nahe verwandten Arten homoiothermer Tiere,
steigt die durchschnittliche Körpergröße zu den Polen hin an.

–>kleine Säuger verlieren schnelle und merh Wärme udn benötigen mehr Enrgie um Körperwärme aufrecht zu halten.
(In der Wüste sind die Gliedmaßen der Tiere oft weit auseinander)

Question 18

Große Säugetiere am Bsp: Elefant

Answer 18

Vorteile:

• wiegt ca 14 Tonnen, Herz nur 13 kg Herz –> 0,3 % des Körpergewichts
• Metabolisch günstig, niedrige Stoffwechselrate
• Schutz vor Jäger

Nachteile:

• Trotz der neidrigen Stoffwechselrate benötigen Elfanten 200kg Futter. (Dies ist im Vgl. zu ihrer eigenen Körpermasse wenig, aber trotzdem sehr viel)
• deshalb schlafen sie sehr wenig
• teilweise bis zu 100km Märsche täglich, auf Grund der Futtersuche

*Elefanten haben einen sehr großen Schädel, dieser dient dem optimalen Ansatz des Rüssels. Rüssle besteht aus ca 40 000 Muskeln. (Mensch hat nur 600 Muskeln) . Luftkammern im Schädel dienen der Gewichterleichterung im Schädel.
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Question 19

Große Säugetiere, bsp: Flamingo und Blauwal

Answer 19

Flamingo:

• ernährt sich von Plankton (Einzeller)
• extremer Größenunterschied von Jäger und Beute.
• Für aufnahme von plankton hochspezialisierter Schnabel

Blauwal:

• Hohe Aufnahmefähigkeit von Futter
• Barten = Futterspezialisierung
• Größe dient dem Schutz vor Jägern. Einziger Feind eines ausgewachsenen Blauwals ist der Mensch.
• Größe sogt dafür, dass lange Hungerperioden problemlos überstanden werden können.

Question 20

Kleine Säugetiere: Etruskerspitzmaus (Jagd)

Answer 20

Bumblebee bat und Etruskerspitzmaus sind die kleinsten Säugetiere

Die Etruskerspitzmaus benötigt am Tag mehr Futter als das eigene Körpergwewicht, dafür spezielle und sehr schnelle Jagdtechnik entwickelt.

• Gift, um Beute zu lähmen
• Ritzen/Nischenspezialist
• Hoch sensetive Tasthaare –> Taktile Jäger
• Durch den sensetiven Tastsinn erfolgen die sehr schnellen Angriffe meistens an der gelcihen Stelle und zwar am vorderen Torax (Grille)
• Ohne die Tasthaare verliert die Maus Präzisität und greift wahrlos an allen Körperstellen der Beute gleichzeitig an

Question 21

Kleine Säuger: Etruskerspitzmaus (Organe und Stoffwechsel)

Answer 21

Im Vergleich zur eigenen Körpergröße bestitzt die Etruskerspitzmaus ein sehr großes Herz, das oft schlägt. Und die Atmung erfolgt sehr schnell.

Kleine Tiere benötigen mehr Energie um Körpertemperatur aufrecht zu halten.

Bei Nahrungsmangel einleitung des Torpor:

• Körpertemperatur sinkt
• Tier versteift/schläft (eine Art Winterschlaf?)
• kann so kurze Hungerperioden überleben ohne zu sterben