Tierphysiologie - Flor Flashcards
1
Q
Thermodynamik in der Biologie
A
- Thermodynaik: Austausch von Wärme in Ansammlungen von Materie (Energetik)
2
Q
Bioenergetik:
A
Energieaustausch und Umwandlungen bei lebenden Organismen
3
Q
Phosphatbindende Prozesse
A
- Photosynthese
- Atmung
- Gärung
4
Q
Energieverbrauchende Prozesse
A
- Biosynthesen
- mechanische Arbeit
- aktiver Transport
- Wärmeerzeugung
5
Q
Tierische Organismen sind …
A
… irreversible, offene Systeme, die sich in einem dynamischen Fließgleichgewicht befinden
6
Q
biologische Membranen
A
Flüssigmosaik-Doppelschicht-Modell:
Phospholipide, Proteine, Kohlenhydrate
7
Q
biologische Membranen:
physiologische Funktionen
A
- Barriere, Kompartimentierung
- passive Diffusion (Sauerstoff, Stickstoff, CO2, Steroide, …)
- Potentialausbildung (Na-K Ungleichgewicht, Ruhepotential bei Nervenzellen
- aktiver Transport (Ionen, Nährstoffe, Neurotransmitter, …)
- Signalumwandlung (Sinneszellen)
- Aktionspotentiale, Erregungsweiterleitung, Rezeptorfunktion (Hormone, Neureotransmitter)
8
Q
biologische Membran:
Potentialausbildung
A
- innen: Kalium, außen: Natrium (Calcium, Chlor)
- Gradient durch Na-K-Pumpe (ATPase):
- baut ATP ab, solange Na in Zelle vorhanden ist (wiederholte Konfirmationsänderung)
- Antiporter, verantwortlich für ca. 70 % des ATP Verbrauchs im Gehirn
- desweiteren Ca-Pumpen, Na-Cl Symporter
- Ruhepotential durch offene K-Kanäle (K raus, Na kann nicht rein)
- Aktionspotential durch öffnen der Na-Kanäle (Na strömt hinein)
- Symporter: Ionen u. Nährstoffe fließen ein (Bsp.: Glucose-Na-Symporter)
9
Q
biologische Membran:
Signaltransduktion mittels Membrantezeptoren
A
- Ligandengesteuerte Ionenkanäle
- Ligand-Rezeptor-Bindung (Schlüssel-Schloss)
- Konfirmationsänderung der UE u. damit Na-Einstrom
- Depolarisation der Zelle
- 2 Acetylcholin —> EPSP
10
Q
das vegetative Nervensystem
A
- zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark
- peripheres Nervensystem (PNS): Nervensystem ausserhalb des ZNS
- bestehend aus somatischen u. vegetativem NS (nicht ALLE KOMPONENTEN)
- somatisches NS innerviert Skelletmuskeln, Gelenke, Haut
- Unterscheidung somatisch-motorisch u. somatisch-sensorisch
- vegetatives NS innerviert innere Organe, Blutgefäße, Haut, Drüsen
- vegetatives NS (VNS): autonomes/viszerales NS
- bestehend aus Sympathicus, Parasymphaticus u. eternisches NS (= Magen-Darm-NS)
- PNS ist mit ZNS gekoppelt
11
Q
Anatomie von Sympathicus, Parasympathicus
A
Sympathicus:
- Kette von Ganglien
- aktiv unter stressbedingten Situationen (Kampf, Flucht, ..)
Parasympathicus:
- organnahe Ganglien + Nerven mit Ursprung im Hirnstamm
- aktiv unter vegetativen Bedingungen (Verdauung, Entspannung, ..)
12
Q
Funktionen des VNS
A
- innerviert sekretorische Drüsen, Herz u. Blutgefäße u. Bronchialsystem
- Reguliert Verdauungs. u. Stoffwechselfunktionen der Leber, des Magen-Darm-Trakts u. des Pankreas
- Ausscheidungsfunktionen von Dickdarm, Niere, Harnblase, Wasser-elektrolyt- u. Säure/Base-Homöostase
- reguliert sexuelle Reaktionen der Genitalien
- interagiert mit Immunsystem
Para-/Sympathicus haben norm. antagonistische phys. Wirkungen
13
Q
Transmitter Symathicus/Parasympathicus
A
S.: - Acetylcholin (Neurotransmitter) - Noradrenalin u. Adrenalin (Hormone) P.: - Acetylcholin (NT) - Neuropeptide (VIP, NPY)
14
Q
Unterschiede Sympathicus/Parasympathicus
A
- Präganglionäre und postganglionäre Neurone
- Lage der präganglionären Neuronen:
- thoracolubaler Beriech (S)
- carniosakraler Bereich (P) - Lage der postganglionären N.:
- Grenzstrang u. prävertebralen Ganglien (S)
- organnahe (P) - Transmitter (ACh, NA), Rezeptorsubtypen
15
Q
Sympathicus/Parasympathicus Rezeptoren
A
2 Grundtypen cholinerger Rezeptoren
- nikotinischer Rezeptor: im Muskel, ZNS, vegetative Ganglien
- Agonist: Nikotin
- Antagonist: Curare
- muscarnischer Rezeptor: im Herzen, Auge
- Agonist: Muscarin
- Antagonist: Atropin
16
Q
Sympathicus/Parasympathicus
GPCRs = Dimere
A
- G-protein coupled receptors
- muscarnische Rezeptoren werden in subtypen M1-M5 unterschieden
M2: im Herzen
M3: in glatter Muskulatur (vor Allem Verauungstrakt)
M4/5: noch nicht ganz bekannt, kommen im Gehirn vor - adrenergene Rezeptoren sind IMMER GPCRs
- alpha1 Kontraktion glatter Muskulatur, an Blutgefäßen
-alpha2 Hemmung der Transmitterfreisetzung, Kontraktion glatter Muskulatur, weit verbreitet - beta2 Kontraktion des Herzmuskels, Relaxation glatter Muskulatur
17
Q
Sympathicus/Parasympathicus
Lunge, Herz, Magen
A
- Vagusnerv (Hirnnerv X) liefert parasymathische Axone
- Thoraco-lumbale Axone des S. wirken entgegengesetzt auf Atemwege, Herzschlag, Verdauung
- Blutgefäße der Haut u. Leber habe nur S. input
18
Q
Sympathischus/Parasympathicus
Steuerung der Herzfrequenz
A
- Steuerung der Sinusknoten
- parasymathische Reizung/Vagus Reizung
- Erniedrigung der Herzfreq. durch Acetylcholin (M2)
- Erhöhung der Herzfreq. durch Noradrenalin (beta2)
- postsynaptisch: entgegengesetzte Wirkung auf Reaktion der Effektoren
- parasympathisch: gegenseitige Hemmung der Neurotransmitterfreisetzng
19
Q
Sympathicus/Parasympathicus
Tracheen u. Bronchien
A
- P. kontrahiert Bronchialmuskulatur u. fördert Schleimsekretion der Bronchien
- S. wirkt antagonistisch auf parasympathsiche Ganglien
- zusätzlich: direkte Dilatation über Adrenalin der Blutkapilaren —> Medikamente geg. „asthma bronciale“ Sympathomimetika/Sympathikomimetica
20
Q
Sympathicus/Parasympathicus
Pupillen, Tränen, Speichel
A
- cranialnerven/Hirnnerven (12) innervieren das Gesicht
- P.
- Augenmuskelnerv III
- „nervus facialis“ VII
- Axone des S. aus dem Grenzstarng wirken entgegengesetzt auf Pupillen und Speichel
- Tränendrüsen haben nur P.input
21
Q
enterisches NS (ENS)
A
- „kleines gehirn“
- arbeitet weitgehend eigenständig
- nouronales Geflecht der inneren Wände von Magen, Darm, Pankreas, Gallenblase
- Regulation von Darmperistalik, Produktion von Sekreten u. Verdauungsenzymen, Immunabwehr
- 2 komplexe Nervengeflechte: Meissner-Plexus u. Auerbach-Plexus
- Kontrollmöglichkeit des „großen Gehirns“ über Axone von S. und P.
22
Q
ENS: Ebenen der Kontrolle
A
die obersten Kontrollinstanzen für das VNS liegen im Hypothalamus u. im limbischen System
23
Q
Atmung:
A
- laufende Sauerstoffzufuhr ist nötig für oxidativen Abbau der Nährstoffe in Zellen
- Energiegewinnung in Form von ATP
- ständiger Abtransport des toxischen WW-Produkts CO2
- dieser Gaswechsel zw. Zellen und Umgebung wird Atmung/Respiration gennant
- innere Atmung: in den Geweben
- äußere Atmung: Lungen, Kiemen, Tracheen
- Diffusion
24
Q
Diffusion
Graham Gesetz
—> Folgerung
A
- spontane Wanderung gelöster Stoffe von Ort höherer Konz. zum Ort niedrigerer Konz. aufgrund der brownschen Molekularbewegung
—> Ficksches Gesetz
—> Graham Gesetz: D ändert sich mit der Quadratwurzel des Moleklargewichts für kleine Teilchen - doppelter Diff.weg beansprucht bereits 4fache Zeit
—> nur sehr kleine Organismen können auf Atemgas-Transport-System verzichten
—> größere Organismen benötigen Blut (geschlossener Kreislauf) bzw. Hämolymphe (offener Kreislauf) - menschliche Lunge: Diffusionsbarriere ∆x = ±1µm
- Gasaustausch stets in wässriger Lösung
- Sauerstoffaufnahme steigt mit Größe A der Atemfläche
- Partialdruckdifferenz beiderseits der trennenden Membran muss auf maximaler Höhe gehalten werden (Strömung der Körperflüssigkeiten u. ständige Erneuerung des Atemmediums durch Ventilation)
Diffusionsstrecke x an der respiratorischen Membran muss mögl. kurz gehalten werden
—> Diffusionsbarriere ist komplex aufgebaut
25
Q
Atmung bei Einzellern, Hohltieren, Plattwürmern und einigen Ringelwürmern
A
großes Oberflächen/Volumen-Verhältniss (Gesetzmäßigkeiten der Diffusion)
- keine respiratorischen Epithelien nötig
- ausschließlich passiver Gasaustausch über Körperoberfläche
- mit Evolution wuchs Körpergröße (weiter Wege, Anstieg der CO2-Menge)
- erst Kreislaufsystem, dann Atmungsorgane
26
Q
Probleme der Wasseratmung
A
- Luft hat 30-fach höheren O2 Gehalt
- 30 fach höheres Volumen muss an Epithelien vorbeibewegt werden
- Wasser ist 1000x dichter als Luft, 10000x viskoser
- Notwendigkeit von sehr kurzen Diffusionsstrecken in Kiemen
- ca. 15x höherer ATP Aufwand bei Wasseratmung
27
Q
Kiemen:
A
- dünnhäutige Ausstülpungen an Körperoberfläche
- entwicklungstechnisch vom Vorderdarm abgeleitet (wie Lungen)
- Wasser über Mund eingesaugt, zwischen Kiemenbögen hindurchgepresst u. beim Operculum nach aussen entlassen
- O2-armes Blut wird aus Herzen in Kiemen gepupt —> Anreicherung mit O2 aus Wasser
- Fischkiemen: 4-6 paarige Kiemenbögen mit je 2 Kiemenblättern
- zusammengesetzt aus Kiemenblattlamellen mit feinstem Kappilarnetz
- Saug- u- Druckpumpenmechanik, Gegenstromprinzip
- Gesamtfläche der Kiemenlamellen 5-60x Hautoberfläche eines Fischen, je nach Lebhaftigkeit u. Lebensraum
- menschliche Alveolenoberfläche ca 50x Hautoberfläche
28
Q
Landatmung
A
- Luft weniger dicht, viskos als Wasser
- 30x höherer O2 Gehalt als Wasser
- Tracheen bei Arthropoden, Lungen bei landlebenden Tieren, Hautatmung bei Amphibien
- ständige Gefahr des Wasserverlustes durch respiratorische Epithelien (müssen feucht bleiben)
- großflächige Einstülpungen der Körperwand (ekto- u. endodermalen Ursprungs) ins Innere verlagert
29
Q
Tracheen
A
- Sauerstoff wird nicht in Transpotmedium überführt, direkter Transport zu Zellen
- mehrmals unabhängig entstanden (konvergente Entwicklung)
- Ultrafen verzweigte Hauteinstülpungen (ektodermal)
- Beginnen meist mit verschließbaren Stigmen an Körperoberfläche u. enden mit feinsten Tracheolen (innen feucht)
- Intima: ausgekleidete Cuticula, wird bei Häutung erneuert
- Taeniden: spiralig verstärkende Cuticularleisten, verhindern Kollabieren
- Tracheolen: minimierte Dicke der Diffusionsbarriere, dringen tief in Muskelfasern ein, praktisch bis an Mitochondrien heran (max. Stoffwechselrate)
- Gastransport nur durch Diffusionsgeschwindigkeit begrenzt
30
Q
Hautatmung (Perspiration)
A
- Sauerstoffaufnahme über Haut der Körperoberfläche, sowie Mundhölenatmung (Schleimhäute)
- Epithelien müssen möglichst dünn und einzellig gehalten werden
- viele Blutkapillaren üerben bis zum feuchten Oberflächenepithel geführt
- Gefahr der Austrocknung, geringe mechanische Schutzfunktion
31
Q
Lungen
A
- landlebende Tiere: Landlungenschnecken, Spinnentiere, Skorpione, Wirbeltiere)
- ständige Gefahr von Wasserverlust durch respiratorische Epithelien
- Verlagerung in Körperinnere
- Einstülpungen des Vorderdarms (entodermaler Ursprung bei Wirbeltieren)
- lungenähnliche Organe bei Wirbellosen haben andere Entwicklungsgeschichte
32
Q
Lungen bei „Wirbellosen“
A
- Lungenschnecken: Mantelhöle dient der Luftatmung, betreiben Hautatmung
- Webspinnen u. Skorpione: Atmung über Fächerungen/Buchlungen/Fächertracheen neben Röhrentracheen und der Haut
33
Q
Lungen bei Wirbeltieren
A
Erfinder: Lungenfische
- Evolution durch Oberflächenvergrößerung des respiratorischen Epithels und somit Zunahme der Leistungsfähigkeit
34
Q
Vogellunge
A
- unbeweglich
- während Atmung keine Volumenänderung
- 5 paarige Luftsäcke werden bein Inspiration gefüllt, geben Luft bei Exspiration durch Parabronchien und Trachea ab
- währen Inspiration und Expirtaion passiert Luft respiratorisches Epithel von hinten
- Trachea teilt sich in Stammbronchien
- von Stammbronchien gehen 4 Gruppen von Sekundärbronchien aus
- von Sekundärbronchien gehen Parabronchien aus, in denen kleine trichterförmige Öffnungen in die Luftkapillaren führen
- Luftkapillaren bilden Netzwerk untereinander kommunizierender Röhren (eigentliches Austauschgewebe)
- kein Strömungsverkehr, keine Sackgassen
- Blutstrom kreuzt Luftstrom mehrfach
- stufenweise Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks des Blutes durch mehrmalige Passage des Blutes an Luftstrom vorbei
- lange Aufrechterhaltung des O2partialdrucks
- O2partialdruck des Blutes nach der Passage der Parabronchien ist höher als der der Exspirationsluft
35
Q
Säugerlunge
A
- Atmung setzt sich zusammen aus:
- Ventilation: Belüften der Lungen/Alveolen durch Atembewegung
- äußerer Gasaustausch in der Lunge: Aleolen zu Kapillaren
- Gastransport: Kapillaren der Lunge zu den peripheren Blutkapillaren
- peripherer Gasaustasuch: periphere Blutkapillaren zum peripheren Gewebe
- 4 unterschiedliche phys. Vorgänge bestimmen Atmung
36
Q
Regulation der Atmung
A
- Fische, Vögel, Säuger: regelmäßige, kontinuierliche Atemfreq.
- Amphibien, Reptilien: Pausen mit Atemstillstand zwischen regelmäßigen Phasen
