Tierphysiologie_Main questions Flashcards
Lungen, Kiemen und Tracheen sind drei der häufigsten Atmungsorgane im Tierreich.
(a) Nennen Sie je eine Tiergruppe, bei der diese Strukturen vorkommen.
a) Lungen: Säugerlunge, Vogellunge
b) Kiemen: Flusskrebse, Fischkiemen
c) Tracheen: Gliederfüßer
Beschreiben Sie kurz die Art und Weise der Funktion sowie eine Besonderheit der Lungen
Lungen sind Einstülpungen Körperoberfläche, in denen bidirektional Wasser oder Luft ventilert wird.
- die Luft wird durch die Bronchien und die Trachea zugeführt, sind aber faktisch nicht am Gasaustausch beteiligt.
- sie enden in zahlreichen, miteinander verbundenen, blind endenden Alveolen
- in den Alveolen findet der Gasaustausch statz
- Wasser oder Luft wird bidirektional ventiliert
Beschreiben Sie kurz die Art und Weise der Funktion sowie eine Besonderheit der Kiemen.
Kiemen sind Ausstülpungen der Körperoberfläche in denen Wasser (aus energetischen Gründen) unidirektional ventiliert wird, eingehüllt von einer Schutzstruktur
- durch starke Auffaltung wird die Oberfläche der Kiemen vergrößert, um die Austauschfläche möglichst groß zu halte
- Wasser wird durch Bewegungen oder künstlich erzeugter Strom (durch bspw. Scaphognathit) in die Kiemen gedrückt (Druck-Saugpumpe)
- in den Kiemen strömt die Hämolymphe, die über Gasaustausch den Sauerstoff aufnehmen →
Beschreiben Sie kurz die Art und Weise der Funktion sowie eine Besonderheit der Tracheen.
- Im Tracheensystem diffundiert Luft durch die Stigmen in die Tracheen und gelangt durch bis zu den Tracheolen.
- In der extrazellulären Flüssigkeit löst sich der Sauerstoff und gelangt diffusiv in die Mitochondrien
- Tracheen sind unidirektional
Aus welchen vier hauptsächlichen Gasspezies setzt sich die nicht kontaminierte
trockene Umgebungsluft zusammen? Nennen Sie die Gasspezies (2P), deren chemische
Symbole (2P) sowie den jeweiligen ungefähren Anteil (in %) in der Umgebungsluft
(2P). Ordnen Sie die Gase nach ihrer Häufigkeit absteigend in der Tabelle an.
- Stickstoff (N2): 78 %
- Sauerstoff (O2): 20,8 %
- Wasserdampf (H20): variabel
- Kohlendioxid: (CO2): 0,034 %
Male eine typische Kurve von Hämoglobin und Myoglobin und nennen sie die Unterschiede der beiden Proteine.
Aufbau: Hämoglobin ist ein Tetramer, Myoglobin ein Monomer
Bindung an Sauerstoff: Hämoglobin bindet Sauerstoff kooperativ, Myoglobin unabhängig von der Konzentration
Funktionsort: Hämoglobin ist Teil der roten Blutkörperchen, Myoglobin arbeitet in den Muskelzellen
Was ist der Bohr-Effekt, Was ist der Root-Effekt?
- Bohr-Effekt: Bei einem niedrigen pH-Wert oder einem hohen CO2-Partialdruck sinkt die Affinität von Hamoglobin für Sauerstoff. So wird Sauerstoff an den richtigen Stellen abgegeben.
- Root-Effekt: Spezialfall des Bohr-Effekts, tritt bei Knochenfischen und einigen Invertebraten auf. Bei einem niedrigen pH-Wert oder einem hohen CO2-Partialdruck nimmt die Affiniät und die Kapazität von Hämoglobin für Sauerstoff ab.
Wie funktioniert der Schrittmacher im Herzen?
- Schrittmacherzellen sind in der Lage eigenständig Aktionspotentiale auszulösen
1. Schrittmacherzellen haben kein konstantes Ruhepotential
2. HCN-Kanäle (funny channels) öffnen sich spontan und Natrium störmt langsam ein —> langsame Depolarisation
3. sobald der Schwellenwert von -40mV überschritten ist, öffnen sich Calcium-Kanäle
4. Potential auf +20mV, Aktionspotential wird ausgelöst
5. nach 200ms schließen sich die Calcium-Kanäle, Kalium-Kanäle öffnen sich und es kommt zur Repolarisation
Welche Schrittmacherzentren findet man im menschlichen Herzen?
- Sinusknoten (primärer)
- Atrioventrikularknoten (sekundärer)
- His-Bündel (tertiärer)
- Tavara-Schenkel (Reizweiterleitung)
- Purkije-Fasern (Reizweiterleitung)
Wo liegt der primäre somatosensorische Cortex des Menschen und wie ist er strukturiert?
der umschriebene Anteil der Großhirnrinde, der der zentralen Verarbeitung der haptischen Wahrnehmung dient
- Aufteilung zwischen Motorik und Senorik
- postzentral am Sulcus
- vier benachbarte Areale mit jeweils vollständiger Körperrepräsentation
- reagieren jedoch unterschiedlich stark auf verschiedene Reize → Areal 3b repräsentiertbeispielsweise die Tastempfindlichkeit
Aufbau einer inneren Haarsinneszelle
- Haarsinneszellen wandeln mechanische Reize in Nervenaktivität um.
- Kanal: transmembrane channel-like protein 1 (TMC1)
- -> Durch Bewegung werden die Kanäle geöffnet Ionen strömen ein, welche die folgenden Zellen depolarisieren
Morphologischer Aufbau und Skizze einer Fischkieme
- Effektiver Gegenstromaustausch zwischen Blut und Wasser
- -> Sauerstoffarmes Blut mit Sauerstoff aus dem Wasser auf und transportiert dieses in den Körper
- Vergrößerte Oberfläche durch viele Einstülpungen
Wirkungsweise vom Hecheln
- Entlangstreichen der Luft an den Schleimhäuten der oberen Atemwege und der Zunge –> mehr mehr Feuchtigkeit verdunstet
- Durch den Übergang des flüssigen Wassers in den gasförmigen Aggregatszustand wird der Umgebung Wärme entzogen und an die Luft abgegeben
- Die so entstehende Verdunstungskälte senkt die Temperatur der Schleimhäute und der angrenzenden Gewebe.
Was passiert in der Niere?
- Afferente Arteriole leitet das zufilternde Blut in die Bowman Kapsel
–> Flitration des Plasmas nach Größe und Form - Efferente Ateriole geht aus der Bowman Kapsel wieder raus (Primär Harn ~ 180 Liter)
- Im proximalen Tubulus, der Henle Schleife und dem distalen Tubulus kommt es zur Rückabsorption und Diffusion durch Gegenstromaustausch
–> Wichtige Ionen, Vitamine und Proteine werden wieder zurück ins Blut resorbiert (mithilfe von speziellen Co-Transportern) - Sekundär geht ins Sammelrohr und wird ausgeschieden
5.
Nennen Sie die verschiedenen Öffnungs- und Schließungsmechanismen von Ionenkanälen
- Liganden
- Phosphorylierung
- Spannungsgesteuert
- Mechanisch
Beschreiben Sie die Öffnungsmechanismen des NMDA-Kanals
Neben AMPA ein Glutamatrezeptor in der Zellmembran
- Im Ruhezustand mit Mg2+ verschlossen
- Glutamat wird in den synaptischen Spalt gelassen und bindet an AMPA und an NMDA.
- AMPA wird aktiviert und lässt Ionen (Na+) in die Postsynapse
- NMDA ist durch Mg2+ verschlossen und kann dadurch keine Ionen durchlassen
- Durch die Depolarisation der Membran durch den AMPA Kanal, werden die Mg2+ aus dem NMDA Kanal gestoßen
- NMDA lässt nun auch Na+ und Ca2+ in die Zelle, letzteres fungiert als wichtiger second messanger Anstoß
Auf welche Weise unterschieden sich Schmerz- und Tastsinn?
Körpersinne (Schmerz, Hitze, Juckreiz)
- separates Sinnessystem
- spinothalamische (anterolaterale Trakt)
- Sinnessystem zielt auf Homeostase, vereint uns mit dem Körper
• Subjektive Wahrnehmungen
Vergleichen Sie die Bestandteile Kohlenhydrate, Proteine und Fette aufgrund ihrer Speicherkapazität für Energie.
Kohlenhydrate: 17,2 kJ/g, Speicherung als Glykogen (Leber, Muskel), Nutzung als Glucose
Proteine: 18 kJ/g, Speicherung als Muskel und Gewebe, Nutzung als Aminosäure
Fette: 39,4 kJ/g, Speicherung als Fett, Nutzung als Fettsäuren
Funktion und Skizze der Vogellunge
- Zyklus Einatmen:
- Luft durch Hauptbronchus in hinteren Luftsack, von hier Sauerstoff durch Alveolen mittels O2 Partialdruck in die Blussgefäße
1. Zyklus Ausatmen:
- Luftsäcke drücken sich zusammen und pressen Luft in die Parabronchien - Zyklus Einatmen:
- Luft wird in den vorderen Luftsack gedrückt, von hier Sauerstoff durch Alveolen mittels O2 Partialdruck in die Blussgefäße - Zyklus Ausatmen:
- Luftsäcke drücken sich erneut zsuammen und pressen sauerstoffarme Luft raus
- -> Durch die spezielle Anordnung der Luftsäcke und Parabronchien ist gewährleistet, dass die Lunge stets unidirektional ventiliert wird –> sehr effektiv!
Durch welche Mechanismen kann NaCl aus dem Körper von Vögeln und Reptilien ausgeschieden werden?
Salzdrüsen: In Augennähe liegen Salzdrüsen, die überschüssiges NaCl ausscheiden. Dieses kristalliert dann auf dem Schädel oder um die Nase herum.
Welche wichtigen physiologischen Aufgaben kann das geschlossene Blutgefäßsystem bei Wirbeltieren übernehmen?
- Sauerstoffversorgung der Organe, Muskeln und Gewebe
- Abgabe und Aufnahme von Nährstoffen aus dem Verdauungstrakt und der Niere
- Thermoregulation
- Transport von Hormonen
- Gerinnung bei Verletzungen
Nennen Sie einen aktiven Prozess, der an der Entstehung des Membranpotentials beteiligt ist.
Natrium-Kalium-Pumpe.
- Unter ATP-Verbrauch werden 3 Natriumionen nach außen und 2 Kaliumionen nach innen transportiert
- -> unterm Strich verliert das Innere eine positive Ladung und wird so mit negativer
- -> -70mV Ruhepotential
Auf welche Weise und in welcher Form geben limnische Knochenfische ihre Stickstoffendprodukte hauptsächlich über die Kiemen ab? Aus welchen Gründen gibt es dabei Probleme in sehr alkalischem Wasser?
limnisch: im Süßwasser lebend
- Knochenfische geben Stickstoff in Form von Ammoniak über die Kiemen ab
- NH3 + H3O+ –> H20 + NH4+ (Ammonium-Ion, ungiftig)
- H3O+ wird durch alkalische Reaktionen zu H20 neutralisiert
- Inhibitation der Ammonium-Ion-Bildung
- -> Fisch vergiftet sich selbst durch Ammoniak!
- -> Adaption: Fisch produiert Harnstoff
Was ist eine schwere anterograde Amnesie und welche Hirnschäden bewirkt eine solche Amnesie?
- anterograd: nach vorne gerichtet
- Verlust des Episodischen Gedaechtnisbildung - neu gelerntes kann meist nicht länger als 2 Minuten im Gedächtnis bleiben –> Kurzzeitgedächtnis ist massiv gestört, dads Langzeitgedächtnis jedoch meist intakt
- Patient H.M wurde Hippocampi und Mandel aufgrund seiner starken Epilepsi entfernt
*
Auf welche Weise sorgen die Erythrocyten im Wirbeltierblut dafür, dass Kohlendioxid effektiv aus dem Gewebe abtransportiert wird?
- CO2 diffundiert in die Erythrocyten und binden an Carbamino-Hb
- Carboanhydrase katalysiert die Hydratisierung von CO2 zu H+ und HCO3-
- Gegen Cl- werden diese aus den Erythrocyten transportiert
Welche 3 typischen Endprodukte des Stickstoffabbaus treten im Tierreich vorwiegend auf?
- Harnsäure: Vögel und Reptilien
- Ammoniak: Fische
- Harnstoff: Säugetiere
Beschreiben Sie den Ablauf der Sehkaskade
- Das Photon wird vom 11-cis-Retinal (Rhodopsin) absorbiert, wodurch dieses zum all-trans-Retinal isomerisiert und “umklappt”
- Das Rhodopsin wird mehrfach aktiviert (Metarhodopsin II)und bindet an die alpha-Untereinheit des Transducin
- Durch die Bindung wird im Transducin GDP gegen GTP ausgetauscht –> alpha-Untereinheit aktiviert
- Die alpha-Untereinheit des Transducin aktiviert nun durch Abspaltung der beiden gamma-Untereinheit der cGMP Phosphodiesterase
- Aktive PDE spaltet cGMP zu GMP
- Die cGMP gated-channel, durch die der Na+ Dunkelstrom fließt, bleiben nun nicht weiter geöffnet und der Kanal schließt —> Hyperpolerisation der Zelle
- im Dunkeln kontinuierlich stattfindende Ausschüttung von Glutamat aus Rezeptor wird inhibiert
- dadurch werden on-Bipolarzellen depolarisiert und off-Bipolarzellen werden hyperpolarisiert
- Bipolarzellen beeinflussen über Transmitter das Potential der Ganglienzellen, welche bei Depolarisation ein Aktionspotential bilden
Welche morphologischen und physiologischen Unterschiede weist die rote und die weiße Muskulatur bei Wirbeltieren auf?
rot:
- langsamer kotrahierende Fasern
- auf zyklische Bewegungen mit hoher Wiederholfrequenz
- Färbung durch den hohen Myoglobinanteil
weiß:
- schnell kotrahierende Fasern
- auf schnelle, ruckartige Bewegungen ausgelegt
- ermüden schnell, geringe Wiederholfrequenz
- Färbung durch den geringen Myoglobinanteil
Wieso können Vögel 9000m hoch fliegen und Menschen nicht?
Mensch:
- Luft hat in der Lunge einen Partialdruck von 100mm/Hg –> ausreichend starker Diffusionsgradient, um Sauerstoff aus der Alveole in das Blut zu “pumpen”
- –> Geringere 02 Konzentration, somit zu geringer allg. Partialdruck
- –> zu kalt, somit weniger Teilchenbewegung und geringer Partialdruck
Vogel:
- Luft wird durch die Luftsäcke aufgewärmt, wodurch die Teilchenbewegung angekurbelt wird und ein höherer Partialdruck herrscht
Was ist der bessere Energiespeicher? Proteine, Kohlenhydrate, Fette?
- Keine Kohlenhydrate: sind osmotisch aktiv, führen schnell zur Zuckerkrankheit
- Fette: Lassen sich besser oxidieren, sind schlecht löslich und somit nicht osmotisch aktiv
Wie wird Glucose in den Körper aufgenommen?
- Aufgenommen durch Kohlenhydrate, Zucker
- Glucose über Glykolyse –> Pyruvat durch Pyruvat-Dehydrogenase Komplex —> Acetyl-CoA in den Citratzyklus
- Gespeichert als Glykogen
Was ist die Funktion des Kleinhirns?
- Planung
- Koordination
- Feinabstimmung von Bewegungen
- Lernprozesse
Was sind Osmokonformer und Osmoregulierer`?
- Osmokonformer spiegeln die äußere Osmolarität mit der inneren wider: Marine Wirbellose
- Osmoregulierer halten ihre innere Osmolarität stabil: Säuger, Knochenfische
Wie funktioniert Glucoseresorption?
- Der proximale Tubulus resorbiert mithilfe von Na+-Cotransportern organische Moleküle wie Glucose aus dem Primärharn zurück ins Blut
Erklären sie den Begriff Kennlinie (beschriftete grafische Darstellung) im Kontext der Informationsverarbeitung durch Sinneszellen und stellen Sie den Zusammenhang mit der Adaptation her.
- in der Kennlinie wird die Rezeptorantwort gegen die Reizintensität aufgetragen
- je steiler der Anstieg, desto größer das Auflösungsvermögen für Intensitätsunterschiede
- Adaptation hingegen beschreibt die horizontale Verschiebung der Kennlinie je nach Bedarf (rechts für höhere Intensitäten, links für niedrigere)
Was sind Gitterzellen?
- Diese Zellen bestimmen ständig die genaue Position des Körpers im Raum
- Über den Raum wird ein Gitter gelegt, welches durch diese Zellen im Gehirn dargestellt wird.
- Die Zellen feuern regelmäßig Signale, wodurch der Organismus sich selbst an einem Ort einordnen kann
Kryptonephridiale Komplexe
- Malphigi-Gefäße und Enddarm bilden funktionelle Einheit
- finden sich vorallem in Käfern und Raupen
- In den Malphigi-Gefäßen wird eine hohe Konzentration an K+ und Cl- erzeugt, wodurch Wasser aus dem Enddarm gezogen wird –> Der Kot ist was komplett trocken.
