Thymin bindet mit…
Adenin durch zwei H-Brückenbindungen
Guanin bindet mit…
Cytosin durch drei H-Brückenbindungen
Thymin und Cytosin sind…
Pyrimidbasen, sie bestehen aus einem Ring
Adenin und Guanin sind…
Purinbasen, sie bestehen aus zwei Ringen
die erste Phase der DNA-Replikation
Initiation
Entspiralisierung der Doppelhelix durch Topoisomerase
Helikase trennt die H-Brückenbindungen, durch Einzelstrang bindende Proteine bildet sich keine H-Brückenbindung
Primase erzeugt RNA-Primer am 3’Ende = dienen als Startmolekül
die zweite Phase der DNA-Replikation
Elongation
die Dna-Polymerase fügt neue Nukleotide an die 3’Enden der RNA-Primer
die RNA-Primer werden entfernt und die Lücken durch die DNA-Polymerase geschlossen
die einzelnen Okazaki-Fragmente werden von der Ligase verschlossen
die dritte Phase der DNA-Replikation
Termination
bei Eukaryoten ist die Replikation mit erreichen der Enden abgeschlossen
kontinuierliche Replikation
verläuft mit der Helikase
diskontinuierliche Replikation
verläuft entgegengesetzt der Helikase
semikonservative Replikation
jeder elterliche Strang ist Vorlage für einen neuen
Transkription
RNA-Polymerase lagert sich an den Promotor an und trennt die Doppelhelix in zwei einzelstränge
RNA-Polymerase fährt den codogenen Strang ab und setzt die komplementären RNA-Nukleotide daran
am Terminator trennt sich die RNA-Polymerase wieder und setzt die mRNA frei
bei Prokaryoten ist die Transkription beendet, da sie direkt im Cytoplasma stattfindet
bei Eukaryoten muss die prä-mRNA erst noch gereift werden, damit sie aus dem Zellkern in das Cytoplasma wandern kann
—> Splicing: die Introns werden entfernt und die Exons aneinander geknüpft
—> an das 5’Ende wird ein Guanin-Nukleotid als 5’Cap gesetzt, an das 3’Ende kommt ein Poly-A-Schwanz geknüpft, er besteht aus mehreren Adenin-Nukleotiden
Translation
die kleine Untereinheit des Ribosoms lagert sich an der Ribosomenerkennungssequenz der mRNA an
wandert bis zum Startcodon [AUG]
die große Untereinheit kommt hinzu
am Startcodon hat sich die komplementäre tRNA angelagert, wenn das Ribosom an der mRNA entlang wandert, rutscht die tRNA in die nächste Stelle, die P-Stelle
an der A-Stelle lagert sich die komplementäre tRNA an
die Aminosäuren der beiden tRNAs verknüpfen sich
im weiteren Verlauf verlässt die entladene tRNA über die E-Stelle das Ribosom
erreicht das Ribosom eines der drei Stopp-Codons [UAG,UGA,UAA] dann zerfällt es uns setzt das Polypeptid frei
tRNA
Transfer RNA
sie transportiert freie Aminosäuren zu den Ribosomen und bindet sie mit dem Anticodon an ein spezifisches Codon
sie besitzt eine Aminosäurebindungsstelle, daran wird durch die tRNA-Synthetase die passende Aminosäure gebunden
die drei Stellen in den Ribosomen
E-P-A
Aminosäure-Stelle —> bindet die beladene tRNA
Polypeptid-Stelle —> bindet die tRNA mit der wachsenden Polypeptidkette
Exit-Stelle —> entladene tRNA verlässt das Ribosom
Phagen
Viren die nur Bakterien befallen
lytische Zyklus
Adsorptionsphase; das Virus dockt nach Schlüssel-Schloss Prinzip an die Rezeptoren auf der Zellwand an [!Wirtspezifität!]
Injektionsphase; das Virus injiziert die virale Erbinformation in die Zelle
Latenzphase; die virale Erbinformation übernimmt den Stoffwechsel der Wirtszelle und produziert Phagenbausteine [Hülleproteine (Capsid), Phagen-DNA und Schwanzfäden]
Reifungsphase; die getrennt vorliegenden Phagenbestandteile lagern sich in “self-assembly” zu fertigen Phagen zusammen
Freisetzungsphase; durch das phagencodierte Enzym Lysozym wird die Zellwand abgebaut, die Zelle platzt und gibt die neuen Viren frei
Wie können Viren ihre DNA/RNA in Zellen bekommen?
Endozythose = über Versikel [Exocythose ist das Verlassen über Versikel]
Fusion = Verschmelzung
lysogener Zyklus
die DNA des Virus kann sich in die des Wirts integrieren und existiert als Prophage weiter
bei einer Teilung der Zelle wird die DNA mit repliziert
gelgenetlich kommt es durch äußere Faktoren dazu, dass die virale DNA aus dem Wirtschoromosom ausgescheiden wird —> wechselt in lytischen Zyklus
Substitution
stumme / neutrale Mutation: führt aufgrund des degenerierten genetischen Codes zur selben Aminosäure
missense Mutation: führt zum Einbau einer falschen Aminosäure in das Protein
nonsense Mutation: führt zu einem Stopp-Codon = Funktionsverlust des Proteins
=Punktmutation
Insertion
hinzufügen eines Nukleotids
Deletion
entfernen eines Nukleotids
Rasterschubmutation
führt zu einer Verschiebung des Leserasters, andere Tripletts werden abgelesen und veränderte Aminosäuren gebildert
[Substitution & Deletion]
Duplikation
Genabschnitt liegt doppelt vor
Substartinduktion
Operon: DNA-Abschnitt bestehend aus Promotor, Operator und Strukturgen
das Regulatorgen enthät Informationen zur Bildung des Repressors —> Protein das die Enzymsynthese unterbinden kann
Lactose induziert seinen eigenen Abbau indem es sich an den Repressor bindet und die Bildung der abbauenden Enzyme ermöglicht
Endproduktrepression
der Repressor liegt erst inaktiv vor
die Enzyme des Stoffwechselweges werden gebildert und führen zu einem Endprodukt
liegt das Endprodukt im Überschuss vor, wird die weitere Transkription unterbunden
Wie können Restriktionsenzyme schneiden?
sticky-ends: Schnitt erfolgt versetzt [Enden neigen dazu sich wieder zusammenzusetzten da sie komplementär sind]
blunt-ends: Schnitt erfolgt glatt
—> sie schneiden nicht, wenn die DNA durch Methylgruppen beschützt wird
—> wenn die sticky-ends sich beim einsetzen von DNA-Fragmenten wieder komplett zusammensetzen sollen, werden sie von Ligase verknüpft
Wie funktioniert die Polymerase-Ketten-Reaktion?
Denaturierung [erhitzen auf 94°C]
Wasserstoffbrückenbindungen brechen auf —> es entstehen zwei Einzelstränge
Hybridisierung [abkühlen auf 60°C]
Primer lagen sich an die komplementären DNA-Sequenzen an
Amplifikation/Vervielfältigung [erhitzen auf 72°C]
durch die taqPolymerase wird der neue Strang von den Primern aus in 5’ —> 3’ Richtung verlängert
—> Zyklus beginnt wieder von vorne
Wie funktioniert die Gelelektrophorese?
DNA-Abschnitte (auch mit Proteinen möglich) werden in verschieden große Fragmente geschnitten [durch Restriktionsenzyme]
die verschiedenen Proben werden in die Geltaschen gefüllt [können parallel verlaufen]
die beiden Elektroden werden an den Strom angeschlossen = elektrische Spannung
da die DNA-Fragmente negativ geladen sind (—> Phosphatgruppe) wandern sie in Richtung der Anode
je kürzer die Fragmente desto schneller gelangen sie durch die Poren der Gelmatrix
wenn das Ende des Gels erreicht ist, wird der Stom abgeschaltet
es bilden sich Banden mit Molekülen gleicher Länge —> um diese sichtbar zu machen werden sie mit Farbstoff markiert
Wie lauten die Grundoperatoren der Gentechnik?
Identifikation und Isolation
Ziel DNA muss identifiziert werden (wenn nicht bekannt reverse Transkriptase)
Schneiden mit dem gleichen Schneideenzym
Restriktionsenzym schneidet das Gen aus dem Strang
mit dem selben Enzym wird das Plasmid an der Erkennungssequenz zerschnitten (dabei wird z.B. das Resistenzgen für das Antibiotika Ampicilin zerstört)
Amplifikation mittels PCR
Rekombination des Plasmids
Plasmide und Fremdgen werden zusammengeführt und durch Ligase verknüpft (nicht jedes Plasmid bekommt ein Fremdgen!)
Rekombination des Organismus
Plasmide und Bakterienkultur werden kombiniert
es gibt Bakterien mit Plasmid+FremdDNA, Bakterien mit einfachem Plasmid und Bakterien ganz ohne Plasmid
Selektion
auf einem Nährboden mit Tetracylin sterben die Kulturen ohne Plasmid ab
mit einem Samtstempel wird ein Abdruck auf einen Nährboden mit Ampicilin übertragen
—> beim Vergleichen erkennt man die Kulturen mit dem Fremdgen
Kultivierung und Vervielfältigung
gezieltes Vermehren der Kulturen mit der Fremd-DNA
Welche Arten von Klonierung gibt es?
natürliches Klonen
Pflanzen, die sich ungeschlechtlich vermehren
eineiige Zwillinge
künstliches Klonen
reproduktives Klonen = vollständiger, genetisch identischer Organismus
therapeutisches Klonen = neue Zellen oder Organe für die medizinische Therapie
monohybrider Erbgang
Eltern unterscheiden sich in einem Merkmal
dihybrider Erbgang
Eltern unterscheiden sich in mehreren Merkmalen
Erste Mendel’sche Regel
Uniformitätsregel
Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so sind die Nachkommen in der Tochtergeneration (F1) untereinander gleich.
Zweite Mendel’sche Regel
Spaltungsregel
Kreuzt man die F1-Individuen untereinander, so spaltet sich die F2-Generation im Zahlenverhältnis 3:1 auf.
Dritte Mendel’sche Regel
Unabhängigkeitsregel (bei dihybriden Erbgängen)
Kreuzt man Individuen einer Art, die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden; werden die Anlagen getrennt und unabhängig voneinander vererbt.
das Merkmal tritt häufig und in jeder Generation auf
dominanter Erbgang
das Merkmal tritt selten auf, eine Generation wird übersprungen und zwei nicht erkrankte Personen haben eine merkmalstragendes Kind
rezessiver Erbgang
zwischen dem auftreten des Merkmals und dem Geschlecht besteht keine Verbindung (tritt bein Männern und Frauen gleich häufig auf)
autosomaler Erbgang
das Merkmal tritt häufig bei Männern auf
X-chromosomaler Erbgang
trägt das defekte Allel und kann es vererben, aber bildet es phänotypisch nicht aus
Konduktor
reinerbig
homozygot
mischerbig
heterozygot
Wie entsteht durch das Proto-Onkogen Krebs?
Mutation des Onkogens
normalerweise wird die Genaktivitöt durch Wachstumsfaktoren der benachbarten Zelle reguliert
ein verändertes Ras-Protein erzeugt von sich aus Signale und führt zu einer übermäßigen Zellteilung
zu viel Zellteilung führt zur Tumorbildung
Wie entsteht durch das Tumorsupressorgen Krebs?
das veränderte P53-Protein wirkt nicht mehr als Transkriptionsfaktor und aktiviert keine Gene mehr
—> das Protein zur Hemmung der Zellteilung wird nicht mehr gebildet
—> die Zelle teilt sich schneller als andere und repariert keine DNA-Schäden bzw. leitet keine Apoptose ein
Ökologie
Beziehung von Lebewesen untereinander sowie die Wechselwirkung mit der unbelebten Umwelt
Biotop
der Lebensraum —> alle abiotischen Faktoren
Biozönose
die Lebensgemeinschaft —> alle biotischen Faktoren
Ökosystem
Biotop und Biozönose
besteht aus vier Komponenten:
abiotische Umwelt (Licht, Temperatur, Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoff, Mineralstoffen, etc)
Produzenten (Erzeuger) = bauen organische Masse aus anorganischen Materialien
davon leben alle anderen Organismen
Konsumenten (Verbraucher) = in primär, sekundär und tertiär unterteilt
ernähren sich von lebender organischer Substanz
Destruenten (Zersetzer)
bauen tote, organische Substanz zu anorganischen Stoffen ab
abiotische Faktoren
—> die unbelebte Umwelt
Temperatur
Licht
Wasser
! kommen nie isoliert voneinander vor, sondern beeinflussen sich gegenseitig
gleichwarme Organismen
homiotherme Organismen [Vögel und Säugetiere]
annähernd konstante Körpertemperatur
hohe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel
Isolationseffekt durch Fell, Fett, etc.
benötigen mehr Nahrung und Energie
optimale Aktivität bei breitem Temperaturspektrum
—> endotherm = wenden Energie auf, um konstante Temperatur zu behalten
Winterruhe
stark abgesenkte Körpertemperatur (relativ geringer Energieverbrauch)
[bei homoiothermen Organismen]
Winterschlaf
stark abgesenkte Körpertemperatur (hohe Energieeinsparung)
wechselwarme Organismen
poikiotherme Organismen [Wirbellose, Amphibien, Fische und Reptilien]
Körpertemperatur gleicht sich der Umgebungstemperatur an
im Bereich zwischen Minimum und Optimum werden die Lebensprozesse bei einer Temperaturerhöhung um 10°C um das zwei- bis dreifache beschleunigt —> RGT-Regel
unter- sowie oberhalb bestimmter Temperaturwerte zeigen sich keine aktiven Lebensäußerungen (Kälte- bzw. Wärmestarre)
keine bzw. kaum Kühlungsorganismen
geringer Energie- und Nahrungsbedarf
können nur in Regionen mit hinreichenden Bedingungen besiedeln
—> ektotherm = Körpertemperatur nur durch Aufnahme von Wärme aus der Umgebung
Bergmann Regel
Bei gleichwarmen Tieren nimmt die Größe nahe verwandter Arten oder Unterarten von den warmen Zonen zu den Polen zu.
bsp. Tiger oder Pinguine
= Volumen x3 —> erzeugung von Wärme
Größe x2
= Oberfläche x2 —> Verlust von Wärme
—> Wärmeverlust wird gut ausgeglichen
Allensche Regel
Bei verwandten Arten gleichwarmer Tiere sind Körperanhänge wie Ohren oder Schwänze in kalten Klimazonen kleiner als in wärmeren Gebieten.
—> mehr/größere Anhänge erhöhen die Körperoberfläche (darüber geht Wärme verloren)
Kurztagespflanzen
blühen nur, wenn eine bestimmte kritische Tageslänge nicht überschritten wird
Langtagespflanzen
blühen nur, wenn die kritische Tageslänge überschritten ist
Sonnen- und Schattenblätter
unterscheiden sich in Morphologie und Fotosyntheserate
biotische Faktoren
—> wechselwirkung zwischen zwei Lebewesen
intraspezifische Faktoren
interspezifische Faktoren
intraspezifische Beziehungen
zwischen Lebewesen einer Art
Sexualpartner
optische, akustische und chemische Signale dienen zum Auffinden eines Partners
Angehörige sozialer Verbände
anonymer Verband = Schutz vor Räubern und die Möglichkeit der Arbeitsteilung
individualisierter Verband = komplexes Beziehungsgefüge mit Rangordnung; Schutz von Ressourcen und Verteidigung vor Feinden
Konkurenten
konkurrieren um Geschlechtspartner, Raum und Nahrung = führt zur Aufteilung des Lebensraums in Territorien
interspezifische Beziehungen
zwischen Lebewesen unterschiedlicher Arten
interspezifische Konkurenz
Lebewesen einer Biozönose konkurrieren um Nahrung, Raum und sonstige Ressourcen (nur eine Art kann sich durchsetzen = Konkurrenzauschlussprinzip)
Räuber-Beute Beziehung
Parasitismus
Symbiose
bspw. Wolf oder Fuchs
die Individuenzahl von Räuber und Beute schwanken periodisch
langfristig bleibt der Mittelwert beider Populationen konstannt
eine Ursache, die beide Populationen gleichermaßen verringert, vermindert letzendlich die Räuberpopulation und vergrößert die Beutepopulation
—> Lotka-Volterra Regel (ohne abiotische Faktoren!)
Parasit lebt auf Kosten des Wirts (oft Wirtsspezifisch)
Ektoparasiten = auf Oberfläche des Wirts (Flöhe, Läuse)
Endoparasiten = leben im Körper des Wirts (Bandwurm)
Fakultative Parasiten = nutzen nur zeitweise (Stechmücke)
Vollparasiten = sind auf Nährstoff- und Wasserzufuhr der Wirtspflanze angewiesen (Schuppenwurz)
Halbparasiten = betreiben Fotosynthese, entnehmen nur Wasser und gelöste Salze (Mistel)
wechselseitiger Nutzen (bspw. Madenhacker)
Ektosymbiose = jeder Partner außerhalb des anderen
Endosymbiose = ein Partner im Inneren des anderen
obligaten Symbiose = für mindestens einen Partner lebensnotwendig
Parasimbiose = Vorteil für einen Partner, für den anderen neutral
Mimese
Schutz vor Fressfeinden
Allomimese = Lebewesen sieht aus wie unbelebter Gegenstand
Phytomimese = Lebewesen sieht aus wie Pflanze
Zoomimese = Lebewesen sieht aus wie anderes Tiere
Mimikry
Lockmimikry = anlocken anderer Lebewesen
Schutzmimikry = imitiert gefährliches Tier/Pflanze
(auffällige Färbung = Warntracht)
Beschreibe eine Toleranzkurve
Vitalität
Sterbe- oder Wachstumsrate
(Fortpflanzung)
ökologische Potenz
Wertebereich unter Einfluss von Konkurenz
—> Fähigkeit die Ressourcen der Umwelt zu nutzen
physiologische Potenz
Wertebereich eines Umweltfaktors = Laborbedingungen
eurypotent
tolerant gegen Schwankungen des Umweltfaktors
—> breiter Toleranzbereich
stenopotent
höherer Empfindlichkeit gegenüber von Schwankungen
—> schmale Kurve, enger Toleranzbereich
ökologische Toleranz
Fähigkeit, Umweltbedingungen in bestimmten Grenzen zu ertragen
ökologische Nische
ökologische Potenz + ökologische Toleranz
—> Umweltansprüche einer Art
die Wechselwirkungen und Abhängigkeiten zwischen Organismus und Umwelt
Habitat
Standort an dem ein Organismus lebt
Nahrungsnetz
mehrere miteinander verknüpfte Nahrungsketten
Beschreibe den Bau und die Bestandteile eines Blattes
Cuticula: Wachsschicht, Transpirationsschutz
Epidermis: Schutz vor Wasserverlust etc.
Palisadengewebe: nimmt am meisten Licht auf = Photosynthese
Leitbündel: Stofftransport (Wasser und Mineralien in das Blatt)
Schwammgewebe: Gasaustausch und Photosynthese
Spaltöffnung: Gasaustausch und Transpiration
Photosynthese Gleichung
6CO2 + 12H2O —> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Pflanzen bauen aus anorganischen, energiearmen Stoffen in ihren Chloroplasten, energiereiche, organische Verbindungen (Glucose)
Beschreibe den Bau eines Chloroplasten
Absorptionsspektrum
Fähigkeit eines Pigments, Photonen (Licht) verschiedener Wellenlängen zu absorbieren
(Chlorophyll absorbiert bei entsprechender Wellenlänge besonders gut)
Wirkungsspektrum
bei welcher Wellenlänge die Photosynthese am besten läuft
Beschreibe die Lichtreaktion
—> an der Thylakoidmembran
das Chlorophyl absorbiert die Energie des Photons und nimmt sie auf -> Elektron ist im angeregten Energiezustand
im Photosystem I nehmen die Antennenkomplexe die Lichtenergie auf und bündeln sie, um sie ans RK-Zentrum weiterzuleiten
von dort wird das Elektron in Redoxreaktionen an Akzeptormoleküle abgegeben und in der Thylakoidmembran weitergereicht
die Elektronenlücke am Chlorophyll-a-Molekül wird von den bei der Photolyse entstehenden Elektronen aufgefüllt
das abgegebene Elektron wandert über verschiedene Enzymkomplexe (Plastochinon -> Cytochrom -> Plastocyanin) zum Photosystem II [Elektronentransportkette]
die Energie der Elektronen wird in den Redoysystemen genutzt um Protonen vom Stroma in den Thylakoidinnenraum zu pumpen
Protonentransport:
durch die ATP-Synthase werden die Protonen wieder aus dem Thylakoid gepumpt
—> Energie des Transports wird genutzt um ADP+P zu binden = ATP (Energie im Molekül gespeichert)
Elektronentransport:
durch die Absorption von Licht im PS I löst sich ein E-, die Lücke wird durch die E-Transportkette geschlosse
das gelöste E- wird auf Ferredoxin übertragen und von dort aus auf NADP+ Reduktase mit zwei Protonen aus dem Stroma entsteht der Elektronen-Carrier NADPH+H+
= der Elektronentransport überträgt die Elekrtonen aus dem Wasser und überträgt sie auf das NADP+, welches zu NADPH+H+ reagiert. Die dafür notwendige Energie wird durch Photosysteme absorbiert.
Beschreibe die Dunkelreaktion
CO2-Fixierung
6 Kohlenstoff werden durch das Enzym Rubisco an 6 C5-Körper gebunden, es entstehen 6 instabile C6-Körper welche sofort in je zwei C3-Körper zerfällen (—> 3-Phosphatglycerat)
Reduktion
mit den Produkten der Primärreaktion (NADPH+H+ und ATP) werden die C3-Körper zu anderen C3-Körpern (—>Glycerinaldehyd) reduziert, dabei werden 12 ATP und 12 NADPH+H+ verbraucht
zwei der C3-Körper setzen sich unter abspaltung von zwei Phosphat zu einem Glucose zusammen
Regeneration
unter Verbrauch von 6 ATP werden die 10 übrigen C3-Körper zu C5-Körpern umgebaut (—> Ribulose-1,5-biphosphat) diese werden wieder bei der CO2-Fixierung benötigt
Bilanz der lichtabhängigen Reaktion
12 H20 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18P —> 12 NADPH+H+ + 18 ATP + 6CO2
Bilanz der lichtunabhängigen Reaktion
12NADPH+H+ + 18ATP + 6CO2 —> C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18 P + 6H2O
Zellatmung
—> die Umwandlung körpereigener, energiereicher Stoffe in energieärmere Stoffe unter dem Verbrauch von Sauerstoff
C6H12O6 + 6O2 —> 6CO2 + 6H2O + Energie
Beschreibe den Aufbau eines Mitochondriums
—> Ort der Zellatmung
Beschreibe die Glykolyse
Beschreibe die Oxidative Decarboxylierung
Beschreibe den Citratzyklus
Beschreibe die Atmungskette
Beschreibe den Aufbau eines Neurons
Was ist das Soma?
—> Zellkörper
enthält Plasma, Nucleus, Mitochondrien, Ribosomen und raues ER
Was sind die Dendriten?
—> Ausläufer (Neurit)
nehmen Informationen von anderen Zellen auf und leiten sie (nach einer Vorverarbeitung) an das Soma weiter
—> sie vergrößern die rezessive Oberfläche des Somas
Was ist das Axon?
langer Fortsatz des Somas, leitet Reize an andere Neuronen weiter; am Axonhügel bilden sich Aktionspotentiale
Was ist die Myelinscheide?
beschleunigt die Informationsweitergabe entlang des Axons nur an den Schnürringen werden Aktionspotentiale gebildet
Was sind die synaptischen Endknöpfchen?
bildet Kontaktstelle zu nachgeschalteten Nerven-, Muskel-, Sinnes- und Drüsenzellen
markhaltige Nervenfasern
myelinisierte Axone
marklose Nervenfasern
Axone ohne Myelinscheide
Beschreibe das Ruhepotential
-70mV
gekennzeichnet durch:
chemischer Gradient
Verteilungsunterschied soll durch Diffusion ausgeglichen werden
[K+ will raus und Na+ und Cl- wollen rein]
elektrischer Gradient
Ladungsunterschied soll ausgeglichen werden [Na+ will rein und K+ und Cl- bleiben wo sie sind]
unterschiedliche Permeabilität
viele offene K+ Kanäle, nur wenige Na+ Kanäle, A- kommen gar nicht durch die Membran, Cl- nur mässig bis gar nicht
wandernde K+ Ionen lassen das inner e negativer und das äußere positiver werden
Natrium/Kalium Pumpe arbeitet dem entgegen
auch chemischer Gradient des K+ wieder hergestellt
Wie entsteht ein Aktionspotential?
Ruhepotential
die Membran ist in einem erregbarem Zustand
Depolarisation I [Initialphase]
Spannungsänderung in einen positiveren Berreich
erreicht die Spannung den Schwellenwert [ca. -50mV] so öffnen sich die spannungsabhängigen Na+ Kanäle
Depolarisation II [Austrich]
durch den Diffusionsdruck und den elektrischen Gradient strömen immer mehr Na+ in die Zelle, es öffnen sich weitere Na+ Kanäle [Membran depolarisiert immer mehr]
verzögert öffenen sich die K+ Kanäle —> K+ fließen heraus
bei +30mV ist der Hähepunkt [Peak] erreicht, die Na+ Kanäle schließen sich bereits nach 1 bis 2 millisekunden [refraktär] —> Änderung der Ladung stoppt den Einstrom
—> K+ Strom nimmt zu
Repolarisation
Na+ Strom versiegt; K+ Ausstrom steigt weiter an [mehr Kanäle öffnen sich]
Hyperpolarisation
die K+ Kanäle sind lange offen, es strömen mehr K+ aus als notwendig = negativere Spannung als beim Ruhepotential
nach schließen der K+ Kanäle normalisiert sich die Spannung wieder
Erregungsweiterleitung
—> aufgrund der Refraktärzeit verläuft das Potential nur in eine Richtung
kontinuierliche Erregungleitung
in marklosen Zellen
durch die Spannungsdifferenz an der Membran wird auch an benachbarten Stellen eine Depolarisierung ausgelöst —> Aktionspotential pflanzt sich fort
salatorische Erregungsweiterleitung
in markhaltigen Zellen
in myelinisierten Abschnitten kann kein Aktionspotential entstehen
der elektrische Strom breitet sich weiter aus [keine Abgabe nach außen!]
nur an den Schnürringen kommt es zu Aktionspotentialen = geht schneller
Wie verläuft die Erregunsgweiterleitung an einer Acetylcholin führenden Synapse?
Aktionspotential löst eine Depolarisierung an der Membran des Endknöpfchens aus.
—> Ca2+ Kanäle und die Na+ Kanäle öffnen sich [spannungsabhängig]
positiv geladene Ca2+ Ionen strömen in die Synapse
steigende Ca2+ Konzentration löst eine Verschmelzung der Versikel mit der Membran aus
—> Transmitter [Acetylcholin] werden in den synaptischen Spalt freigegeben
die Transmitter [Acetylcholin] binden an die Rezeptoren auf der postsynaptische Membran
—> führt entweder zum Einstrom von Na+ oder zum Ausstrom von K+
der Transmitter [Acetylcholin] wird wieder vom Rezeptor getrennt und kann von der präsynaptischen Zelle aufgenommen werden
—> Acetylcholin wird durch das Enzym Acetylcholinesterase in Acetyl und Cholin aufgespalten
ligandenabhängige Kanäle
durch Transmitter öffnen
spannungsabhängige Kanäle
öffnen durch Depolarisierung
räumliche Summation
an mehreren Stellen werden gleichzeitig durch verschiedene Synapsen postsynaptische Potentiale ausgelöst
—> treffen auf dem Weg zum Axonhügel aufeinander und addieren sich
zeitliche Summation
wenn das vorherige Potential noch nicht abgeklungen ist, dann beginnt ein darauffolgendes bei dem noch anliegenden Depolarisationsniveau
Was ist ein EPSP?
—> ein erregendes postsynaptische Potential
Was ist ein IPSP?
—> ein hemmends postsynaptisches Potential [Hyperpolarisation]
Wie können Stoffe auf ACh-Synapsen wirken?
Insektizid E605
ACh wird nicht abgebaut = anhaltendes EPSP
Curare
bindet an die Rezeptoren = keine Depolarisierung / EPSP
Nikotin
besetzt Rezeptoren und wird nicht abgebaut = Dauererregung
Weckamine
beschleunigt Vesikelentleerung = beschleunigt Erregungsübertragung
Wie heißen die Nervensysteme?
Sympathikus
Parasympathikus
zentrales Nervensystem
autonomes / vegetatives Nervensystem
peripheres Nervensystem
sensorische Nerven
leiten Erregungen von den Rezeptoren zum ZNS (aufnehmen durch sehen, hören, schmecken, fühlen und tasten)
motorische Nerven
leiten Befehlssignale vom ZNS zu den Muskeln
Interneurone
Nervenzellen die ganz innerhalb des ZNS verlaufen
second-messenger Vorgänge
Signalübertragung innerhalb einer Zelle
extrazelluläres Signal wird durch bspw. Aktionspotential frei
intrazellulärer Botenstoff (2nd Messenger) wird aktiviert (durch first Messenger)
leitet weitere Prozesse in der Zelle ein
Verhalten
alle lebensnotwendige Tätigkeiten von Lebewesen und die damit verbundenen Körperhaltungen und Lautäußerungen
—> Einzelaktionen wie Bewegungen, Stellungen, Körperhaltungen, Gesten und Lautäußerungen
proximate Ursachen
—> direkte / auslösende Ursachen
endogen [innere Bedingung] = Hormone, Genetik
exogen [äußere Bedingung] = Reiz [Witterung, Konkurenz]
ultimate Ursachen
—> indirekte Ursachen, evolutionärer Vorteil [Wozu ist das Verhalten nützlich?]
Fitness —> steigert sich durch optimales Verhalten
= Fähigkeit eines Individuums seine Gene weiter zu geben [Fitnessmaximierung durch Partner- und Habitatwahl]
angeborenes Verhalten
bei allen Vertretern gleich, läuft immer in gleicher, starrer Form ab
—> von Anfang an vollständig ausgeführt [ohne vorherige Erfahrung]
Reflexe [Bedeutung, etc.]
—> ausgelöst durch überschwelligen Reiz
Alles-oder-nichts-Prinzip
Bedeutung:
sichert elementare, komplexe Bewegungsvorgänge [bspw. Atemreflex]
stellt korrekte Körperhaltung während einer Bewegung sicher
schützt den Körper [bspw. Lidschlussreflex, Niesreflex]
polysynaptischer Reflex
—> Fremdreflex
Reflexantwort erfolgt nicht im reizwahrnehmenden Organ
monosynaptischer Reflex
—> Eigenreflex
Reflexsensor und -effektor sind derselbe Muskel
klassische Konditionierung
—> Pawlowsche Hunde
ein Tier oder ein Mensch lenrt eine bestimmte Reaktion auf einen bestimmten Reiz
ein vorher neutraler Reiz wird mit einem Reiz der die konditionierte Reaktion natürlich auslöst kombiniert
-> Reflexe -> Lernverhalten
operante Konditionierung
—> spontan gezeigtes Verhalten wird belohnt, dadurch tritt es öfter auf
Skinner-Box: durch betätigen eines Hebels erhalten die Ratten Futter
durch Bestrafung wird das Verhalten gehemmt
durch Ausbleiben der Belohnung nimmt die Häufigkeit des Verhaltens ab
Lerndisposition
Fundus oder Repertoire an Lernstrategien und Motivation, mit dessen Hilfe ein lernender Mensch Lerngelegenheiten wahrnimmt, sie erkennt, auswählt, beantwortet oder herstellt und den er aufgrund seiner Lernbemühungen fortwährend erweitert
—> angeboren: erblich angeborene Grundlage für individuelle Lernvorgänge
oft bei Tieren in Form von Prägung
Lerndisposition bei Tieren in sensibler Phase
—> unspezifisch
Phase des Lernens bezieht sich auf alle Faktoren, die im Alltag auftreten
im Alter nimmt der Wille zum lernen ab
Verhaltensökologie
—> Angepasstheit von Verhalten an ökologische Bedingungen
Verhaltensmuster, die die Überlebenswahrscheinlichkeit und die reproduktive Fitness steigern
Sozialverhalten
von räumlciher und zeitlicher Verteilung der Ressourcen sowie der Konkurenz bestimmt
Kosten-Nutzen Analyse
—> Tiere handeln nach Abwägung
ökologischer Nutzen = Fitnessgewinn
ökologische Kosten = Fitnessverlust
—> wird abgewogen
bsp.
größeres Revier —> höherer Verteidigungsaufwand aber mehr Nahrung und höhere Paarungswahrscheinlichkeit
optimale Reviergröße = maximaler Nutzen
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