1 i) Beim Morris Water Maze Test war es besonders interessant, den Effekt zu testen von…
a. TTX
b. Leptin
c. NMDA-Rezeptor-Blockern
1 ii) Connexone spielen eine Rolle bei der…
a. Verringerung der Oberflächenspannung in den Alveolen
b. Steuerung der Durchlässigkeit im Sammelrohr
c. Verbindung zwischen Nervenzellen
1 iii) Ionotrope Rezeptoren sind
a. spannungsgesteuerte Rezeptoren
b. Regulatoren Ionen-gesteuerter Wachstumsprozesse
c. Transmitter-gesteuerte Ionenkanäle
1 iv) Im Gleichgewicht sind an einer Wasser-Luft-Grenzfläche gleich…
a. die Sauerstoff-Konzentrationen
b. die Menge an Sauerstoff in Luft und in Wasser
c. die Sauerstoff-Partialdrucke
1 v) Der Vorteil des Becherauges im Vergleich zum Grubenauge ist die…
a. Fähigkeit zum Farbensehen
b. höhere Lichtempfindlichkeit
c. höhere räumliche Auflösung
1 vi) Das folgende Tier ist ein Osmokonformer:
a. Mensch
b. Tintenfisch
c. Salamander
1 vii) Koprophagie ist…
a. die endocytotische Aufnahme von Ca2+-Vesikeln
b. die Wiederzufuhr von Kot in den Verdauungstrakt
c. eine Anpassung bei baumlebenden Schlangen
1 viii) Surfactans spielen eine Rolle…
a. beim Schutz des Magens vor Selbstverdau
b. bei der Atmung
c. bei der TTX-Resistenz
1 ix) Der allometrische Quotient ¾ kam vor bei
a. Beziehung Hirnmasse zu Körpergröße
b. Beziehung spezifischer Energieverbrauch zu Körpermasse
c. Energieverbrauch versus Größe des Tieres
1 x) Der Q10-Wert ist
a. größer bei Fleischfressern als bei Pflanzenfressern
b. 1 bei Verbrennung von Glukose
c. 1 bei biologischen Uhren
1 xi) Rhabdomere Photorezeptoren sind wichtig…
a. für die Justierung unserer inneren Uhr
b. für Insekten
c. für Wüstenbewohner
1 xii) Das Hormon Sekretin steuert die…
a. Transmitterausschüttung in chemischen Synapsen
b. Aktivierung der Tränenflüssigkeit im Auge
c. Aktivierung des Pankreas
1 xiii) Die Luftsäcke in der Vogellunge sind wichtig für…
a. die Erzeugung eines gerichteten Luftstroms
b. die Gasaufnahme nach dem Fick’schen Diffusionsgesetz
c. den Auftrieb des Vogels
1 xiv) Die Center-Surround-Organisation ist wichtig bei der Funktion
a. des Corti’schen Organs
b. der Säuger-Retina
c. ionometrisch transaktivierter Ionenkanäle
1 xv) Tropomyosin ist ein
a. Atempigment bei Polychaeten
b. Bindungspartner für Actin
c. Bindungspartner für Gastrin
2 a) Zeichnen und beschriften Sie ein Übersichtsbild eines Nephrons. Erläutern Sie die grundlegenden Prozesse, die in den einzelnen funktionell wichtigen Teilbereichen ablaufen!
· Bowman-Kapsel: Auffangen des Primärharns, welcher (130ml/min) durch den hohen Blutdruck in den feinen Kapillaren der Glomeruli unserer Niere aus dem Blut gepresst wird
· Proximaler & distaler Tubulus: Reabsorption von lebensnotwendigen Stoffen (Glucose, Aminosäuren, etc.)
· Henle-Schleife: ein Gegenstrom-Multiplizierer mit nicht so schnell ersichtlicher Wirkung
Teil I: Aktiver NaCl-Transport
Absteigender Ast: wasserdurchlässig, d.h. gleiche Konzentrationen wie im Interstitium
Aufsteigender Ast: nicht wasserdurchlässig mit Cl-Pumpe
Teil II: Nachschieben von Primärharn & Anschalten der Pumpe im aufsteigenden Ast führen zum Aufbau eines Konzentrationsgradienten im Interstitium
Teil III: wie der aufgebaute osmotische Gradient im Sammelrohr genutzt wird
· Sammelrohr: ADH (=Antidiuretisches Hormon) reguliert die Wasserdurchlässigkeit im Sammelrohr & damit wie stark die Wasserabgabe an das Interstitium ist
(das hätte ich geschrieben:
Glomerulus: Filtration (= Rauspressen eines Teils der Flüssigkeit samt den darin befindlichen kleinen Molekülen, wie z.B. AS und Glucose)
im proximalen Tubulus kommt es zur Rückgewinnung von AS, Glucose und anderen wichtigen Stoffen für den Körper über Transport und Sekrektion bestimmter Stoffe
in der Henle-Schleife wird durch den aufsteigenden wasserundurchlässigen und Cl- Transporter besitzenden Ast ein Osmolaritätsgradient im Interstitium und dem wasserdurchlässigen absteigenden Ast aufgebaut
im distal gewunden Tubulus kommt es nochmal zur Rückgewinnung von Stoffen durch Transport
ADH reguliert die Wasserdurchlässigkeit im Sammelrohr und damit wie stark die Wasserabgabe an's Interstitium ist)
2 b) Am Ausgang der Henle-Schleife ist die Osmolarität geringer als am Eingang. Wieso ist dennoch die Henle-Schleife zentral wichtig für unser Vermögen, konzentrierten Harn zu bilden?
ohne Henle Schleife:
· kein Osmolaritätsgradient im Interstitium
· keine Wasserkonzentration im Sammelrohr
· keine Modulation durch ADH möglich
2 c) Was sind die Vor- und Nachteile eines reinen Filtrationsmechanismus im Vergleich zu einem reinen Sekretionsmechanismus?
· Filtration:
Entfernung aller Moleküle in einer Lösung & später Reabsorption von nützlichen Molekülen unter Energieaufwand
-> kostet mehr Energie, sorgt aber auch dafür, dass potentielle Giftstoffe entfernt werden, auch wenn kein spezifischer Kanal dafür existiert
· Sekretion:
Gezieltes Ausscheiden von Stoffen mit spezifischen Kanälen, etc.
-> weniger Energie-aufwändig, aber unbekannte Giftstoffe werden nicht aussortiert
2 d) Vergleichen Sie die Bedingungen an unserer Niere, wenn wir ganz viel salzige Brühe oder aber ganz viel Wasser getrunken haben! Wie schafft es unsere Niere, den Konzentrationszustand unseres Harns anzupassen? Welches Hormon spielt hierbei eine Rolle und worauf wirkt es?
· Salzige Brühe:
o Körper möchte möglichst viel Wasser behalten
o Entzieht dem Harn also viel Wasser im Sammelrohr
-> der Harn wird aufkonzentriert
o ADH wird ausgeschüttet, was auf die Aquaporine wirkt & das Sammelrohr wird wasserdurchlässig
· Wasser:
o Körper möchte viel Wasser loswerden
o Harn wird möglichst wenig aufkonzentriert
-> es wird kein ADH ausgeschüttet —> Sammelrohr bleibt wasserundurchlässig
2 e) Wieso könnte eine schiffbrüchige Känguruhratte reines Meerwasser trinken, aber ein schiffbrüchiger Mensch nicht? Was ist in der Niere der Känguruhratte anders?
· Kängururatte kann Harn höher aufkonzentrieren [c(NaCl)=7%, c(Harnstoff)=23%] als der Mensch [c(NaCl)=2,2%, c(Harnstoff)=6%]
· Der Unterschied liegt in der Länge der Henle-Schleife; je länger die Schleife & je dichter deshalb das Nierenmark, desto stärker kann der Harn aufkonzentriert werden.
· Es kann also die Kängururatte dem Harn deutlich mehr Wasser wieder entziehen als der Mensch es kann.
· Meerwasser hat eine c(NaCl)=3,5%, was über der Kapazität des Menschen liegt.
3. Fieber beim Wüstenleguan: (5P)
Beschreiben Sie einen Versuch, mit dem man zeigen kann, dass auch Wüstenleguane ‚funktionelles Fieber‘ haben können! Wieso würde sich der Wüstenleguan besonders gut eignen, um herauszufinden, ob Fieber dem Organismus einen Wettbewerbsvorteil gegenüber Krankheitserregern bietet?
Wüstenleguan wählt normal seine Umgebung so, dass Körpertemperatur 38,5°C
-> nach Injektion von Pyrogenen: sucht wärmere Stelle auf, so dass Körpertemperatur 40,5°C
Da er wechselwarm ist, kann man dem Leguan die Möglichkeit nehmen, die Temperatur zu verstellen —> in Box mit einheitlicher Temperatur stecken
Dann verschiedene Tiere halten bei 38,5°C oder höhere oder niedrigere Temperatur —> Vergleiche Krankheitsverlauf
4. Experimente am Riesenaxon des Tintenfisches: (5P)
Wie konnte man zeigen, dass alle Prozesse, die beim Ablauf des Aktionspotentials wichtig sind, an der Zellmembran & nicht im Axoplasma ablaufen?
Wie kann man zeigen, dass die Na-K-ATPase beim Zeitverlauf eines einzelnen Aktionspotentials (insbesondere beim sog. undershoot) keine Rolle spielt?
Entfernung des Axoplasmas aus dem Riesenaxon, dann durchspülen & dann durchführen von Experimenten mit Spannungen
-> die Vorgänge laufen an der Membran ab, da mehr oder weniger die gleichen Vorgänge stattfinden, wie wenn Axoplasma im Axon ist
Na-K-Pumpe wird durch Ouabain blockiert -> am Aktionspotential ändert sich unmittelbar nach der Zugabe von Ouabain überhaupt nichts
5. Was zeigt das Bild? (5P)
Beschriften Sie die Skizze anhand der Buchstaben!
Name des Organs: Corti-Organ
a. Endolymphe (genauer Scala Media)
b. Tektorialmembran
c. Sinneshaare / Stereovilli
d. Äußere Haarsinneszellen
e. Innere Haarsinneszellen
f. Efferente & afferente Neuronen / oder Hörnerv
g. Perilymphe (Scala tympani)
h. Basilarmembran
6. Sehen: (8P)
Zeichnen & beschriften Sie einen Längsschnitt durch ein Säugerauge.
7. Horen: (5P)
In welchem Organ liegt der cochleäre Verstärker? Welches Protein ist maßgeblich an dieser Verstärkung beteiligt & in welchen Zellen ist es zu finden?
Liegt in der Cochlea (im Corti-Organ)
Prestin in den äußeren Haarsinneszellen ist beteiligt
(Prestin ist Motorprotein & beeinflusst die Schwingungseigenschaften der Cochleen)
8. Muskel: (8P)
Beschreiben bzw. skizzieren Sie den Aufbau einer Muskelspindel & erklären Sie mit wenigen Worten ihren Zweck & ihre Funktionsweise im Skelettmuskel.
Aktivierung der Gamma-Fasern führt zur Kontraktion der kontraktilen Bereiche
Da der Hauptmuskel noch nicht kontrahiert ist führt dies zur Dehnung des zentralen Bereichs mit den Dehnungsrezeptoren -> Aktivität der Ia-Neurone steigt
Jetzt kann durch Kontraktion des Hauptmuskels (Aktivierung über a-Fasern) die Dehnung wieder rückgängig gemacht werden: Ia-Neurone feuern wie vorher (sind ‚zufrieden‘)
9. Temperatur: (6P)
Messerfische der Art Apteronotus albifrons erzeugen eine ununterbrochene Folge von elektrischen Entladungen. Im Praktikum haben Sie folgende Formel für die Sendefrequenz (f) aufgestellt: f = f0 * Q10^(T/10).
Welche Temperaturänderung verursacht eine Erhöhung der Sendefrequenz von A. albifrons um 5 Hz (von 2100 auf 2105 Hz)? Berechnen Sie die Temperaturänderung (mit Rechenschritten) bei einem Q10-Wert von 1,75.
10. Neurobiologie: (8P)
Kreuzen Sie richtige Aussagen an! (2P pro Teilaufgabe)
a) Sie machen eine extrazelluläre Messung an einem Axon mit einem Paar Elektroden & einem Differenzverstärker (links). Nach dem Auslösen eines Aktionspotentials zeigt Ihr Oszilloskop das Bild rechts an:
o Eine Bestimmung der Leitungsgeschwindigkeit ist so nicht möglich. Dafür braucht man zwei Paar Elektroden und zwei Differenzverstärker.
o Die Leitungsgeschwindigkeit ist 4 m/s
o Die Leitungsgeschwindigkeit ist 13,3 m/s
o Die Leitungsgeschwindigkeit ist 20 m/s
o Die Dauer des Aktionspotentials ist 2 ms
o Die Dauer des Aktionspotentials ist 6 ms
x Eine Bestimmung der Leitungsgeschwindigkeit ist so nicht möglich. Dafür braucht man zwei Paar Elektroden und zwei Differenzverstärker.
x Die Dauer des Aktionspotentials ist 2 ms
8 cm = 0,08 m -> 0,08m/ 0,004s =20m/s
4 ms = 0,004s
10 b) Sie machen eine extrazelluläre Messung an einem Axon mit zwei Elektrodenpaaren & zwei Differenzverstärkern (links). Nach dem Auslösen eines Aktionspotentials zeigt Ihr Oszilloskop das Bild rechts an:
o Das Aktionspotential muss sich im Axon von links nach rechts bewegt haben.
o Die Leitungsgeschwindigkeit ist 12 m/s
o Die Leitungsgeschwindigkeit ist 15 m/s
o Die Leitungsgeschwindigkeit ist 30 m/s
o Die Dauer des Aktionspotentials ist 1 ms
x Die Leitungsgeschwindigkeit ist 15 m/s
12 cm = 0,12m -> 0,12m/ 0,008s =15m/s
8 ms = 0,008 s
Für die Dauer des Aktionspotential braucht man Plateau!!!
10 c) Die Leitungsgeschwindigkeit in einem Axon hängt signifikant ab von
o der Membrankapazität
o dem Membranwiederstand
o der Öffnungskinematik spannungsabhängiger Ionenkanäle
o der Dichte spannungsabhängiger Ionenkanäle
o der Mitochondrien-Dichte im Axon
o keiner der zuvor genannten Eigenschaften des Axons
x der Membrankapazität
x dem Membranwiederstand
10 d)
o Das Ruhepotential eines Neurons ergibt sich unter anderem durch das Verhältnis der Leitfähigkeit der Membran für K+ zu Na+ von ungefähr 1:25
o Das Ruhepotential eines Neurons ergibt sich unter anderem durch das Verhältnis der Membranwiderstände für K+ zu Na+ von ungefähr 1:25
o Da die Membran eines Neurons im Ruhezustand für K+ und Na+ selektiv permeabel ist, liegt das Ruhepotential genau in der Mitte zwischen dem Nernst-Potential von K+ und dem von Na+
o Im Gleichgewicht, also bei konstantem Membranpotential ist die Leitfähigkeit für K+ gleich der Leitfähigkeit für Na+
o Im Gleichgewicht, also bei konstantem Membranpotential ist der K+-Ausstrom gleich dem Na+-Einstrom
11. Atmung und Blut: (10P)
a) Auf Meeresniveau befinden sich 20,95% Sauerstoff in der Luft. Wieviel Prozent Sauerstoff finden wir in der Luft auf dem Gipfel des Mount Everest (8848m)? (1P)
Immer noch 20,95% (prozentualer Anteil ändert sich nicht, nur Partialdruck)
b) Zeichnen Sie die Sauerstoffbindungskurve (inkl. Achsenbeschriftungen) für das Hämoglobin eines in den Anden lebenden Lamas! Warum war es für Lamas notwendig, die Bindungskurve anzupassen & welchen Effekt hat dies auf die Sauerstoffaufnahme in die Kapillaren der Lungenalveolen? (3P)
Kurve generell nach links verschoben, erhöhte Sauerstoffaffinität
In Höhen-Lagen ist der Sauerstoffpartialdruck (pO2) niedriger als in tieferen Lagen.
Das Lama erhöht die Affinität des Hämoglobins, um möglichst viel O2 aus der Luft aufnehmen zu können. Der Übertritt von O2 von den Alveolen in die Kapillaren wird erleichtert, da Hämoglobin leichter O2 aufnehmen kann. (also auch bei niedrigem pO2)
c) Unter Normalbedingungen ist nur einer von vier Bindungsplätzen im Hämoglobin mit Sauerstoff besetzt. Wieso hat sich dann im Lauf der Evolution nicht ein einfacheres Hämoglobin durchgesetzt mit nur einem Bindungsplatz? Anders gefragt: Welchen Vorteil bringen die weiteren Bindungsplätze? (3P)
Dank der weiteren Bindungsplätze kann wenn nötig (z.B. plötzliche Anstrengung) mit der gleichen Menge Hg, mehr O2 zu den Zielzellen , die diese benötigen, transportiert werden. 3/3 Punkten
(Hämoglobin besetzt seine 4 O2-Bindestellen nach dem Kooperativen Effekt. Sobald ein O2 an eine Bindestelle bindet, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass auch die anderen 3 Bindestellen besetzt werden.
Sauerstoff kann effektiver gebunden & transportiert werde.)
d) Angenommen ein Tier mit Masse 1 würde 1000-mal schwerer werden. Um wieviel würde der Sauerstoffverbrauch zunehmen (?) und wie würde sich der spezifische Sauerstoffverbrauch ändern? (3P)
Stoffwechselrate m^3/4
1000^3/4=177,82
spezifische Sauerstoffverbrauch m=-0,25
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