1 Die Akkomodationen bei Fischen:
a) erfolgt über Deformationen der Linse
b) erfolgt über Verschiebungen der Linse
c) erfolgt über Deformationen des Auges
b) b) erfolgt über Verschiebungen der Linse
2 Kugelfische haben kein Problem mit TTX weil…
a) Sie veränderte Na-K-Pumpen haben
b) Sie veränderte Na-Kanäle haben
c) Sie veränderte K-Kanäle haben
3 See-Elefanten können tiefer und länger tauchen als Menschen, weil sie…
a) Ein anderes Hämoglobin verwenden
b) ein größeres Lungenvolumen haben
c) nur gebundenen Sauerstoff mitnehmen
4 Wenn der Energiestoffwechsel ausschließlich durch den Wärmeaustausch an der Körperoberfläche bestimmt wäre, dann wäre er proportional…
a) m^3/4
b) m^2/3
c) m^-1/4
m^3/4
5 Die Dicke der menschlichen Retina ist etwa…
a) 0,4 Mikrometer
b) 0,4 Milimeter
c) 0,4 Nanometer
100-200µm also vermutlich b) 0,4 Milimeter
6 Eine Reaktion hat einen Q10-Wert von 1. Wie erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit wenn man die Temperatur um 10°C erhöht?
a) sie bleibt gleich
b) sie wächst auf das sechsfache
c) sie wird verdoppelt
7. Wieviel Mol Oxidationswasser werden bei der Verbrennung von 6 Mol Glucose gebildet?
a) 36 Mol
b) 1 Mol
c) 6 Mol
8 Bei 0,1 bar Luftdruck beträgt der Stickstoff-Partialdruck in etwa…
a) 0,7 bar
b) 0,21 bar
c) 0,07 bar
9 die Phototansduktion bei Insekten unterscheidet sich von der bei Wirbeltieren in folgendem Aspekt:
a) die räumliche Auflösung ist wesentlich besser
b) die Latenzzeit ist kürzer
c) die Lichtempfindlichkeit ist größer
10 Welchen Zelltyp finden Sie in der menschlichen Retina?
a) Pyramidzellen
b) Parakrinzellen
c) Ganglienzellen
11 Die Beseitigung des “Undershoots” beim Aktionspotential
a) erfordert metabotrope Rezeptoren
b) erfordert die Na-K-Pumpe
c) erfordert, dass alle Kv Kanäle zugehen
12 Eine Kängururatte verliert Wasser hauptsächlich über
a) Harnstoffausscheidung
b) Atmung
c) Kot
13 Fieber ist..
a) eine Verstellung der Soll-Temperatur
b) ein Defekt
c) eine Pyrogen-induzierte Empfindlichkeitsverstellung der Temperatur-Rezeptoren
14 Wenn ein Kanal im Tintenfisch-Axon nur für Na-Ionen durchlässig ist, liegt sein Umkehrpotential bei
a) Ca -70mV
b) Ca 0mV
c) Ca +50mV
15 Wieso sind Muskelspindeln nicht nur von sensorischen Fasern, sondern auch von motorischen Fasern innerviert?
a) Um die Kontraktionskraft des Muskels zu erhöhen
b) Um den Muskel willentlich steuern zu können
c) Um den Dehnungszustand des Muskels zu messen
2 Grundwissen Aktionspotential (19P)
a) Zeichnen und beschriften Sie (mit Einheiten und Zahlenangaben, aus denen ein Maßstab hervorgeht) die Registrierung eines intrazellulär abgeleiteten Aktionspotentials im Riesen-Axon des Tintenfischs!
b) Wie kann man beweisen, dass beim Aktionspotential spannungsabhängige Kanäle entscheidend sind? D. h. wie kann man nachweisen, dass kanäle über die Membranspannung geöffnet werden können
c) Was versteht man unter dem Umkehrpotential? Wie groß wäre das Umkehrpotential für Na-Ionen beim Tintenfisch-Riesen-Axon ungefähr?
d) Wie würde das Ergegnis in a) aussehen, wenn man im Medium alle Na+ Ionen durch Li+ Ionen ersetzt ?
e) Was ändert sich in a), wenn sie kurzzeitig Ouabain (Blocker der Na-K-ATPase) in hoher Konzentration zugeben?
a)
b) Patch Clamp Methode: Messmethode in der Elektrophysiologie, mit der sich der Strom durch einzelne Ionenkanäle in der Zellmembran einer Zelle darstellen lässt
Spannung an Membran ändern, wenn dadurch Kanäle aufgehen, sind diese durch Spannung gesteuert
c) Mit Hilfe des Umkehrpotentials kann man klären, welche Ionensorte durch den offenen Kanal fließt
Idee ist einfach: Wenn Membran im Gleichgewicht für diese Ionensorte, dann ist es egal ob der Kanal auf oder zu ist: Es gibt dann keinen Netto-Einstrom oder -Ausstrom
Na+:
K+:
d) Es würde zu keinem AP kommen, da die Natrium Kanäle einen Selektivitätsfilter haben, diese ahmen die Verhältnisse nach, die das Na+-Ion in seiner Hydrathülle hat. D.h. für das Na+ Ion ist es leicht, die Hydrathülle
zu verlassen und in den Kanal zu schlüpfen. Dagegen für Li+ wäre so viel Energie nötig, dass diese Ionen ‚freiwillig‘ nicht ihre Hydrathüllen verlassen
e) Kurzeitig würde sich gar nichts an dem AP ändern. Die Konzentrationen von Na und K ändern sich nach einem Aktionspotential praktisch unwesentlich, Die Pumpe müsste in sub-ms eine Konzentrationsänderung von weniger als 1 Millionstel bemerken und perfekt bereinigen. Die Pumpe ist nur für einen längeren Zeitraum wichtig
3 Die Niere (13P)
a) Welche beiden grundlegenden Möglichkeiten gibt es bei Tieren, unerwünschte Stoffe aus dem Körper zu entfernen?
Welche Schritte verbrauchen bei diesen Prozessen Energie? Vergleichen Sie die Gesamt-Energiebilanz der beiden Prozesse!
b) Zeichnen und beschriften Sie ein schematisches Bild eines Nephrons und benennen Sie in jeweils einem Satz die Funktionen der unterschiedlichen Bereiche!
a) Filtration und Sekretion
Filtration: Entfernung aller Moleküle in einer Lösung & später Reabsorption von nützlichen Molekülen unter Energieaufwand
-> kostet mehr Energie als bei der Sekretion
Sekretion: Gezieltes Ausscheiden von Stoffen mit spezifischen Kanälen, etc.
-> weniger Energie-aufwändig
b)
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
4 Sehen (10P)
a) Skizzieren Sie grob das Gesichtsfeld für ein rechtes menschliches Auge. Kennzeichnen Sie zudem die Bereiche, in denen Farbsehen mit Unterscheidung der verschiedenen Farben möglich ist. Wie und warum unterscheiden sich das Gesichtsfeld und die farbtüchtigen Bereiche?
b) Zeichnen sie die Foeva centralis in das Polarkoordinatensystem ein. Was versteht man darunter und welche physiologischen Eigenschaften zeichnen sie aus? Erklären Sie in diesem Zusammenhang auch, ws das für die räumliche Auflösung bedeutet
c) Zusätzlich zur räumlichen gibt es auch die zeitliche Auflösung des Auges. Was versteht man darunter und wie ist sie zu erklären?
d) Zeichen Sie auch den blinden Fleck ein. Wie nennt man einen solchen Augentyp? In der Vorlesung haben Sie ein Linsenauge ohne blinden Fleck kennengelernt. Wie ist der Begriff hierfür und bei welcher Tiergruppe kommt es vor?
Zapfen verantwortlich fürs Farbsehen, nehmen in der Peripherie stark ab -> Farbbereich kleiner als Gesichtsfeld
b) Foeva centralis: Ort des schärfsten Sehen bzw. der höchsten räumlichen Auflösung. Zapfen sind dort 1:1 über Bipolarezellen mit Ganglienzellen verschaltet, Zapfendichte ist in der Foeva centralis am größsten.
c) Flimmerfusion= zeitliche Auflösungsvermögen
es kann nur eine bestimmte Anzahl von Reizen pro Zeiteinheit verarbeitet werden! (Trägheit der Reaktion+ chemische Prozesse: Erregung überdauert den Reiz für gewissen Zeit) wird der Mindestabstand unterschritten erfolgt Verschmelzung zu Dauerreiz
d) Auge mit blinden Fleck = inverses Auge
Auge ohne everses Auge beim Tintenfisch (Cepalophoden)
5 Atmung und Blut (10P)
a) Skizzieren Sie den typischen Verlauf der Sauerstoffbindungskurve des Hämoglobins in nachfolgendes Diagramm und beschriften Sie die Achsen. Was ist die Ursache für den charakteristischen Verlauf der Bindungskurve?
b) In bestimmten Geweben in unserem Körper kann es zu einer Verschiebung der Sauerstoffbindungskurve kommen. Nennen Sie jeweils ein Gewebe, in welchem eine Links- bzw. Rechtsverschiebung der Kurve sinnvoll ist und begründen Sie Ihre Antwort. Welche Rolle spielt hierbei der Bohr-Effekt? Verändert der Bohr-Effekt die maximal mögliche Sauerstoffsättigung?
sigmoidaler Kurvenverlauf durch die Kooperativität des Hämoglobins, wenn eins der vier Bindungsstellen von O2 besetzt verändert sich die räumliche Struktur des Proteins, so dass weiteres O2 leichter gebunden werden kann
Lunge Linksverschoben: hohe O2 Affinität-> O2 kann leicht gebunden werden aber schlecht aufgenommen.
Muskel Rechtsverschoben: geringe O2-Affinität -> O2 kann schlecht gebunden werden aber gut abgegeben werden
Der Bohr-Effekt bezeichnet das Sinken der Affinität von Hämoglobin (Hb) zu Sauerstoff, wenn der pH-Wert sinkt oder die CO2-Konzentration steigt.
in der Lunge gibt es eine höhere CO2-Konzentration und dadurch sinkt der pH-Wert, wodurch die O2 Affinität dort sinkt.
6 Hören (6P)
Frühe Messsungen an der Basilarmembran von Leichen deuteten darauf hin, dass an der Hörschwelle die Schwingungsamplitude dort nur ein Zehntel des Durchmessers eines Wasserstoffatoms beträgt, also eigentlich unglaublich klein ist. Nach heutiger Kenntnis ist die Schwingungsamplitude bei lebenden Menschen sehr viel größer:
a) Welcher Mechanismus ist dafür verantwortlich und welche Komponenten spielen dabei eine Rolle?
b) Wie erklären sich damit die geringen Schwingungsamplituden bei Leichen?
a) Strukturen: Cochlea (mit äußeren Haarsinneszellen), Prestin (Motorprotein) in äußeren Haarsinneszellen (ÄHZ)
Mechanismus:
chochleärer Verstärker
7 Muskel (9P)
Beschreiben bzw. skizzieren Sie den Aufbau eines Wirbeltier-Skelettmuskels. Gehen Sie dabei auch auf die wichtigsten molekularen Strukturen ein.
8 Neurobiologie (8P)
Kreuzen Sie richtige Aussagen an!
a) Sie machen eine extrazelluläre Messung an einem axon mit einem Paar Elektroden und einem Differenzenverstärker (links). Nach dem Auslösen eines Aktionspotentials zeigt ihr Oszilloskop das Bild rechts an:
eine Bestimmung der Leitungsgeschwindigkeit ist so nicht möglich. Dafür braucht man zwei Paar Elektroden und zwei Differenzverstärker
Die Dauer des Aktionspotentials ist 4ms
Die Leitungsgeschwindigkeit ist 8,3 m/s
Die Leitungsgeschwindigkeit ist 12,5 m/s
Die Leitungsgeschwindigkeit ist 25 m/s
b) Sie machen eine extrazelluläre Messung an einem Axon mit zwie Elekrodenpaaren und zwei Differenzverstärkern (links). Nach dem Auslösen eines Aktionspotentials zeigt Ihr Oszilloskop das Bild rechts an:
Die Dauer des Aktionspotentials ist 1 ms
Die Dauer des Aktionspotentials ist 2 ms
Die Leitungsgeschwindigkeit ist 5 m/s
Die Leitungsgeschwindigkeit ist 10 m/s
c)
Der Widerstand des Axoplasmas, nicht aber der Membranwiderstand beeinflusst die Leistungsgeschwindigkeit in einem Axon
Der Membranwiderstand, nicht aber der Widerstand des Axoplasmas hängt vom Axondurchmesser ab
Die Leistungsgeschwindigkeit steigt, wenn der Widerstand des Axoplasmas sinkt
Die Leistungsgeschwindigkeit steigt, wenn der Membranwiderstand sinkt
Alle Aussagen sind falsch
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
9 Temperatur (10)
a) Erklären Sie die Begriffe Poikilothermie, Endothermie sowie Ektothermie und nennen Sie jeweils ein Tierbeispiel, dass Sie im Praktikum kennengelernt haben.
b) Für welchen Versuch, den Sie im Praktikum durchgeführt haben, ist der schwachelektrische Fisch Apteronotus albifrons besonders gut geeignet? Erklären Sie den Versuch und die Vorgehensweise in Stichworten.
a) Poikilotherm: Wechselwarm (Heuschrecken)
Homoitherm: Gleichwarm (Maus)
Endotherm: Wärme kommt von innen (Maus)
Ektotherm: Wärme kommt von außen (Heuschrecke)
b) Bestimmung des Q10-Werts
Q10-Wert ist abhängig von Temperatur -> Fisch als bioelektrisches Thermometer, da schon kleine Temperaturunterschiede die Feuerrate des schwachelektrischen Fisches ändern -> benutzen das eigentlich als Ortungsprinzip
Versuch: Fisch in Röhre -> Elektroden an beiden Enden der Röhre
Wassertemperatur in 0,5°C Schritten erhöhen und dabei die Frequenz messen
-> mit steigender Temperatur steigert sich auch die Feuerrate
Frequenz kann berechnet werden mit: f=f0 * Q10^(T/10)
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