Tierphysiologie

Osmoregulation ermöglicht die Aufrechterhaltung einer gewissen Teilchenzusammensetzung

—>Homöostase des inneren Milieus

(z.B. viele Enzyme haben pH-Optimum, bei dem sie größte Stoffmenge umsetzen können)

Nein, relevant für fast alle wasserlebenden , aber alle landlebenden Tiere

1. Diffusion

2. Osmose

Teilchenbewegung vom Ort höherer zum Ort niedriger Konzentration —> führt zu Konzentrationsausgleich

Geschwindigkeit ist abhängig vom Konzentrationsunterschied und Permeabilität der Zellmembran

Lösungsmittel (Wasser) fließt gerichtet durch selektiv permeable Membran (undurchlässig für Stoffe, Ionen)

Wasser fließt vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedrigerer Konzentration —> Konzentrationsausgleich

Mehr gelöste Teilchen pro Volumeneinheit (hyper)

—> Wasserfluss von hypoosmotischen Lösung zu hyperosmotischen Lösung

—> Geeignet für den Vergleich zweier Lösungen oder Lösung mit Zelle/Gewebe. Ausdruck bezieht sich auf Anzahl der gelösten Teilchen.

weniger gelöste Teilchen pro Volumenheit

—> Wasserfluss von hypoosmotischen Lösung zu hyperosmotischen Lösung

—> Geeignet für den Vergleich zweier Lösungen oder Lösung mit Zelle/Gewebe. Ausdruck bezieht sich auf Anzahl der gelösten Teilchen

Wasser wird entzogen

—>Ausdruck nur geeignet für Vergleich über Lösung mit Zelle/Gewebe, da er sich auf den osmotischen Druck bezieht, den die Lösubg auf Zelle/Gewebe hat

Wasser dringt ein

—>Ausdruck nur geeignet für Vergleich über Lösung mit Zelle/Gewebe, da er sich auf den osmotischen Druck bezieht, den die Lösubg auf Zelle/Gewebe hat

Zuständig für Großteil des Wassertransports über die Zellmembran (mit darin gelösten kleinen polaren Teilchen z.B. Harnstoff)

Sie beruhen immer auf aktivem Ionentransport, während Wasser passiv nachströmt

Besitzen immer gleichen osmotischen Wert wie ihre Umgebung

—>z.B. Marine Invertebraten (Muscheln, Seesterne, Quallen, Korallen)

—>kaum Energieinvestition in die Osmoregulation

—>erfordert große zelluläre osmotische Toleranz

Innere Osmolarität konstant und unabhängig von der Umgebung

—>energieaufwendig

—>Hyperosmotische Osmoregulierer: ständige Wasserabgabe, da er in hypotonischer Umgebung lebt (z.B. Süßwassertiere, Regenwurm)

—>Hypoosmotische Osmoregulierer (=geringere Teilchenanzahl in Körperflüssigkeit): ständige Wasseraufnahme, da er in einer hypertonischen Umgebung lebt (z.B. Marine Invertebraten, Krebse, Landtiere)

—>Hyper- und hypoosmotische Osmoregulierer: Anpassung an hyper- und an hypotonische Umgebung (z.B. Lachse, Wollhandkrabbe)

Tolerieren nur geringe Schwankungen der Umgebungskonzentration

—> z.B. Marine Hochseetiere (Haie, Quallen)

Tolerieren große Schwankungen der Umgebungskonzentration

—>z.B. Tiere in der Brackwasserzone (Muscheln, Krebse)

-ständiger Wasserverlust über Haut und Kiemen

-Eindringen von Ionen über das Integument

—>trinken Salzwasser

—>anschließend aktives Ausscheiden von Ionen über Kiemen (Ionocyten)

—>Ausscheidung zweiwertiger Ionen über den Urin (aber keine Henle Schleife, es können also keine einwertigen Ionen aufkonzentriert und über hyperosmotischen Harn abgegeben werden)

—>Einlagerung von Harnstoff, Trimethylaminoxid (TMAO) und somit isoosmotisches Blut ggüber dem Meerwasser, also kein osmotischer Wasserausstrom

—> trzdm Einstrom von NaCl über Haut, da Körperflüssigkeiten niedrige NaCl Konzentration haben —>Abgabe des überflüssigen Salzes über spezielle Rektaldrüsen

-ständiges Eindringen von Wasser über Haut, Kiemen

-Ionverlust über Haut

—>trinken nicht

—>Integument weniger Wasser- und Ionendurchlässig

—>stark hypoosmotischer Harn

—>aktive Ionenaufnahme über Kiemen (unter Ammoniakabgabe)

-Ständiger Wasserverlust durch Evaporation (Körperoberfläche, Atmung) und Exkretion (Harn, Kot)

—>Integument weitgehend wasserundurchlässig (Stratum corneum (Hornhaut) bei Säugern, Vögeln & Reptilien, Schleimschicht bei Amphibien, Cuticula bei Arthropoden)

—>direkte Wasseraufnahme

—>Wassergewinn über stoffwechselmetabolisches H2O aus Fett beispielsweise

—>hochkonzentrierter Harn, wasserarmer Kot

-nachtaktiv, tagsüber nur unterirdisch

-sehr lange Nase mit Gegenstrom-Wärmeaustauscher (H2O gesättigte Atemluft wird abgekühlt, Wasserdampf kondensiert an Nasenschleimhaut)

-längste Henle-Schleife aller Säuger —>extrem hochkonzentrierter Harn

-Waserbedarf zu 90% aus metabolisch gewonnenem Oxidationswasser gedeckt

1. Extrarenale Organe: zur Ausscheidung überschüssiger Salze (z.B. Na+, Cl-)

   —>Ionocyten in den Kiemen von Fischen

   —>Salzdrüsen von Meeresvögeln und -Reptilien

2. Renale Organe: zur Ausscheidung von Wasser & stickstoffhaltiger Stoffwechselabfälle

   —>Kontraktile Vakuolen (Proto- & Parazoa)

   —>Protonephridium (Plathelminthes)

   —>Metanephridium (Annelida)

   —>Nephridium (Mollusca)

   —>Maxillar- & Antennendrüse (Crustacea)

   —>Malphigi-Gefäße (Insekten und Spinnen)

   —>Niere (Vertebraten)

Abgabe überschüssiger (v.a. stickstoffhaltiger) Stoffwechselendprodukte und die Reabsorption von wertvollen Stoffen, die während des Prozesses drohen verloren zu gehen

Primäre Exkretionsprodukte: Stoffe, die unverändert ausgeschieden werden

—> z.B. Ammoniak, CO2

Sekundäre Exkretionsprodukte: Stoffe, die vor der Ausscheidung enzymatisch umgewandelt werden

—> Vermeidung von toxischen Effekten

—> z.B. Harnstoff, Harnsäure

Niere (bzw. Äquivalente), Atemorgane, Darm, Leber (bzw. Äquivalente) und Haut

Überschüssiger Stickstoff stammt aus Protein- bzw. Nukleinsäureabbau

1. Nervengift: NH3 dringt leicht in Zelle ein, kann aber nach H+ Kontakt in Form von NH4+ nicht exportiert werden

   —> NH4+ blockiert K+Kanäle, vernichtet Membranpotentiale

2. Erhöhung des pH-Werts: Verbrauch von H+ bei Entstehung von Ammonium

   —> Alkalose

   —> Veränderung der Tertiärstruktur von Proteinen, Funktionsverlust

3. Aushungern des Citratzyklus: Alpha-Ketoglutarat reagiert zsm mit NH4+ zu Glutamat, später Glutamin

   —> ohne Alpha-Ketoglutarat erliegt der Citratzyklus, keine Energiegewinnung mehr

Ammoniak/Ammonium als überwiegend ausgeschiedenes Exkretionsprodukt

Die meisten Fische und wasserlebende Invertebraten (Ammoniakausscheidung verbraucht viel Wasser)

Harnstoff als hauptsächliches Exkretionsprodukt

Säuger, die meisten Amphibien, Haie, einige Knochenfische

Harnsäure als überwiegendes Exkretionsprodukt

Vögel, Reptilien, Insekten, Landschnecken

1. Filtration: Zellen, Makromoleküle werden aus Körperflüssigkeiten herausgefiltert

2. Sekretion: zusätzliche Abgabe von ausscheidungspflichtigen Stoffen in den Harn (ATP-Verbrauch)

3. Resorption/Reabsorption: Wiederaufnahme von wertvollen filtrierten Substanzen (u.a. Ionen, Zucker, Aminosäuren) (ATP-Verbrauch)

4. Konzentrierung: Wasserentzug für hyperosmotischen Harn (kann nur von Säugern, Vögeln, Insekten gebildet werden)

Durch Erzeugung von Unterdruck und anschließender Ultrafiltration der Parenchymflüssigkeit

In den Blutgefäßen (geschlossenes Kreislaufsystem) des Dissepiments durch Erzeugung von Überdruck und anschließender Ultrafiltration (Podcyten & Basallamina)

Durch Sekretion von osmotisch aktiven Teilchen in das Lumen der Malpighischen Gefäße und anschließender osmotischen Filtration der nachströmenden Hämolymphe

Reabsorption erfolgt nicht im Exkretionsorgan, sondern im Enddarm!

1. Ionenhaushalt: Reabsorption oder Abgabe von Na+/K+/Cl- und weiteren Ionen

2. Osmoregulation: Reabsorption oder Abgabe von H2O

3. Blutdruck: Kontrolle des Blutvolumens durch Reabsorption oder Abgabe von H2O

4. pH-Regulation: Reabsorption oder Abgabe von H+ und HCO3-

5. Exkretion: Abgabe stickstoffhaltiger Endprodukte (v.a. Harnstoff) und Toxinen

Kanalsystem & zu- und ableitende Blutgefäße

1. Bowman-Kapsel mit Glomerulus

2. proximaler Tubulus

3. Henlesche Schleife (wichtig für Herstellung eines hyperosmotischen Harns) nur bei Säugern & Vögel

4. Distaler Tubulus

5. Sammelrohr

Primärharnbildung: Ultradruckfiltration des Blutplasmas aus dem Glomerulus durch einen 3-schichtigen Filter in die Bowman-Kapsel

Filter durchlässig für niedermolekulare Stoffe wie Zucker, Aminosäuren, Harnstoff, Vitamine, Salze

Arterieller Blutdruck als Motor

Modifikation des Primärharns durch aktive Reabsorption wertvoller Stoffe (NaCl, HCO3-, Glucose, Aminosäuren) & passiver Nachfluss von Wasser

—> Volumenreduzierung des Primärharns um 75%

—> unveränderte Osmolarität des Harns

Sekretion schädlicher Stoffe (Gifte) und von H+

Abgabe kleiner Mengen Ammoniak: NH3 + H+ —> NH4+ (Abpufferung der Protonen, da Harn nicht zu sauer werden darf)

Na+/K+ ATPasen als Antriebsmotor

Aufgrund ansteigender Osmolarität im Interstitium zunehmende osmotische Wasserentnahme

—>Osmolarität des Harns steigt stetig an und erreicht höchsten Wert in der Schleifenspitze

Natrium- und Chloridionen diffundieren aus dem Tubulus in umgebendes Gewebe (Interstitium)

Osmolarität des Harns nimmt langsam ab, da Tubuluswand wasserundurchlässig

Natrium- und Chloridionen werden aktiv aus dem Lumen ins umgebende Interstitium befördert

—> Na+/K+ ATPasen als Antriebsmotor

Tubuluswand weiterhin wasserundurchlässig

—> Osmolarität des Harns nimmt rapide ab und ist am Ende der Henle-Schleife sogar hypoosmotisch gegenüber der Primärharn

1. weitere Volumenreduzierung des Harns

2. Aufbau des Konzentrationsgradienten im Interstitium, mit Hilfe dessen H2O aus absteigendem Ast und aus dem später folgenden Sammelrohr entzogen wird

3. Gegenstrommultiplikator

Weitere Modifikation des Harns durch

1. aktive Reabsorption von Na+ und Cl-

2. Sekretion von K+

3. Beitrag zur pH-Regulation durch Sekretion von H+ und Aufnahme von HCO3- (Blutpuffer)

—>Osmolarität des Harns unterhalb des Interstitiums

Tubuluswand wasserdurchlässig (viele Aquaporine), aber undurchlässig für Salze

—> weitere Aufkonzentrierung des Harns (Osmolarität nimmt wieder zu)

Wasserpermeabilität wird hormonell kontrolliert

Im Wasser gelöster Anteil des Harnstoffs gelangt wieder in das Interstitium & später in die Henle-Schleife

—>intrarenaler Harnstoffkreislauf (Beitrag zum Konzentrationsgradienten im Interstitium)

In der Leber, er gelangt über das Blut in die Niere

Entfernungsanpassung mittels Deformation der Linse durch Ziliarmuskel über Zonulafasern

Intensitätsanpassung durch Irisblende und Sehpigment-Bleichung

Stäbchen: Hell-Dunkel

Zapfen: Farb-Sehen

In der Fovea höchste Zapfendichte

1. Interaktion von Motorproteinen mit Zytoskelettelementen

   —>Prinzip: Konformationsänderung eines Motorproteins unter ATP-Verbrauch

   —>Beispiele: Muskelkontraktion, intrazelluläre Transporte, Cilienbewegung

2. Polymerisarion bzw. Depolymerisation von Strukturproteinen

   —>Prinzip: Auf- und Abbau von Strukturprotein

   —>Beispiele: Zellmigration, Zellteilung, Chromosomenwanderung, Wachstum

Aus Zellen, die sich auf einen Reiz hin verkürzen können

1. Quergestreifte Skelettmuskulatur

2. Glatte (Eingeweide-) Muskulatur

3. Herzmuskulatur

1. Skelettmuskel besteht aus wenigen bis vielen Muskelfasern

2. Skelettmuskelfasern sind langgestreckte vielkernige Syncytium (Ontogenie aus einzelnen Myoblasten)

3. Myofibrillen sind eine Reihung von Sarkomeren innerhalb der Muskelfaser

4. Sarkomer ist eine kontraktile Funktionseinheit aus Aktin, Myosin und weiteren elastischen und plastischen Kompomenten

Titin verhindert, dass die Sarkomere bei sehr starker Dehnung auseinanderfallen

Ist somit für die Plastizität des Muskels verantwortlich

Motorische Endplatte

Jedes präsynaptische Aktionspotential führt zu einem postsynaptischen Aktionspotential

Relaisfunktion gibt es z.B. beim ZNS nicht, da dort erst mehrere Aktionspotentiale zu einem subsynaptischen Potential führen und zu einem exzitatorischen postsynaptischen Potential, welches Aktionspotentiale fördert

Acetylcholin

1. durch optimale Vordehnung

2. Durch Rekrutierung motorischer Einheiten

   —>Motorische Einheit: Motoneuron + die von ihm innervierten Muskelfasern

3. Durch Aktionspotentialfrequenz

Sensor und Effektor betreffen den selben Muskel

Sensor und Effektor befinden sich an getrennten Orten

Systole: Herzmuskel kontrahiert

Diastole: Herzmuskel entspannt

Venen: zum Herzen hin

Arterien: vom Herzen weg

Durch Ultradruckfiltration des Blutplasmas aus dem Glomerulus durch 3-schichtigen Filter in die Bowman-Kapsel

Arterieller Blutdruck & Überdruck (efferentes Blutgefäß kleinerer Durchmesser als aufgeregtes) als Motor

Im Proximalen Tubulus

Volumenreduzierung um 75%

Reptilien

durch den intrarenalen Harnstoffkreislauf

Teile des Harnstoffs gelangen im Wasser gelöst aus dem Sammelrohr wieder in das Interstitium und anschließend in den aufsteigenden Ast der Henle-Schleife

dass Resorption des Stoffes stattgefunden hat, also dieser aus dem Harn rausgefiltert und vor dem Austritt aufgehalten wurde und im Körper verbleibt (Aminosäuren, Glucose,…)

1. Neuronen: sensorische Neuronen, Interneuronen, Motoneuronen

2. Gliazellen:

   -zentral: Astrozyten, Oligodendrozyten & Mikroglia

   -peripher: Schwann’sche Zellen

Immunsystem des ZNS

Bilden isolierende Myelinscheiden

Umschließen Blutkapillaren, Teil der Blut-Hirn-Schranke

Elektroosmotische Kraft von Kalium Ionen & deren Aufrechterhaltung durch die Na/Ka Pumpe

Das elektrochemische Gleichgewichtspotential für Ionen

1. Zeit-K “tau” [ms]: Tiefpasswirkung verstärkt zeitliche Summation

2. Längs-K “lambda” [mm]: beeinflusst passive Ausbreitung entlang des Dendriten

Zusammen bestimmen sie die Verrechnung von Eingangssignalen in den Dendriten der Neuronen, d.h. zeitliche & räumliche Summation elektrischer Signale

1. Depolarisation

2. Overshoot

3. Repolarisation

4. Hyperpolarisation

—>Natrium Einstrom (Depolarisation & Overshoot) & verzögerter Kalium Ausstrom (Repolarisation & Hyperpolarisation) über spannungsgesteuerte Ionenkanäle

Absolut: komplette Inaktivierung der spannungsgesteuerten Na+-Kanäle (direkt nach ausgelöstem AP)

Relativ: nur teilweise Aktivierbarkeit der spannungsgesteuerten Na+-Kanäle

Elektrisch: Ladungsverschiebung über Gap-junctions (bidirektional)

Chemisch: AP, Calcium-Einstrom, Exocytose von Neurotransmitter, Bindung an postsynaptische Rezeptoren, Ionenkanäle, Postsynaptisches Potential (unidirektional)

IPSP: Inhibitorisches postsynaptisches Potential (Erhöhung Cl- & K+ Leitfähigkeit)

—>inhibitorische Synapse

EPSP: Exzitatorisches postsynaptisches Potential (Erhöhung Na+ & K+ Leitfähigkeit)

—>exzitatorische Synapse

Konvergenz: viele präsynaptische Neuronen auf ein postsynaptisches Neuron

—>Funktion: Verbesserung des Signal/Rausch Verhältnisses

Divergent: ein präsynaptisches Neuron auf viele postsynaptische Neuronen

—>Funktion: z.B. parallele Informationsverarbeitung, Redundanz von Informationskanälen

Reiz-Energieform, an die Sinneszelle angepasst ist & bereits bei extrem niedriger Reizamplitude reagiert

Primäre Sinneszelle: Sinneszelle (Neuron) mit eigenem Axon

—>Geruchsrezeptorzelle

Sekundäre Sinneszelle: i.d.R. umgewandelte Epithelzelle ohne Axon

—>Haarsinneszellen, Geschmacksrezeptorzelle

Sinnesnervenzelle: Sinneszelle (Neuronal) mit eigenem Axon + in Tiefe verlagertem Soma

—>Hautrezeptoren z.B. Druck, Tast, Thermo, Schmerz

Transduktion: Umwandlung der Reizenergie in Rezeptorpotentialamplitude (Intensität wird über Amplitude kodiert = amplitudenmoduliert)

Transformation: Umwandlung des Rezeptorpotentials in eine Sequenz (Frequenz) von Aktionspotentialen (über die AP Frequenz kodiert = frequenzmoduliert)

Phasisch: Reagiert nur auf Reizänderung bzw. Reizänderungsgeschwindigkeit = D-Typ für Differentialrezeptor (schnell adaptierend)

—>Differenz = Änderung

Tonisch: reagiert über gesamte Reizdauer mit reizproportionaler Amplitude bzw. AP-Frequenz

= P-Typ für Proportionalrezeptor (langsam adaptierend)

Um größeren Intensitätsbereich abzudecken bzw. zur Vergrößerung des Dynamikbereichs der Rezeptorzelle

Reizänderungsschwelle = die Intensitätsänderung, die bei einer gegebenen Ausgangsintensität gerade eben wahrgenommen wird

Immer ein konstanter Bruchteil der Ausgangsintensität (Weber’sches Gesetz)

= Gesamtheit aller lichtbrechenden Bestandteile

-Kornea

-vordere & hintere Augenkammer

-Irisblende

-Linse

-Glaskörper

—>Funktion: System von Sammellinsen erzeugt ein verkleinertes, umgekehrtes Bild auf der Retina

1. Rhopsin + Licht

2. Metarhodopsin II

3. 11-cis zu all-trans Retinal Abspaltung

4. Transducin (G-Protein)

5. Phosphodiesterase

6. cGMP - 5’GMP

7. Schließen des Na+ Kanals

8. Hyperpolarisation

9. Verminderung der Transmitterfreisetzung

Permanenter Einstrom (Depolarisation) der Photorezeptoren durch die im Dunkeln (über cGMP) geöffneten Natrium-Kanäle inkl. Rücktransport nach Außen über Natrium-Kalium-ATPase

1. Photorezeptorzellen (Stäbchen, Zapfen)

2. Horizontalzellen

3. Amakrinzellen

4. Bipolarzellen

5. Ganglienzellen

6. Müller’sche Stützzellen

Insekten

Spinnentiere

Wirbellose

Nein, homolog (gemeinsamer Vorfahre mit einfacher Lunge)

Mehr O2 eingeatmet als CO2 ausgeatmet

RQ= V(CO2):V(O2)

RQ(Fett)= 0,7

Ventilationslunge, die mit Überdruck gefüllt wird

zwischen Mittel- & Enddarm

Ersatz von zeitlebens abgestorbenen primären olfaktorischen Rezeptorzellen, deren Axone regenerieren & wieder in die Glomeruli des Bulbus olfactorius einwachsen

1. Bindung an olfaktorische Rezeptorproteine in den Cilien der olfaktorischen Rezeptorzellen (7 TMD Rezeptoren)

2. G-Protein

3. Andenylatcyclase

4. cAMP

5. Aktivierung von Kationenkanälen

6. Einstrom von Natrium & Calcium

7. Depolarisation—> AP

Kugelförmige Synapsenregionen in primären olfaktorischen Zentren (Säuger: Bulbus olfactorius, Insekten: Antennallobus), in denen Axone olfaktorischer Rezeptorzellen auf olfaktorische Interneuronen konvergent verschaltet werden

Bilden Funktionseinheit bei Duftverarbeitung

Jeder Duft erzeugt spezifisches räumliches Aktivierungsmuster von Glomeruli (Kombinatorik)

Zucker:

1. Zuckerrezeptor

2. G-Protein

3. Adenylatcyclase

4. Proteinkinase

5. Phosphorylierung des Kaliumkanals

6. Inhibition des Kalium Ausstroms

7. Depolarisation

NaCl:

1. Natrium Einstrom durch Amilorid Kanal

2. Depolarisation

Mechanische Eigenschaften der Wanderwelle & Basilarmembran bewirken, dass hohe Frequenzen am Eingang (nahe ovales Fenster) & tiefe Frequenzen im Inneren der Cochlea (nahe Helikotrema) ihr Amplitudenmaximum haben & dort verstärkt werden durch Lokalresonanz in äußeren Haarzellen & schließlich von inneren Haarzellen rezipiert (d.h. transduziert) werden

Nein, Anzahl variiert innerhalb der Taxa

Nein, Reabsotption von Wasser, K+, Na+, Cl- zurück in Hämolymphe erfolgt erst im Enddarm

Nein, Primärharn entsteht in Nierenkörperchen (Glomeruli) durch Ultradruckfiltration

—>Primärharn = Blutplasma ohne größere Proteine & Zellen

—>aktiver Transport von K+, Na+Ionen und osmotischer Wassernachstrom findet erst später in den Tubuli der Niere statt (proximaler Tubulus, Henle Schleife, distaler Tubulus) für die Rückresorption und Sekretion

Ja

Nein, Ca2+Einstrom in motorischer Endplatte bewirkt Ausschüttung des Neurotransmitters Acetylcholin in synaptischen Spalt

Kompetitiver Antagonist zu Acetylcholin

Bindet postsynaptisch an ACh-Rezeptoren ohne diese zu aktivieren

nicht reversibel (kann durch ACh verdrängt werden, wenn auch schwer)

Durch Tip-Links & mechanisch gesteuerte Ionenkanäle der Cilien erfolgt Einstrom von v.a. Kalium (statt Natrium) aufgrund der besonderen Zusammensetzung der Endolymphe & des hohen cochleären Bestandspotentials

Resultierende Depolarisation verursacht Freisetzung von Neurotransmitter an Haarsinneszellen (sek. Sinneszellen)

Intensitäts- & Laufzeitdifferenz

Bei einer Schallausbreitungsgeschwindigkeit von 343 m/s (25 grad): 3,43m

Ermittlung der relativen Fluggeschwindigkeit & Bewegungen der Beute (Flügelflattern)

1. Transmitter (Acetylcholin) —>Rezeptor

2. EPSP —>Muskel AP

3. T-Tubuli—>Öffnung der Ryanodin-Calcium-Kanäle im Sarkoplasmatischen Retikulum

4. Erhöhung von intrazellulärem Calcium

Voraussetzungen: Ca2+ steigt von 10^-7 auf >10^-6 Mol/l & ATP mindestens 5 mmol/l

Triggerung der Interaktion Myosin/ Aktin durch Anlagerung an Troponin & Konformationsänderung von Tropomyosin /f-Aktin

—> Freigabe der Myosin-Bindungsstelle am f-Aktin

Isometrisch: Erhöhte Muskelspannung (Kraft) bei gleicher Muskellänge = Halten

Isotonisch: Gleiche Muskelspannung (Kraft) bei Verkürzter Muskellänge = Heben

—>meist auxotone Kontraktion durch Skelettelemente + Vordehnung

1. Vordehnung der Muskelfaser

2. Rekrutierung motorischer Einheiten (Training)

3. AP-Frequenz: Summation, Tetanus

   —>Summation der intrazellulären Calciumkonzentration

1. Muskelspindelrezeptoren intrafusaler Muskelfasern

2. la Affrerenzen

3. Alpha Motoneuron + Axon

4. Kollaterale auf inhibitorisches Interneuron des Flexormotoneurons

5. Motorische Endplatte

6. Muskelkontraktion des Streckermuskels, Hemmung des Beugers (Antagonistenhemmung)

7. Als Antischwerkraft-Reflex

Insekten: offenes Kreislaufsystem mit dorsalem röhrenförmigen Herz mit Ostien

Vertebraten: geschlossenes Kreislaufsystem mit ventralem 4-kammerigem Herz

1. Atrium- + Ventrikeldiastole: Entspannungsphase, Atrien- + Ventrikel-Auffüllphase

   Segelklappen offen

   Taschenklappen (Rückstromventile) zu

2. Atriumsystole: Ventrikel-Auffüllphase

   Segelklappen offen

   Taschenklappen zu

3. Atriumdiastole + Ventrikelsystole: Austreibphase

   Segelklappen zu

   Taschenklappen offen

Komponenten: Sinusknoten (primäre Schrittmacher), AV-Knoten, His-Bündel, Purkinje-Fasern, Arbeitsmyokard (lange AP-Dauer!)

Funktion: Koordinierte räumlich/zeitliche Kontraktionsabfolge des Myokards

Die “automatische” Depolarisation mittels hyperpolarisationsaktivierter Kationenkanäle, wodurch rhythmisch und autonom APs ausgelöst werden

Sympathikus:

präganglionär Acetylcholin (nikotinerg, ionotrop)

postganglionär Noradrenalin (ionotrop, metabotrop)

Parasympathikus:

präganglionär Acetylcholin (nikotinerg, ionotrop)

postganglionär Acetylcholin (muskarinerg, metabotrop)

Durch spezifische Rezeptoren & deren antagonistisch wirkende second-Messenger Kaskaden

Ja

Nein, weder noch

1. sie entstehen hauptsächlich in den Dendriten & Somata einer Nervenzelle

2. sie verlieren an Stärke bei Ausbreitung über Zellmembran (elektrotonische Ausbreitung)

3. Am Axonhügel entscheidet die Summe der Graduierten Potentiale (EPSP & IPSP) ob Aktionspotential ausgelöst wird (Schwellenwert erreicht)

   —>AP sorgt dann für verlustfreie Informationsweiterleitung

= Kombination der Reize zur Entscheidung ob AP ausgelöst wird oder nicht

—>erfolgt durch zeitliche &/oder räumliche Summation graduierter Potentiale

Reizstärke codiert durch Amplitudenhöhe des Graduierten Potentials

Reizdauer codiert durch Dauer des Potentials

Nein, absolute Refraktärzeit bestimmt zwar maximale Frequenz von Aktionspotentialen, aber Graduierte Potentiale haben keine solche Einschränkung

Druckempfänger bei über 10.000 Hz

Druckgradientenempfänger bei unter 10.000 Hz

In Dezibel / dB SPL

Ja

Nein, die Reissner- (Vestibular-) Membran ist die dünne Trennschicht in der Cochlea zwischen Scala vestibuli & Scala Media & somit nicht in Kontakt mit den Haarzellen

—>Inneren & äußeren Haarzellen liegen im Corti-Organ, das sich in der Scala Media auf der Basilarmembran befindet & direkt darüber die Tektorialmembran, die mit Haarzellen direkte mechanische Wechselwirkung eingeht

Geschlossenes Kreislaufsystem

Richtig, Frösche haben 3-kammeriges Herz (2 Vorhöfe & 1 Kammer)& somit Durchmischung des Blutes, wodurch Trennung von Körper- & Lungenkreislauf fehlt

Nein, auch Vögel

Ja, alle 60 Tage

Ja

Ja (wahrscheinlich für Navigation)

1. Gegenstromprinzip von Wasser & Blut

   —>kontinuierlicher O2-Konzentrationsfradient

2. Oberflächenvergrößerung durch Kiemenlamellen

3. Dünne Zellschichten

Metanephridien, 2 pro Segment

Wimperntrichter filtert Coelomzellen aus Coelomflüssigkeit durch Ultradruckfiltration

In Blutgefäßen (Dissepiments)

1. ventrikuläre Kontraktion führt zum Schließen der Segelklappen & erhöht Druck im Ventrikel

2. Der erhöhte Druck im Ventrikel führt zum Öffnen der Taschenklappen (Lungen- & Aortenklappe) & Blut wird hinausgetrieben

Länger als neuronales AP

—>300-400 ms

1. Zahl der gleichen aktivierten motorischen Einheiten

2. Überlappungsgrad der Aktin- & Myosinfilamente

3. Eingehender AP-Frequenz an neuromuskulärer Endplatte

Es hemmt die Aktivität der lateralen Riesennervenfaser, um koordinierte & unidirektionale Weiterleitung des Fluchtreflexes sicherzustellen

1. Glandotrope Hormone stimulieren andere Hormondrüsen (TSH —> Schilddrüse)

2. Nicht-glandotrope Hormone regulieren direkt Erfolgsorgane (Wachstumshormon —> Muskeln, Knochen; Prolaktin —> Milchdrüsen)

1. Sekretion

2. Osmotische Filtration

Hauptsächlich Kaliumkationen

—>Protonen werden zunächst mit V-ATPase reingepumpt, dann über Antiporter mit K+/Na+ ausgetauscht

Kryptonephridialer Komplex

1. Enden der Malpighischen Gefäße liegen eng an

2. Perinephridialmembran (wasserundurchlässig)

3. Wasser kann nur aus Enddarm entzogen werden —>wassersparend

Absteigender Ast: nimmt zu (Wasser raus)

Aufsteigender Ast: nimmt ab (Ionen raus)

Proximalem Tubulus

In Bowmann Kapsel durch Ultradruckfiltration

In der Leber

Im Sammelrohr

—>Vesikel verschmelzen mit apikaler Membran

—>viele Aquaporine eingebaut: Harn wird Wasser entzogen

—>Kaffee & alk hemmen ADH Produktion

Säuger & Vögel

Keine Henle-Schleife

Sarkomer

Z-Scheibe

Motoneuron & die von ihm innervierten Muskelfasern

Arbeiten mit Graduierten Potentialen

—>verlieren an Stärke mit Laufstrecke

Vertebraten: Acetylcholin

Insekten: Glutamat, GABA

Wenig Myoglobin —> brauchen fast kein O2

—>schnelle phasische Muskelfasern

Stäbchen —> Rhodopsin, skotopisches Sehen (höhere Packungsdichte der Sehpigmente

—>besser geeignet für kleinere Photonenmengen)

Zapfen —> Iodopsin, photopisches Sehen

Dunkelstrom: Photorezeptoren dauerhaft depolarisiert

Lichteinfall:

1. Photonen fallen ein

2. 11-cis-Retinal wird zu all-trans-Retinal

3. Rhodopsin wird zu Metarhodopsin 2

4. Alpha-Untereinheit von G-Protein spaltet sich ab

5. Alpha-Untereinheit aktiviert Enzym

6. Phosphodiesterase wandelt cGMP in 5’-GMP

7. Kanäle schließen sich

8. Hyperpolarisation

9. Neurotransmitter GABA/Glutamat wird nicht ausgeschüttet

Invers: Photorezeptoren Licht abgewandt

Evers: Photorezeptoren Licht zugewandt

Appositionsauge: gute räumliche Auflösung, schlechte Lichtempfindlichkeit

—> Ommatidien durch Pigmentzellen permanent voneinander abgeschirmt

Superpositionsauge: Lichtinput auch von mehreren benachbarten Ommatidien

Akkomodation: Fokussierung des Auges auf Objekte

Adaption: Anpassung an Lichtverhältnisse

Nähe: Ziliarmuskel kontrahiert, Zonulafasern entspannt, Linse krümmt sich

Ferne: Ziliarmuskel entspannt, Zonulafaser gespannt, Linse abgeflacht

Muskel zieht Linse nach vorne & hinten

Bei Licht: wenig aktivierbares (11-cis-) Retinal

—>Schutz vor Überreizung

Bei Dunkelheit: viel aktivierbares Retinal

—>erhöhte Chance, dass wenigen Photonen eingefangen werden

Gibt keine Überschneidung von Apsorptionsspektren

Scolopidien

Im Abdomen

In den Vorderbeinen

Im 2. Antennensegment (Pedicellus)

Für Partnerfindung

Ionotrop: Rezeptor ist Kanal

Metabotrop: Rezeptor räumlich vom Kanal getrennt

Wiederherstellung des Ruhemembranpotentials durch Natrium-Kalium-Pumpe

Spannungsgesteuerte Kanäle erst ab Axonhügel

Vorher nur ligandengesteuerte Kanäle

Grenzfrequenz, ab der einzelne, schnell aufeinander folgende Lichtreize nicht mehr getrennt wahrgenommen werden, sondern als ein kontinuierliches Licht

—>Maß für zeitliches Auflösungsvermögen von Photorezeptoren