Tierphysiologie (Subject) / Energie (Lesson)

Energie

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• Was ist Physiologie? Was sind die Grundprinzipien der Tierphys.? physis = Natur; logos= Wort, Lehre Lehre der Lebensäußerungen und Funktionsweisen, gründet sich auf der Anatomie. Medizin, Ethologie, Ökologie, Molekularbiologie und Biochemie stellen die Physiologie zusammen. vegetative (Stoffwechsel-) u. Neurophysiologie Grundprinzipien: - ihre Vorgänge werden von den Gesetzen der Physik u. Chemie geleitet/bestimmt- der physiol. Phänotyp ist das Produkt aus Genotyp und seiner Umwelt- Adaption (-> Akklimatisierung; -> generationsübergr. Adaption)- Homöostase (Gleichgewicht) und Regulation
• Homöostase = Regulierer; Fähigk. jedes Organismus sein inneres Milieu zu kontrollieren/regulieren/aufrecht zuerhalten bei z.B. veränderter Temperatur, pH-Wert, osm. Druck.. (Gegenteil: Konformer) Bsp. Osmoregulierer: Königslachs: Kann im Süß -sowie Salzwasser leben, da er eine konstante Salzkonzentration im Blut halten kann. Im Süßwasser widmet er sich der Reproduktion, im Salzwasser dem Fressen. Auch das regulieren der Körpertemperatur o. des Blutzuckerspiegels sind Homöstasen. Es kostet viel Energie, aber dadurch kann nichtoptimales/schwankendes Habitat besiedelt werden
• Nahrungspyramide in Bezug auf Energie Je höher der Organismus in der Nahrungskette liegt, desto mehr Energie ging schon verloren, bevor dieser seine durch seine Nahrung aufnimmt (10% werden an die nächste Trophieebene weitergegeben). Dies ist der Grund dafür, dass in höherer Stufe die Artenvielfalt u. entsprechend auch die Biomasse abnimmt.
• (photo)autotroph vs. heterotroph photoautotroph= Org. wandeln die von der Sonne aufgenommene Strahlungsenergie in chem. Energie um. heterotroph= Org. nimmt chem. Energie auf, indem es autotrophe oder andere heterotrophe Org. frisst
• Anabolismus = Aufbau von körpereigenen Bestandteilen unter Energieverbrauch; energiereich
• Katabolismus = Abbau von Stfffwechselprodukten unter Energiegewinn; energiearm
• Intermediärstoffwechsel = Umwandl. der Metabolite
• Bsp. für exergonische Prozesse exergon= Energie wird freigesetzt -> Zellatmung, Katabolismus
• Bsp. für endergonische Prozesse endergon= Energie wird gebraucht -> aktiver Transport, Zellbewegung, Anabolismus
• ATP-Zyklus ATP -> ADP+Pi= Hydrolyse, setzt Energie frei, mit der endergonische Prozesse bewältigt werden ADP+Pi -> ATP= Synthese, benötigt Energie, welche durch exergonische Reaktionen gewonnen wird
• Wichtigste Energieträger ATP (Adenosintriphosphat, Nukleotid) = "universelle Energiewährung", sehr energiereich aufgrund der Anhydridbind. NADH + H+ (Nicotinamidadenindinucleotid) = Reduktionsäquivalent, v.a. im KatabolismusNADPH + H+ = v.a. im Anabolismus FADH2 (Flavinadenindinucleotid)
• Enzyme - wirken als Biokatalysatoren (verringern die Aktivierungsenergie)- meist Proteine (Ribozyme)- sind spezifisch (aktives Zentrum, Temperatur, pH-Wert, Ionen/Enzym/Substratkonzentration)- verändern das Gleichgewicht nicht
• Orte des Energiestoffwechsels Im Cytosol u. Mitochondrium. Proteine: für Pyruvat, Acetyl-Co-A, CitratzyklusFette: für Acetyl-Co-A (ß-Oxidation)Kohlenhydrate: für Pyruvat (Glykolyse)
• Glykolyse Glykolyse-Energieinvestition: 1x Glucose + 2 ATP -> 2x Glycerinaldehyd-3-phosphat + 2 ADPGlykolyse-Energiegewinn: 2x Glycerinaldehyd-3-phosphat + 4 ADP + 2 NAD+ -> 2x Pyruvat + 4 ATP + 2 NADH + H+Nettogewinn: 2 ATP + 2 NADH + H+ -> oxidat. Decarboxylierung (im Intermembranraum): Pyruvat + NAD+ + CoA + Acetyl-CoA + NADH + H+ + CO2
• Citratzyklus Acetyl-CoA + 2 NAD+ + 1 FAD + 1 GDP + Pi +2 H2O -> CoA-SH + 2 CO2 +3 NADH+ H+ + 1 FADH2 + 1 GTP
• Glucose-Abbau (aerob vs. anaerob) Aus Lactat, Aminosäuren und Glycerol kann durch Gluconeogenese (in Leber u. Niere) Glucose synthetisiert werden. Außerdem können Fructose und Galactose in Glucose umgewandelt werden. Säuger können aus Fettsäuren keine Glucose synthetisieren (Glyoxylatzyklus) aerob: Glucose (C6H12O6) + 6 O2 + 36 ADP + 36 Pi -> 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP + 36 H2O anaerob ("Milchsäuregärung"): Glucose + 2 ADP + 2 i -> 2 Laktat (C3H6O3) + 2 ATP + 2 H2O
• Energieverbrauch i.B. auf Körpermasse & Volumen-Oberfl-Verhältnis Große Tiere brauchen mehr Energie, allerdings ist der gewichtsspez. Grundumsatz bei kleinen Tieren höher als bei großen. Bei Zunahme des Körpergewichts um den Faktor 10 nimmt der gewichtsspez. Energieumsatz um ca. 50% ab. Fläche nimmt mit x2 zu, Volumen mit x3, deshalb haben größere Tiere mehr Volumen pro Fläche und kleine Tiere, mehr Fläche pro Volumen.

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