Biologie (Subject) / Tierphysiologie (Lesson)

Grundlagen der Tierphysiologie

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• Welche grundsätzlichen Arten von Synapsen gibt e, wie unterscheiden sich diese? 1.) elektrische Synapse - direkte elektrische verbindung - erhalten das Vorzeichen ( in der Regel erregende) - verzögerungsfrei - normalerweise bi - direktional 2.) Chemische Synapse - Transmitter ändern postsynaptische Permeabilität (Andocken an Postsynaptische Rezeptoren -> Veränderung) - hemmend oder erregend (abhängig vom Postsynaptischen Rezeptormolekül) - Zeitverlust (ca. 1ms) - unidirektional (gleichrichtend)
• Wie verläuft Schritt - für - Schritt die Erregungsübertragung an der Motorischen Endplatte? 1.) Eintreffen Aktionspotential --> synaptische Übertragung wird in Gang gesetzt 2.) Öffnen der Na+ Kanäle --> Depolarisation der Membran der synaptischen Endigung (Endknöpfchen) 3.) Durch Depolarisation der Membran -> Öffnen der spannungsgesteuerten Ca2+ - Kanäle 4.) Einstrom Ca2+ in die Zelle --> Fusion der Vesikel mit Acetylcholin mit der präsynaptischen Membran (Verschmelzung) --> Freisetzung Ach in synaptischen Spalt 5.) Acetylcholinmoleküle diffundieren duch den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran 6.) Aktivierte Rezeptoren öffnen ligandengesteuerten Na+ - Kanäle --> Depolarisation postsynaptische Membran. --> Depolarisation breitet sich aus; Auslösung eines Aktionspotentials im benachbarten Membranbereich. 7.) Abbau von Ach im synaptischen Spalt durch das Enzym Acetylcholinesterase --> Wiederaufnahme in präsynaptische Zelle zur Resynthese 8.) Nach der synaptischen Übertragung werden Ach und synaptische Vesikel recycelt
• In welchen Mengeneinheiten werden Transmitter freigesetzt? 1 Vesikel = 1 Quant
• Wie ist ein Transmitter definiert? Neurotransmitter - Synthese in Neuronen - in präsynaptischer Endigung vorhanden - Freisetzung mit postsynaptischer Wirkung - Wirkung bei exogener Gabe - Spezifische Entfernungsmechanismen
• Was besagt das Dale - Prinzip? jedes Neuron schüttet (in der Regel) nur einen Typ von Transmitter aus Der gleiche Typ von Transmitter kann abhängig vom Rezepto unterschiedliche Wirkung entfalten
• Zwei Transmitter - erregende Wirkung Zwei Transmitter - hemmende Wirkung erregende Transmitter - Adrenalin/ Noradrenalin + Acetylcholin hemmende Transmitter - Glycin + GABA
• Welche Struktur entscheidet ob die Synapse inhibitorisch oder exzitatorisch reagiert? Postsynaptisches Rezeptormolekül - Erregend: Bildung eines erregenden postsynaptischen Potentials (EPSP) Na+/ Ca2+ - Hemmend: Bildung eines inhibitorischen postsynaptischen Potentials (IPSP) CL-/ K+
• Wie sind erregende und hemmende Synapsen charakterisiert, welche ionalen Vorgänge sind dort (und warum) zu beobachten?
• Nach welchen Regeln werden Transmitter - Rezeptoren klassifiziert (je ein Beispiel) 1.) Art der Rezeptor - Ionenkanal Beziehung: - Ionotrope Rezeptoren: selbst Ionenkanäle; ACh - Metabotrope Rezeptoren: selbst keine Ionenkanäle, sekundäre Veränderung der Ionenkanäle über G - Proteingekoppelte Rezeptoren (cAMP) oder Enzymgekoppelte Rezeptoren (Insulin) 2.) Art der Steuerung - Spannungs gesteuert - Depolarisation - Liganden gesteuert - Botenstoffe - Mechanisch gesteuert - Druck - Licht gesteuert - Licht - Temperatur gesteuert - Temperaturveränderung
• Was bedeutet räumliche Summation, zeitliche Summation, synaptische Addition, synaptische Subtraktion. Warum sind diese Vorgänge im Nervensystem wichtig?
• Nennen Sie vier Synapsengifte mit unterschiedlichen Wirkmechanismen an der Synapse Gift der schwarzen Witwe - gleichzeitige Entleerung der Vesikel Insektizide (Alkylphosphate) - hemmt ACh - Esterase Curare (Pfeilgift) - ACh - Rezeptor - Blockade Botulinumtoxin - hemmt Vesikel - Endocytose
• Welchen Wert hat das typische Membranpotential, welche Zellen des Körpers zeigen ein Membranpotential? Jede (lebende Zelle) Polarität: intrazelluär -/ extrazellulär + Typische Spannung (Potentialdifferenz): -70mV
• Was sind die Ursachen des Membranpotentials? 1.) Ungleichverteilung von Ionen 2.) Selektive Permeabilität der Membran (Ionenkanäle) 1.) + 2.) Diffusion geladener Teilchen 3.) Zwei entgegengesetzte Kräfte im elektro-chemischen Gleichgewicht a) chemische Triebkraft durch Konzentrationsgradienten (Dimension: Energie/Menge: J/mol) b) elektrische Triebkraft durch Potentialdiffernezn (potentielle Energie von Ladungen im elektrischen Feld, Volt) -> Diffusionspotential(differenz)(elektrische Spannung) = Ruhepotential 4.) Na/K- Pumpe (ATP - Verbrauch) zur Aufrchterhaltung
• welche physikalischen Kräfte sind für das Membranpotential verantwortlich, welche Wirkung haben sie?
• Gleichgewichtspotentials eines Ions: - Definition - Berechnung (Formel) - Wert für verschiedene Ionen - Bedeutung für Erregung - Definition: Gleichgewichtspotential (Umkehrpotential): elektrische Potentialdifferenz, die der Diffusionskraft genau gleich und entgegengesetzt ist. - Berechung (Formel) = Nernst - Gleichung E (Potentialdifferenz) = (R[ allg. Gaskonstante]* T[absolute Temperatur])/ zF[Anzahl der elektrischen Ladungen, die von einem mol x getragen werden]) * log (x aussen/ x innen)[Quotienten der x- Konzentration außerhalb und innerhalb der Zelle] - Werte für verschiedene Ionen (bei 37°): a) K+ = -80mV b) Na+ = +62mV c) Cl- = -80mV d) Ca2+ = +240mV - Bedeutung für Erregung (a) große Veränderungen des Membranpotentials werden durch kleinste Veränderungen der Ionenkonzentration verursacht (b) Die Nettodifferenz der elektrischen LAudng entsteht an der inneren und äusseren Oberfläche der Membran (5nm): Kapazität der Membran (c) Wenn der Konzentrationsunterschied an der Membran für ein Ion bekannt ist, lässt sich ein GGW - Potential für dieses Ion berechnen. (d) Die Rate des Ionenflusses durch die Membran ist zur Differenz zwischen Membranpotential (Em) und GGW-Potential (Eion) proportional. Elektronische Triekraft je Ion = Em - Eion
• Welches Ion hat den weitaus grössten Anteil am Ruhepotential? Ruhepotential = Kalium - GGW - Potential
• Was passiert, wenn Ionenkanäle für ein Ion öffnen, dessen Gleichgewichtspotential vom Ruhepotential verschieden ist? wenn Eion negativer als Em -> Ausstrom aus der Zelle wenn Eion positiver als Em -> Einstrom in die Zelle
• Was ist ein Leckstrom und wie wird ihm von der Zelle begegnet?
• Was pssiert und - warum ()ional und mit dem Wert des Membranpotentials), wenn sich am Ruhepotential a) Kalium - Kanäle öffnen b) Natrium - Kanäle öffnen c) Chlorid - Kanäle öffnen a) Kalium strömt aus der Zelle aus (Konzentrationsgefälle); nur ein bisschen da Ruhepotential = Kalium Gleichgewichtspotential b) Natrium strömt in die Zelle ein (Konzentrationsgefälle, aussen mhr Natrium als innen normalerweise + elektr. Spannungsunterschiede GGW - Potential von Na positiv; daher strömen Teilchen zu negativ Feld) und es kommt zu einer Depolarisation, Membranpotential wird positiv c) Chlorid strömt in die Zelle ein (Konzentrationsgefälle, normalerweise mehr Chlorid - Teilchen aussen) und es kommt zu einer Hyperpolarisation; Membranpotntial wird negativer
• Wie sieht das Ersatzschaltbild eines Membranausschnittes aus,w as bedeuten die verschiedenen Komponenten?
• Was versteht man unter "elektrotonischer" Erregungsausbreitung?
• Was ist die Membranlängskonstante und wovon hängt sie ab? - Distanz bei der Spannung um 37% (1/e) abfällt (Distanz nach der gerade noch ein Aktionspotential ausgelöst werden kann) - Maß für die Effektivität der Weitergabe -> effektiv, wenn Ri (Längs(Innen-)Widerstand der Zelle) möglichst gering + Rm möglichst hoch (Membranwiderstand) -> je größer der Durchschnitt einer Zelle, dest geringer wird der Längswiderstand (jedoch nimmt so auch der Membranwiderstand ab, bedingt durch die größere Oberfläche, mehr Diffusion von geladenen Teilchen) -> durch Myelinisierung wird Membranwiderstand hoch gehalten
• Was ist die Membranzeitkonstante, wovon hängt sie ab? - Zeit, bis Membranpotential auf 63% des Maximums angestiegen ist (Maß für die Geschwindigkeit der Potentialänderung) - abhängig vom Membranwiderstand (Rm) und der Membrankapazität (Cm; Ladungsfassungsvermögen --> wieviel Ladung kann der Membrankondensator pro Spannung speichern) - je
• Welche Parameter und warum bestimmen die Effizienz der Erregungsausbreitung?
• Wie müssen Nervenfasern gebaut sein, und warum um möglichst effizient und schnell Erregung zu leiten?
• Weshalb bestimmen die Membran - Längs und die Membran - Zeitkonstante die Effizienz/ Geschwindigkeit der Erregungsausbreitung an welchen Prozessen zeigt sich dies?
• Worin unterscheiden sich die passive und aktive Erregunsgausbreitung, welche Besonderheiten sind bei der aktiven Erregungsausbreitung zu sehen? a) Passive elektrotonische Weiterleitung - alle Neuronen - nur abhängig von physikalischen Eigenschaften der Neuronen - Paramter: Längs- und Membran-Widerstand und Membran-Kapazität - Weiterleitung mit Dekrement (Abschächung)aufgrund Kabeleigenschaften (Anteil an Strom fließt dch Zellmembran nach aussen ab, nicht mehr nach vorne) - Rolle der elektrotonischen Erregungsausbreitung 1. räumliche und zeitliche Integration von PSPs 2. Auslösen eines APs: ja/nein (Dendriten zu Axonhügel) 3. Geschwindigkeit eines APs (marklose Fasern) (b) Aktive Weiterleitung durch Aktionspotentiale - Neuronen mit spannungsgesteuerten Ionenkanälen (Verstärkung) - abhängig von physikalischen Eigenschaften der Neuronen und von Eigenschaften der spannungsgesteuerten Ionenkanälen
• Wie entsteht Schritt für Schritt ein Aktionspotential, welche Änderungen der leitfähigkeiten welche Ionenströme sind zu beobachten?
• Welche Vorteile hat die saltatorische Erregungsausbreitung, und was sind die Gründe?
• Welche Erregungsausbreitungsgeschwindigkeiten sind an Nervenfasern zu messen, wie werden Nervenfasern entsprechend der Leitungsgeschwindigkeit klassifiziert?
• Wie kommt es zu spontan Aktivität von manchen Nervenzellen, welche Funktion erfüllt sie?
• Wie wirkt das Nervengift TTX? - Blockier Spannungsgestuerte Na+ - Kanäle --> Blockade von Aktionspotentialen - diverse Lähmungserscheinungen, vorallem Atemmuskulatur
• Nennen Sie 5 Sinnessysteme, die Haarsinneszellen als Rezeptoren verwenden. Ströumungssinn Schweresinn Drehsinn Hörsinnesorgane Elektrorezeptoren Unterschiede in: - Struktur der reizleitenden Apparate, also wie mechanische Reize auf haarzellen übertragen werden - Zentrum neuronalen Verarbeitung
• Wie heissen die Sinensorgane des Strömungssinns, Drehsinns, Schweresinns, Hörsinns und elektrischen Sinns? - Strömungssinn:Seitenlinienorgan - Drehsinn: Crista (in Ampulle) -> Bogengänge - Schweresinn: Macula - Hörsinn: Papilla - Elektrischer Sinn: Lorenzinische Ampullen
• Worin unterscheiden sich die Sinnesphysiologie und die Wahrnehmungspsychologie? Nennen Sie ein Beispiel. Sinnesphysiologie: - Physische objektive Dimension - Erforschung der physikalisch-chemischen Folge an Ereignissen von der Aufnahme von Reizenergie, ihrer Umsetzung in neuronale Aktivität und ihre Verarbeitung im Gehirn. - Codierung elektromagnetischer Wellen der Wellenlänge 400nm    
• Wie wird der Schalldruckpegel berechnet? Was ist der Unterschied zwischen dem Schalldruck und dem Schalldruckpegel?
• Die Aussage "Eine Schleiereule hört sehr gut." Für welchen Hörparameter trifft diese Aussage zu, für welchen nicht?
• Welche Sinnesmodalitäten finden sich im Tierreich? Welche davon sind nicht beim Menschen zu finden? - Sehen - Hören - Riechen - Schmecken - Tasten · Drehsinn · Schweresinn · Schmerz · Temperatur - Infrarot - Elektrische Felder - Magnetsinn
• Was besagt das "Gesetz" der spezifischen Sinnesenergien? Was ist ein "adäquater Reiz"? Sinnemodalität = Die vom Sinnesorgan vermittelten Empfindungen Gesetz der spezifischen Sinnesenergien: Eine Sinnesmodalität wird nicht durch den Reiz, sondern durch das gereizte Sinnesorgan bestimmt. adäquater Reiz: Der Reiz der die minimale Energie benötigt, im das betreffende Sinnesorgan zu erregen (Licht beim Auge, Schall beim Ohr) Erregung auch durch inadäquate Reize möglich; Menthol - Kaltsensoren der Mundschleimhaut; Druck auf dem Auge . Seheindrücke
• Was ist eine Psychometrische Funktion, warum ist die psychometrische Funktion keine Treppenfuntion? Wie ist die Detektionsschwelle definiert? - Psychophysik: Untersuchung der Beziehung zwischen physikalischen Reizen und deren Wahrnehmung -> Ziel: Entwicklung psychophysischer Beziehungen (Gesetze), die benutzt werden können um die Wahrnehmung physikalischer Reize vorhersagen zu können. - Psychometrische Funktion: Beschreibung des Zusammenhangs zwischen der Stärke eines Reizes und der Wahrscheinlichkeit, den Reiz zu entdecken oder klassiefizieren zu können. Methode: Systematische Variation der Reizstärke in vielen Zwischenschritten; Ermittlung der Wahrnhemungsschwellen -> wiederholte Präsentation von Lichtpunkten in verschiedenen Intensitäten; Antwort Vpn ob sie den Reiz gesehen hat oder nicht (bei Diskrimination Standardreiz und Vergleichsreiz; war der zweite Reiz heller als der erste?) -> JA/ NEIN: Punkt subjektiver Gleichheit = Antwortverhalten: 50%; wenn diese Schwelle überschritten = Wahrnehmungsschwelle (unterhalb des Schwellenwertes bedeutet nicht unsichtbar oder unterschied nicht wahrnehmbar, sondern nur dass die Wahrscheinlichkeit geringer ist es zu entdecken < 50%; je geringer die Intensität oder der Unterschied, desto geringer die Wahrscheinlichkeit) - Treppenfunktion würde bedeuten dass man perfekt in der Lage ist zwischen zwei Reizen zu unterscheiden; Reize mit geringer Intensiät = sehr unterwahrscheinlich zu entdekcen; Reize mit sehr starker Intensität = sehr wahrscheinlich zu entdecken
• Was ist der Unterschied zwischen einer Detektion und einer Dikrimination? Detektion: Minimale Reizintensität, die wahrgenommen werden kann; Absolutschwellen (RL = Reizlimen) Diskrimination: Unterschied zwischen zwei reize, damit diese als ungleich wahrgenommen werden; Unterschiedsschwellen (just noticeable differnce; DL = Differnzlimen)
• Eine Versuchsperson kann ein Gewicht von 1 N und 1.020 N, sowie ein Gewicht von 2 N und 2.040 N gerade noch als verschieden wahrnehmen. Welchen Wert hat der Weberbruch in diesem Beispiel? Weber Konstante: K = Just noticeable Diffence / Intensität des Standardreizes K = 20/1000 bzw. 40/2000 = 0.02
• Welche Funktion haben Sinneszellen? 1. Energiewandler a. Die (mechanische, chemische, elektromagnetische…) Energie des Außenreizes wird in elektrische Energie überführt. 2. Filter a. Nur bestimmte Anteile aus dem Gesamtspektrum der Energie des Außenreizes werden in elektrische Energie überführt. 3. Verstärker a. Außenreize liefern kaum Energie, sondern triggern intrazelluläre Signalkaskaden. 4. Kodierer a. Intensität des Außenreizes wird in Amplitude des Rezeptorpotentials übersetzt (Amplitudenmodulation = Transduktion), dann in die Frequenz einer Folge von Nervenimpulsen (Frequenzmodulation = Transformation)    
• Aus welchen Schritten besteht die Reiz-Erregungs-Transformation? 1.) Energie des äußeren Reizes (Intensität) 2.) Transduktion (Öffnen/ Schließen von Ionenkanälen in Rezeptormembran) → Energiewandlung, -verstärkung, -filterung, -codierung a. Graduiertes Rezeptorpotential (AM); lokale Antwort, elektrotonische Ausbreitung 3.) Transformation (Umcodierung; Bildung und Fortleitung von Impulsen) a. Alles oder nichts Aktionspotentiale (EM)
• Welche grundsätzlichen Arten von Rezeptorproteinen gibt es? Ionotrope Rezeptorproteine: Bindung von Liganden/ Druck bei Mechanorezeptor/ Agonist & erster Schritt der Signatransduktion -> Bindung führt zu Öffnung des Kanals; Änderung der Leitfähigkeit der Zellmembran -> Änderung der Membranpotentials Metabotrope Rezeptorproteine: Bindung an Rezeptor -> second messenger Prinzip; Aktivierung eines zweiten Botenstoffes intrazelluär führt zur Öffnung der Kanäle; bzw. zum Start der Signaltransduktion
• Welcher Prozess bewirkt, dass die Entladungsrate einer Sinneszelle proportional zum Logarithmus der Reizintensität ist? Welche Kodierungsvorteile bringt dieser Sachverhalt mit sich?
• Wie gelingt es Sinneszellen, ein breites Intensitätsspektrum abzudecken?
• Welches zeitliche Antwortverhaltn von Rezeptoren lässt sich unetrscheiden?
• Wie heissen die beiden Schulen der objektiven verhaltensforschung des letzten Jahrhunderts, was sind die Hauptinteressen welches ihre wichtigsten Vertreter? 1. Ethnologie (europäische Schule) → Vergleichende Verhaltensforschung a. Kennzeichen: Untersuchung des angeborenen Verhaltens, Betonung der Erbanlagen, Freilandbeobachtungen b. Konrad Lorenz, N.Tinberger, K. von Frisch 2. Behaviorismus (amerikanische Schule) → a. Kennzeichen: Untersuchung des erlernten Verhaltens (Dressur, Konditionierung), Betonung der Umwelt, Laboruntersuchungen b. Skinner, Watson
• Welche charekteristischen Komponenten besitzt das Instiktverhalten (Erbkoordination)? Instinkte - art typische, ererbte Grundausstattung an Verhaltensweisen - angeborene Verhaltensmechanismen, die sich unter natürlichen Bedingungen in sinvollen und zielgerichteten Verhaltensweisen manifestieren - beruhen auf phylogenetischen Anpassungsprozessen (evolutionäre Anpassung des Genoms) Instinktverhalten - Erbkoordination, fixed action pattern, wird nur dann ausgelöst wenn zum adäquaten äußeren Reiz auch die adäquate innere Situation vorhanden ist - Schlüsselreiz - innere Handlungsbereitschaft (Trieb, Motivation) - aktiviert angeborenen Auslösemechanismus (AAS)

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