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Biologie (Subject) / Bio2 (Lesson)

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Hydra vulgaris klassischer Modellorganismus-> Regenerationsvermögen! stark abgeleitet: keine Medusen, Eier/spermien werden direkt vom Polypen gebildet embryonale Stadien kaum zugänglich Süßwasser-Cnidarier wenn es auf der ventral/basalen Achse (Längsachse ) halbiert wird entstehen 2 neue Hydren
Anthozoa (Seeanemonen, Korallentiere) oft bilateralsymmetrisch keine Medusenform Septeenzahl nx6 oder nx8 Tendenz zur Größenzunahme -> aber durch begrenzte Reichweite von Flagellenvermitteltem Transport + Diffusion von Nährstoffen im Gastralraum Anpassungen: vergrößerte Einzelpolypen mit verstärkter Septierung des Gastrovaskularsystems oder Koloniebildung-> Einzelpolypen bleiben durch Gastrovaskularsystem verbunden Korallenriffe: entsprechend massive oder verzweigte Skelettbildungen nahe der Wasseroberfläche: Photosynthese (symbiose mit Zooxanthelle-Algen) kann Planktonfang als Energiequelle ersetzen
achstrahlige Korallen achtstrahlige Symmetrie bilden Kolonien Gastrovaskularräume stehen über Röhrensystem (Solenien) miteinander in Verbindung diese verlaufen durch ausgedehnte Mesoglea (Coenchym) Oberfläche der Kolonie mit Epidermis bedeckt Skelett (Kalk + Proteine) wird in Coenchym abgegeben-> Endoskelett
Lebenszyklus einer Qualle (kleine Polypen) Strobila (sieht aus wie geschichtete Medusen) -> junge meduse -> erwachsene Meduse -> Ei -> Planula -> Scyphistoma -> Stobila ->...
Lebenszyklus einer Qualle (kleine Polypen) Strobila (sieht aus wie geschichtete Medusen) entsteht durch terminale Knospung von Medusenlarven (Strobilation) -> junge meduse -> erwachsene Meduse -> Ei -> Planula -> Scyphistoma -> Stobila ->...
Ctenophora Zusammenfassung • Rippenquallen leben räuberisch• Durch ihre Tentakel fangen sie Plankton,Tierlarven, Würmer, Krebse, Nesseltiere, oder sieverschlingen andere Rippenquallen, aber zuweilenauch kleine Fische.• Sind die Tentakel mit Nahrungspartikeln behaftet,können sie eingezogen und an der Mundöffnungabgestreift werden.• Durch innere Geißeln werden sie von dort in denMagen befördert.• Rippenquallen sind Zwitter und vermehren sichi.d.R nur geschlechtlich.• Kein Generationswechsel• keine echten Larven (ohne Metamorphose),Jungtiere sind Miniaturversion der erwachsenenTiere• Die phylogenetische Stellung der Rippenquallen als "zweiterAst" nach den Schwämmen ist umstritten – ist die molekularePhylogenie fehlerhaft, oder sind Schwämme sekundärvereinfacht (kein Nervensystem)???
Fortbewegung Ctenophora nicht Rückstoß-Prinzip (wie Quallen) sindern durch schlagende Plättchen, die aus verschmolzenen Zilien bestehen
Ctenophora Zusammenfassung • Rippenquallen leben räuberisch• Durch ihre Tentakel fangen sie Plankton,Tierlarven, Würmer, Krebse, Nesseltiere, oder sieverschlingen andere Rippenquallen, aber zuweilenauch kleine Fische.• Sind die Tentakel mit Nahrungspartikeln behaftet,können sie eingezogen und an der Mundöffnungabgestreift werden.• Durch innere Geißeln werden sie von dort in denMagen befördert.• Rippenquallen sind Zwitter und vermehren sichi.d.R nur geschlechtlich.• Kein Generationswechsel• keine echten Larven (ohne Metamorphose),Jungtiere sind Miniaturversion der erwachseneTiere durchgehender Darm kein Generationswechsel • Die phylogenetische Stellung der Rippenquallen als "zweiter Ast" nach den Schwämmen ist umstritten – ist die molekularePhylogenie fehlerhaft, oder sind Schwämme sekundärvereinfacht (kein Nervensystem)???
Anatomie Seestachelbeere Mund + Afteröffnung (rest ähnelt Cnidaria) Epidermis + Gastrodermis Mesoglea Gastrovaskularraum einfaches Nervennetz um Schlund, Tentakel, Statocyste Rippenplatten: Bänder fusionierter Cilien, zur Fortbewegung schwimmt mit Statocyte/anus voraus (andere Rippenquallen mit Mund voraus)
Merkmale der Nematoda hohe Artenzahl, trotzdem morphologisch sehr einheitlich Besiedelung verschiedenster Lebensräume oft parasitisch ernähren sich von Bakterien, Einzellen, Körpersäften der Wirte, einige räuberisch • Integument: Hypodermis (meist syncytial), mit mehrschichtiger Cuticula• Lokomotion: schlängelnd; nur Längsmuskulatur; „Hautmuskelschlauch“• Skelett: „Hydro-Skelett; Körperflüssigkeit unter erhöhtem Druck (ca. 0,3 barÜberdruck bei Ascaris)• Leibeshöhle: Pseudocoel (Raum zwischen Epidermis- und Darm-Basallaminanicht vollständig mit mesodermalem Gewebe ausgekleidet)• Blutgefäßsystem: fehlt• Atmung: Hautatmung; z.T. anaerob• Verdauung: mukulöser Pharynx & Enddarm (beide ektodermal), Mitteldarmentodermal & i.d.R. ohne Muscularis, nicht abschnittsweise differenziert.• Exkretion/Osmoregulation: über wenige Drüsenzellen, v.a. H-Zelle; z.T. auchüber Körperoberfläche / Darm• ZNS: Rektal- und Schlundkommissur verbinden ventralen Nervenstrang mitdorsalem Nervenstrang. Sinne v.a. Chemo- & Mechanorezeptoren, bei einigenFormen auch Pigmentbecherocellen• Fortpflanzung: i.d. R. getrenntgeschlechtlich, z.T. hermaphroditisch oderparthenogenetisch (d.h. aus unbefruchteten Eizellen)• Entwicklung: „determinative“ Furchung (Zell-Stammbäume), Tendenz zurZellkonstanz & zur Bildung von Syncytien.
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Cuticula der Nematoda Häutungstiere (Ecdysozoa)-> enthalten Häutungshormon Ecdyson (wie Arthropoda) Cuticula der Nematoda:Kollagen-ähnliches Protein (Chitin nur in Eihüllen + Pharynx) zum Verglecih Arthropoda: Chitin + Proteine
Grundbauplan Nematoda Skelett: „Hydro-(statisches)Skelett: Körperflüssigkeit unter erhöhtem DruckBlutgefäßsystem: fehlt (sekundär?!)Atmung: HautatmungVerdauung: Mitteldarm; muskulöser Pharynx & Enddarm (beide ektodermal: mit Cuticulaausgekleidet), z.T. cuticuläre Zähnchen (räuberische Arten) oder Stilett (Pflanzensauger)Exkretion: H-Zelle bzw. über Körperoberfläche / Darm (NH4) ZNS: Rektal- und Schlundkommissur verbinden ventralen Markstrang mitdorsalem Nervenstrang.Sinne: Chemo- & Mechanorezeptoren, bei einigen Formen auch PigmentbecherocellenEinfaches Nervensystem: C. elegans von Sidney Brenner u.a. deshalb ausgewählt: nur302 Nervenzellen! Chemische Synapsen, aber keine Aktionspotentiale!!
Fortbewegung Nematoda Lokomotion schlängelnd Körperkrümmung in der dorsoventralebene (sieht aus wie ein s) nur 2 antagonistisch wirkende Längsmuskel systeme Hautmuskelschlauch wird durch Druck der Coelomflüssigkeit aufgepumpt + ausgesteift dorsale + ventrale msukulatur sind Antagonisten, statt Knochen dient "Hydroskelett" als Widerlager
Lebenszyklus Caenorhabditis elegans (2-3 Tage) in utero: 2 Zellen Eier werden im Gastrulastadium gelegt (ca 30 zellen) ex utero: Zellen falten sich 3fach, sodass fädiger wurm entsteht wurm schlüpft daraus kann Dauerlarve entstehen (als Anpassung an saprobiotische Lebensweise) oder direkt das erwachsene Tier heranwachsen
invarianter Zellstammbaum Nematoda embryonale Zellteilungen folgen festem Schema, das immer identisch abläuft Ausfall von zellen kann idr nicht kompensiert werden hier: determinative entwicklung im ggs zu Vertebraten: regulative Entwicklung
Fortpflanzung + Entwicklung Nematoda meist getrenntgeschlechtlich Hermaphroditen mgl (saprobiotische Zooparasiten) parthenogenese mgl
Spermien, Spiculum Nematoda Kopulationsapparat: Spicula dienen der Verankerung des Männchens an Vulva amöboide Spermien: bewegliche Cilien und Flagellen fehlen bei (meisten) Nematoden -> amöboide Bewegung mit Lamillipodien
Lebenszyklus: Trichinose (Trichinella) L3 wird über Fleischnahrung aufgenommen Entwicklung im Darm zu geschlechtsreifen Würmern Weibchen produzieren L2 Larven (Viviparie) L2 gelangt über Blutbahn ins Muskelgewebe L3 wird in Muskulatur eingekapselt (lange lebensfähig, 30J im Schwein, 11J im Menschen) Übertragungsstrategie: beim Tod des Wirts Infektion des Fressfeindes/Aasfressers, kein Entwicklungsstadium im Freien
Lebenszyklus Ascaris lumbricoides (Menschenspulwurm) transenterosomatische Wanderung Infektion: Eier werden verschluckt, Larven schlüpfen im Duodenum/Dünndarm Wanderung: Larven dringen in Gefäßsystem ein + gelangen über Leber (dort gewisse Zeit Gewebsparasit) + Herz in Lunge-> in Lunge bohren sich Larven durch Alveolenwandung, steigen über Trachea in Schlund auf + werden verschluckt Reifung/Proliferation: Larven komplettieren Entwicklung im Dümmdar,, werden dort geschlechtsreif (Weibchen produzieren täglich ~20000 Eier), befruchtete Eier beginnen Entwicklung nach Ausscheidung Entwicklungsdauer im Freien (18°) ca 2 Monate. unter Fingernagel 8 Tage Problem: Eier können über Jahre infektionsfähig bleiben
Lebenszyklus Ascaris lumbricoides (Menschenspulwurm) transenterosomatische Wanderung Infektion: Eier werden verschluckt, Larven schlüpfen im Duodenum/Dünndarm Wanderung: Larven dringen in Gefäßsystem ein + gelangen über Leber (dort gewisse Zeit Gewebsparasit) + Herz in Lunge-> in Lunge bohren sich Larven durch Alveolenwandung, steigen über Trachea in Schlund auf + werden verschluckt Reifung/Proliferation: Larven komplettieren Entwicklung im Dümmdar,, werden dort geschlechtsreif (Weibchen produzieren täglich ~20000 Eier), befruchtete Eier beginnen Entwicklung nach Ausscheidung Entwicklungsdauer im Freien (18°) ca 2 Monate. unter Fingernagel 8 Tage Problem: Eier können über Jahre infektionsfähig bleiben Ansteckung durch verunreinigte Nahrungsmittel/Trinkwasser oder Über Spulwürmer von Hund, Katze, Fuchs... dann: Mensch ist Fehltwirt -> Entwicklung nur bis Larvenstadium
Nematoda: Exkretion + Osmoregulation NH4 wird mittels Diffusion durch Cuticula hindurch ausgeschieden H-Zellsystem dient wsl Osmo- + Ionenregulation (1 Zellkern, größte Zelle des Tiers) andere Stoffwechselprodukte werden über Exkret-Drüse + Darm ausgeschieden
Acoelomata: Querschnitt außen-> Innen Ektoderm Parenchym (Mesoderm) mesodermale Organe Darm (Entoderm) keine Leibeshöhle
Pseudocoelomat : Querschnitt außen-> innen Ektoderm Mesoderm (Muskel) Pseudocoel (vom Blastocoel abgeleitet) mesodermale Organe Darm (Entoderm)
Eucoelomat: Querschnitt Ektoderm mesodermales Peritoneum mesodermales Organ (in Peritoneum "eingepackt") Mesenterium ("Scheidewand" um zum Darm zu kommen) Coelom Darm (vom Mesenterium "eingehüllt")
Merkmale Plathelminthes (Plattwürmer) unsegmentiert, wurmförmig, ohne Kutikulakeine Respirationsorgane => grosse Formen immer abgeplattet (Diffusionsweg!),kleine Formen meist ± drehrundmeist sehr klein (ab 1 mm), aber einige grosse Formen (Planarien und Polycladen bis 30cm, Fischbandwurm bis 25 m)acoelomat - keine Leibeshöhle, Raum zw. Epidermis und Darm mit bindegewebigemParenchym ausgefüllt, das wie ein Hydroskelett der Muskulatur als Wiederlager dientHautmuskelschlauch mit Längs-, Ring- und dazwischen Diagonalmuskeln;Epidermis ursprünglich mit Cilien, Drüsenreichkeine Kutikula - Formgebend sind Basalmembran der Epidermis + MuskulaturSklerotisierte Hartteile in Epidermis oder Geschlechtsorganen sind intrazellulär oderDerivate der Basalmembranrecht komplexes Nervensystem, komplexe GeschlechtsorganeExkretion und Osmoregulation: ProtonephridienGastrovaskularsystem mit einer Öffnung (Pharynx), ähnlich wie bei CoelenteratenSinnesorgane: Pigmentbecher-Augen, Statocysten, Cilienrezeptoren = Tasthaaremeist protandrische Zwitter, innere Befruchtungursprünglich wohl Spiralfurchung und direkte Entwicklung, parasitische Arten meistmit Larvenstadien (Miracidium, Cercarie, Oncosphaera etc.)
Anatomie einer Planarie (Strudelwurm) Gastrovaskularsystem (analog zu Cnidaria) anteriorer + 2 posteriore Äste des Darms eine Öffnung: gleichzeitug Mund + Anus Exkretionssystem: dorsales Netzwerk von Kanälen mit Reusengeißelzellen: Protonephridien ZNS mit Gehirn, Marksträngen + vielen Kommissuren Umfangreiches Reproduktionssystem: Hoden + Ovarien, Genitalporus separat von Mund/Anus
Gastrovaskularsystem Turbellaria Verteilung von Nährstoffen + Verdauungsresten über Darmdivertikel Transport durch entodermale Zilien Durchmischung durch Bewegungen der Körpermuskulatur Ähnelt Radiata!
Plathelmithes: Querschnitt liegt alles im Raum zwischen Darm + Epidermis Parenchym (lockeres Bindegewebe) + ECM, KEIN Coelom Parenchymmuskulatur (uA dorsoventrale Muskelfasern) + Hautmuskelschlauch Neoblasten: totipotente kleine Zellen (Stammzellen) -> wichtig für Regeneration Pigmentzellen Pharynx Nervenstränge Hoden + Ovare
Plathelmithes: Bewegungsapparat kleine Formen: gleiten mittels epidermaler Zilien Tricladida: "Wellenbewegungen" ventraler Muskeln Polycladida: undulierende (wellenförmig) Schwimmbewegungen, teilweise: "laufen" sie über Substrat Landplanarien: Schleimfaden als Brücke außen: Ringmuskulatur innen: Längsmuskulatur dazwischen: diagonale Muskulatur
Augen der Planarien Pigmentbecherocellus: Sinneszellen mit Zilien zur Oberflächenvergrößerung Augen mit Pigmentbecher, Muskel + Sinneszellen kleine "Vorsprünge" am Kopf für Aigen: Aurikel
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Planarien: Osmoregulation-> Protonephridien einfahce Ausscheidungsorgane hauptsächlich bei Tieren ohne sekundäre Leibeshöhle (Plattwürmer + Larven von Mollusken + Anneliden) verzweigte Röhren enden jeweils blind mit Reusengeißelzelle (= Flammenzelle, Terminalzelle) ständig schlagendes Flagellum /Cilienbündel erzeugt Strömung durch Röhrensystem nach außen Terminalzelle hat Podocytenartige Ausläufer, diese haben Einkerbungen("Fenster") (Achtung: Basalmembran ist durchgehend!!) -> podocytenähnliches Reusengitter zwischen Terminal- + Tubuluszelle Entstehung von Unterdruck-> Gewebsflüssigkeit wird durch Basalmembran aus Umgebung angesaugt (aktive Ultrafiltration) -> Primärharn Tubulus: Reabsorption von bestimmten organischen Substanzen, Ionen + Wasser Sekundärharn: enthält nun haputsächlich den Organismus belastende Stoffe + wird durch nach außen mündende Nephridialporen ausgeschieden
Planarien: Osmoregulation-> Protonephridien einfahce Ausscheidungsorgane hauptsächlich bei Tieren ohne sekundäre Leibeshöhle (Plattwürmer + Larven von Mollusken + Anneliden) verzweigte Röhren enden jeweils blind mit Reusengeißelzelle (= Flammenzelle, Terminalzelle) ständig schlagendes Flagellum /Cilienbündel erzeugt Strömung durch Röhrensystem nach außen Terminalzelle hat Podocytenartige Ausläufer, diese haben Einkerbungen("Fenster") (Achtung: Basalmembran ist durchgehend!!) -> podocytenähnliches Reusengitter zwischen Terminal- + Tubuluszelle Entstehung von Unterdruck-> Gewebsflüssigkeit wird durch Basalmembran aus Umgebung angesaugt (aktive Ultrafiltration) -> Primärharn Tubulus: Reabsorption von bestimmten organischen Substanzen, Ionen + Wasser Sekundärharn: enthält nun haputsächlich den Organismus belastende Stoffe + wird durch nach außen mündende Nephridialporen ausgeschieden
Plathelminthes: Geschlechtsorgane Turbellaria meist protandrische Zwitter innere Befruchtung mittels Penis + Genitalöffnung Reproduktionsorgane sehr variabel zuweilen Penis als Injektionsnadel ausgebildet
Mimikry allg Nachahmung eines Vorbilds, um beim Empfänger des Signals dieselbe Antwort auszulösen
Bate'sche Mimikry Nachahmung eines wehrhaften / ungenießbaren Tieres durch harmlose Tiere zur Täuschung von Feinden
Müller'sche Mimikry Ähnlichkeit zwischen ungenießbaren Arten -> beide Arten profitieren davon, dass Fressfeinde nur ein Mustern lernen müssen -> gegenseitige Anpassung der Warntracht
Peckham'sche Mimikry aggresive Mimikry Anlocken von Beute/Bestäubern
Ähnlichkeit zwischen Polycladida (Plathelmithes) + Nudibranchia (Mollusca) Plattwürmer flacher Körper-> kein Kreislaufsystem kein After Mundöffnung mittig Tentakeln sind Auswüchse des Körperrands Nudibranchia (Meeresnacktschnecken) höherer Körper Mund vorne, After hinten Tentakeln mit Abstand vom Vorderende häufig Rückenanhänge
Regeneration von Planarien Regeneration mittels somatischer Stammzellen (Neoblasten) beim dritteln (zB) entstehen 3 neue Planarien
Entwicklung Polycladida Zygote Spiralfurchung (Synapomorphie der ursprünglichen Lophotrochozoa?) 4 Zellen -> 8 -> 32 dotterarme Micromeren am animalen Pol Mesentoblast(4d): diese Zelle wird Muskeln, Bindegewebe, Gonaden, Nephridien Mitteldarm Gastrulation Blastoporus wird zu Mund/afteröffnung (wieder sekundär vereinfachter Bauplan)
Merkmale Turbellarie (Strudelwürmer) freilebend bewimpert (vollständig oder mindestens ventral) direkte Entwicklung (keine Larven, kein Generationswechsel)
Merkmale Trematoda (Saugwürmer) Parasiten in Vertebraten + Mollusken Neodermis Mundsaugnapf + Bauchsaugnapf komplizierteste Entwicklungszyklen der Metazoa Wirtswechsel: erster Zwischenwirt ist immer Mollusk
Merkamle Cestoda (Bandwürmer) Adultes: Endoparasiten im Darm kein eigener Darm Neodermis, mit Mikrovilli Gliederung in Scolex + Proglottiden
Bildung der Neodermis bei Penetration einer Miracidie (Wimpernlarve der Trematoden) durch Wirts-Integument Miracidie setzt sich Wirt auf verliert Epidermis mit Cilien darunter liegt Basale Matrix mit kleiner Schicht neodermis/ Zellkörper der Neodermis(aus Neoblasten) Neodermis(Syncytium) wird dicker
Neodermis + Körperwand eines Trematoden Aufbau von außen -> innen Stachel Mikrovilli -> Nahrungsaufnahme + Exkretion Pinocytose Lipidtropfen (bis hier äußere Neodermis (Syncytium) Basallamina Ringmuskeln Längsmuskeln Cytoplamabrücken Zellkörper Parenchym (rest: innere Neodermis -> Zellkörper, Kerne) möglicher Vorteil einer Neodermis für parasitische Lebensweise: Syncytium hat kiene Interzellularräume, durch die Antikörper, Verdauungsenzyme... ins Tier eindringen könnten
Aufbau:chinesischer Leberegel MundsaugnapfBauchsaugnapfGastrovaskularsystem"Harnblase" (unten Mitte) <->ProtonephridienGenitalöffnungUterusOvarReceptaculum seminisDottergangDotterdrüse(jedes Ei besteht aus 1Eizelle + vielen Dotterzellenmit gemeinsamerEihülle)Hoden (Simultanzwitter!)Vas deferens wie fast alle Parasiten: r-Stratege hohe Reproduktionsrate schnelle Anpassung, um Nischen zu finden + zu besiedeln einzelne Nachkommen mit jeweils geringer Überlebenswslk
Reproduktionsstrategien: r-Strategen hohe Reproduktionsrate geringe Überlebenschance -> QUANTITÄT
Reproduktionsstrategien: K-Strategen geringere Zahl an Nachkommen höhere Überlebenschance -> QUALITÄT
Lebenszyklus Trematoden Ei -> Miracidium -> Sporocyste -> entweder Tochtersporocytsen oder -> Redien (hier kreislauf zwischen den letzten 3 Stadien) -> Cercarie (-> Metacercarie) -> adulter Wurm
Miracidie von Fasciola hepatica (großer Leberegel9 bei Penetration der Schnecke wird Epidermis durch Neodermis ersetzt Tier wandelt sich in Sporocyste um