Physiologie (Fach) / Tierphysio VL (Lektion)

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Tierphysio Vorlesung

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  • Homöostase Aufrechterhaltung konstanter innerer Verhältnisse
  • Regelkreise kontrollieren über positives oder negative feed-back die Aufrechterhaltung der Homöostase
  • Strategien zur Anpassung an temporärem Wassermangel ... stark konzentrierter Urin und Fäzes (=Kot) Körpertemperaturtolerant dichtes Fell zur Isolierung Dehydration bis zu 40% möglich oxidative Fettverbrennung (aber Atmung verbraucht Wasser) --> kein H2O ...
  • Anatomie der Zelle Organellen Membranumkleidet: Nukleus (Transkription) Mitochondrien (Citratzyklus, b-Oxitation, Atmungskette) ER ( Translation, Proteinfaltung, Proteintransport, Lipidsynthese, posttranslationale Modifikation) ...
  • Cytoplasme = Gallertartiges intrazelluläres Medium für die Lösung von Organellen Nährstoffe, Ionen etc Vesikel
  • Zellmembran Aufgabe: Abgrenzung zwischen Zellinnerem und der Umgebung (separate Regulierung) spezifische Transportwege (komplexer Substrattransportweg) Bestandteile: Phospholipid: (hydrophiler (polarer) Kopf + ...
  • Lipid Rafts Cholesterin -  & Glykolipidreiche Stellen werden so genannt. Führen zur Proteinlagerung
  • Membrantransporte nur kleine lipophile Substanzen und Gase können frei durch Membranen diffundieren andere Moleküle (und Ionen) benötigen Kanäle (Proteine) selektive Permeabilität von Membranen durch selektive ...
  • Arten von Membrantransporten Einfache Diffusion Osmose (Diffusion über Membran) Passiver Transport über Membranen durch Ionenkanäle, Aquaporine oder Junctions Aktiver Transport über Membranen Co-Transport (Symport, Antiport) ...
  • Einfache Diffusion • entlang eines Konzentrationsgradienten; energetisch neutral • netto bis zum erreichen des Gleichgewichts • proportional zur Temperatur (Brownsche Molekularbewegung) • nur über kurze Entfernung ...
  • Osmose : Wasser bewegt sich über eine Membran bis zum Erreichen des osmotischen Gleichgewichtes. = osmotischer Druck ↔ Schwerkraft
  • Diffusion durch semipermeable Membranen Es findet solange ein Austausch der Inonen statt bis der Konzentrationsgraident dem elektrischen Gradienten entgegenwirk   ==> Membranpotenzial
  • Diffusion durch omnipermeablen Membran Vollständiger Austausch von Ionen bis zur Gleichverteilung ==> KEIN Membranpotenzial
  • Das Ruhepotential  Die Zelle ist in einem aktiven Gleichgewichtszustand (durch impermeable Anionen) Kalium- und Natriumkonzentration sind weit von ihrem jeweiligen Umkehrpotential entfernt K+- (und Na+) – Leckströme ...
  • Diffusion durch Ionenkanäle komplexe Transmembranproteine mit mehreren transmembranspannenden Regionen => bilden Pore ermöglicht die Diffusion von Ionen über Membranen selektiv für kleine Moleküle wie Ionen alle besitzen ein ...
  • Diffusion durch Aquaporine Transmembranprotein (Kanal), die den Wasserfluss regulieren hochgradig selektiv: für H20 Homotetramere Wasserleitfähigkeit bis zu 3 Milliarden Moleküle pro Sekunde können verschlossen werden (z.B. ...
  • Gap Junctions Kanäle zwischen 2 Zellen Elektrische Synapse: schnelle Signalweiterleitung durch elektrische Kopplung Im Herzmuskel & in glatter Muskulatur; im Gehirn (vor allem Invertebraten)
  • Aktiver Transport über Membranen = gegen Konzentrationsgradienten: 1. Co-Transport 2. Rezeptorvermittelter Transport 3. vesikulärer Transport ATP- abhängig stellt ein Ungleichgewicht her 1. direkter aktiver Transport: • ...
  • Die Na+- K+- ATPase ATP-getriebene Pumpen werden vor allem zum Aufwärtstransport von Ionen und stark polaren Molekülen entgegen dem Ladungs- oder Konzentrationsgefälle benötigt nutzt Energie aus der Hydrolyse von ATP ...
  • Sekundär aktiver Transport Energie aus elektrochemischen Gradienten eines Moleküls dient zum Transport eines 2. Moleküls (z.B. Na+/ Glucose Cotransporter/Symporter imDarm)
  • Co - Transport (Keine Aussage über energetische Verhältnisse) Symport •Moleküle werden in die gleiche Richtung  transportiert •Beispiel: Glucose und Na+ Antiport • Moleküle werden in Gegenrichtung transportiert ...
  • Transport von sehr großen Molekülen und Aggregaten ... Über Endo- und Exocytose Transport mittels Membranvesikel (Ein- bzw Ausstülpung der Membran) Endocytose: Membraneinstülpung Exocytose: Membranausstülpung Transcytose: Membraneinstülpung --> Wanderung ...
  • Membrantransporte bei der Insulinsekretion in β-Zellen ... hoher Glucosespiegel im Blut Stoffwechselaktivität der Zelle steigt ATP-Spiegel in der Zelle steigt KATP-Kanäle schließen sich Zellmembran wird depolarisiert und Ca2+-Kanäle öffnen sich Der Ca2+-Einstrom ...
  • Was sind / machen Enzyme? Biokatalysator => erhöht die Geschwindigkeit von chemmischen Reaktionen (Kinetik) Hohe Spezifität für das Substrat und die Reaktion sind meistens Proteine (Ausnahme Ribozyme) Cofaktoren: z.B. Fe++ ...
  • Enzymhauptklassen Oxidoreductase: Oxidation / Reduktion Laktat Dehydrogenase, Glukose-Oxidase Transferasen: Gruppenübertragung Alanin-Transaminasen, Ornithin-Carbomyl-Transferase Hydrolasen: hydrolytische Spaltung ...
  • Enzymklassen Enzyme katalysieren Reaktionen durch Begünstigung des Übergangszustandes einer Reaktion (--> erniedrigen die Aktivierungsenergie DG* ) bei Katalyse bildung eines Enzym-Substratkomplexes, der zum Enzym ...
  • Thermodynamik und Kinetik von chemischen Reaktionen ... Thermodynamik beschreibt Energieverhältnisse einer Reaktion Kinetik: wie schnell läuft eine Reakton unter gegeben Bedingungen ab? Enzyme ändern nur die KINETIK einer Reaktion
  • Enzymkinetik / Regulation von Enzymaktivität Im Organismus abhängig von: Temeperatur, pH-Wert, Salzkonzentration Kompetitive Hemmung: reversible Anlagerung der Inhibitors an Substratbindungsstelle und konkurriert mit dem Substrat => Vmax gleichbleibend, ...
  • Tonizität = Effekt einer Lösung auf Zellvolumen --> abhängig von der Permeabilität der Zellmembran für gelöste Teilchen und deren Ladung     (Stichwort Osmose)
  • Regulation des Zellvolumens aktive Veränderung des Zellvolumens durch aktiven Ionentransport   Kombination von Transportsystemen bestimmen die ionale Zusammensetzung des Zellinneren Regulation des Zellvolumens Passive Regelungen ...
  • Erhöhung / Erniedrigung des Zellvolumens Erhöhung vorwiegend über Na+ - Einstrom oder NKCl-Cotransport Erniedrigung vorwiegend über K+- Ausstrom
  • Osmokonformer (poikilosmotisch) -> Invertebraten im Meer extrazelluläres Millieu entspricht bei Marinen Invertebraten dem Meerwasser (primärer Zustand). ---> können auf spezielle Mechanismen der Ionen- und Osmoregulation verzichten, ...
  • Osmoregulatoren (homoiosmotisch) Orgas die ins Süßwasser oder später an Land gingen, mussten ein eigenes internes Milieu aufbauen --> Probleme bei Ionenhaushalt, Osmoregulation und Stickstoff-Verbindungen-Entsorgung
  • Habitate und ihre osmotischen Besonderheiten (Limnisch, ... Limnisch:geringer Salzgehalt -->HypOosmotisch (10-100mOsM Flüsse, Seen, Bodenwasser Marinhoher Salzgehalt-> HypERosmotisch85-120 mOsM finn. Meerbusen, 1000 Hochsee, > 1000 Totes Meer TerrestrischLuftfeuchtigkeit ...
  • Osmoregulationim Süßwasser Süßwasserfische sind hyperosmotische Regulierer Süßwasser hyperosmotisch (15 mOsM) ggü Körperflüssigkeit -> muss Wasser ausscheiden, verliert Salze Abgabe verdünnten Harns Kompensation des Slazverlustes ...
  • Osmoregulation im Salzwasser Meeresfische = hypoosmotische Regulierer (meist sekundär marin) Meerwasser = hyperosmotisch Fisch verliert Wasser; muss Na+ entsorgen Abgabe kleinerer Mengen mäßig konzentrierten Harns gibt Na+ über ...
  • Osmoregulation bei wandernden Fischen bei anadromen (Lachs) und katadromen (Aal) Mechanismen: Änderung des Trinkvolumens Änderung der Harnosmolarität Anpassung der Ionentransportproteine in denKiemen, Darm und HautBsp: Umkehr des aktiven ...
  • Osmolarität von Knorpelfischen sind nahezu ISOOSMOTISCH große Harnstoffmengen (eigentlich toxisch) im Blut Schutz der Proteine durch weitere Substanzen (Trimethylaminoxide=TMAO,Betain, Sarcosin) Ausscheiden von NaCl über Rektaldrüsen ...
  • Osmoregulation bei Landfischen müssen sich vor Wasserverlust schützen Ausbildung von Epithelien ständiger Wasserverlust über Atmungsepithelien (ausgeatmete Luft immer 100% Wassergesättigt) Abge konzentrierten Harns Wasseraufnahme ...
  • Stickstoffhaltige Exkretstoffe: Ammoniak Ammoniotelische Tiere (kleine im Wasser lebende Tiere) energetisch sparsam hohe Wassermengen zur Exkretion nötig NH3-Diffusion über Membranden durch Gaskanäle NH4+ Bewegung über Transoprter  
  • Stickstoffhaltige Exkretstoffe: HARNSäURE Uricotelische Tiere (Insekten, Reptilien, Vögel) geringe Wasserlöslichkeit (--> Kein Wasser zur Ausscheidung nötig) Ausscheidung als kristalline Harnsäure (spart Wasser) energeticsh aufwendg
  • Stickstoffhaltige Exkretstoffe: HARNSTOFF Ureotelische Tiere (Selachier, terrestrische Amphibien, Säugetiere) Wasserlöslich und ungiftig über Membrantransporter geht im Ornithin-Harnstoff-Zyklus hervor ( Leber. energetisch aufwendig)
  • Funktionsprinzip renaler Organe Filtration: filtrieren der Körperflüssigkeiten in Tubulisystem. Primärharn enthält alle Nähr- und Ausscheidungsstoffe Sekretion: aktive Abgabe weniger Substanzen in Tubuli Resorption: von Nährstoffen, ...
  • Renale Organe im Tierreich (Proto- / Meta-) Nephridien (Wirbellose) Ciliäre Filtration, Reabsorption; ektodermale Bildung Malpighische Gefäße (Insekten) Sekretion, osmotische Filtration, Reabsorption; endodermale Bildung ...
  • NIERE Funktionelle Einheit: NEPHRON Mechanismus der Primärharnbildung: ULTRAFILTRATION TUBULÄRE REABSORPTION GEGENSTROM-KONZENTRIERUNG des Sekundärharns REGULIERUNG:  1. Ionen                              ...
  • NEPHRON funktionelle Einheit der Niere Blutgefäße des Nephrons: GLOEMRULUS: Kapillarknäul in der Bowmann Kapsel VASA RECTA: Kapillarbett um Henle Schleife GLOMERULUS: Bildung des Primärharns duruch Druckfiltration ...
  • Zusammenfassung der Nierenfunktion bei Säugern 1. Ultrafiltration im Glomerulus (Bildung des Primärharns) 2. Modifikation der Zusammensetzung durch Rückresorption und Sekretion in unterschiedlichen Tubulusregionen (v.a. Na+, Cl-, Glucose) 3. Henle-Schleife ...
  • Konsequenzen der Hyper- bzw. Hyposmolalität beim ... Erhöhung der Plasmaosmolalität von 10mOsm führt zu Kopfschmerzen und Aufmerksamkeitsdefiziten  bei stärkerer Erhöhung folgt Lethargie, Spastiken, Verwirrheit, Krämpfe (nach trinken von Salzwasser) ...
  • Regelung des Nierenfunktion Die Regelung des Wasserhaushalts (Osmolalität des Blutes), des Blutdrucks und des Na+-K+ - Gleichgewichts sind eng miteinander gekoppelt. Reguliert durch zwei Hormonsysteme: 1. Renin-Angiotensin-Aldosteron-System ...
  • äußere Atmung Ventilation, Diffusion über Membran (Äußere Kiemen, Lungen, Tracheen, innere Kiemen)