Zoologie at Universität Erlangen-Nürnberg

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Beschreiben Sie den Transport von Sauerstoff aus der Luft bis in die systemischen Gewebe von Säugetieren 

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Vergleichen Sie die Vogel- und die Säugerlunge miteinander.

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Diskutieren Sie das Fehlen von Surfactant für die Lungenfunktion.

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Nennen Sie die einzelnen Komponenten der Wandstruktur von Arterien von außen nach innen.

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Beschreiben Sie die Gefäßtypen in geschlossenen Kreislaufsystemen

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Beschreiben sie den Rücktransport von Kohlenstoffdioxid.

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Das Kapillarsystem des Menschen besitzt insgesamt eine Querschnittsfläche von etwa 4000 cm2 , gleichzeitig sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes in den Kapillaren auf 0,03 cm s–1 . Erläutern Sie die Konsequenzen für den Stoffaustausch zwischen Kapillaren und Gewebe.

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Beschreiben Sie die Regulation der Atemfrequenz durch periphere und zentrale Chemorezeptoren.

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Erklären Sie, warum der Bauplan von Organismen wie Schwämmen und Nesseltieren ein Kreislaufsystem überflüssig macht.

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Erklären Sie, warum schnelles Ein- und Ausatmen vor dem Tauchen (Hyperventilation) lebensgefährlich sein kann.

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Was machen Zentrale Chemorezeptoren und periphere Chemorezeptoren in Bezug zur Atmung?

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Im Gegensatz zu Darstellungen in diversen Filmen können Insekten keine furchteinflößende Körpergröße erreichen. Diskutieren Sie mögliche Gründe. (BITTE ERGÄNZEN)

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Zoologie

Beschreiben Sie den Transport von Sauerstoff aus der Luft bis in die systemischen Gewebe von Säugetieren 

Sauerstoffpartialdruck ist deutlich kleiner im Blut als in den Alveolen                                 ( Partialdruckdifferenz)

Diffusion von Sauerstoff entlang des Partialdruckgradienten

 –> Anstieg des Partialdruckes im Blut während der Kontaktzeit (niemals größer als PO2 der Ausatemluft)

 -Hämoglobin in den Erythrozyten erhöht / ermöglicht die Sauerstofffixierung des Blutes.

-Im Prozess der Oxygenierung können bis zu 4 O2 Moleküle am Hämoglobin gebunden werden

-Die Aufnahme von O2 hängt vom Partialdruck ab

-Sigmoide Bindungskurve aufgrund positiver Kooperativität zwischen den Untereinheiten (wenn ein O2 gebunden ist , ist es leichter ein weiteres zu Binden).

Zoologie

Vergleichen Sie die Vogel- und die Säugerlunge miteinander.

Säugerlunge

  • Basiert auf einer periodischen Erweiterung und Verkleinerung des Lungenvolumens.
  • Ein- und Ausstrom von Luft erfolgen auf demselben Weg.
  • Es gibt keinen gerichteten Luftstrom (Poolatmung). Ein vollständiger Atemzyklus besteht aus einem Ein- und Ausatemvorgang.
  • Der Gasaustausch basiert auf Diffusion aus den Alveolen in einen gerichteten Blutstrom.

          Vogellunge

  • ist weitgehend starr und ändert ihr Volumen beim Ein- und Ausatmen nicht.
  • Die Vogellunge wird beim Ein- und Ausatmen unidirektional von Luft durchströmt.
  • Ein vollständiger Atemzyklus besteht aus jeweils zwei Ein- und Ausatemvorgängen.
  • Der Gasaustausch basiert auf dem Kreuzstromprinzip.

Zoologie

Diskutieren Sie das Fehlen von Surfactant für die Lungenfunktion.

Surfactant reduziert die Wandspannung der Alveolen 

Ohne Surfactant: 

Alveolen könnten kollabieren 

Die Luftkapazität der Alveolen würde stark reduziert werden –> Einschränkung der Atmung  , 

Die Mechanische Arbeit die beim Atmen benötigt  wird wird erhöht

Zoologie

Nennen Sie die einzelnen Komponenten der Wandstruktur von Arterien von außen nach innen.

  1. Kollagenfasern (bestehend aus fibrillären Kollagen Typ 1 u. 3 )
  2. Glatte Muskulatur (Regulation der Gefäßerweiterung durch NO )
  3. Elastische Fasern ( Elastin ermölgicht Dehnbarkeit und Flexibilität und Ausdehnung bei hohen Drucken (Windkesselfunktion)
  4. Endothel : Einschichtiges Plattenepithel , glatte Oberfläche zur Reduktion des Strömungswiederstandes

Zoologie

Beschreiben Sie die Gefäßtypen in geschlossenen Kreislaufsystemen

Arterien transportieren das Blut vom Herzen weg und bilden ein Verteilungssystem, in den Kapillaren finden Stoffaustausch und Filtration statt und die Venen als Sammelsystem führen das Blut (Sauerstoffarm )zum Herzen zurück

Zoologie

Beschreiben sie den Rücktransport von Kohlenstoffdioxid.

Transport in Richtung des Kapillardruckgefälles  

-Diffusion von CO2  aus den Körpergewebe über die Endothelzellen ins Blut  

5% wird im Blutplasma transportiert

20% lagert sich als Carbamat  an Hämoglobin an

70% wird zunächst in den Erythrozyten zu Kohlensäure Hydratisiert und anschließend reagiert es zu HCO3- (Hydrogencarbonat). -Hydrogencarbonat wird über eine Chlorid Ionenpumpe in das Blutplasma befördert .

 -Beim Erreichen der Lunge geschieht ein gegenteiliger Prozess. Hierbei wird Hy.Car. erneut über einen Ionenkanal in die Erythrozyten Zelle aufgenommen , wo es zu Kohlensäure hydratisiert wird. Die Kohlensäure wird anschließend zu CO2 und Wasser dissoziiert und über das Plasma, in das Alveolenlumen transportiert.

 

Zoologie

Das Kapillarsystem des Menschen besitzt insgesamt eine Querschnittsfläche von etwa 4000 cm2 , gleichzeitig sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes in den Kapillaren auf 0,03 cm s–1 . Erläutern Sie die Konsequenzen für den Stoffaustausch zwischen Kapillaren und Gewebe.

 Durch die hohe Austauschfläche und der geringen Strömungsgeschwindigkeit, sowie der kurzen Diffusionsstrecke durch die dünne Wandstruktur , wird der Stoffaustausch zwischen den Kapillaren und des Gewebes maximiert.

Zoologie

Beschreiben Sie die Regulation der Atemfrequenz durch periphere und zentrale Chemorezeptoren.

Synaptisch miteinander verschaltete Kerngebiete im Hirnstamm (Medulla Obangata)                                          Regulation des Atemrythmus basierend auf Reize 

Steuerung der Atemmuskelkontraktion über Motorneurone im Rückenmark          

  -Frequenz kann je nach Bedarf(Überlebenskampf) angepasst werden.                                            Sensorischer Feedbackloop:            Zentrale Chemorezeptoren in der Medulla berichten über CO2 und H+ Konzentrationen                                  Periphere Chemorezeptoren in der Karotisgabel und im Aortenbogen: O2 Konzentrationen                                  -Mechanosensoren in der Lunge und im Brustkorb –> Rückmeldung zu Atemmusklulatur funktion  

 

 

 

Zoologie

Erklären Sie, warum der Bauplan von Organismen wie Schwämmen und Nesseltieren ein Kreislaufsystem überflüssig macht.

Flache Körperkonstruktionen ermöglichen den direkten Austausch von Nährstoffen, Atemgasen und Stoffwechselendprodukten durch Diffusion (kurze Diffusionsstrecken)

Zoologie

Erklären Sie, warum schnelles Ein- und Ausatmen vor dem Tauchen (Hyperventilation) lebensgefährlich sein kann.

Verstärktes Abatmen von CO2  , Respiratorische Alkalose in andern Worten: Atemzentrum hört auf Signale zu senden , Einatmen der Ausatemluft –>Mehr pCO2 im Blut -> Hypoxie –> K.O.

 

Zoologie

Was machen Zentrale Chemorezeptoren und periphere Chemorezeptoren in Bezug zur Atmung?

  1. Zentrale Chemorezeptoren in der Medulla berichten über CO2 und H+ Konzentrationen
  2. Periphere Chemorezeptoren in der Karotisgabel und im Aortenbogen: O2 Konzentrationen

Zoologie

Im Gegensatz zu Darstellungen in diversen Filmen können Insekten keine furchteinflößende Körpergröße erreichen. Diskutieren Sie mögliche Gründe. (BITTE ERGÄNZEN)

  1. Es gibt keine effektive Methode um Luft durch das Tracheensystem zu pumpen. Einige Insekten können zwar ihren Körper aktiv Kontraktieren , es ist dennoch nicht nahezu so effizient wie Lungen oder andere Methoden. Mit zunehmender Größe ist es nicht möglich das gesamte Tracheensystem mit Luft zu durchströmen .
  2. Der Sauerstoffgehalt der Luft ist nicht hochgenug um, bei diesen ineffizienten System des Sauerstofftransportes, genügend Stoffwechsel und Größenwachstum zu ermöglichen

 

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