Humanbiologie an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Humanbiologie an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

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Beschreiben Sie die wesentlichen Teilschritte der Eiweißsynthese.
Beschreiben Sie anhand des allgemeinen Molekülaufbaus der DNA das Kodierprinzip zur Eiweißsynthese.
Beschreiben Sie das Kodierprinzip der DNA und die Vorgänge der Eieißsynthese als wichtiges Beispiel der Genexpression.
Beschreiben Sie anhand der Insulinbildung und -freisetzung die Vorgänge bei der Eiweißsynthese und Stoffsekretation-

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Erläutern Sie die metabolischen und energetischen Unterschiede zwischen aeroben und anaeroben Bedingungen des zellulären Glucoseabbaus.

(Welche Stoffe entstehen und wie viel ATP wird gebildet?)

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Nennen Sie die Speichersubstrate, die bei einer Umsatzsteigerung vermehrt genutzt werden. Unterschieden Sie dabei zwischen sauerstoffabhängigen (aeroben) und sauerstoffunabhängigen (anaeroben) Energieumsatzformen.
Nennen Sie verschiedene Substrate zur Energiebereitstellung einer Muskelzelle in der Reihenfolge ihrer Verfügbarkeitsdauer (beginnend mit kurzfristig bis zu den langfristig verfügbaren) und kennzeichnen Sie, welche alaktazid/latazid sowie anaerob/aerob genutzt werden.
Erläutern Sie die Begriffe aerob und anaerob sowie laktazid sowie alaktazid anhand der für den Energieumsatz der Muskelzellen verfügbaren Speichersubstrate

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Erläutern Sie das Zustzandekkommen des negativen Ruhemenbranpotentials erregbarer Zellen (Nerven- und Muskelzellen).

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Erläutern Sie die Bedeutung von Kalium (K+) für die Erregbarkeit von Nerven- und Muskelzellen.

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Erläutern Sie das Zustandekommen des Aktionspotentials erregbarer Zellen (Nerven- und Muskelzellen) (+Skizze)

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Ordnen Sie den Ionen der Liste links das richtige Konzentrationsverhältnis (intrazellulär:extrazellulär) der Liste rechts zu.

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Erläutern Sie das so genannte "Einbahnstraßenphänomen" der Fortleitung von Aktionspotentialen entlang des Nervenaxons.

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Nennen Sie die 6 wesentlichen Teilschritte der synaptischen Erregungsübertragung.

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Erläutern Sie anhand der Teilprozesse an der motorischen Endplatte die Giftwirkung von Botolinumtoxin/Curare.

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Beschreiben Sie die Herkunft und Wirkungsweise des Botolinumtoxins.

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Beschreiben Sie, wie das indianische Pfeilgift Curare wirkt und welche Bedeutung es in der Narkosemedizin hat. Warum bekamen die Indianer keine Vergiftungserscheinungen, wenn sie das Fleisch von Tieren aßen, die mit Curare-Pfeilen erlegt wurden?

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Humanbiologie

Beschreiben Sie die wesentlichen Teilschritte der Eiweißsynthese.
Beschreiben Sie anhand des allgemeinen Molekülaufbaus der DNA das Kodierprinzip zur Eiweißsynthese.
Beschreiben Sie das Kodierprinzip der DNA und die Vorgänge der Eieißsynthese als wichtiges Beispiel der Genexpression.
Beschreiben Sie anhand der Insulinbildung und -freisetzung die Vorgänge bei der Eiweißsynthese und Stoffsekretation-

Molekülaufbau der DNA:
- Nucleotid ist der kleinste Baustein der DANN
- besteht aus Zucker (Desoxyribose), Base (Purinbase (Adenin, Guanin) oder Pyrimidinbase (Thymin, Cytosin)), Phosphatrest
Nucleotide sind zu Polynucleotidstrang verknüpft

- 2 Polynucleotidstränge sind helikal umeinander gewunden -> DNA Doppelhelix
- jeder Strang enthält viele verschiedene Gene, von denen 1 Gen für ein bestimmtes Protein kodiert

Kodierprinzip: 1 Gen kodiert für ein bestimmtes Protein

Schritte der Eiweißsynthese:

a) Transkription
=Übersetzung der Basensequenz der Gene der DNA in die Basensequenz einer Botennukleinsäure, der messenger-RNA (mRNA)

-> im Zellkern
mRNA verlässt den Zellkern über die Kernporen


b) Translation

= Übersetzung der Basensequenz der mRNA in die Aminosäuresequenz des Proteins 

-> im Cytoplasma an den Ribosomen des endoplasmatischen Ritikulums
Dreierkombination aus Basen (Triplett) cordiert für 1 AS.
tRNA-Moleküle (transfer-RNA) sind mit der entsprechenden AS beladen, transportieren diese zu den Ribosomen und verknüpfen sie zu einer Polypeptidkette.

Bsp.: Insulin = Hormon, das aus Proteinen besteht und durch Proteinbiosynthese gebildet wird.
Durch komplizierte Faltung entsteht ein fertiges Protein, welches im Golgi-Apparat ggf. modifiziert, sortiert, in vesikeln gespeichert und bei Bedarf (z.B. wenn der Blutzuckerspiegel steigt) sezerniert wird (Exocytose)

Humanbiologie

Erläutern Sie die metabolischen und energetischen Unterschiede zwischen aeroben und anaeroben Bedingungen des zellulären Glucoseabbaus.

(Welche Stoffe entstehen und wie viel ATP wird gebildet?)

Beim aeroben Glucoseabbau entstehen CO2 und H2O sowie 38 ATP (2 aus Glykolyse, 2 aus Citratzyklus, 34 aus Atmungskette).

Beim anaeroben Glucoseabbau entsteht Lactat, die Energieausbeute ist hier sehr gering, es entstehen nur 2 ATP aus der Glykolyse)

Humanbiologie

Nennen Sie die Speichersubstrate, die bei einer Umsatzsteigerung vermehrt genutzt werden. Unterschieden Sie dabei zwischen sauerstoffabhängigen (aeroben) und sauerstoffunabhängigen (anaeroben) Energieumsatzformen.
Nennen Sie verschiedene Substrate zur Energiebereitstellung einer Muskelzelle in der Reihenfolge ihrer Verfügbarkeitsdauer (beginnend mit kurzfristig bis zu den langfristig verfügbaren) und kennzeichnen Sie, welche alaktazid/latazid sowie anaerob/aerob genutzt werden.
Erläutern Sie die Begriffe aerob und anaerob sowie laktazid sowie alaktazid anhand der für den Energieumsatz der Muskelzellen verfügbaren Speichersubstrate

a) Kreatinphosphat (Kreatin + Phosphat)
Verfügbarkeitsdauer: 10 - 20. sec
alaktazid/anaerob

b) Glycolyse -> Glucose -> Pyruvat und über Milchsäuregärung zu Laktat

4 min

laktazid/anaerob


c) Glucose über den aeroben Abbau

100 min

alaktazid/aerob


d) Lypolyse von Fett

tagelang
alaktazid/aerob


aerob: sauerstoffabhängig - anaerob: sauerstoffunabhängig

laktazid: es entsteht Laktat - alaktazid: es entsteht kein Laktat

Humanbiologie

Erläutern Sie das Zustzandekkommen des negativen Ruhemenbranpotentials erregbarer Zellen (Nerven- und Muskelzellen).

Das Zellinnere enthält Kaliumionen in großem Umfang (Konzentration innen:außen 30:1) Sie diffundieren aufgrund ihres Konzentrationsgefälles durch Kalium-Ionenkanäle in der selektiv permeablen Membran an die Membranaußenseite mit dem Bestreben nach Konzentrationsausgleich.

Dadurch entsteht eine Spannung an der Membran: Das Zellinnere ist negativ, das Zelläußere positiv geladen. Durch die sich aufbauende positive Ladung werden Kaliumionen abgestoßen und der Einstrom in die Zelle begünstigt. Wenn die zwei entgegen gerichteten Kräfte, d.h. das Bestreben nach Konzentrations- und Ladungsausgleich und damit der Ein- Ausstrom von Kaliumionen gleich groß sind, ist das Ruhemembranpotential von -70 bis -100 mV erreicht.
Da Natriumionen auf der Membranaußenseite in höherer Konzentration vorkommen als im Zellinneren (Verhältnis 1:10) diffundieren diese in die Zelle und vermindern daurch die Spannung. Die Zelle würde auf Dauer Kaliumionen verlieren. An der Erhaltung des Ruhepotentials ist die Na-K-Pumpe beteiligt, die pro Umlauf 2 Kaliumionen nach innen und 3 Natriumionen nach außen jeweils entgegen des Konzentrationsgefälles unter ATP-Verbrauch befördert.

Humanbiologie

Erläutern Sie die Bedeutung von Kalium (K+) für die Erregbarkeit von Nerven- und Muskelzellen.

Kaliumionen sind für das Zustandekommen des RUhepotentials von wesentlicher Bedeutung -> siehe "Erläutern Sie das Zustandekomen des negativen Ruhemembranpotentials erregbarer Zellen"

Humanbiologie

Erläutern Sie das Zustandekommen des Aktionspotentials erregbarer Zellen (Nerven- und Muskelzellen) (+Skizze)

Ein überschwelliger Reiz löst eine Depolarisation der Membran aus, dh. das Membranpotential wird verringert. Die Depolarisation führt zur Öffnung spannungsgesteuerte Natrium-Ionenkanäle und zum Einstrom von Natriumionen in die Zelle. Es strömen so viele Natriumionen ein, bis eine Potentialumkehr eintritt, das Zellinnere ist positiv gegenüber dem Zelläußeren geladen (etwa bei +30 mV). Zeitversetzt öffnen sich spannungsgesteuerte Kaliumionen-Kanäle und es kommt zum Ausstrom von Kaliumionen, das Zellinnere wird wird wieder negativer. Gleichzeitig verringert sich die Natriumionenpermeablität. Es strömen so viele Kaliumionen aus, dass es zu einer Hyperpolarisation kommt, d.h. das Zellinnere wird noch negativer. Die Rückker zum Ruhezustand erfolgt durch die Na-K-Pumpe, die pro Umlauf 2 kaliumionen nach innen und 3 Natriumionen nach außen jeweils entgegen des Konzentrationsgefälles unter ATP-Verbrauch befördert.

Humanbiologie

Ordnen Sie den Ionen der Liste links das richtige Konzentrationsverhältnis (intrazellulär:extrazellulär) der Liste rechts zu.

K: 30:1
Na: 1:10
Cl: 1:20
Ca: 1:10⁴

Humanbiologie

Erläutern Sie das so genannte "Einbahnstraßenphänomen" der Fortleitung von Aktionspotentialen entlang des Nervenaxons.

Nach Auslösung eines Aktionspotentials ist das Neuron am gleichen Reizort für kurze Zeit unerregbar (1-2 ms), es befindet sich in der absoluten Refraktärphase. Der Aufschaukelungsprozess findet bereits statt, die Natriumionen-Kanäle sind geschlossen und durch erneute Reizung nicht beeinflussbar. Ist der Nerv für eine Neuerregung bereit, ist das Aktionspotential schon in die andere Richtung ausgewichen. Die Refraktärphase bestimmt also, dass die Erregungsausbreitung nur in eine Richtung, zuur Synapse hin, erfolgen kann.

Humanbiologie

Nennen Sie die 6 wesentlichen Teilschritte der synaptischen Erregungsübertragung.

1. Synthese und Speicherung des Transmitters in Vesikeln
2. AP-Überleitung an die präsynaptischen Membran und somit die Auslösung des Calcium Einstroms.
3. Fusion der Vesikel mit der präsynaptischen Membran und Ausschüttung des Transmitters in den synaptischen Spalt.
4. Bindung des Transmitters an die postsynaptischen Rezeptoren.
5. Öffnen der Ionenkanäle an die postsynaptischen Membran -> AP
6. Abbau der Transmitter

Humanbiologie

Erläutern Sie anhand der Teilprozesse an der motorischen Endplatte die Giftwirkung von Botolinumtoxin/Curare.

Das Aktionspotential erreicht die motrische Endplatte. Dies führt zur Öffnung spannungsgesteuerter Calciumionen-Kanäle und zum Einstrom von Calciumionen in die Synapse. Daraufhin wandern synaptische Vesikel, die den Neurotransmitter Acetylcholin enthalten, an die präsynaptische Membran und fusionieren mit dieser, Acetylcholin wird in den synaptischen Spalt entleert (Exocytose). Acetylcholin diffundiert an die postsynaptische Membran und bindet dort an ligandenabhängige Natriumionen-Kanäle, die sich daraufhin öffnen. Natriumionen strömen ein und lösen ein Aktionspotential aus, der Muskel kontrahiert. Die Acetylcholinterase spaltet Acetylcholin in seine Bestandteile, diese wandern zurück zur Synapse, werden dort resynthetisiert und erneut in Vesikeln gespeichert.
Botolinumtoxin verhindert die Calcium-vermittelte Fusion der Vesikel mit der präsynaptischen membran und dadurch die Ausschüttung von Acetylcholin.
Curare besetzt die Rezeptoren an der postsynaptischen Membran, so dass Acetylcholin nicht mehr binden kann. Die Bindung bleibt jedoch folgenlos.
Beide FÄlle führen zum Tod durch Atemlähmung, weil sich die Muskeln nicht mehr kontrahieren können.

Humanbiologie

Beschreiben Sie die Herkunft und Wirkungsweise des Botolinumtoxins.

Herkunft: Botolinumtoxin wird von dem Bakterium Clostridium Botolinum (in verderbendem Fleisch) gebildet -> "siehe Teilprozesse an der motorischen Endplatte..."

Humanbiologie

Beschreiben Sie, wie das indianische Pfeilgift Curare wirkt und welche Bedeutung es in der Narkosemedizin hat. Warum bekamen die Indianer keine Vergiftungserscheinungen, wenn sie das Fleisch von Tieren aßen, die mit Curare-Pfeilen erlegt wurden?

Bedeutung: Curare wird als Muskelrelaxans bei einer Vollnarkose eingesetzt. Der Verzehr ist nicht schädlich, da es nicht ins Blut gelangt und somit keine giftige Wirkung erzielen kann (siehe "Erläutern Sie anhand der Teilprozesse an der motorischen Endplatte die Giftwirkung von Botolinumtoxin/Curare"

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