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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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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Orden Sie die verschiedenen Formen von Herzklappenströrungen der Liste links den typischen Auskultationsbefunden der Liste rechts richtig zu.
(Auskultationsbefunde = Herzgeräusche:
Systolikum: während der Auswurfphase - 

Diastolikum: während der Füllungsphase)

1. Systolikum oder 2. Diastolikum
a) Aortenstenose -
b) Aorteninsuffizienz-
c) Pulmonalstenose-
d) Pulmonalinsuffizienz-
e) Mitralstenose-
f) Mitralinsuffizienz-



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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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Nennen Sie Symptome, die am ehesten Ausdruck von Mangelerscheinungen des betreffenden Vitamins sind.

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Erläutern Sie anhand einer Skizze die charakteristische Querstreifung von Skelettmuskelzellen im Längsschnitt. / Erläutern Sie anhand einer Skizze die anatomischen Grundlagen für die charakteristische Querstreifung des SKelettmuskels im polarisierten Lichtmikroskop.

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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 molekularen Abläufe bei der Muskelkontraktion.
Erklären Sie das Filamentgleiten als Prinzip der Muskelkontraktion.
Erläutern SIe wie es nach der synaptischen Übertragung an der motorischen Endplatte zu einer Kontraktion der Muskelzelle kommt.
Nennen Sie die wesentlichen Vorgänge, die nach der Endplattendepolarisation in einer Muskelzelle die Kontraktion bewirken.

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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)

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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?)

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

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

Orden Sie die verschiedenen Formen von Herzklappenströrungen der Liste links den typischen Auskultationsbefunden der Liste rechts richtig zu.
(Auskultationsbefunde = Herzgeräusche:
Systolikum: während der Auswurfphase - 

Diastolikum: während der Füllungsphase)

1. Systolikum oder 2. Diastolikum
a) Aortenstenose -
b) Aorteninsuffizienz-
c) Pulmonalstenose-
d) Pulmonalinsuffizienz-
e) Mitralstenose-
f) Mitralinsuffizienz-



a) Aortenstenose - Systolikum
b) Aorteninsuffizienz- Diastolikum
c) Pulmonalstenose- Systolikum
d) Pulmonalinsuffizienz- Diastolikum
e) Mitralstenose- Diastolikum
f) Mitralinsuffizienz-Systolikum

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

Nennen Sie Symptome, die am ehesten Ausdruck von Mangelerscheinungen des betreffenden Vitamins sind.

Vitamin K ► Blutungsneigung
Vitamin D ► Osteoporose
Vitamin B12 ► Anämie
Vitamin A ► Nachtblindheit (Einschränkung der Sehfähigkeit bei Dämmerlicht)
Vitamin C ► Skorbut (Zahnfleischbluten, Zahnausfall, Erschöpfung & Müdigkeit, schlechte Wundheilung, Hautprobleme, Anfälligkeit gegen Infektionskrankheiten, Muskelschwund, Knochenschmerzen, Gelenkentzündungen, Durchfall, Schwindel)

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 anhand einer Skizze die charakteristische Querstreifung von Skelettmuskelzellen im Längsschnitt. / Erläutern Sie anhand einer Skizze die anatomischen Grundlagen für die charakteristische Querstreifung des SKelettmuskels im polarisierten Lichtmikroskop.

Das Sarkomer ist die kleinste kontraktile Baueinheit des Muskels. Es wird begrenzt durch die Z-Scheiben, in der Mitte befindet sich die M-Scheibe. Die Aktinfilamente sind dünne Eiweißsstrukturen, die das Licht einfach brechen und deshalb als isotrop bezeichnet werden. Sie bilden die helle I-Bande und sind direkt mit den Z-Scheiben verbunden. Titin ist ein elastisches Protein, das die Myosinfilamente mit den Z-Scheiben verbindet. Die Aktin-Myosin-Überlappung bricht das Licht doppelt und wird deshalbd als anisotrop bezeichnet. Sie bilden die dunkle A-Bande. Innerhlabd des Sarkomers lässt sich eine Reihenfolge der Banden und zwar folgendermaßen:
Z--I--A--H--M--H--A--I--Z
Da die Muskelfibrillen parallel angeordnet sind und ihre Sarkomere jeweils auf gleicher Höhe liegen, erscheinen die Muskelfasern quergestreift.

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 molekularen Abläufe bei der Muskelkontraktion.
Erklären Sie das Filamentgleiten als Prinzip der Muskelkontraktion.
Erläutern SIe wie es nach der synaptischen Übertragung an der motorischen Endplatte zu einer Kontraktion der Muskelzelle kommt.
Nennen Sie die wesentlichen Vorgänge, die nach der Endplattendepolarisation in einer Muskelzelle die Kontraktion bewirken.

Ein ankommendes Aktionspotential breitet sich entlang der Muskelzellmembran und in die T-Tubuli hinein aus. Im sarkoplasmatischen Retikulum öffnen sich spannungsgesteuerte Calciumionen-Kanäle und Calciumionen strömen ins Cytoplasma. Die Calciumionenbinden an Troponin, wodruch sich das Tropomyosin am Aktinfilament verschiebt und die Bindungsstelle für die Myosinköpfchen freilegt. Die Myosinköpfchen binden ans Aktin und führen unter ATP-Verbrauch eine Ruderschlagbewegung aus, wodurch die Aktinfilamente zur Sarkomermitte hin gezogen werden. Die Aktin- und Myosinfilamente gleiten ineinander und das Sarkomer verkürzt sich. Die Kontraktion aller Sarkomere ergibt die Muskelkontraktion. Durch Bindung von ATP löst sich der Myosinkopf vom Aktin und ein neuer Kontraktionszyklus kann beginnen. Nach Beendigung des Aktionspotentials werden die Calciumionen aktiv zurück ins sarkoplasmatische Retikulum gepumpt. Die Bindungsstellen für die Myosinköpfchen werden wieder verdeckt. Die Kontraktion endet und der Muskel entspannt.

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.

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