Zoologie an der Humboldt-Universität zu Berlin

Karteikarten und Zusammenfassungen für Zoologie an der Humboldt-Universität zu Berlin

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Erläutern Sie welche Vorteile der Bohreffekt bringt (mit Skizze)

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Beschreiben Sie die wichtigsten molekularen Schritte bei der Muskelkontraktion

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Welche Anpassung findet man bei Lungen/Kiemen an die physikalischen Eigenschaften von Diffusionsprozessen?

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die Lunge

Aufbau und Funktion

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Atemgastransport im Blut

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Hämoglobin 

Allgemein, Aufbau und Funktion

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Schildern Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen geschlossenen u. offenen Kreislaufsystemen. Bei welchen Tiergruppen kommen sie vor?

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Muskelarbeit verbraucht sehr viel Energie. Welche Prozesse bei der Muskelkontraktion sind die Hauptverbraucher von ATP

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Warum haben große Tiere relativ massivere Knochen als kleine?

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Warum ist es gerechtfertigt, bei Wiederkäuern von einer Symbiose zwischen den Cellulose verdauenden Bakterien und Ciliaten und dem Wiederkäuer zu sprechen? Was sind die jeweiligen Vorteile der beiden Partner?

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Nennen Sie (mindestens 3) Anpassungen von Pflanzenfressern an die Besonderheiten ihrer Nahrung

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Wie können manche Wüstentiere ohne Wasser zu trinken, nur mit trockener Nahrung überleben?

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Zoologie

Erläutern Sie welche Vorteile der Bohreffekt bringt (mit Skizze)

-Die Fähigkeit von Hämoglobin Sauerstoff zu binden wird durch eine Gleichchgewichtsreaktion beeinflusst

-Die Bindungsaffinität des Hämoglobins sinkt bei niedriegem pH-Wert, der durch erhöhtem CO2-Partialdruck ensteht (CO2 wird in Verbindung mit Waser zu Kohlesäure)

--> als Folge kommt es zur vermehrten Freisetzung von O2 aus dem Hämoglobin

-Dies geschieht beispielsweise in aktiven Muskeln, die den Sauerstoff dringend benötigen, dort wo viel Zellatmung stattfindet

-Umgehkert wird die Bindung des Sauerstoffs an das Hämoglobin begünstigt, wenn der pH-Wert steigt und der CO2 Partialdruck sinkt, dies begünstigt die AUFNAHME/Bindung von Sauerstoff an die Hämoglobinuntereinheiten

-Ein wichtiger Anwendungsbereich hierfür ist die Lunge

-Somit trägt der Bohreffekt zu einem effektiven O2 undCO2 Transport im Blut bei

Zoologie

Beschreiben Sie die wichtigsten molekularen Schritte bei der Muskelkontraktion

-Ein Aktionspotential trifft über Motoneuronen (efferenten=ausführenden Neuronen) auf die motorische Endplatte (überträgt Erregung von efferenten Nervenfaser auf Muskelfaser eines Skelettmuskels)

-AP wird dann über postsynaptische Membran durch die transversalen Tubuli (Röhre; Röhren die das Sarkoplasma durchziehen) ausgebreitet

- und bewirkt Freisetzung von Ca2+-Ionen aus dem sarkoplasmatischen Reticulum

-Ca2+ diffundiert in das Sarkoplasma

-dort bindet Ca2+ an das Protein Troponin, welches seinerseits an Tropomyosin (Troponin-komplex) gebunden ist

-diese Bindung bewirkt Konformationänderung des Troponins und demzufolde auch des Tropomyosins, wodurch Bindungsstellen für Myosinköpfe an den Actinfilamente freigelegt werden

-Unter Verbrauch von ATP zu ADP +P (Hydrolyse, Abspaltung v. Phosphat) wird abkippen der Myosinköpfche (Motorprotein) eingeleitet und kommt zur Brückenbildung (bindung an Aktinfilament)

-->Kraftübertragung passiert in Mysinköpfchen durch Aufspaltung von ATP zu ADP+P

-durch lösen von ADP + P vom Myosinköpfchen, kippt es ab und so wird Aktin Richtung Mysin gezogen

-durch erneute Anbindung von ATP an das Myosinköpfchen löst es sicher wieder vom Aktin

-wiederholtes Bilden und Lösen von Actomyosinkomplexen und Verschiebung v. Filamentengegeneinander -->Muskel kontrahiert

(Milliarden Mysinköpfchen greifen nach Aktinfilamneten, docken kurz an, ziehen sich ein stück am Aktin entlang, lassen wieder los und docken an weiterem Punkt des Aktin an und wieder von vorne...)

-Kontraktion beendet, wenn kein ATP oder Ca2+ mehr vorhanden und Trponin-Tropomyosin-Komplex wieder an seinem Platz und Ca2+-Ionen bis zu gewissen Niveau wieder über Calciumpumpen in das sarkoplasmatische Reticulum aufgenommen wurden

Zoologie

Welche Anpassung findet man bei Lungen/Kiemen an die physikalischen Eigenschaften von Diffusionsprozessen?

-Kiemen = Atmungsorgan aquatischer Tiere

-dünnwandig

-sehr große respiratorische Oberfläche ermöglicht effiziente Diffusion

-zur Ventilation pumpt Fisch mithilfe koordinierter Bewegungen von Kiefer und Kiemendeckeln ständig Wasser durch die Kiemenbögen, was über den Kiemen die Partialdruckgradienten von CO2 und O2 (für Gasaustausch notwendig) aufrechthält

-um Ventilation zu fördern werden Kiemen durchs Wasser bewegt oder das Wasser um Kiemen bewegt

-das Blut strömt durch Kapillaren, die sich durch die Kiemenlamellen ziehen und nimmt dort O2 aus Wasser auf

-stark durchblutet für schnellen Gasaustausch und Transport

-der Fluss von Wasser und Blut erhält nach dem Gegenstromprinzip einen Partialdruck aufrecht, an dem entlang der gesamten Länge einer Kapillare O2 aus Wasser ins Blut diffundiert (da Wasser höhere O2 Konzentration als in Kapillaren)

-schneller Abtransport (via Blut) um Konzentrationsgradient aufrecht zu halten

-bei Kiemen findet auch der Gegenstromprinzip (Methode zur Anreicherung (Akkumulations) von Stoffen) Anwendung

Zoologie

die Lunge

Aufbau und Funktion

Aufbau:

-->ein auf bestimmte Körperbereiche begrenztes Atmungsorgane

-eingefaltete respiratorische  Körperoberfläche

-unteilt in zahlreiche Taschen

-in linken (zwei Lungentaschen) und rechten (drei Lungentaschen) Lungenflügel unterteilt

-Die Oxygenierung des Blutes und die CO2-Abgabe erfolgt in den Alveolen (sackartige Erweiterungen, die die respiratorische Fläche bilden)

-Zwischen Luft und Blut befindet sich eine dreischichtige Trennwand, die Blut-Luft-Schranke, die in der Lunge den luftgefüllten Raum der Lungenbläschen (Alveolen) von dem Blut in den Kapillaren trennt

-Die Durchblutung der Wand der Lungenbläschen erfolgt über die Kapillaren des Lungenkreislaufes


Funktion:

-Zweck ist große Oberfläche für den Gasaustausch zwischen Luft und Blut herzustellen

-GastransportKreislaufsystem transportiert Gase zischen Lunge und übrigem Körper, mit denen Lunge nicht im direktem Kontakt

-Gaspartialdruck (pO2&pCO2)

-->meisten Reptilien, alle Vögel und sämmlichte Säuger für Gasaustausch ganz auf Lunge angewiesen ( bei Amphibien durch Diffusion durch die Haut)

Zoologie

Atemgastransport im Blut
->O2 muss regelmäßig „nachgeliefert“ werden
->CO2 muss abtransportiert werden, sonst übersäuert Körper

Sauerstofftransport (O2):
-fast vollständig (99%) an Hämoglogin (Blutfarbstoff der roten Blutkörperchen (Erythrozyten)) gebunden
-geringer Teil im Blut gelöst

Kohlenstoffdioxidtransport (CO2):
- überwiegendender Teil (70%) des CO2 wird inden roten Blutkörperchen zu Bikarbonat (HCO3-) umgewandelt
- >Bicarb.: Puffer, der bei übersäuerung zur Ausgleichung hilft
-dann im Blutplasma gelöst transportiert-
- in Lunge ensteht aus HCO3- wieder Kohlenstoffdioxid und Wasser, dass in die Alveolen übertritt
-20% an Hämoglobin gebunden
-10%in gelöster Form transportiert

Zoologie

Hämoglobin 

Allgemein, Aufbau und Funktion

-> das respiratorische Protein fast aller Wirbeltieren und vieler Wirbelloser Tiere

-> bei Wirbeltieren bildet H. 90% der Trockenmasse von Erythrocyten (roten Blutkörperchen) 

->Häm-Anteil des Proteins verleiht Erytrocyten rote Färbung


Aufbau:

-besteht aus vier Untereinheiten (Polypeptidketten)

-mit jeweils einer Häm-Gruppe (Cofaktor), indessen Zentrum ein zweiwertiges Eisenion sitzt

-jedes Eisenion bindet ein O2-Molekül, ohne Wertigkeit zu verändern

->daher spricht man von Oxygenierung (nicht Oxidierung) des Eisens

-vier Unterheiten = vier O2-Molekül Bindungsstellen

 

Funktion:

-O2 hat geringe Löslichkeit in Wasser (und damit in der Blutflüssigkeit)

--> Hämoglobin bindet O2 und transportiert im Blut große O2-Menge von Lunge zu den aktiven Geweben

-erhöht Menge an O2, die von Kreislaufflüssigkeit befördert werden kann beträchtlich (von 3ml auf rund 200ml O2 pro Liter Säugerblut)

-H. bindet reversibel an O2, belädt sich also in Lunge (oder Kiemen) mit O2 und gibt dieses wieder an andere Körperregionen ab

-->abhängig von Kooperativität zw. Hämoglobinuntereinheiten 

  • wenn O2 an Untereinheit bindet, verändert dies die Konformation (O2-Affinität steigt) der anderen Untereinheiten
  • wenn vier O2-Moleküle gebunden und eine Untereinheit ihr O2 abgibt, sinkt Affinität der drei übrigen Untereinheiten

-->führt zur verstärkten O2-Abgabe

-Sauerstoffdissoziationskurve: im steilen Bereich der Kurve führt bereits geringe Änderung des PO2 dazu, dass H. beträchtliche Mengen O2 abgibt/aufnimmt

--> wenn Zellen härter Arbeiten zu beginnen (z.B. beim Sport), sinkt PO2 in ihrer Umgebung, weil mehr O2 von Zellatmung verbraucht wird und wegen Kooperativität der Untereinheiten bewirkt schon leichtes Absinken des PO2, dass vom Blut abgegebene O2-Menge deutlich zunimmt

-Bohr-Effekt: Pruduktion von CO2 während Zellatmung fördert O2-Abgabe durch Hämoglobin in aktiven Geweben

--> CO2 reagiert mit Wasser zu Kohlensäure, die pH-Wert in Umgebung senkt

--> niedriger pH-Wert senkt wiederum Hämoglobinaffinität für O2

--> wo mehr CO2 produziert wird, setzt H. mehr O2 frei, das kommt gesteigerten Zellatmung zugute


Zoologie

Schildern Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen geschlossenen u. offenen Kreislaufsystemen. Bei welchen Tiergruppen kommen sie vor?

offener Kreislauf: Bei einigen wirbellosen Tieren oder Weichtieren -Dabei wird Blut nicht genau auf festgelegten Bahnen durch den Körper befördert sondern nur durch kurze "Hauptgefässe"

-Das Herz bringt das Blut nur in Bewegung sodass es sich einigermassen im ganzen Körper verteilt



geschlossener Kreislauf : 

  • hoher Blutdruck
  • hohe Strömungsgeschwindigkeit
  •  gezielte Durchblutung
  •  leistungsfähiges Herz
  • Verteilung des Blutflusses steuerbar
  • Versorgung der Gewebe durch Druckfiltration ( Starling-Mechan)
  • Langsamer Blutfluss in Kapillaren wichtig für Austausch durch Diffusion

→ bei allen Vertebraten, Cephalopoden, viele Anneliden



offener Kreislauf:

  • niedriger Blutdruck
  • langsamer Umlauf
  • diffuse Verteilung
  • dünnwandige Herzen
  • Blut und Interstitialflüssigkeit (=Lymphe) durchmischt =Hämolymph

→ bei Insekten, Crustaceen, Muscheln, Schnecken, Onychophora, Tunicaten,manche Anneliden, Antropoden (allg. Begriff)


-->der Unterschied ist, dass beim geschlossenen System das Blut auf seiner Bahn (Arterien, Venen) bleiben muss während im offenen System das Blut eigendlich frei ist

-Dieses offene System ist auch nicht mehr gross für die Sauerstoffversorgung verantwortlch da diese Tiere sehr klein sind und sich z.T. über Luftröhren direkt versorgen

-Bei grösseren Tieren wie dem Menschen würde das nicht mehr gehen

Zoologie

Muskelarbeit verbraucht sehr viel Energie. Welche Prozesse bei der Muskelkontraktion sind die Hauptverbraucher von ATP

- Um die Myosinköpfchen wieder aus den starren Verbindungen mit den Actinfilamenten zu lösen, wird hauptsächlich ATP verbraucht

-außerdem ist ATP auch erforderlich, damit aktive Pumpsysteme (Ionenpumpen) das Calcium, welches die chemischen Reaktionen für die Muskelkontraktion einleitet, aus dem Sarkomer in das Sarkoplasmatische Retikulum wieder zurück zu transportieren



Zoologie

Warum haben große Tiere relativ massivere Knochen als kleine?

Allgemeine gilt: Vergößere ich ein Objekt in der Länge (in jeder Richtung) um einen Faktor L, dann vergrößert sich seine Oberfläche um den Faktor L*L (also L2), sein Volumen sogar um L*L*L (also L3). --Regeln dieser Art, die angeben, wie sich eine Größe ändert, wenn man ein Objekt vergrößert oder verkleinert--> Skalierungsgesetze

-Das Gewicht von größeren Tieren erfordert also überproportional starke Knochen, da das Gewicht sich nicht linear mitvergrößert, sondern proportional höher wird

-->müssen damit ihre größere Masse tragen können

-würde man eine Maus 1:1 vergrößern, wäre sie nicht lebensfähig

Zoologie

Warum ist es gerechtfertigt, bei Wiederkäuern von einer Symbiose zwischen den Cellulose verdauenden Bakterien und Ciliaten und dem Wiederkäuer zu sprechen? Was sind die jeweiligen Vorteile der beiden Partner?

-meisten Tiere besitzen keine Cellulasen (Enzyme die Cellulose spalten)

-->können daher keine Pflanzliche Nahrung verwerten

-Wiederkäuer sind also auf die Cellulose verdauenden Bakterien in ihrem Verdauungstrakt angewiesen, um daraus ENergie zu gewinnen

-Diese wiederum sind auf die Stoffwechselprodukte des Wiederkäuers angewiesen um ihren metabolischen Stoffwechsel aufrecht zu erhalten

-Darüber hinaus zerkleinert der Wiederkäuer die Pflanzen und macht sie so für die Bakterien verwertbarer

-Bakterien nutzen nur Bruchteil der Energie aus Celluslose für sich selber, meiste für Wiederkäuer nutzbar

Zoologie

Nennen Sie (mindestens 3) Anpassungen von Pflanzenfressern an die Besonderheiten ihrer Nahrung

-Anpassung des Gebisses: Hochkronige Zähne; Schmelzfalten, nachwachsende Zähne

➢Passende Bedingungen für Symbionten

➢Verlangsamung der Nahrungspassagen (Pansen, Netzmagen Blättermagen, Labmagen)

Zoologie

Wie können manche Wüstentiere ohne Wasser zu trinken, nur mit trockener Nahrung überleben?

Indem sie Oxidationswasser verwenden, welches beim Verdauen entsteht

-sehr wenig Wasser über Kot/Urin ausscheiden

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