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Lernmaterialien für Tierphysiologie Fragenkatalog an der Universität Hamburg

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Photorezeptorzellen gibt es in der Retina, wie sind sie aufgebaut?

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TESTE DEIN WISSEN

- Stäbchen & Zapfen

- bestehen aus:

    - Außensegment

    - Innensegment mit Zellkern

    -  und der synaptischen Endigung

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist der respiratorische Quotient?

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TESTE DEIN WISSEN

- Volumenverhältnis von abgegebenen CO2 und aufgenommenem O2

- Durch eine RQ-Messung kann der Anteil der verschiedenen Energieträger am gesamten Stoffwechsel bestimmt werden


- Kohlenhydrate: RQ=1

- Proteine: RQ=0,83

- Fette: RQ=0,71

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TESTE DEIN WISSEN

Die Ausschüttung von Adrenalin bewirkt eine größere Öffnung der funny-Kanäle. Was ist die Folge?

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TESTE DEIN WISSEN

- Funny Kanäle befinden sich im Herzen im Sinus- und im AV-Knoten

- durch eine erhöhte Stimulation kommt es zu einer höheren Herzfrequenz

Folge: Erhöhter Kation-Einstrom, wodurch ein neuer Erregungszyklus ausgelöst wird

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TESTE DEIN WISSEN

Definieren sie die Begriffe endokrin, parakrin und autokrin.

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TESTE DEIN WISSEN


- Endokrin: Sekretionsmodus von Drüsenzellen, ihre Produkte in die Blutbahn abzugeben

- Parakrin: Sekretionsmodus von innersekretorischen Drüsenzellen, ihre Produkte in das Interstitium ihrer unmittelbaren Umgebung abzugeben, Produkte wirken an nahegelegenen Zellen

- Autokrin: Sekretionsmodus von innersekretorischen Drüsenzellen bei dem die Produkte in das Interstitium ihrer unmittelbaren Umgebung abgeben, so dass diese auf die sezernierende Zelle selbst zurückwirken


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TESTE DEIN WISSEN

Beschreiben Sie einen monosynaptischen Reflexbogen am Beispiel des Kniesehenreflexes.

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TESTE DEIN WISSEN

-  Bei einem monosynaptischen Reflexbogen erfolgt die Verschaltung im Rückenmark über eine einzige Synapse 

-  Dehnung der Sehne führt zu Dehnung des Muskels & der Muskelspindel (MS)

-  Dehnung der MS aktiviert sensorisches Ia-Neuron

-  Ia-Neuron erregt das alpha-Motoneuron im Rückenmark

-  Alpha-Motoneuron veranlasst die Kontraktion der Muskelfaser

-  Unterschenkel hebt sich

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TESTE DEIN WISSEN

Definieren Sie endotherm und ektotherm. Was sind die jeweiligen Vor- und Nachteile?

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TESTE DEIN WISSEN

Endotherm: Körperwärme wird hauptsächlich aus dem eigenen Stoffwechsel bezogen (Mammalia, Aves)

Vorteile:

- stabiles Milieu für biochemische Prozesse

- höheres Aktivitätsniveau

- längere Höchstleistung

- Besiedlung vielfältiger Habitate möglich

Nachteile:

- deutlich höherer Energiebedarf 


Ektotherm: Organismus hängt hauptsächlich von der aus der Umgebung absorbierten Wärme ab (Invertebrata)

Vorteile: 

- niedrigerer Energiebedarf

- gut, wenn das Nahrungsangebot begrenzt ist

Nachteile:

- sind von Habitaten abhängig

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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie die drei Typen von O2- Transportproteinen im Tierreich mit jeweils einem Tierstamm in denen sie vorkommen.

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TESTE DEIN WISSEN

- Hömoglobin --> Mammalia

- Hämocyanin --> Arthropoda

- Hämerythrin --> Anneliden

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Rolle spielen die K+ Ionen bei der Erregung bzw. bei dem Aufbau des Membranruhepotentials von Nerv und Muskelzellen.

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TESTE DEIN WISSEN

- Im Ruhepotential sind die K+-Kanäle geöffnet, die Membran ist somit selektivpermeabel

-  K+ wird entlang des chemischen Gradienten aus der Zelle rausgezogen, da die K+-Konzentration im extrazellulären Raum geringer ist

-  Doch wird K+ entlang des elektrischen Gradienten ist die Zelle gezogen, da das Zellinnere negativer ist als der extrazelluläre Raum

-  Das Gleichgewicht des chemischen Gradeinten und des elektrischen ist das Ruhepotential

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TESTE DEIN WISSEN

Welcher Typ Ionenkanal muss in der Membran vorhanden sein, damit dass Aktionspotential selbstständig weitergeleitet werden kann?

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TESTE DEIN WISSEN

- Spannungsgesteuerte Na+-Kanäle

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist ein Ranvier’scher Schnürring und was leistet er?

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TESTE DEIN WISSEN

- Abschnitte an dem das Axon nicht von der Myelinscheide umgeben ist, die es elektrisch isoliert

- Durch die Myelinisierung findet die Weiterleitung des Aktionspotentials nur an den Schnürringen statt (saltatorische Reizweiterleitung), was die Geschwindigkeit der Reizweiterleitung deutlich erhöht

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TESTE DEIN WISSEN

Was versteht man unter einem Zymogen? Nennen Sie ein Beispiel.

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TESTE DEIN WISSEN

- Inaktive Vorstufe eines Enzyms

- Thrypsinogen

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TESTE DEIN WISSEN

Chemische Synapsen sind im Nervensystem vorrangig vorhanden, weil...

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TESTE DEIN WISSEN

Bessere Steuerung des Körpers
- Stoffe wie Hormone können nur an chemischen Synapsen wirken
- Informationstransfer lässt sich leichter modifizieren
- Chemische Synapsen bilden Basis für das Lernen und das Gedächtnis 

   --> ermöglichen Anpassung

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Beispielhafte Karteikarten für deinen Tierphysiologie Fragenkatalog Kurs an der Universität Hamburg - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Welche Photorezeptorzellen gibt es in der Retina, wie sind sie aufgebaut?

A:

- Stäbchen & Zapfen

- bestehen aus:

    - Außensegment

    - Innensegment mit Zellkern

    -  und der synaptischen Endigung

Q:

Was ist der respiratorische Quotient?

A:

- Volumenverhältnis von abgegebenen CO2 und aufgenommenem O2

- Durch eine RQ-Messung kann der Anteil der verschiedenen Energieträger am gesamten Stoffwechsel bestimmt werden


- Kohlenhydrate: RQ=1

- Proteine: RQ=0,83

- Fette: RQ=0,71

Q:

Die Ausschüttung von Adrenalin bewirkt eine größere Öffnung der funny-Kanäle. Was ist die Folge?

A:

- Funny Kanäle befinden sich im Herzen im Sinus- und im AV-Knoten

- durch eine erhöhte Stimulation kommt es zu einer höheren Herzfrequenz

Folge: Erhöhter Kation-Einstrom, wodurch ein neuer Erregungszyklus ausgelöst wird

Q:

Definieren sie die Begriffe endokrin, parakrin und autokrin.

A:


- Endokrin: Sekretionsmodus von Drüsenzellen, ihre Produkte in die Blutbahn abzugeben

- Parakrin: Sekretionsmodus von innersekretorischen Drüsenzellen, ihre Produkte in das Interstitium ihrer unmittelbaren Umgebung abzugeben, Produkte wirken an nahegelegenen Zellen

- Autokrin: Sekretionsmodus von innersekretorischen Drüsenzellen bei dem die Produkte in das Interstitium ihrer unmittelbaren Umgebung abgeben, so dass diese auf die sezernierende Zelle selbst zurückwirken


Q:

Beschreiben Sie einen monosynaptischen Reflexbogen am Beispiel des Kniesehenreflexes.

A:

-  Bei einem monosynaptischen Reflexbogen erfolgt die Verschaltung im Rückenmark über eine einzige Synapse 

-  Dehnung der Sehne führt zu Dehnung des Muskels & der Muskelspindel (MS)

-  Dehnung der MS aktiviert sensorisches Ia-Neuron

-  Ia-Neuron erregt das alpha-Motoneuron im Rückenmark

-  Alpha-Motoneuron veranlasst die Kontraktion der Muskelfaser

-  Unterschenkel hebt sich

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Q:

Definieren Sie endotherm und ektotherm. Was sind die jeweiligen Vor- und Nachteile?

A:

Endotherm: Körperwärme wird hauptsächlich aus dem eigenen Stoffwechsel bezogen (Mammalia, Aves)

Vorteile:

- stabiles Milieu für biochemische Prozesse

- höheres Aktivitätsniveau

- längere Höchstleistung

- Besiedlung vielfältiger Habitate möglich

Nachteile:

- deutlich höherer Energiebedarf 


Ektotherm: Organismus hängt hauptsächlich von der aus der Umgebung absorbierten Wärme ab (Invertebrata)

Vorteile: 

- niedrigerer Energiebedarf

- gut, wenn das Nahrungsangebot begrenzt ist

Nachteile:

- sind von Habitaten abhängig

Q:

Nennen Sie die drei Typen von O2- Transportproteinen im Tierreich mit jeweils einem Tierstamm in denen sie vorkommen.

A:

- Hömoglobin --> Mammalia

- Hämocyanin --> Arthropoda

- Hämerythrin --> Anneliden

Q:

Welche Rolle spielen die K+ Ionen bei der Erregung bzw. bei dem Aufbau des Membranruhepotentials von Nerv und Muskelzellen.

A:

- Im Ruhepotential sind die K+-Kanäle geöffnet, die Membran ist somit selektivpermeabel

-  K+ wird entlang des chemischen Gradienten aus der Zelle rausgezogen, da die K+-Konzentration im extrazellulären Raum geringer ist

-  Doch wird K+ entlang des elektrischen Gradienten ist die Zelle gezogen, da das Zellinnere negativer ist als der extrazelluläre Raum

-  Das Gleichgewicht des chemischen Gradeinten und des elektrischen ist das Ruhepotential

Q:

Welcher Typ Ionenkanal muss in der Membran vorhanden sein, damit dass Aktionspotential selbstständig weitergeleitet werden kann?

A:

- Spannungsgesteuerte Na+-Kanäle

Q:

Was ist ein Ranvier’scher Schnürring und was leistet er?

A:

- Abschnitte an dem das Axon nicht von der Myelinscheide umgeben ist, die es elektrisch isoliert

- Durch die Myelinisierung findet die Weiterleitung des Aktionspotentials nur an den Schnürringen statt (saltatorische Reizweiterleitung), was die Geschwindigkeit der Reizweiterleitung deutlich erhöht

Q:

Was versteht man unter einem Zymogen? Nennen Sie ein Beispiel.

A:

- Inaktive Vorstufe eines Enzyms

- Thrypsinogen

Q:

Chemische Synapsen sind im Nervensystem vorrangig vorhanden, weil...

A:

Bessere Steuerung des Körpers
- Stoffe wie Hormone können nur an chemischen Synapsen wirken
- Informationstransfer lässt sich leichter modifizieren
- Chemische Synapsen bilden Basis für das Lernen und das Gedächtnis 

   --> ermöglichen Anpassung

Tierphysiologie Fragenkatalog

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Eine der Tierphysiologie Fragenkatalog Zusammenfassungen auf StudySmarter | Universität Hamburg

Einführung & Energie

Was ist Tierphysiologie überhaupt?


Was ist Physiologie?


  • Physiologie von physis (= Natur) und logos (= Wort, Lehre)
    • Lehre der Lebensäußerungen
    • Lehre der Funktionsweise
  • historisch gründet sich d. Physiologie auf der Anatomie
  • 20. Jh. Abspaltung der Biochemie („Physiologische Chemie“)
  • Grenzen zw. Physiologie und Biochemie fließend


Was ist Tierphysiologie


  • Wie funktioniert ein Tier? (Bereiche von Medizin, Ethologie, Ökologie. Molekularbiologie & Biochemie)
  • Teilgebiete d. Physiologie:
    • Stoffwechselphysiologie (vegetative Physiologie)
    • Neurophysiologie
  • Modellsysteme:
    • August-Krogh-Prinzip: „Zu jeder biologischen Fragestellung gibt es ein Lebewesen, an dem man sie am bequemsten untersuchen kann.“
    • Drosophila
    • C. elegans
    • Aplysia
    • Danio Regio
    • Rattus norvegicus
    • Trachemys scripta


Grundprinzipien der Tierphysiologie 

    1. Physiologische Vorgänge gehorchen Gesetzen der Physik & Chemie

    2. Physiologischer Phänotyp ist ein Produkt aus Genotyp & Umwelt
    3. Anpassung (Adaption)
      1. im Sinne von Akklimatisierung
      2. Evolutiver Hintergrund —> generationsübergreifende Anpassung!
    4. Homöostase und Regulation



Homöostase

 

= die Fähigkeit eines Organismus zur Kontrolle des inneren Milieus (bei sich ändernden äußeren 

   Parametern):

    • Temperatur        - osmanischer Druck
    • O2            - Ionenkonzentration
    • pH            - usw.

Beispiel Osmokonformer:


  • können internes Milieu (hier Ionenkonzentration in Hämolymphe) nicht regulieren

    —> gehen mit Umwelt „konform“

  • nimmt Salzkonz. In Umgebung zu, so nimmt auch Salzkonz. Im Körper zu

Beispiel Osmoregulierer:


  • die internen Spannungen der Salzkonzentration werden in engen Grenzen gehalten

   —> Fähigkeit zur Regulierung

  • Konstante Salzkonzentration im Blut & interstitielle Flüssigkeit 

Regulation:


Beispiel Körpertemperatur:

  • Aufrechterhaltung der Körpertemperatur durch negative Rückkopplung
    • Warme Umgebung —> verstärkte Wärmeabgabe
    • Kalte Umgebung    —> verstärkte Wärmeproduktion 

 Beispiel Blutzuckerspiegel:

  • negative Rückkopplung sogt für Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels 

Zusammenfassung


  • Homöostase = Aufrechterhaltung des inneren Milieus (—> Regulation)
  • Kosten der Homöostase 

    —> hoher Energieverbrauch

  • Vorteile der Homöostase
    • Besiedlung nichtoptimaler Habitate
    • Besiedlung von Habitaten mit schwankenden Umweltbedingungen
  • Vorteile der Homöostase überwiegen meist Kosten
    • Alle Organismen haben d. Fähigkeit zur Regulation!!

        —> inneres Milieu ≠ äußeres Milieu



Bioenergetik


Thermodynamik

 

  1. Hauptsatz: Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems ist konstant.

         „Du kannst nicht 

           gewinnen.“

     2. Hauptsatz: In einem abgeschlossenen System entsteht bei Energieumwandlung nicht nutzbare Energie (Entropie)

        „Du kannst auch nicht 

        unentschieden spielen“


  • ein geschlossenes System strebt bei permanenter Energieumwandlung dem Zustand der maximalen Entropie entgegen.   
  • Organismen sind KEINE geschlossenen Systeme
    • Stehen im Stoffaustausch mit Umgebung
    • Nehmen Nährstoffe (= chemische Energie) auf
      • Aufbau von körpereigenen Substanzen
      • Abgabe von Abfallstoffen

—> Entropie im Organismus nimmt ab (wg. Synthese Komplexre Strukturen)

—> Entropie in der Umgebung nimmt zu


Energieflüsse


Beispiel: Ökosystem eines Sees

  • alle Energie von d. Sonne
  • Hoher Energieverlust mit steigender Trophieebene
  • Max. 10% der Energie für die nächste Trophieebene nutzbar (idR ca. 0,1—1%)


Nahrungsphramide: 

  • je höher ein Organismus in der Nahrungskette, desto mehr Energie ging bereits verloren

—> Biomasse & Artenvielfalt nehmen mit höherer Trophiestufe ab

 

Loch Ness: energiephysiologische Betrachtung

  • Loch Ness = einer d. nährstoffärmsten Seen Großbritanniens (oligotroph)

    —> gesamte Biomasse Fisch = ca. 20 — 30t

  • Annahme: max. 10% Nutzung durch Konsumenten II. Ordnung

    —> max. 2 — 3t „Nessi“

    —> 2 - 3 Tiere mit 1t Gewicht

—> 1x Nessie kann es geben, aber Population kann sich nicht erhalten



Energiestoffwechsel


  • photoautotroph: Strahlungsenergie der Sonne —> chemische Energie 
  • heterotroph: nehmen chemische Energie auf => fressen autotrophe oder andere heterotrophe Organismen  


Anabolismus & Karabolismus:


  • Anabolismus

    = energiereich

    = Aufbau von körpereigenen Bestandteilen unter 

       Energieverbrauch

  • Katabolismus:

    = energiearm

    = Abbau von Stoffwechselprodukten unter 

       Energiegewinn

  • Intermediärstoffwechsel = Umwandlung der Metabolite


Exergone — endergone Reaktionen:


  • exergonische Reaktion:
    • Energie wird freigesetzt
    • Reaktionsteilnehmer bilden weniger energiereiche Produkte
    • ∆G = negativ
  • endergonischer Prozess:
    • Energie muss zugeführt werden
    • Reaktionsteilnehmer Weden in Produkte mit höherem Energieniveau umgewandelt

 

Energieträger 


ATP (Adenosintriphosphat):

= „universelle Energiewährung“

  • ist so energiereich aufgrund der Anhydridbindungen der Phosphate
  • Bestandteile:
    • Adenin
    • Ribose 

    —> Adenosin

    • Phosphatreste (Mono-, Di-, Tri-Phosphat)


  • ATP Zyklus:  


NADH:

  • NADH + H+ (Nicotinamidadenindinucleotid)

    = Reduktionsäquivalent (v.a. im Katabolismus)

  • NADPH + H+ (v.a. im Anabolismus)
  • Weiterhin: FADH2 (Flavinadenindinucleotid)


Gekoppelte Reaktionen: 

 

Aktivierungsenergie:

  • kinetische Energie einiger Moleküle erreicht o. übertrifft die Aktivierungsenergie
  • Diese Moleküle können reagieren & Produkte bilden



Enzyme 


  • wirken als Biokatalysatoren
    • Nichtkatalysierte Reaktion hat größere Aktivierungsenergie als einenkatalysierte Reaktion 
    • Katalysierte Reaktion hat eine niedrigere Aktivierungsreaktion
    • zw. Katalysierten & nich katalysierten Reaktionen besteht kein Unterschied in d. Freien Energie


Eigenschaften:

  • Enzyme erniedrigen die Aktivierungsenergie
  • … beschleunigen die Reaktion (Faktor 106 bis 1012)
  • … verändern nicht das Gleichgewicht
  • … sind zumeist Proteine (aber: Riboenzyme)
  • … binden Substrat am aktiven Zentrum 

—> Ausbildung eines Enzym-Substrat-Komplexes


Mechanismen der Katalyse:

  1. die beiden Substrate werden räumlich so ausgerichtet, dass sie reagieren können.
  2. Das Enzym setzt das Substrat unter Spannung.
  3. Das Enzym fügt Ladungen zum Substrat hinzu.


Enzymreaktionen:

  • Enzyme beschleunigen Reaktionen
    • Bei d. Maximalen Reaktionsrate Vmax sind jedoch alle Enzymmoleküle mit Substratmolekülen besetzt
  • Kein Enzym vorhanden
    • Reaktionsrate steigt stetig mit steigender Substratkonzentration an 


Abhängigkeit der Enzyme von…  

  • Temperatur
  • pH-Wert
  • Ionenkonzentration
  • Enzymkonzentration
  • Substratkonzentration

 

Energieumsatz

 

Gundumsatz = „Basal Metabolic Rate“ (BMR)


  • Energie, Arbeit
    • Angabe in J (Joule): 1J = 1N x m = 1 kg x m2/s2
    • Angabe in cal (Kalorie): 1 cal = 4,184 J
  • Leistung (= Arbeit/Zeit)
    • Angabe in W (Watt): 1W = 1 J/s


Energie aus Nahrung in Form von:

  • Fette
  • Kohlenhydrate
  • Proteine
  • Alkohol 


Orte des Energiestoffwechsels:

  • in Mitrochondrien
    • Fette —> ß-Oxidation
    • Kohlenhydrate —> Glycolyse
    • Proteine —> Glycolyse, Citratzyklus



Glykolyse I (Energieinvestition):


    1x Glucose + 2 ATP     -->     2x Glycerinaldehyd-3-phosphat + 2 ATP


Glykolyse II (Energiegewinn): 


        2x Glycerinaldehyd-3-phosphat + 4 ADP + 2 NAD+     -->    2x Pyruvat + 4 ATP + 2 

         NADH+H+

    —> Nettogewinn der Glykolyse:

            2 ATP

            2 NADH+H+


Oxidative Decarboxylierung:

       Pyruvat + NAD+ + CoA —> Acetyl-CoA + NADH+H+ + CO2 


Citratzyklus:


    Acetyl-CoA + 3NAD+ + 1FAD + 1GDP + Pi + 2 H2O    -->    CoA-SH + 2CO2 + 3NADH+H+ + 1 FADH2 + 1 GTP


Atmungskette:

    Glucose-Abbau (netto): 

  1. Aerob:

        C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP+ 36 Pi     ———>     6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP + 36 H2O 


    2. Anaerob („Milchsäuregärung“):

        C6H12O6 + 2 ADP+ 2 Pi    ———>     C3H6O3 + 2 ATP + 2 H2O 

                                                                    (Laktat)


Glucoseverbrauch des Menschen:

  • Halbwertszeit von 15-20 Minuten
  • Keine kontinuierliche alimentäre Zufuhr
  • Dennoch Konstanz der Blutzuckerkonzentration: 60-100 mg/dl
  • Glucoselieferung:
    • Nahrung (exogen): ca. 300 g/Tag
    • Endogen: 
      • Glykogenolyse ca. 400 g/Tag
      • Gluconeogenese ca. 200 g/Tag
  • Glucoseverbrauch:
    • Obligater Verbrauch: Nervengewebe, Nierenmark u. Erythrozyten: ca. 200 g/Tag
    • Fakultativer Verbrauch: Leber, Muskulatur, Fettgewebe (je nach alimentärem Angebot)


Gluconeogenese

= „Zucker neu gemacht“


 

Energieumsatz:

  • wird mittels Kalorimetrie gemessen (—> Praktikum Tierversuch) 
  • Grundumsatz (Ruheumsatz) eines Menschen
    • , 70 kg: 7100 kJ/Tag = ~80 W
    • , 70 kg: 6300 kJ/Tag = ~70 W 


Energieverbrauch & Körpermasse:

  • (Energieverbrauch nimmt proportional zu steigender Körpermasse zu)
  • Größere Tiere brauchen mehr Energie
  • ABER
    • Gewichtsspezifischer Grundumsatz = bei kleinen Tieren höher als bei großen Tieren 
    • Grundumsatz ist niedriger, je größer das Tier
  • Bei Zunahme d. Körpergewichts um Faktor 10 verringert sich der gewichtsspezifische Energieumsatz um ≈ 50%
    • Spitzmaus: 
      • braucht pro g 40 - 100 x mehr Energie als ein Elefant
      • Bis 1300 Herzschläge / min, 300 Atemzüge
      • Herzmuskulatur mit 45% Mitrochondrien/Volumen

    —> Volumen-Oberflächen-Verhältnis


  • Oberflächen-Volumen-Verhältnis
    • Wärmeabgabe abhängig von der Oberfläche 
      • z.B Elefant mit 100 °C Oberflächentemperatur bei Maus-BMR
      • z.B. Maus > 1m Felldicke bei Elefant-BMR
    • Fläche nimmt mit Größe in 2. Potenz zu
    • Volumen in 3. Potenz
      • Je größer ein Tier, desto mehr Volumen pro Fläche
      • je kleiner ein Tier, desto mehr Fläche pro Volumen
      • Kleine Tiere haben „ungünstiges“ Oberflächen-Volumen-Verhältnis

 

  • ZUSAMMENFASSUNG:
    • Energiebedarf nicht linear proportional zum Körpergewicht
    • … aber auch nicht mit Oberflächen-Volumen-Verhältnis
Tierphysiologie Fragenkatalog

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