Zusammenfassung - Biologie zweites Halbjahr, Zusammenfassungen von Biologie

Nur auf Docsity: Lade Zusammenfassung - Biologie zweites Halbjahr und mehr Zusammenfassungen als PDF für Biologie herunter! Vom Reiz zur Reaktion Reize werden von unseren Sinnesorganen aufgenommen. Dabei hat jedes Sinnesorgan einen adäquaten Reiz (z.B. Schallwelle für das Ohr) Der Reiz wird in ein Signal umgewandelt (Transduktion) und von offerenten (aufsteigenden) Nervenfasern zum Gehirn geleitet und verrechnet (Wahrnehmung) Das Gehirn leitet dann eine Antwort (Befehl) durch efferente (absteigende) Nervenfasern zur Muskulatur Am Muskel wird schließlich die Reaktion sichtbar Bioelektrizität Die elektrische Leitung beim Menschen wird durch die Menge an Wasser (~90 %) und darin gelöste Salze ermöglicht. Ruhespannung (= Ruhepotential) Spannung, die an einer unerregten Nervenzelle gemessen wird- beim Menschen ca -75mV- Innerhalb der Zelle befinden sich viele negativ geladene Proteinanionen (A )- Außerhalb sind viele Na -Ionen. Davon gelangen allerdings keine (nur minimal = Leckströme) ins Innere der Zelle (wegen Konzentrationsgradient), da das Tunnelprotein verschlossen ist - Diese Leckströme gleicht eine Natrium-/Kalium - Ionen Pumpe unter Energieverbrauch wieder aus - Das Kanalprotein für K -Ionen ist offen, jedoch bleibt ein Konzentrationsgefälle bstehen, da die elektromotische Kraft die positiven Ionen in der Zelle hält - Weiteres Kanalprotein für Kalium-Ionen ist verschlossen- Wichtig: Ladungsdifferenz NUR an der Membran- Dynamisches Gleichgewicht- Aktionspotential (oft AP) Bio - HJ 2 06 February 2023 10:50 (nur die Kanäle, die sich ändern sind in den Skizzen gezeigt, die gezeigten Kanäle sind ALLE spannungsabhängig) Ruhepotential Potential von ca. -75mV- Überschuss an Kalium-Ionen in der Zelle- Überschuss an Natrium-Ionen außerhalb der Zelle- Alle Kanäle geschlossen- 1. Schwelle Ein elektrisches Signal kommt an, weshalb die Potentialdifferenz etwas steigt- Daraufhin öffnen sich manche der spannungsabhängigen Aktivierungstore der Natrium- Ionen Kanäle - positive Natrium-Ionen werden durch den Konzentrationsgradienten und der elektromotorischen Kraft in die Zelle gezogen --> Potential steigt auf bis zu -55mV - 2. Depolarisation Ab einem Potential von -55mV öffnen sich schlagartig die Aktivierungstore ALLER Natrium- Ionen Kanäle - Die positiven Natrium-Ionen strömen in die Zelle, die nun ein positives von ca. 45mV Potential aufweist - 3. Repolarisation Aufgrund des positiven Potentials im Inneren der Zelle schließen sich die Inaktivierungstore der Natrium-Ionen Kanäle; Die Tore der Kalium-Ionen Kanäle öffnen sich - Wegen des positiven Potentials innen und der geringen Kalium-Ionen - Konzentration außerhalb der Zelle strömen die positiven Kalium-Ionen nach draußen -> Das Potential innen wird wieder negativ - 4. Hyperpotential / Nachpotential Die Kalium-Ionen Kanäle schließen sich aufgrund des nun negativen Potentials wieder - allerdings nur langsam - Währendessen strömen weiter Kalium-Ionen wegen dem Konzentrationsgradienten aus der Zelle - 5. Die Natrium-Kaliumionen - Pumpe befördert Kalium-Ionen wieder ins innere der Zelle und die Natrium-Ionen außerhalb der Zelle, bis das Ruhepotential wieder hergestellt ist. - Das Ganze dauert ca. 5ms- Aktionspotentiale entstehen nach dem "Alles oder Nicht" - Prinzip: Wird die Schwelle von -55mV nicht überschritten, löst es kein Aktionspotential aus (unterschwelliger Reiz), ansonsten wird ein Aktionspotential ausgelöst, egal wie sehr es den Wert von -55mV übersteigen würde - Weiterleitung des Aktionspotentials kontinuierlich bis zu 40m/s- in marklosen (ohne Myelinscheide) Nervenfasern (v.a. Wirbellose)- Nervenfasern meist deutlich dicker (geringerer Widerstand)- Aktionspotential an einer Stelle der Membran errget Nachbarbereiche durch Ausgleichsströmchen (Ladungsdifferenz) -> An diesen Stellen öffnen sich Natrium-Ionen Kanäle -> Wenn Schwellenspannung erreicht wird entsteht AP - Erregung wird also kontinuirlich an der Membran mittels AP weitergeleitet- 1. Nervengifte Nervengifte können einen Prozess der Signalweiterleitung entweder verstärken (agonistsische) oder hemmen. Dabei tritt entweder eine Dauererregung (teils auch Verkrampfung) oder eine Lähmung auf. Dabei greift jedes Nervengift an einer anderen Stelle an - Nikotin beispielsweise ruft eine Dauererregung hervor indem es an die Acetylcholinrezeptoren bindet und somit dauerhaft Natrium-Ionen in die postsynaptische Zelle strömen (Agonist), während die Dauererregung beim Einsatz von Parathion auf der Hemmung (Antagonist)der Acetylcholin-Esterase beruht, da dadurch die Neurotransmitter nicht mehr abgebaut werden und die Natrium-Ionenkanäle der posynaptischen Zelle dauerhaft geöffnet bleiben. Nervengifte können sowohl an der Synapse, als auch am Axon wirken. Signaltransduktion Umwandlung des Reizes in ein elektrisches Signal Zelle Funktion Pigmentzellen Stäbchen schwarz-weiß sehen - Dämmerungssehen- alle Wellenlängen- lange Regenrationszeit - Sehfarbstoff Rhodopsin- Zapfen Farbsehen - Tagsehen- unterschiedliche Zapfenart für rot, blau, grün- kurze Regenrationszeit- Horizontalzellen hemmen Nachbarzellen --> Kontrastverstärkung- Laterale Inhibition- Bipolarzellen - Fasst Signale mehrerer Zellen zusammen Amakrinzellen hemmend oder errgend -> Kontrastverstärkung- 3 verschiedene Signale: Form, Farbe, Bewegung- Ganglienzelle Fasst Signale von Bipolarzellen zusammen- Informationsweiterleitung ans Gehirn- Pigmentzelle Absorption von Licht- Vermeidung von Streuung- Räumliches Sehen wird dadurch erreicht, dass 2 perspektivisch verschiedene Bilder desselben Objektes im Gehirn passend verrechnet werden. Signaltranduktion - Sehsinn Ort: Zapfen in den Disks- Vor Lichtsignal: Signalstoff (cGMP) bindet an Natrium-Ionen Kanäle und öffnet diese- Natrium-Ionen innerhalb der Zelle sorgen für eine Ausschüttung von Vesikeln an der synaptischen Endigung - In Vesikeln ist Transmittermolekül Glutamat - Dieses hemmt die Natrium-Ionen Kanäle der nachfolgenden Bipolarzelle - Lichtsignal trifft ein: Untergruppe des Rhodopsin verändert Form unter Lichteinfluss und aktiviert ein Enzym (Transducin), das ein weiteres Enzym (Phosphodiesterase) aktivert (--> Signalverstärkung: jedes Enzym aktviert bsp. 10 weitere) - Dieses Phosphodieesterase wandelt cGMP zu GMP um, sodass es nicht mehr die Natrium- Ionenkanäle öffnen kann - Ausbleiben von Natrium-Ionen stoppt Ausschüttung der Glutamatvesikeln- Dadurch bleibt die inhibitorische Wirkung aus --> Signal ensteht- Lichtsignal stoppt: Enzym wandelt GMP wieder zu cGMP um- Vitamin A deaktiviert das Rhodopsinmolekül wieder (dauert etwas)- Signaltransduktion - Riechsinn Duftstoff (primärer Botenstoff) bindet an Rezeptormolekül -> Konformationsänderung- Daran gebundenes G-Protein verändert sich ebenfalls --> Abspaltung einer Komponente- Dieses aktiviert Enzym --> Wandelt ATP in cyclisches AMP (sekundärer Botenstoff)- AMP bindet an Natriu-Ionenkanäle und öffnet diese --> Rezeptorpotential- Dufststoffmolekül wird abgebaut und Enzym wird inaktiviert- Hormone Definition: Ein Hormon ist ein chemischer Botenstoff, welcher in den Drüsen produziert wird, um dann über die Blutbahn zu den spezifischen Rezeptoren der Zielzelle transportiert zu werden. Dabei lösen sie eine bestimmte Wirkung aus. Hormonklassen Aminodäurederivate (z.B. Thyroxin) - kann aufgrund Größe auch durch Zell(kern)membran- Peptide/Proteine (z.B. Insulin) - binden an Zellmembranrezeptor + second messenger- Steroidhormone (z.B. aus Cholesterin)- Fettsäurederivate/Lipidhormone (z.B. Prostaglandine) - durch Zellmembran an Rezeptor in Zelle- Bei Insekten: Isoprenderivate (z.B. Neotein)- Vergleich Vergleichspunkt Nervensystem Hormonsystem Geschwindigkeit 120 m/s 0,5 m/s Informationsweg Nervenbahnen Blutbahn Wirkungsort präsynaptisches Endknöpfchen Zielrezeptoren Steuerung durch Hypothalamus Zwischenhirn Transmitter Hormon Bildungsort präsynaptisches Endknöpfchen Drüsen Wirkungsort postsynaptische Nervenzelle Zielrezeptoren Reichweite synaptischer Spalt kompletter Körper Transportweise Diffusion Blutstrom Wirkungsdauer wenige Millisekunden einige Minuten Neurohormon: Hormon, das von Nervenzelle ins Blut abgegeben wird Gewebehormon: Hormon, das ins Gewebe abgegeben wird Intrazelluläre Wirkungsmechanismen Lipidhormone Rezeptor-Hormon-Komplex bindet im Zellkern- spezifische DNA-Region wird aktiviert/gehemmt- nicht lipophile Hormone über "second messenger" (z.B. cAMP, GMP)- cAMP wird durch Enzym hergestellt und aktiviert weiteres Enzym, welches die Membranpermeabilität verändert oder die Genexpression beeinflusst - Nachweis von Hormonen (und ihren Wirkungen) Entnahme der Drüse -> Ausfallerscheinung1. Reimplantation an anderer Stelle -> Ausfallserscheinungen gehen zurück2. Injektion des Drüsenextraktes -> Ausfallerscheinungen gehen zurück3. Chemische Isolation des Drüsensekrets -> Ausfallsersch. zurück4. Synthetische Herstellung des Hormons -> weitere "Test" mit der Medizin5. Hormonkonzentration kann mittels ELISA - Verfahren gemessen werden (Enzyme-linked-immunosorbent-assay) An der Gefäßwand werden Bindungsstellen für das zu testende Hormon angebracht 1. Anschließend wird die zu testende Flüssigkeit in das Gefäß gegeben, die Hormone binden an die Bindungsstellen 2. Anschließend wird das Gefäß ausgewaschen, um die nicht gebundenen Hormone zu entfernen 3. Im nächsten Schritt werden monoklonale Antikörper (MAK), die mit einem Enzym gekoppelt sind hinzugegeben. Diese binden an die Hormone an der Gefäßwand 4. Ein weiterer Auswaschgang entfernt die überschüssigen monoklonalen Antikörper 5. Nun wird eine Farbstoffvorstufe hinzugegeben, die durch die Enzyme zu einem Farbstoff umgewandelt wird 6. Ist das Hormon in der getesteten Lösung enthalten, färbt sich die Lösung 7. Steuerung des Hormonhaushaltes Hypothalamus (bildet Inhibiting [IH] und Releasing Hormone [RH]) Hypophyse ZielzellenHormondrüsen Zielzellen hormondrüsenstimulie rende Hormone Die Hypophyse besteht aus einem Vorderlappen (Adenohypophyse) und einem Hinterlappen (Neurophyse). Während die Adenohypophyse selbst Hormondrüsen besitz, gibt es in der Neurohypophyse nur neurosekretische Zellen, die Hormone freisetzen glandotrope Hormone: Hormone, die andere Hormondrüsen aktivieren oder hemmen Äußere Einflüsse (Kälte, Angst, Freude) Innere Einflüsse (Müdigkeit, Krankheit) Hypothalamus