Neurobiologie  
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Stichwortsammlung zur Grundvorlesung „Einführung in die Biologie“

Zoologischer und Tierphysiologischer Teil  

1) Stoffwechselphysiologie

a) Metabolismus heterotropher Organismen

Energiegewinnung (aerob, anaerob, freie Energie, Aktivierungsenergie, Rolle der Enzyme, Allosterischer Effekt, kompetitive Hemmung, Multienzymkomplexe, ATP).

 

b) Nahrungsaufnahme und Verdauung

Ziel: Gewinnung von Material und Energie; Kohlenhydrate, Fette, Proteine (Art der Bausteine, der Bindungen, Prinzipien enzymatischer Verdauung (Beispiel Trypsin aus Trypsinogen; Substrate und Reaktionen von Proteasen, Karbohydrasen, Esterasen, Nukleasen; essentielle Aminosäuren, Mineralien, Vitamine (Beriberi, Skorbut, Pellagra, Kropf); Ernährungstypen mit Beispielen (Allesfresser, Fleischfresser, Pflanzenfresser, Abfallfresser, Filtrierer), Aufbau des Verdauungstraktes des Menschen mit den Verdauungsenzymen, Wiederkäuermagen.

 

c) Gasaustausch

O2-Bedarf, O2-Angebot in verschiedenen Lebensräumen, Atmungsorgane: Tracheen (Insekten), Kieme (Gegenstromprinzip), Lunge (Amphibien, Vögel, Säuger)

 

d) Transportsysteme

Offene und geschlossene Blutkreislaufsysteme (Beispiele), Lage und Bau des Herzens: Blutkreislauf der Säuger, Funktion und Bau des Herzens (Kontraktionsrhythmus, Druckverlauf, Erregungsverlauf), Blutbestandteile. O2-Transport: Hämoglobin, Bindungskurve, pH-Abhängigkeit, foetales Hämoglobin, Myoglobin.

 

e) Exkretion

Exkretionsorgane (Protonephridien, Malphigische Gefäße, Metanephridien, Nephron), Exkretionsprodukte (Ammonium, Harnstoff, Harnsäure, Guanin), Bau und Funktion der Wirbeltierniere, Wasserhaushalt (ökologische Extremsituation und Anpassungsstrategien).

 

f) Steuerung der inneren Umwelt: Homöostase und Hormone

Mechanismen der Homöostase (Pufferung, Speicherung, Rückwärtskontrolle, Regelkreis, Exkretion.

Hormone (Steroidhormone, Peptidhormone, Aminosäureabkömmlinge). Endokrine Drüsen, ihre Hormone und ihre Wirkung beim Menschen (Hypothalamus mit releasing Faktoren; Hypophyse mit trophischen Hormonen: STH, ACTH, TSH, FSH, LH, LT; Neurohypophyse: Oxytocin, Vasopressin; Schilddrüse: Thyroxin; Nebenschilddrüse: Parathormon; Thymus: Thymesin; Pankreas: a-Zellen: Glukagon, ß-Zellen: Insulin; Nebennierenmark: Adrenalin, Noradrenalin; Nebennierenrinde: Glucocorticoide; Gonaden: Östrogen, Progesteron, Testosteron). Zelluläre Wirkung der Hormone. Beispiele für hormonelle Steuerung: Häutung der Insekten, Konzentration des Zuckers im Blut, Menstruationszyklus der Frau. Pheromone und Vorstellungen über die phylogenetische Entwicklung hormoneller Steuerung.

2) Informationsaufnahme und Verarbeitung

Zelluläre Strukturen des Nervensystems. Grundlagen der Erregung und Erregungsleitung (Ruhepotential und seine ionalen Ursachen, selektive Permeabilität, Ionen-Kanalmoleküle, Na+-K+-Austausch, Membranspannung, Nernst'sche Gleichung, "aktive" Membraneigen- schaften: spannungsabhängige Na+-Kanäle, Schwelle,  Zeitverlauf der Ionenleitfähigkeiten, Potentialverlauf im Aktionspotential, aboslute und relative Refraktärzeit, Ausbreitung des Aktionspotentials,  "passive" Membraneigenschaften: graduierte Potentiale, elektrotonische Potentialausbreitung, Hyperpolarisation, Depolarisation. Umsetzung eines graduierten Potentials in Aktionspotentialfrequenz, Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation). Synapsen: elektrische und chemische, Aufbau, Transmitter, ionotrope und metabotrope Rezeptormoleküle, Arten des postsynaptischen Potentials, intrazelluläre Botenstoffe: second messenger, intrazelluläre Signalkaskaden. Sinnesorgane: Einteilung nach den Reizmodalitäten, Rezeptorzellen als selektive Überbringer (Transducer), Transduktionsmechanismus, Rezeptorpotential. Visuelles System: Struktur und Funktion von Komplexaugen und Linsenaugen (Aufbau der Photorezeptoren, Reaktionen des Sehpigments), Rezeptordichte und räumliche Auflösung, spektrale Absorption und Grundlagen des Farbensehens, Adaptation, Akkomodation. Rezeptive Felder von visuellen Interneuronen (laterale Inhibition). Mechanische Sinnesorgane: Tast-, Spannungs-, Strömungs-, Gehörsinnesorgane, zellulärer Aufbau der Rezeptoren (primäre und sekundäre Rezeptoren), Struktur und Funktion der Gleichgewichtssinnesorgane und des Gehörs des Menschen. Chemische Sinnesorgane: Geschmacks- und Geruchsrezeptoren, Spezifität und Wahrnehmungskategorien, 7 TMD-Rezeptoren, G-Proteine, intrazelluläre Signalkaskaden, Proteinkinasen.

Aufbau und Funktion des Nervensystems: Prinzipien der neuronalen Integration (exzitatorische und inhibitorische synaptische Verschaltung, zeitliche und räumliche synaptische Summation, einfache Schaltkreise, Reflex). Das efferente Nervensystem (somatisches und autonomes Nervensystem der Wirbeltiere).

Cephalisation: Funktionsstruktur des Wirbeltiergehirns (Nachhirn: Medulla, Kleinhirn: Cerebellum; Mittelhirn: Thalamus, Hypothalamus; Vorderhirn: Riechhirn, Cerebrum), Limbisches System, Retikuläres System, Lokalisation im somatosensorischen und motorischen Cortex, Sprachzentren, Lateralisierung im Cerebrum. Lernen und Gedächtnis.

Muskel und motorische Koordination: Cilien (Aufbau und Funktion), Muskeltypen; quer gestreifter Muskel (Aufbau und Funktion, Sarkomer, Aktin-, Myosinfibrillen, T-System, Sarkoplasmatisches Retikulum, Rolle des Troponins, Ca2+, ATP), glatter Muskel

3) Verhalten

Ethologie, Behaviorismus, Reflexologie. Stereotype Verhaltensweisen (Reflex, Formstarres Verhalten, je mit Beispielen). Schlüsselreiz: Auslösemechanismen (Beispiele), Reaktionsketten (Beispiel: Paarungsverhalten Stichling), Ritualisierung, Verhaltensgenetik (Drosophila, Reinigungsverhalten bei Bienen). Lernvorgänge: Nicht-assoziative Lernvorgänge (Gewöhnung, Sensitivierung), Assoziative Lernvorgänge (klassische und instrumentelle Konditionierung, Prägung), Latentes Lernen, Einsichtiges Lernen, Nachahmung, kulturelle Tradition. Genetischer Rahmen für Lernvorgänge (Lerndisposition, Beispiel: Vogelgesang). Orientierung: Taxien, Nahfeld - Fernfeld-Orientierung, Elektrische Fische, Echoortung, Himmelskompaßorientierung, Magnetfeldorientierung, Vogelzug, Innere Uhr, Bienentanz.

Sozialverhalten (Kosten - Nutzen - Waage ) Kommunikation, Aggressives Verhalten, Sexualverhalten (Beispiele: Primaten, Hymenopteren).

Verdauungsenzyme des Menschen

 

 

Substrat

Spaltprodukte

Speichelamylase

Stärke

Maltose

Pepsin im Magen

Protein

Peptide

Pankreas Amylase

Stärke

Maltose

Pankreas Lipase

 

FetteFetts. + Glycerin

Pankreas Nuklease

Nukleins.

Nukleotide

Pankreas Trypsin

Protein

Peptide

Pankreas Chymotrypsin

Protein

Peptide

Pankreas Carboxypeptidasen

Peptide

AS

Darm Aminopeptidasen

Peptide

AS

Darm Dipeptidasen

Dipeptide

AS

Darm Enterokinasen

Trypsinogen

Trypsin

Darm Nukleasen

Nukleinsäuren

Nukleotide

Darm Maltase

Maltose

Glucose

Darm Lactase

Lactose

Galaktose + Glucose

Darm Sucrase

Sucrase

Fruktose + Glucose

 

Die fünf wichtigsten Ernährungstypen

 

- Allesfresser:

 Mensch, Schwein, Schabe

- Fleischfresser:

Forelle, Katze, Süßwasserpolyp

- Flüssigkeitsfresser:

Blutegel, Moskitos, Blattläuse, Spinnen, Vampirfledermäuse

- Pflanzenfresser:

Rotwild, etc.

- Abfallfresser:

Regenwurm, Seegurke

- Filtrierer:

Korallen, Seepocken, Schwämme

 

 

Vitamin-Mangel beim Menschen

 

A, Retinol

Nachtblindheit, Mukusmembran zerstört

B1, Thiamin

Beriberi, Schwäche, Appetitlosigkeit

B2, Riboflavin

Hautschäden

Niacin

Pellagra, Hautschäden, Darmschäden, Gehirnschäden

B6, Pyridosin

Anämie, langsames Wachstum, Anfälle

Pantothensäure

Nierenprobleme, Fortpflanzungsorgange geschädigt

Folsäure

Anämie

Vit. K

Blutgerinnung geschädigt (vor allem bei Säuglingen)

Vit. C

Skorbut

 

Vitamine des Menschen

 

 

Quelle

Funktion

B1, Thiamin

Leber, Bohnen

Co-Enzym

B2, Riboflavin

Milch, Eier, Blätter

Co-Enzym (FAD)

Niacin (Nicotinamid)

Fleisch, Hefe

Co-Enzym (NAD)

B6, Pyridoxin

Leber, Körner, Milch

Co-Enzym

Pantothensäure

Leber, Eier, Hefe

Co-A

Biotin

Leber, Hefe, Darmbakt.

Co-Enzym

B12, Cobalamin

Leber, Milch, Eier

Co-Enzym in Proteinsynth.

Folsäure

Gemüse, Eier

Co-Enzym in Nukleotidsynth.

Vit. C, Ascorbins.

Tomaten, Kartoffel, Zitrusfrüchte

Synthese von Stützgewebe, Oxidationssch.

A, Retinol

Leber, Früchte, Gemüse,

Sehpigment

D, Calciferol

Milch, Fisch, Sonne

Absorption v.Ca2+

E, Tocopherol

Fleisch, Milch, Körner

Muskelfunktion

K, Menadion

Darmbakt., Leber

Blutgerinnung

 

Wichtigste Hormone des Menschen

(PP: Peptid; AS: Aminosäure bzw. Aminosäurederivat; S: Steroidhormon)

 

Hypothalamus

Releasing Faktoren z.B. TRH: Thyrotropin - releasing-Hormon (a AS), Oxytocin (PP), Vasopressin (PP): transportiert in Neurohypophyse; auch releasing Hormone, die die Freisetzung hemmen.

 

Hypophyse-Vorderlappen (Adenohypophyse)

Wichtigstes oberstes Hormonzentrum: 

(PP) STH: somatotropes Hormon (Somatotropin, GH = growth hormone) - stimuliert Wachstum

(PP) ACTH: Adrenocorticotropes Hormon - stimuliert Nebennierenrinde

(PP) TSH: Thyreotropes Hormon - stimuliert Schilddrüse (Thyreodea)

(PP) MSH: Melanocytenstim. Hormon - erhöht Ausbreitung der Melanophoren (Hautverdunkelung)

Gonadotropine:

(PP) FSH: Folikelstimulierendes Hormon – stimuliert Gonaden

(PP) LH: Luteinisierendes Hormon – stimuliert Gonaden

(PP) LT = Prolaktin - stimuliert Milchabgabe, wirkt auf Gonaden

 

Neurohypophyse

Hypophysenhinterlappen (enthält Neurohormone, die im Hypothalamus gebildet werden)

(PP) Oxytocin: antidiuretisch; löst Kontraktionen der Uterusmuskulatur aus (9 AS)

(PP) Vasopressin: ADH = antidiuretisch, blutdrucksteigernd antidiuretisches Hormon, Kontraktion kleiner Arterien) (9 AS)

 

Schilddrüse (AS Thyroxin)

stimulieren oxidativen Metabolismus

3, 4, 3'- Thrijodthyronin

Metamorphose der Amphibien

Nebenschilddrüse: (PP) Parathormon

regelt Ca2+-Stoffwechsel u. Knochenwachstum

Thymusdrüse: (PP) Thymosin

stimuliert Immunantwort

Pankreas (Langerhans'sche Inselzellen) (PP) Glucagon, (PP) Insulin

stimuliert Abbau von Glykogen zu Glucose (in a- Zellen der Inseln synthetisiert); stimuliert Synthese von Glucose in Glykogen und Glucoseaufnahme in Gewebezellen (in ß-Zellen der Inseln synthetisiert)

Nebennierenmark: (AS) Adrenalin, "Bereitschaftshormon"  

viele Wirkungen, u.a. stimuliert Glykogenabbau, hält Blutdruck hoch und reguliert Reaktionen (AS) Noradrenalin  unter Stressbedingungen

Nebennierenrinde: (S) Glucocorticoide, z.B. Cortison

kontrollieren Glucose-Metabolismus und Gluconeogenese;

(S) Mineralcorticoide  (z.B. Aldosteron) wirkt auf Ionenhaushalt

(S) Rinden-Sexhormone  erhalten sekundäre Sexualmerkmale

 

Gonaden: Ovarien

(S) Östrogen

stimuliert Entwicklung u. Erhalt der Sexualmerkmale und spezifisches Verhalten

(S) Progesteron

erhält Schwangerschaft, Sexualmerkmale und Verhalten

 

Hoden

(S) Testosteron

stimuliert Entwicklung und erhält Sexualmerkmale und spezifisches Verhalten

 

Hormone bei Insekten

Neurosekretorische Zellen im Gehirn (Pars intercerebralis):

(PP) PTTH (Prothoracotropin, Aktivationshormon – stimuliert Ecdysonausschüttung

 

Andere neurosekretorische Gehirnzellen:

(PP) Busicon     
beeinflußt Kutikulaentwicklung; vor allem Gerbungsprozess (Aushärten)

(PP) Eclosionshormon
("Schlüpfhormon") verursacht Schlüpfen des Adulttieres aus der Puppe

Prothoraxdrüse: (S) Ecdyson
(Häutungshormon) stimuliert Sekretion von neuer Kutikula

Corpora allata: Juvenilhormon (JH)
(ein Terpenderivat) fördert Ausbildung larvaler Strukturen, hemmt Metamorphose bei Adulten: stimuliert Dotter-Protein-Synthese sowie Ovarfollikel und akzessorische Geschlechtsdrüsen

(PP) cCAP
Crustacean cardioactive peptide (herzaktivierendes Peptid) spielt bei Häutung eine wichtige Rolle.

 

(last update:  January 5, 2001)

 

 

   Web Coordinator: Sabine Funke, Neurobiologie - last update: March 31, 2017