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177 Cards in this Set
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Ernährung |
Alle Tiere sind heterotrophe Organismen und sind auf Organische Verbindungen in der Nahrung angewiesen; Nahrungssoezialisierungen nur möglich als ökologische einniescherung, weil Nähstoffe konvertibel sind; Nahrung zur Energiegewinnung nötig -> Energie nötig für mechanische, osmotische und chemische Arbeit; Unterschiedliche Stoffwechselrate bei unterschiedlichen Tieren -> prozentuell höher, je kleiner das Tier ist => können daher auch vor Schreck sterben |
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Ernährungstypen |
Herbivoren, Carnivoren, Omnivoren (Allesfresser), Substratfresser, Suspensionsfresser (fressen Schwebeteile, vor Allem im Wasser), Saprophagen (essen totes Material -> in Zersetzung inbegriffen) |
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Endotherm |
Gleichwarm; thermische Neutralzone im präferierten Temperaturbereich, sonst erhöhter Stoffwechsel; größere Stoffwechselrate durch mehr Aufwand zum Wärmeerhalt |
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Ektotherm |
Wechselwarm; Stoffwechselrate steigt fast linear zur Umgebungstemperatur |
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Energiespeicher |
Über Kohlenhydrate (schnelle Mobilisierbarkeit durch Wasserlöslichkeit, aber recht geringer Energiegewinn), Fette (können ohne Wasser gespeichert werden -> geringeres Gewicht) -> wandernde Tiere nutzen Fett; essentielle Stoffe (Vitamine, Aminosäuren und ungesättigte Fettsäuren) müssen auch aufgenommen werden |
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Interzellulare Verdauung |
Nährstoffe werden durch Endozytose aufgenommen und in Nahrungsvakuolen (Vesikel) verdaut -> bei Einzellern, Schwämmen, Strudelwürmer |
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Extrazelluläre Verdauung |
Enzyme werden sezerniert (aus den Zellen ausgeschieden) -> im extrazellulären Raum wird verdaut -> Spaltprodukte werden ins Zellinnere resorbiert |
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Herbivoren |
Große Kauflächen -> zum Vorbereiten des pflanzlichen Materials; abbeißen, abschaben mit harten Zähnen und Mundwerkzeugen; zum Beispiel Schnecken und Seeigel -> nutzen bestimmte Zahnstruktur zur Abweidung von Oberflächen |
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Substratfresser |
Manche Schnecken (die im Substrat leben); bilden Gänge; Regenwürmer, Larven; dessen Substrat in dem sie leben -> viele anorganische Substanzen; viele Endosymbionten leben in den Därmen wegen der einseitigen Ernährung |
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Saftsauger |
Nehmen pflanzliche oder tierische Säfte auf; Zikaden, Blattläuse, Schildläuse, Bettwanzen; Mundwerkzeuge sind stillettsrtige Einstechwerkzeuge; gibt Tiere die sekundär von ihnen profitieren (zum Beispiel Bienen -> sammeln Exkretionsprodukte von Blatt-/Schildläusen; Ameisen); saugen Phloemsaft (zuckerreich, aminosäurearm) -> Filtern hauptsächlich Stickstoff raus; beziehen viele notwendige Nährstoffe von Endosymbionten -> wandeln nichtessentielle Aminosäuren in essentielle Aminosäuren um |
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Suspensionsfresser |
Nehmen in Wasser befindliche Narungspartikel auf; filtrieren passiv (erzeugen keinen eigenen Wasserstrom) oder aktiv (Strudler); Nahrungen sind Kleinstorganismen -> werden mit weitverzweigtem Apparat abgefangen, die diese an den Mund bringen; Muscheln, Seepocken, Flamingos, Walhaie und Bartenwal -> dehnbarer Kehlsack -> nimmt große Menge Wasser auf -> füllt Kehlsack -> schließt Kiefer und drückt Wasser mit der Zunge, die nach oben geht, durch die Borten -> Kleintiere werden zurückgehalten und verschluckt |
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Resorbierer |
Nehmen Nahrung in gelöster Form aus der Umgebung auf; zum Beispiel Endoparasiten (Bandwürmer -> nehmen Nahrung über Haut auf) |
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Verdauung |
Wasserkanalsysteme, Gastrovaskularsysteme, Gastrointestinalsysteme |
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Wasserkanalsystem |
Typisch für Schwämme, die keine echten Epithelien besitzen -> Wasser durchläuft Schwammkörper durch Ostien (kleine Einströmöffnungen) und gelangen durch eine große Pore (Oskulum) wieder nach Außen -> Schwämme generieren benötigten Wasserstrom durch mit Geiseln ausgestatteten Zellen (Kragengeiselzellen) -> schlagen konzentriert, gerichteter Wasserstrom entsteht -> Nahrungspartikel bleiben an Kragengeiselzellen hängen, aber werden auch von anderen Zellen durch Phagozytose aufgenommen -> intrazelluläre Verdauung |
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Gastrovaskularsysteme |
Der Platteürmer; Zweiwegedarm -> nur eine Öffnung; Nahrung wird durch einen Muskel eingesaugt; Verdauuung findet extrazellulär im Darmlumen statt; Verdauungssystem ist stark verzweigt und im ganzen Körper verteilt -> Kombination aus Verdauungssystem und Böutgefäßsystem |
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Verdauungstrakte der meisten Vielzeller (Metazoa) |
Mit Mund und After -> durchgängiger Einwegedarm -> viele Spezialisierungen; Vorderdarm und Enddarm werden ektodermal gebildet -> mehrschichtige Epidermis oder harte Strukturen (Cuticula); Mitteldarm wird Entodermal gebildet -> einschichtig, auf Sekretion und Resorption spezialisiert |
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Aufgaben des Gastrointestinaltraktes |
Vielfältig; Zerkleinerung der Nahrung, Produzieren von verschiedenen Verdauungsenzymen, Resorption der Nährstoffe -> große Oberfläche günstig, Symbiosen, Kompartimentierung für unterschiedliche Wirkungsmöglichkeiten |
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Darmlänge |
Fleischfresser haben relativ zur Körpergröße einen kürzeren Darm als Pflanzenfresser |
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Blinddarm |
Bei Pflanzenfressern größer und sackartif verlängert; übernimmt bei manchen 🦅 auch Verdauungsaufgaben |
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Wiederkäuer |
Großer Teil des Magens sind Ausdifferenzierungen der Speiseröhre -> nur der Labmagen und Pylorus sind dem Magen anderer Tiere homolog; Pflanzen werden grob durchgekaut -> im Pansen wird mithilfe vieler Mikroorganismen fermentiert -> Pansenwand kann abgebaute Kohlenhydrate resorbieren -> entstehende Gase werden abgerülpst -> Nahrungsbrei wird im Pansen und Netzmagen gemischt -> durch rückwärtslaufende Kontraktionen der Speiseröhre werden Portionen des Nahrungsbreis zurück in den Mund befördert, weitergekaut und wieder verschluckt -> Nahrung wird im Netzmagen sortiert -> hindert grobe Teile daran weiterzuwandern -> im Blättermagen wird Wasser rückresorbiert und im Labmagen findet Verdauung über körpereigene Enzyme statt -> im Dünndarm werden hauptsächlich Eiweise resorbiert; zeitaufwändiger Prozedur; höheres Prädatorrisiko währenddessen; Nahrung wird gründlicher aufgeschlossen |
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Verdauung - Symbiose |
Häufig mit einzelligem Algen; Beziehung mit beidseitigem Nutzen -> allerdings fließender Übergang zu Parasitismus => eher Zusammenleben |
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Osmoregulation |
Kontrolle des Wasserhaushalts |
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Wasserhaushalt |
Biologische Membranen sind generell selektiv permeable -> zur Kontrolle, welche Stoffe abgegeben werden; Wasser diffundiert passiv -> Osmose -> braucht keine Energie -> Zusammensetzng der Gewebsflüssigkeit bestimmt über Wasserhaushalt der Zellen -> nur von Anzahl gelöster Moleküle abhängig; Zellen stehen im Stoffaustausch mit dem Blut und interzellulärer Flüssigkeit -> einfache Diffusion (nicht spezifisch), erleichterte Diffusion (spezifisch, Membrantransport-/Kanalproteine), aktiver Transport (spezifisch, gerichtet, energieaufwändig) |
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Homöostase |
Gleichgewicht der Stoffe in Zellen; wird aufrecht erhalten, wenn Wasser, Nährstoffe und Exkretstoffe so transportiert werden, dass Zellen funktionstüchtig bleiben |
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Isotonische Umgebung |
stoffkonzentration gleich -> Zelle bleibt gleich |
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Hypotonische Umgebung |
Solutkonzentration außen geringer -> Zelle schwillt an |
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Hypertonische Umgebung |
Solutkonzentration außen höher -> Zelle schrumpft |
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Osmokonformer |
Leben weitgehend in isotonischer Umgebung; viele marine Wirbellose (zum Beispiel Stenohalin); spart Energie; müssen auch Ionen regulieren -> aktive Transporter, osmotische Verhältnisse ändern sich nicht; wenige Wirbeltiere -> Schleimssle und Knorpelfische |
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Osmoregulierer |
Eigener osmotischer Wert im Körperinneren wird eingestellt; die meisten Tiere -> Wasserlebewesen müssen arbeiten um kein Wasser zu verlieren; Euryhalin - Wanderfische, hohe Toleranz; Stenohalin - viele Süßwasserfische, geringe Toleranz |
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Süßwasserciliaten |
Haben mehrere kontraktile Vakuolen, die überschüssiges Wasser rhythmisch aus dem Zellplasma pumpen -> Ausstoß durch Poren oder Exocytose |
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Süßwasserfische |
Hyperosmotisch -> Umgebung ist hypoton -> Wasser diffundiert in den Körper, Salz und Wasser geht durch Körperoberfläche, Kiemen und Harn verloren; hocheffiziente hyperosmotische Regulation; Schuppen und Schleimschicht machen den Fisch wasserdichter m; Salz durch Kiemen aktiv absorbiert und durch Nahrung aufgenommen -> in den Nieren rückabsorbiert |
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Meeresfische |
Hypoosmotisch -> Umgebung ist hyperton -> müssen aktiv Salze ausscheiden (über Kiemen); eventuell über Süßwasserfische entstanden, denn osmotischer Wert ist gleich |
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Knorpelfische |
Haie und Rochen; sind konformer, aber Elektrolytzusammensetzung weicht vom Meer ab; halten zusätzlich Mengen an organischen Verbindungen in ihren Körperflüssigkeiten zurück |
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Landlebende Tiere |
Müssen Ionen aus der Nahrung gewinnen und selektiv zurückhalten; Tiere salzlecken; Salze für Osmoregulation, Nervensystem, Verdauung und Knochenaufbau wichtig |
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Marinevögel |
Geben Salz als konzentrierte Salzlösung über Salzdrüsen am Kopf ab |
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Abfallprodukte des Metabolismusses |
Aus Kohlenhydrate- und Fettstoffwechsel fallen CO2 und Wasser an; beim Abbau von Proteinen und Nukleinsäuren entstehen stickstoffhaltige Abfallprodukte (-NH2-Gruppen) |
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Exkretion |
Über Kiemen, Körperoberfläche, Hatnstoff und Harnsäure -> Ammoniak und Ammonium sind Zellgifte, konkurrieren mit Kaliumiondn |
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Ammoniotelische Tiere |
Aquatische Wirbellose und die meisten Knochenfische; Ausscheidung von Ammoniak; Ammoniumionen diffundieren über Kiemen, Hautoberfläche oder Darm ins Wasser |
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Ureotolische Tiere |
Säuger, die meisten Amphibien, Knorpelfische; scheiden -NH2-Gruppen als Harnstoff aus; Harnstoff ist wasserlöslich und osmotisch wirksam; bei Tieren, bei denen genügend Wasser vorhanden ist |
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Uricotelische Tiere |
Vögel, Reptilien, Insekten; scheiden -NH2-Gruppen als Harnsäure aus; Harnsäure ist wasserunlöslich, oft kristallin; häufig bei Tieren, die Wassermangel ausgesetzt sind |
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Bildung von Primärharn |
Durch Druckfiltration (Mollusken, Krebse, Wirbeltiere) oder Sekretion (Insekten) -> vor Ausscheidung des Harns werden bei allen Organismen verwertbare Stoffe und Wasser so gut es geht rückresorbiert |
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Filtrationsorgane |
Protonephridien (eventuell ursprüngliches Merkmal) bei Acoelomaten (coemlose Tiere) und Metanephridien (eventuell abgeleitetes Merkmal) bei Coelomaten -> abhängig davon, ob Tiere eine sekundäre Leibeshöhle ausbilden oder nicht; Nephron - funktionelle Einheit der Wirbeltierniere |
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Protonephridien |
Assoziiert mit Organismen ohne sekundäre Leibeshöhle; blind im Körper endende röhrenförmige Strukturen -> am Ende sind Terminalzellen, die mit Flagellen/Cilien ausgestattet sind -> können einzeln oder vermehrt (Wimpernflamme) vorkommen -> Schlag der Wimpern bewirkt Auswärtsstrom der Flüssigkeit, die sich im Kanal befindet, es gibt auch einen Unterdruck; Wimpernflamme ist von Mikrovili umstellt, die von der Terminalzelle gebildet werden -> Terminalzelle (Reusengeißelzelle) besitzt also einen Filter und mindestens eine Geißel; Mikrovili beider Zellen greifen wie ineinandergesteckte Finger beider Hände ineinander -> durch den Unterdruck (entsteht durch Flagellenschlag) wird Körperflüssigkeit zwischen den Mikrovili in den Kanal gedrückt -> extrazelluläre Flüssigkeit wird gefiltert -> Moleküle werden schließlich durch eine Pore nach Außen befördert; zum Beispiel Plattwürmer -> Protonephridien kommen als Netzwerk vor, die Terminalzellen können sich einen Kanal und einen Porus teilen, viele Poren an einem Wurm; Stoffe können aus dem Kanal reansorbiert werden, Ultrafiltration ist nur größenspezifisch, unterscheidet nicht Art der Moleküle -> Rückgewinnung besonders wichtig; wahrscheinlich erst als Osmoregulationsstrukturen evolviert und haben sekundär die zusätzliche Aufgabe der Sekretion übernommen |
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Metanephridien |
Ultrafiltration vom Blutgefäßsystem in die sekundäre Leibeshöhle -> setzt voraus, dass der Organismus ein Blutgefäßsystem (ggf Reste davon) und ein Coelom haben (Blutgefäße werden vom Epithel des Coeloms gebildet -> das eine geht nicht ohne das Andere); Blutgefäß ist von Podocyten umgeben (Zellen mit fingerförmigen Ausläufen -> zwischen den Ausläufen wird an der extrazellulären Membran filtriert, direkt in die sekundäre Leibeshöhle -> Unterdruck dafür wird an den Trichtern der Metanephridien aufgebaut => offene Kanalsysteme, deren Trichter in die sekundäre Leibeshöhle hineinragen, Trichter sind mit Cilien besetzt; Podocyten umgeben die Blutgefäße und das Filtrat mischt sich mit der Flüssigkeit der sekundären Leibeshöhle, wird über die Metanephridien abgeführt -> im Kanal der Metanephridien wird reabsorbiert, was noch gebraucht wird; zum Beispiel Ringelwurm-Ultrafiltrat/Primärharn wird nicht an beliebiger Stelle gebildet, sondern vor allem an den Dissepimenten (coelotelien, die vom einzelnen Segment aneinanderstoßen -> lassen einen Spaltraum frei, welcher als Blutgefäß eingesetzt wird) -> Wimperntrichtee ist offen, der Kanal geht durch die Dissepimentwandung und mündet im nächsten Segment aus, auf dem Weg wird reabsorbiert; oft hat solch ein Metanephridium noch eine Sammelblase und einen Porus (eventuell mit Schließmuskel); Coelomwand baut auch die Gonaden auf -> Gameten werden in die sekundäre Leibeshöhle entlassen (mit dem Primärharn) -> werden durch Metanephridien nach Außen gebracht; Wimperntrichter (Nephrostom) befindet sich in einem Segment, aber der Nephroporus im Dahinterliegenden; Konzentration der Flüssigkeit im Kanal verändert sich relativ zu der Coelomflüssigkeit -> Resorption -> Richtung Blase wird das Epithel zunehmend wasserundurchlässiger, aber Ionen und Nährstoffe werden weiter zurückgeholt -> Konzentration sinkt um ca. 80% |
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Nephron |
In der Wirbeltierniere; ultrafiltration an der extrazellulären Membran im Nephron; die Blutkapillarknäule sind von Protocyten umgeben, die ebenfalls verzahnte Ausläufer bilden; Druck im Kapillarknäul erhöht, weil abführende Arteriole einen viel kleineren Durchmesser hat als die zuführende und durch Gefäßverängung; Ultrafiltration gewährleistet, dass proteinfreier Harn über proximalen Tubulus weiter transportiert wird |
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Wirbelniere |
Im proximalen Tubulus, Heule Schleife, distiller Tubulus und Sammelrohr wird rückresorbiert -> Glucose, Aminosäuresen, Ionen und Wasser -> deutlich weniger Endharn als Primärharn |
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Heule Schleife |
Aufsteigender Ast ist wasserundurchlässig, aber es werden dort aktiv Na+- und Cl- -Ionen aus dem Tubulus transportiert -> Wasser strömt passiv in das Interstitium nach aus dem proximalen Tubulus und Sammelrohr |
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Ontogenese der Wirbeltierniere |
Aus den Epithelien des Coeloms entstehen dorsal rechts und links die Somiten (Muskelportionen), ventral entwickelt sich im inneren Blatt des Coelomepithels die Darmmuskulatur (aus dem Schlauchopleura) und die oberflächliche Muskulatur aus dem Somatopleura; zwischen dorsaler und ventraler Mesodermportion, dem Somitenstiel, entwickeln sich die Gonadenanlagen und segmental angelegte Nierengänge und -kanälchen |
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Evolution der Wirbeltierniere |
Vorfahrender hatte eventuell einen Holonephros, also eine segmental angelegte Nieren -> geben Harn in Urnierengang ab; Schleimaale haben einen Pronephros, das Ultrafiltration in das Coelom macht, und einen Opistoconephros, mit Urnierengang; Fische und Lurche haben kein Pronephros, aber das Opistonephros mit Abgabe der Geschlechtsprodukte; bei Vorfahren der Amniota ist der Urnierengang zum Wolffschen Gang geworden, in dem die männlichen Geschlechtsprodukte ausgeführt werden -> bei weiblichen der Müllersche Gang, das Opisthonephros mit vervielfältigten Nephronen ist räumlich abgetrennt (Metanephros) mit Ureter |
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Exkretion bei Arthropoda (Gliederfüßer) |
Viele besitzen Drüsen des Coelomoduet Typs, Insekten haben malphigische Gefäße (Darmanhänge mit aktiver Sekretion); manche Spinnentiere und Muschelkrebse haben beide Typen; es gibt immer eine Art Aufnahmestruktur für Flüssigkeiten, dann einen Gang und einen Porus nach Außen -> Druckunterschiede sorgen dafür, das Flüssigkeiten in das Lumen des Organs gedrückt werden -> bei offenem Blutsystem wird die Hämolymphe in das Lumen befördert, auch hier wird viel absorbiert |
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Malpighische Gefäße |
Spaghettiartige blind endende Tubuli, die in Hämolymphe gebadet sind (2-100); nur bei Arthropoden ohne geschlossenem Blutgefäßsystem; Schläuche entspringen dem Darm; mindestens zweimal unabhängig entstanden; aktive Transportprozesse -> Filtration spielt keine Rolle; aktiver Transport an den Schläuchen von Harnsäure, Kalium- und Natriumionen -> Cl- -Ionen und Wasser diffundieren passiv im Enddarm und Rektum werden Na+- und Kalium-Ionen in die Hämolymphe zurückzransportiert -> Harnsäure wird als trockenes Sekret ausgeschieden; -> hocheffizienter KCl-Kettentransport; Sekretionsniere |
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Respirationssystem |
Atmung; Sauerstoff wird aufgenommen und CO2 abgegeben über die Haut oder spezielle Atmungsgewebe; O2 und CO2 können nicht lange gespeichert werden -> Oberflächen nötig, die gut O2 aufnehmen und CO2 abgeben können -> sehr dünne Oberfläche; Energie entsteht durch ATP-Bildung durch Atmung |
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Aerobe Lebensweise |
Bessere Bilanz; 1 mol verbrauchte Glucose = 3mol ATP |
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Anaerobe Lebensweise |
Schlechtere Bilanz; 1mol Glucose ~2mol ATP; Nähstoffe werden unvollständig abgebaut |
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Zellatmung |
Innere Atmung; Stoffwechselvorgänge zur Energiegewinnung; O2 wird gebraucht, CO2 entsteht |
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Äußere Atmung |
Ständiger Gasaustausch zwischen Organismus und Umgebung (O2,CO2) per Diffusion an Inneren und äußeren Oberflächen; Unterstützt durch Ventilation (Einatmung (Inspiration) und Ausatmung (Expiration)); Transport der Atemgase zwischen Atemorgan und Verbrauchsort; Atemgastransport ggf ermöglicht durch an Ventilation angepasste Durchblutung der Atmungsorgane |
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Luft |
Sauerstoff in der Atmosphäre beträgt etwa 21% -> abhängig von Temperatur, Druck, Luftfeuchte; wenig Kohlendioxid, viel Stickstoff und Edelgase; erhöhte CO2-Werte sind problematisch |
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Atmung über Körperoberfläche |
Spezielle respiratorische Epithelien notwendig -> Epidermis erlaubt keine Diffusion von Gasen, und kleines Oberflächen-Volumen-Verhältnis (je größer das Tier, desto ungünstiger ist das Verhältnis) |
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Hautatmung |
Perspiration; Einzeller, Hohltiere, Plattwürmer atmen nur über die Haut; bei Reptilien und Säugetieren ist der Anteil sehr gering |
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Atmung im Wasser |
O2-Gehalt von der Temperatur abhängig -> Stoffwechselrate in warmen Wasser höher bei geringerer O2-Verfügbarkeit; Salze setzten Löslichkeit von CO2 weiter herab -> warmes Salzwasser problematisch -> Löslichkeit nimmt mit steigender Wassertemperatur ab; O2 ist in Wasser schlecht löslich, CO2 ist gut löslich; O2-Gehalt auch abhängig von Wasserbewegung und Tiefe |
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Atmung an der Luft |
Hoher Wasserverlust |
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Respiratorische Epithelien |
Respiratorische Fläche ist deutlich größer als die Körperoberfläche -> Diffusion; hohes Partialdruckgefälle muss aufrecht erhalten werden; Epithelien müssen dünn sein; Konzentrationsgradient (Partialdruckgefälle) wird durch äußere Atembewegung (führt ständig Luft/Wasser zu) und innere Kreislaufströme (führt sauerstoffreiches Medium ab) aufrecht erhalten |
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Kiemen |
Ausstülpungen des Körpers; dünnhäutige Ausstülpungen der Körperwand; werden durch Auftrieb im Wasser in Schwebe gehalten; kürzere Diffusionsstrecke als bei Lungen, aber höherer Energieaufwand -> brauchen 30% der Energie zum Atmen (Landtiere nur 1-3%) |
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Luftatmungsorgane |
Können möchte koemenartig sein -> würden kollabieren und schneller austrocknen; Einstülpungen des Körpers |
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Ventilationslunge |
Abgeschlossener Hohlraum im Inneren, meistens sackförmige Einstülpung mit großer Oberfläche; mit Druck-/Saugpumpe zum Luftaustausch (Ventilation); es gibt immer Restluft -> eingeatmete Luft ist ein Gemisch aus Frischluft und Restluft; Lungenoberfläche ist größer, je weniger Hautatmung betrieben wird -> bei Säugetieren durch hohen Grundstoffwechsel außerdem erhöhter Sauerstoffbedarf |
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Vogellunge |
Innere Oberfläche größer als bei Säugetieren, Diffusionsbarriere ist geringer; starre Lunge -> keine Volumenvergrößerung -> Luftsäcke agieren als Blasebälge und treiben Luft durch die Lungenpfeifen (Parabronchien); Luft geht unidirektional (nur rein) -> Lungenpfeifen sind immer mit sauerstoffreiche Luft versieht und sind nicht die Hälfte der Zeit mit Ausatmen beschäftigt; O2-Einspritzsystem; zwei Atemzüge notwendig, um Luft durch das gesamte System zu leiten |
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Tracheen |
Einstülpungen des Körpers; fein verzweigte Einstülpungen der Haut, gehen in noch feinere Tracheolen über, durch die der Sauerstoff gleich an die verbrauchenden Zellen gebracht wird -> Blutkreislauf zum Transport der Atemgase nicht notwendig; Tracheen mit Kutikula ausgekleidet (Versteifung), möglich weil sie ektodermalen Ursprungs sind -> Röhren fallen nicht zusammen; verschließbare Öffnungen der Tracheen (Stigmen) -> hohe Stoffwechselraten möglich; sind mehrfach unabhängig voneinander evolviert |
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Kreislaufsysteme |
Bei größeren Tieren notwendig -> Sauerstoff diffundiert im Gewebe zu langsam; bei Lungen und Kiemenatmer werden Flüssigkeiten als Transportmedium genutzt -> werden mechanisch durch eine/mehrere Pumpen im Körper in zikuläre Ströme versetzt -> schneller Transport -> Flüssigkeit kann nicht so viel Sauerstoff aufnehmen wie in der Luft gelöst ist -> O2 kann in der Flüssigkeit gelöst sein oder an respiratorische Proteine gekoppelt sein; bei Tracheen gelangt Sauerstoff direkt in die Gewebe -> höhere O2-Aufnahme; ist eine Kombination von Gefäßen und Organen, die dazu dienen, das Blut und Nährstoffe durch den Organismus zu transportieren; kleine Tiere haben meist kein Kreislaufsystem; größere Tiere mit ungünstigem Oberfläche-Volumen-Verhältnis haben Atmungsorgane und Kreislaufsysteme; bestehen aus Gefäßbahnen und rhythmisch pulsierenden Hohlpumpen (Herzen) -> gibt auch Tieren mit mehreren Herzen |
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Respiratorische Transportproteine |
Metallorganische Verbindungen (mit Fe2+/Ca2+ im Zentrum), treten entsprechend in verschiedenen Farbtönen auf -> Atmungspigmente; Erythrocruorin, Hämocyanin (Mollusken, Arthropoden (Spinnen, Krebse)) -> große Molekülaggregate gelöst im Blut; Hämoglobin (Wirbeltiere, Echinodermen, manche Invertebraten), Hämerytherin (Wirbellose) -> in speziellen Transportzellen eingeschlossen; durch im Blut gelöste Moleküle ist der osmotische Wert des Blutes stark erhöht -> Selektionsvorteil für große Moleküle sehr hoch |
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Hämocyanin-Hämoglobin-Vergleich |
Hämocyanin am größten, Hämoglobin am kleinsten; Bindung von O2 ist beim Hämocyanin größer, aber geringere O2-Bindungskapazität -> insgesamt geringere O2-Transportkapazität -> bei geringen Temperaturen jedoch überlegen |
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Aufgaben der respiratorischen Transportproteine |
Muss O2 in der Lunge/Kieme binden können und wieder in Geweben abgeben können |
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Bedeutung für Gefäßbahnen |
Sauerstoff- und Nährstofftransport, Metabolitentransport, Entsorgung von Abfallprodukten; Hormontransport; Transport von Zellen des Immunsystems; Verteilung von Wärme, Skelettfunktion |
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Geschlossenes Kreislaufsystem |
Blut und Gewebsflüssigkeit ist getrennt -> Stoffaustausch über Kapillaren; Herz -> Arterien -> Stoff- und Gasaustausch in den Kapillarnetzen -> Venen -> Herz; mit jeder Muskelanspannung in den Extremitäten wird Blut zum Herz gedrückt -> Venenklappen verhindern Rückfluss; eventuell Körper- und Lungenkreislsuf; zum Beispiel Regenwurm hat keine Atemorgane -> O2-Aufnahme über die Haut ins Kreislaufsystem -> viele Herzen |
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Offenes Kreislaufsystem |
Organe werden von Hämolymphe umspült -> keine Kapillargefäße, weil Arterien und Venen nicht bis an die Organe reichen -> manchmal auch keine Venen -> Hämolymphe fließen direkt zurück zum Herz; Organe sind also von Flüssigkeit umspült; wahrscheinlich aus geschlossenem Kreislaufsystem evolviert; eventuell röhrenförmiges Herz; eventuell eigene Pumpen für alle Anhängsel |
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Kiemendarm |
Nahrung filtrieren und O2 aufnehmen zugleich |
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Kreislaufsystem Fische |
Herz ist ein Schlauch; Herz transportiert sauerstoffarmes Blut -> sauerstoffreiches 🩸 aus den Kiemen wird vom Gewebe schon verbraucht |
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Kreislaufsystem Amphibien |
Kreislaufsystem der Larven ähnlich den der Fische; bei Erwachsenen kommen Lungen hinzu -> links kommen die Lungen-Venen ans Herz, die Sauerstoffreiches Blut bringen und rechts kommt durch die Körpervenen sauerstoffarmes Blut zurück ins Herz -> Herz pumpt gemischtes Blut durch die Arterien in den Körper; betreiben auch Hautatmung -> Kapillarnetz der Haut kommt hinzu |
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Kreislaufsystem Reptilien |
Einige Arterienbögen sind verschwunden; aber normalerweise Mischblut im Körper |
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Kreislaufsystem Vögel |
Nah mit Krokodilen verwandt; vollständig getrennte Herzschwidewand im Ventrikel -> führt dazu, dass nur sauerstoffreiches Blut in den Körper gepumpt wird; Arterien sind weiter reduziert |
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Kreislaufsystem Säugetiere |
Spiegelung des Vogel-Kreislaufsystems -> Konvergenz; Oxy- und Desoxyblut in getrennten Kreisläufen, aber linker Aortenbogen ist noch erhalten |
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Funktion von Reizen, Signalen, Informationen |
Tarnen, Verstecken, Fliehen von Beutegreifern, Finden von Beute, Partner anlocken; können Informationen verarbeiten und oder aussenden; Abschrecken von Rivalen/Feinden, Artgenossen warnen, Nachwuchs locken oder Kommen ankündigen, Eltern um Futter anbetteln; Fähigkeit Reize wahrzunehmen ist Voraussetzung für Reaktion -> nicht alle Tiere nehmen gleichermaßen die gleichen Reize wahr -> kommt auf Lebensumstände und Biologie der Arten an; Reizsufnahme über Sinuszellen (Rezeptorzellen/Sensoren/Rezeptoren) -> von bestimmten Sinneszellen werden bestimmte Reize aufgenommen und in normales Signal umgewandelt -> physikalischer Reiz (Stimulus) bewirkt, dass Ionenkanäle direkt/indirekt geöffnet/geschlossen werden -> Änderung des Ruhemembranpotentials -> Aktionspotentiale/Neurotransmitter werdenfreigesetzt -> Weiterleitung an das Nervensystem -> je nach Ort des Eintreffens, werden die Reize nach Hören/Schmecken/Sehen/Fühlen/Riechen interpretiert; Sinuszelle misst nur Reizintensität -> nimmt keine Reizqualität wahr => Sinneszelldn sind reine Energiewandler (Transduktoren), verstärken die Information und codieren sie über Amplitude des Rezeptorpotentials und Frequenz von Nervenimpulsen; je nach Reizmodalität reagieren verschiedene Rezeptoren => reizadequate Rezeptoren -> Aufbau kann sich stark unterscheiden; Stimuli -> Öffnung von Ionenkanälen -> Aktionspotential |
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Reize |
Tiere reagieren auf innere und äußere Reize |
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Innere Reize |
Lage des Körpers im Raum, Sättigungsgrad, Sauerstoffhehalt im Blut, etc. -> oft keine bewussten Empfindungen |
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Ionotrope sensorische Rezeptoren |
Mechanorezeptoren, Thermorezeptoren, Elektrorezeptoren |
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Mechanorezeptoren |
Ionenkanäle öffnen sich durch Druck |
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Thermorezeptoren |
Temperatur beeinflusst Membranprotein, das ein Kationenkanal ist oder eng mit ihm assoziiert ist |
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Elektrorezeptor |
Elektrische Ladung öffnet Ionenkanal |
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Metabotrope sensorische Rezeptoren |
Stimulus bewirkt indirekt ein Rezeptorpotential; Chemorezeptoren, Photorezeptoren |
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Chemoreceptor |
Ein Molekül bindet an einen Rezeptor -> löst Signal aus, das Ionenkanal über Signaltransduktionskaskaden kontrolliert; meist werden G-Proteine aktiviert und sekundäre Botenstoffe; typisch für Riechen/Schmecken |
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Photorezeptoren |
Licht verändert Rezeptorprotein -> löst Signalkaskade aus -> kontrolliert Ionenkanal; zur visuellen Wahrnehmung; Lichtenergie wird durch Photorezeptoren in mechanische Energie umgewandelt -> detailreiche Bilder der Umwelt werden erzeugt; verschiedene Lichtsinnesorgane je nach Lebensform und Art -> mehrfach elvolviert |
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Sinneszellen |
Stammen von Epithelzellen ab; Reizaufnehmende Strukturen (Zellfortsätze) = Außenglieder der Epithelzellen -> Ausläufer der Zellmembran leiten sich von Cilien der ursprünglichen Epidermiszellen ab => Mikrotubuli gehen von Basalkörpern ab; Bestehen aus Außenglied und Innenglied; Innenglieder sind bei allen Typen unspezifisch => Batterien der Sinneszelle -> viele Mitochondrien ins Zellkern |
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Primäre Sinneszellen |
Generieren Aktionspotentiale und leiten sie weiter |
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Sekundäre Sinneszellen |
Bilden keine Aktionspotentiale -> leiten sie nur weiter |
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Mechanische Sinne |
Wahrnehmung von Druck, Dehnung, Vibration, Schall -> alles, das die Außenglieder der Sinneszellen mechanisch deformiert; Konstruktionstypen sind vielfältig -> manchmal sind ciliäre Strukturen kaum zu erkennen |
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Mechanosensitivität |
Rezeptor-Außenglied ist von Cuticularscheide umgeben -> typisch für Gliederfüßer; durch Druck wird Zellmembran gestreckt/verlagert -> Ionenkanäle öffnen sich; Haarzellen -> hat ca. 50 starre Mikrovili-Anläufer (Sterovili), an einem der Ausläufer (Kinocilium) befinden sich Mikrotubuli-Bündel; Zugspannungen an der Spitze drücken auf das Kinocilium und führt zur Öffnung von Kationenkanälen, Sekundäre Sinneszellen |
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Druck-/Tastsinn bei Arthropoden (mit Exoskelett) |
Alle Sinne (bis auf Sehen) über in Cuticula eingesenkte Sinneshaare -> gelenkig => Sinneshaar wird mechanisch ausgelenkt -> Druck wird auf das im Sockelbereich befindliche Rezeptoraußenglied ausgeübt -> entstehendes Rezeptorpotential wird über das Innenglied und das darauffolgende Axon weitergereicht; Rezeptorglied liegt im Rezeptorlymphraum -> gepuffertes Flüssigkeitsbecken => Cuticularsensillen |
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Lochsensillen |
Nur Loch in der Cuticular zu sehen; campaniforme Sensillen, messen kleinste Verformungen des Außenskelett der Gliederfüßer -> Drehung/Stauchung, können auch an Vibrationswahrnehmung beteiligt sein |
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Scolopidialsensillen |
Cuticularsensillen; über mehrere Epithelzellen mit der Cuticula verbunden; an den Gelenken von Gliedertrieren -> registrieren Bewegungen einzelner Körperteile zueinander; => Schalldruckempfänger (Hörorgane) -> dünne Tympanalmembran (Trommelfell) schwingt, wenn sich Luftmoleküle bewegen -> überträgt Schwingungen auf Sinneszellen -> Außenglied des Rezeptors wird von der Kappe verformt => liegen manchmal auch in den Beinen (vor allem für innerartliche Kommunikation); Tiere die Geräusche machen, haben Tympernale |
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Sinneszellen von Vertebraten |
Mechanischer Sinn weitverbreitet und vielfältig; Haarzellen als Sinneszellen in Strömungsorganen (Seitenlinienorgane der Fische), Lanyrinth des Innenohrs der Säuger (Schwereorgane, Drehorgane, Gehörsinnesorgsne) |
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Seitenlinienorgane |
Bei wasserlebenden Vertebraten; registrieren Wasserbewegungen -> eigene Bewegungen oder von anderen Lebewesen; zieht artspezifisch über den Körper; meist in Epidermiskanäle eingelagert; bestehen meist aus Gruppen von Haarzellen -> Stereovili ragen in eine Gallertkappe -> Wasserströmungen biegen die Kappe und somit auch Stereovili -> Rezeptorpotential wird ausgelöst |
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Labyrinth der Wirbeltiere |
Evolutiv aus tief verankertem Teil des Seitenliniensystems entstanden; Drehsinnesorgan- spricht auf Drehbeschleunigung an, Zurückbleibdn der Kanalflüssigkeit im Bogengang aufgrund der Massenträgheit führt zur Abbiegung der Capula; auftreffender Luftschall wird in Dlüssigkeitsschall transferiert |
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Temperatursinn |
Alle Lebensvorgänge sind temperaturabhängig; bei Wirbeltiereen - freie Nervenendigungen registrieren Abweichungen von der Solltemperatur, polymodale Rezeptoren; bei Gliederfüßern - hauptsächlich Cuticularsensillen; bei Nematoden - Temperaturfühler in der Kopfregion -> parasitäre Nematoden finden Wirt durch geringen Wärmegradienten; bei Einzellern - Thermotaxis |
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Infrarotstrahlung erkennen |
Zum Beispiel Geubenorgan der Grubenottern -> rechts/links am Kopf; auch bei Pythons 🐍-> unabhängig voneinander entstanden -> anders aufgebaut; Grubenorgan - sehr dünne Membran in die blind endende Nerven reinziehen, Membran ist thermisch reguliert, denn dahinter ist eine Luftkammer, Membran wird ganz schnell durch Infrarotstrahlung erwärmt -> ganz geringe Temperaturänderungen können wahrgenommen werden |
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Infrarotdetektion bei Prachtkäfern |
Weibchen finden Brandherde aus 50-80km Entfernung -> Larven entwickeln sich in frisch abgebranntem Holz; Sinnesorgan von Camparniformen Mechanorezeptoren abgeleitet -> mehrere Grubdnorgane in einer Reihe -> besteht aus vielen eingesenkten Mechanorezeptoren -> Außenglied ragt in Endocuticulakugel rein -> bei Wärme dehnt sich die Kugel aus -> Spitze mit Tubularkörpern wird komprimiert -> Rezeptorpotential wird ausgelöst |
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Infrarotdetektion beim Thermometerhuhn |
Sinnesorgan im Schnabel des Männchen -> reguliert Wärme des Bruthügels |
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Elektrischer Sinn |
Bei Haien und Rochen -> können elektrische Felder mit Lorenzinischen Ampullen wahrnehmen => sehr empfindliche Organe zur Ortung von Beute nur kurz vor dem Zuschnappen; manche Fische erzeugen auch elektrische Signale durch Organe im Schwanzbereich -> können durch Veränderung der elektrischen Felder in der Umgebung Objekte erkennen; Organe von Seitenlinienorgane abgeleitet; Kommunikstion damit bei manchen Fischen auch möglich |
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Chemischer Sinn |
Auch Einzeller nehmen chemische Stoffe in Wasser wahr -> chemischer Sinn ist phylogenetisch gesehen ein ganz altes System -> Transduktionsprozesse ähnlich; Selektionsvorteil für Organismen, die Substanzen perzipieren können zur Nahrungsaufnahme, Partnersuche, Aufspüren von Beute/Räubern; bei landlebenden Metazoen wird zwischen Schmecken 👅 und Riechen 👃 unterschieden - Schmecken setzt direkten Kontakt voraus -> hydrophile Substanzen lösen in wässriger Lösung einen Reiz aus (bei Gustation) - Riechen von meist flüchtigen Stoffen (geringes Molekulargewicht) -> Stoffe oft lipophil -> zur Fernwahrnehmung/Orientierung -> Reizreaktion oft sehr spezifisch -> Bindungsorte für Moleküle sehr variable und artspezifisch |
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Schmecken |
Oft durch Ernährungssensoren im Mundberei h -> Geschmackshaare auf Saugrüssel, Tarsen, Legestachel (Insekten), Geschmacksknospen der Wirbeltiere in der Mundhöhle, mit Ambulacralfüßchen (Stachelhäuter), Ospradien bei Kiemen (zur Feststellung von Wasserqualität bei Wasserschnecken), Sinneszellen auf den Barteln und Körperhaut (Fische); Reizbarkeit ist artspezifisch -> aber Grundqualiten (süß, sauer, salzig, bitter, Wasserqualität, Umami) |
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Riechen |
Aufnahme von flüchtigen Stoffen -> Düfte, Gerüche -> oft Gemische von Stoffen, die konzentrations-/mischungsabhängig Reize auslösen -> Gerüche oft artspezifisch => werden auch zur innerartlichen Kommunikation eingesetzt, können auch individuell sein -> zur Erkennung in Gruppen; Fische haben Riechgruben -> aber eigentlich ist Unterscheidung von Schmecken/Riechen nur bei Landtieren sinnvoll; Insekten haben Riechhaare (Sensillen); Säugetiere haben Rezeptoren in der Nasenhöhle -> Makrosmaten (große Fläche mit Rezeptoren, zum Beispiel Hund) oder Mikrosmaten (kleine Fläche, zum Beispiel Mensch) |
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Riechepithel der Wirbeltiere |
Rezeptorzellen mit Riechköpfchen ausgestattet, die mit ihren Cilien in die Nasenhöhle hineinragen -> Axome dieser Riechzellen gehen durch das knöchrige/löchrige Siebbein in den Balbus Olfactorius (mit runden Strukturen (Glomeruli) aufgebaut) -> aus jeden Glomerulus zieht ein Folgeneuron ins Gehirn -> jeder Glomerulus empfängt nur Eingänge von einem Rezeptortyp; Mensch atmet Duftstoffe ein -> binden an bestimmte Geruchsrezeptoren -> Axone ziehen in bestimmte Glomeruli -> Signale werden ans Gehirn weitergeleitet |
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Vomeronasalorgan der Wirbeltiere |
=Jacobsonsches Organ; zusätzliches Geruchsorgan zwischen vorderen Munddach und Nasenscheidewand; Epithel von Sinneszellen -> bei Säugern aus Pheromone spezialisiert; nicht bei Knochenfischen, Vögeln und Krokodilen; reduziert bei Walen, Affen und Menschen; Tiere „Flemen“ als Reaktion auf artspezifische Pheromone -> Lippen werden hochgezogen und Luft eingesaugt -> Luft kommt an das Vomeronasalorgan -> Reiz wird ans Balbus Olfactorius weitergeleitet; gibt auch Verbindungen zum Limbischen System/Hypothalamus; Flehmen beeinflusst Sexualverhalten, Emotionen, Motivation; Flehmen meist geschlechtsdimorph -> meistens vom Männchen |
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Jacobsonsches Organ der Reptilien |
Schlangen/Verane züngeln mit ihrer gegabelten Zunge -> strecken wiederholt die Zunge raus und ziehen sie wieder rein -> auf der Zunge bleiben Geruchspartikel haften, die zu zwei Sinnesepithelien an der Gaumendecke transportiert werden -> beide Spitzen der Zunge werden in je eine Epithelgrube versenkt; Tier kann sich Richtung des Geruchs wahrnehmen indem es rechts/links vergleicht -> zur Beutelokalisation, innerartliche Kommunikation |
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Chemische Sinne der Insekten |
Chemorezeptive Organe sind Cuticularsensillen -> vor allem an den Antennen der Insekten -> ggf extreme Oberflächenvergrößerung; Sensillen sind vielfältig in ihrer Morphologie -> Sensilla Arichodia - von Dendriten durchzogen, Cuticularwand hat Poren, durch die Duftstoffe eintreten können, in der Dendritenmembran kommt es zur selektiven Bindung der Stoffe und ein Signal wird ausgelöst; gustatorische Haarsensillen besitzen keine Schaftporen, sondern nur einzelne Pore an der Spitze des Sensillums; setzen auch eigene Duftmarken |
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Diffuser Hautlichtsinn |
Oft einzelne Lichtsinneszellen zusätzlich zu den Augen -> ohne Augen sind Schwämme, viele Anneliden, Mollusken -> bewegen sich dennoch zum Licht hin/weg |
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Augenfleck |
Bei Einzellern; zum Beispiel Augentierchen -> Lichtempfindliche Region an der Basis der Flagella, die durch einen Bereich von Pigmenteinlagerungen (Stigma) beschattet werden kann; je nach Lichteinfall Bewegung zum Licht hin oder weg |
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Flache Retina |
Bei Vielzellern; zum Beispiel Quallen -> Bereiche in der Epidermis mit lichtempfindlichen Zellen; Rezeptorzellen sind durch Pigmentzellen gegeneinander abgeschottet; Richtungsempfindlichkeit gering |
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Gruben-/Becheraugen |
Bei Vielzellern; zum Beispiel Weichtiere -> versenkte Retinae; haben gewisse Richtungsempfindlichkeit |
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Pigmentbecherocellen der Strudelwürmer |
Grubenhintergrund ist mit Pogmenten gefüllt -> von einer Seite ragen Sinneszellenausläufer in die Gruben > unterschiedliche Beschattung der Pigmentbecher (ocellen) je nach Lichteinfallswinkel -> Richtungsempfindlichkeit -> können sich Lichtintensität wahrnehmen; ein paar oder mehrer Augen in Zweierreihe |
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Lochkameraauge |
Beim Perlboot; fast geschlossenes Becherauge -> verkleinerte Öffnung führt zu stärkerem Richtungssehen -> auf Kosten der Lichtstärke |
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Linsenaugen |
Zum Beispiel bei Säugetieren; Linse fokussiert -> es kann schärfer gesehen werden; mehrfach unabhängig voneinander evolviert -> unterschiedlicher Aufbau; Linsenaugen der Kopffüßer und Wirbeltiere sehen sich zunächst ähnlich -> werden onthogenetisch unterschiedlich gebildet -> Cephalopodenauge (everses Auge) ist Weiterführung des Lochkameraauges -> Vertebratenauge (iverses Auge) ist „Fehlkonstruktion“, bedingt durch Neuralrohrbildung/Ausstülpung des Neuralrohrs Richtung Auge, Sehzellen sind aber quasi falschherum und die von der Retina abziehende Acone verlaufen durch den blinden Fleck (dort ist keine Reizwahrnehmung) -> Cephalopodenauge haben keinen blinden Fleck, weil Sehzellen nach Außen zeigen und Axone nach Innen |
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Linsenaugen der Branchiomma (Annelid) |
Besteht aus nur einer Sinneszelle und einer Linsenzelle -> Linsenzelle produziert lichtbrechende Stoffe, auch Mitochondrien der Sinneszelle ist so angeordnet, dass sie lichtbrechend wirken -> darunter in den ciliären Laminascheiben befindet sich Rhodopsin, das durch Lichtenergie verändert wird => Transfuktionskaskade |
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Linsenaugen der Webspinnen |
Hauptaugenmerkes haben sehr begrenzten Blickwinkel -> wenn sich etwas in der Umgebung bewegt, wendet die Spinne schnell den Kopf und fokussiert auf das Objekt -> Miskeln helfen dabei, das Objekt abzutasten (zu „scannen“), indem die ganze Retina am Grunde der röhrenförmigen Auges horizontal/vertikal verschoben wird -> können Eindrücke von verschiedenen Phasen des Scannes sehr schnell integrieren; Retina besteht aus vier Lagen -> darin befinden sich mehrere Rezeptortypen mit verschiedenen Rhodopsinen; können Farben sehen; haben zwei Linsen -> eine bündelt, die andere verlängert die Brennweite -> können sehr gut sehen => passen Fangstrategie der Art der Beute an; um Umgebung trotz kleinen Blickwinkel großräumig überschauen zu können, gibt es noch andere Augen -> kaum überlappende optische Felder; haben 8 Augen |
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Bildsehen mit Fläche von Rezeptoren |
Qualität des Bildes abhängig von Auflösevermögen und Lichtempfindlichkeit des Auges -> konkurrierende Parameter -> wird beeinflusst von optischen Eigenschaften des dioptischen Apparats, Dichte der Sinneszellen in der Retina (Pixeldichte), Dichte der Rezeptoren in den photorezeptorisch aktiven Membransystemsn |
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Vergleich Linsenaugen/Facettenauge |
Fast alle Tiere mit Linsenaugen machen Akkommodation -> verändern Form der Linse/verschieben sie -> Brechkraft des Auges wird verhindert -> Objekt kann in jeder Entfernung scharf auf der Netzhautebene abgebildet werden; Facettenaugen sind aus vielen Omatidien aufgebaut -> stellen jeweils eigenen optischen Apparat dar -> zeitliche Auflösung weit höher als bei Linsenaugen |
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Omatidien des Facettenauges |
Besteht aus einer Linse, einer Pigmentabschottung und einem Rhabdomen (aufgebaut von Sinneszellen) -> Arten wo Pigmentzellen die Omatidien komplett trennen, können die Umwelt sehr scharf sehen, aber sind sehr lichtschwach (nur bei tagaktiven Arten -> Appositionsaugen); Superpositionsaugen bei Nachtaktiven Arten -> Pigmentabschottung geringer ; Augen sind lichtstärker; manche Arten können Pigmente je nach Licht verschieben |
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Multimodale Signale |
Jede Art nutzt mehrer Modalitäten zur Sinneswahrnehmung |
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Muskulatur/Skelettsystem |
Die meisten Verhaltensweisen, Bewegungen und physiologische Prozesse (zum Beispiel Verdauung, Hoglpumpen) basieren auf Kontraktionen von Muskeln -> Widerlager nötig |
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Zytoskelett |
Zur Stabilisierung und Formwahrung; aus Mikrofilamenten -> verlaufen wie Fasern durch die Zelle und dienen der Formwahrnehmung; bei Eukaryoten gibt es drei Mikrofilamenttypen (Aktinfilamente, Mikrotubuli, Intermediärfilamente) -> übernehmen auch Transport durch die Zelle -> können auf- und abgebaut werden -> kein statisches System; können auch der Signalübertragung zwischen den Zellen dienen |
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Evolution von Muskelzellen |
Nicht alle Vielzeller haben Muskelzellen -> Muskelfaserzellen erst bei Bilateria entstanden; bei Eumetazoa waren Epithelmuskelzellen da -> immer noch bei Hohltiereb |
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Aufgaben von Muskeln |
Tier wird durch Muskelkontraktionen in bestimmter Position gehalten -> sackt nicht in sich zusammen; erlauben schnell maximale Kraft zu erzeugen -> für Angriff und Flucht wichtig; unterschiedliche Anforderungen -> unterschiedlicher Muskelaufbau -> Faserlänge, elastische Eigenschaften, Umfang des C2+-Speichers, Kontraktionsgeschwindigkeit, Entspannungsraten -> verschiedene Kombinationen dieser Parameter charakterisieren verschiedene Muskelzypen |
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Sarkomer |
Kleinste funktionelle Untereinheit des Muskels |
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Gleitfilament-Mechanismus |
Ablauf der Kontraktion von Muskelfasern -> Myosinfilamente schieben sich an Aktin vorbei -> Kontraktion |
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Sarkoplasmatisches Retikulum |
Dient der Speicherung von Ca-Ionen -> werden zur Bildung des Aktionspotentials benötigt; leistet mit chemischer Energie mechanische Arbeit |
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Quergestreifte Muskulatur |
Kommt als Skelettmuskulatur in der Zunge, Kehlkopf, Zwerchfell und Herz vor; meist sind die Zellen verschmolzen -> liegen als Syncytium (mit mehreren Kernen) vor -> daraus ergeben sich lange Fasern; beim Herz sind die Zellen kleiner, nicht syncytial und verzweigen dich zu einem sehr engen Geflecht -> macht das Gewebe besonders reißfest; entspringt aus den Myotomen der Somiten; Sarkomere verkürzen sich bis auf 70% der Ausgangslänge |
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Glatte Muskulatur |
Kommt in vielen inneren Organen vor; entspringt aus den Splanchoneura -> stellt somit hauptsächlich die Eingeweidemuskulatur dar; überall dort zu vermuten, wo Muskulatur einen Flüssigkeitshohlraum umgibt und wo langsame und lange Kontraktionen wichtig sind; sieht glatt aus, weil Myofibrilien nicht streng angeordnet sind; erzeugt Gänsehaut |
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Schräggestreifte Muskulatur |
Verkürzen sich bis auf ca 30% der Ausgangslänge; kommt vor allem bei Wirbellosen (Nematoden, Anneliden) vor; anstelle der Z-Scheiben, finden sich stäbchenförmige Z-Elemente -> keine Barriere für das Gleiten der Filamente -> Muskel kann stärker verkürzt werden; bei Wirbeltieren im Sphinkter des Verdauungstraktes |
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Hydroskelette |
Hydraulik durch Zusammenarbeit von Hautmuskelschlauch und Flüssigkeitssäule (Pseudocoel), unter der Epidermis liegen Muskelzellen -> besitzen Ausläufer, die zum Dorsalnerv, bei den dorsalliegenden Muskelzellen, oder zum Ventralnerv, bei ventralliegenden Muskelzellen, ziehen und sich dort die Inavierung selbst abholen -> sonst andersrum; wenn dorsal und ventral gleichzeitig kontrahieren, wird der Wurm dicker -> bei Entspannung wieder dünner -> kommt aber nicht vom Fleck -> bewegen sich fort, indem sie auf der Seite liegen |
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Muskel-/Skelettsystem der Anneliden (Ringelwürmer) |
Besitzen segmental geklammerten Aufbau -> jedes einzelne Segment, das aus zwei coelomportionen besteht, kann unabhängig kontrahiert werden; wenn nur die Ringmuskeln kontrahieren, verlängert sich das Segment und wird dünner; wenn sich die Längsmuskeln kontrahieren, wird das Segment kürzer und dicker -> Flüssigkeit in den Coelomportionen kann nicht komprimiert werden-> Flüssigkeit =Gegenspieler zur Muskulatur |
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Hydraulische Bewegung |
Streckung der Fortbewegungsorgane (Beine) findet durch Einschießen von Körperflüssigkeit statt -> passiert zum Teil unter sehr hohem Druck -> Beigemuskeln zur Anwinkelung des Beins nötig, sodass sich Flüssigkeitseibstrom mit Muskelkontraktion abwechselt -> Streckermuskeln braucht man nicht unbedingt (-> fehlen oft) |
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Bewegung der Stacheltiere (Seesterne, Seeigel) |
Bewegen sich mit hydraulischem System fort -> durch Füßchen (Ambolakralfüßchen), in die mithilfe von Muskeln Flüssigkeit gedrückt wird |
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Hartsubstanzskelette |
Außen- und Innenskelett |
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Außenskelett |
Bei Gliederfüßern, Mollusken und anderen Tiegruppen, die aushärtende Substanzen über ihre Epidermis absondern -> können auch Röhren sein, die aus Sekreten gebildet werden; besteht bei Arthropoden (Gliederfüßer) aus Chitin (Kohlenhydrate und Strukturproteine); Krebse lagern zusätzlich noch Calcium-Carbonst ein; kann nicht mitwachsen -> Exoskelett muss während des Wachstums abgeworfen und erneuert werden => Häutungszwang; Mollusken reichern Mineralien aus der Umwelt an zur Bildung des Exoskeletts -> schwer, in Form von Schalen; Exoskelett mehrfach unabhängig entstanden -> aber eine Gruppe (Ecdysozoa) bildet Abstammungsgemeinschaft -> große Gruppe, einschließlich Gliederfüßer -> besitzen Kutikula, deren äußere Lage sklerotischen sein kann -> nicht durchgehend sklerotisiert, kann an Gelenhmken dünn/flexibel sein |
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Cuticula |
Außenskelett der Arthropoden; bietet Schutz durch Aushärtung, Wasserdichtigkeit; Muskelansatzstelle; wird von der Epidermis gebildet -> besteht aus mehreren Schichten -> nur die Epicuticula (ganz außen) wird eventuell gegerbt |
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Zusammenarbeit von Skelett und Muskeln |
Muskeln können nur ziehen nicht drücken -> Bewegungen laufen oft nach Hebelprinzip ab -> normalerweise Paare von gelenküberspannenden Muskeln (Antagonisten und Agonisten) |
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Hebelkette beim Leopardenbein |
Geparden können kurzfristig sehr schnell werden -> lange Beine mit Gelenken, deren Winkelausschläge sich addieren -> Sprungmuskeln ziehen, generell über Sehnen an Knochen die gelenkig verbunden sind -> wirken als Hebel; (Bei Heuschrecken setzen die Sehnen am Außenskelett N -> ggf an Ausstülpungen nach Innen); Verhältnis von Beinlänge und Beinausschlsg hoch |
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Hebelübersetzubg bei Insekten |
Hebermuskel, zieht von dorsal nach ventral, -> durch Abflachung des Körpers bringt dieser den Flügel zum Aufschlagen -> indirekt; Senkermuskel -> zieht von unten in den Flügelansatz -> bei Kontraktion senkt sich der Flügel; Kontraktion von 1-2% reicht aus um die volle Flügelschlagamplitude zu erzielen; bei Libellen ist die Flugmuskulstur Neuronen gesteuert -> 1Muskelpotential=1Flügelbewegung (auf oder ab) => direkte/synchrone Steuerung; bei Stechmücken neurogene Steuerung => 1Nervenimpuls=10-20 Muskelzuckungeb -> Muskeln kontrahieren selbstständig bei Überdehnung -> System schwingt weiter => höhere Flügelschlagsequenz |
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Sprung des Flohs |
Können bis zu 230fache ihrer Körperlänge springen; besitzen coxal mit Muskelpaketen, in denen Spannung aufgebaut wird -> gespeicherte Muskelkraft führt zu einem enormen Impuls; vorteilhaft ist auch Einlagerung von Resilin (Protein) -> unterstützt Sprungmechanismus durch elastische Eigenschaften; Bein wird beim Sprung gedreht |
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Innenskelett |
Hartsubstanzskelett; stützt, schützt und erlaubt Bewegung; bei Wirbeltieren; rote und weiße Skelettmuskulatur |
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Rote Muskulatur |
Eher für ausdauernde Bewegung zuständig |
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Weiße Muskulatur |
Kann schneller kontrahieren und stärkere Bewegungen ausführen |
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Muskel-Skelettsystem der Chordata |
Bei ursprünglichen Chordaten (zum Beispiel Larven der Manteltiere, Branchostoma) besteht der Stützapparat aus Chorda und Längsmuskulatur -> Chorde werden im Laufe der Evolution von der Wirbelsäule umgeben, die einen direkten Muskelansatz möglich macht -> Elemente der Wirbelsäule sind durch Muskeln gegeneinander beweglich; Ontogenese - Dermatom baut hartgebildete Haut auf, Myotom baut Wirbelsäulen- und Extremitätenmuskulatur auf und Sklerotom die wirbelkörper -> alles spielt sich an den Somiten (Usegmenten) ab, die mesodermalen Ursprungs sind -> bei der Entwicklung der Wirbel wandern Skleroplasten aus dem Sklerotom aus und lagern sich um die noch vorhandene Chorda -> Myotom und Dermatom differenzieren sich; wenn sich die Skleroplastten um die Wirbel lagern, entstehen die Wirbelkörper und die oberen/unteren Wirbel; (Chorda ist nicht das Rückenmark -> nur ein elastischer Achsenstab, der aus evolutionsgeschichtlicher Historie zur Orientierung der Skleroplasten nachzuvollziehen gebraucht wird -> wird im Laufe der Embryonalentwicklung eingeschmolzen -> Bandscheiben davon noch übrig) |
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Knorpel |
Gallartige, elastische Interzellulsrsubstanz (Matrix) aus Mucopolysacchariden |
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Knochen |
Mineralisierte Interzellularsubstanz -> Mstrix, die von Kollagenfasern durchzogen ist |
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Evolution der Nervensysteme |
Vermutlich nicht dichotom; bei Eumetazoa (Vielzeller -> keine Schwämme) entstanden; Transmitter, Ionenkanal, Neuropeptide und Signalkaskaden schon in Einzellern -> älter als Nervenzellen -> Spezialisierung zu Neuronen evolutiv von Vorteil wegen schnellerer Datenverbreitung |
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Tight junctions |
Undurchlässige Zell-Zell-Verbindungen; evolviert in Eimetazoa |
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Gap junctions |
Zell-Kommunikstionskontakte; evolviert im Metazoa |
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Neuron |
Dendrit nimmt Reize aus, Axon leitet Reiz weiter -> dazwischen Zellkernbereich => Unterschiede möglich |
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Nervensysteme |
Koordinierende Organsysteme -> Wahrnehmung von verschiedenen Reizarten mithilfe von Sinneszellen (Rezeptoren), Informationsverarbeitung/-speicherung auf allen Ebenen des Nervensystems, Beantwortung der Information |
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Epitheliales Nervennetz |
Einfachstes Nervensystem; bei Chidaria (Hohl-/Nesseltiere); scheinbar locker im Poypenkörper verteilt; bei Medusen funktionell differenzierte Netze; ermöglicht nicht Fortbewegung, Beutegreifen, Partnerfindung, etc -> reicht zum Einfangen von kleinstorganismen => zusätzlich Nesselzellen (spezialisierte Zellen, Organismen die mit dem Epithel in Kontakt treten, werde harpuniert/mit Klebstoff gefangen -> werden dann zur Mundöffnung geführt) = Nematocyt -> aus Nematoblasen immer wieder neugebildet; Hydra (Chidaria) - Nervengewebe ist Ober-/unterhalb der Mesogloea (bindegewebige Schicht zwischen Epidermis und Gastrodermid) -> in Kontakt mit Muskelfibrillen und Nematocyten |
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Nervensystem Meduse (Wualle) |
Bewegt sich mit längs-/ringmuskulstur; getrennte/differenzierte Nervennetze -> ektodermal liegen multipolare Neuronen (stehen mit Sinneszellen in Verbindung und steuern Bewegung bei Nahrungsaufnahme) -> darunter liegen bipolare Neuronen (liegen Ring-/Radiärmuskulatur auf, steuern schnelle Schwimmbewegungen) |
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Rhopalium |
Sinnesorgan der Scyphozoa und Cubozoa; multifunktional; mit Schwerekörperb -> Ektodermale Ausstülpungen sind mit Entodermzellen gefüllt -> Entodermzellen bilden kristalline Maße (Schwerekörper/Statolithen) -> bei Bewegung des Schwerekörpers werden Sinneszellen in Sinnesgruben angesprochen => Gleichgewichtsinnesorgan; mit gut entwickeltem Nervennetz; oft mit ein oder mehr Lichtsinnesorganen; bei Bilaterien entwickelt |
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Ganglien |
Anhäufungen von Nervenzellkörpern (Nervenknoten); kein diffuses Nervennetz; Ganglien sind über Axone miteinander verbunden; Invertebrata - Zellkörper an Erregungsleitung nicht direkt beteiligt -> räumliche Trennung |
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Nervensystem Protostomia (Urmünder) |
Nervensystem bauchseitig => Gastroneuralia; einfaches Markstrsngsystem; vom/zum Gehirn (aus Ganglien gebildet) ziehen Nervenstränge = Markstränge -> Zellkörper überall auf der Strecke -> nicht nur in gangliären Ansammlungen -> über Kommissureb quer verbunden |
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Nervensystem Mollusken/Schnecken |
Kann Markstrahlelemente aufweisen -> ansonsten mehrere große Ganglien an strategischen Orten im Körper (Fuß, Mantel, Abdomen, Cerebralganglion) -> Reizverarbeotung nicht nur im Kopf |
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Nervensystem Cephalopoda (Molluska) |
Hoher Grad an Cerebralisation (Gehirnbildung) -> alle sensorischen Zentren im Cerebralganglion -> übrige Ganglien in Unterschlundganglien verschmolzen (motorische Zentren); Schädelkspsel -> Knorpel umschließt Gehirn; Großes Lernvermögen -> zu hohen integrativen Leistungen fähig |
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Strickleiternervensystem |
Bei Annelida und Arthropoda; aus Cerebralganglion und Nervensträngen (keine Markstrahlen ->ganglionär aufgebaut -> mit Ganglien und Axonkabeln in den konnektiven und Kommissuren) |
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Nervensystem Annelida/Regenwurm |
Klassisches Strickleiternervensystem; Oberschlundganglien für sensorischen Input -> Strickleiter mit Ganglionpaar pro Segment um den Darm herum greifend |
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Arthropoda (Insekt) |
Einige Ganglien sind von hinten Richtung Oberschlundganglion angegliedert -> Extremitäten für Nahrungsaufnahme nötig -> Ganglien dieser Segmente sind nach vorne hin verlagert und bilden Unterschlundganglion => Rest der Stränge meist segmental angeordnet |
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Cephalosation |
Bei Arthropoda; Syncerebrum; verschiedene Ganglien sind verschmolzen; Komplexgehirnbaus mehreren Abschnitten -> Proto- (Optik), Dento- (Antennen, Olfactorische Informationen), Tritocerebrum (Mundbereixh, Esophagus), Unterschlundganglion (Extremitäten) -> dann geht es weiter ins Bauchmark mit ersten Ganglien mit Informationen von den Laufbeinen, etc; Vorderdarm gehst quasi durchs Gehirn |
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Nervensystem Chordata |
Bildung des Neuralrohrs -> von darunterliegenden Chorda angeregt -> nach Abfaltung des Neuralrohrs wandern Nervalleistenzellen ab => bilden Zähne, Kiefer, Sympathicusganglion, Nervenzellen des Magen-Darmtraktes, Schwann‘Schreibe Scheiden aus Gliazellen |
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Nervenplexus |
Basiepidermales Nervennetzwerk |
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Markstrang |
ZNS, Perikaryen entlang der Nervenstränge |
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Ganglionäres Nervensystem |
Subepidermal, mit Ganglien |
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Zentralisierung des Nervensystems bei Bilateria |
Gehirn, mehrere Zentren bei Mollusken |
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Ventrales NS |
Strickleiternervensystem bei Arthrepoden; mit Ober- und Unterschlundganglion |
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Dorsales NS |
Bei Wirbeltieren; Bildung des Neuralrohrs; Ursprung der Neuralleistenzellen |
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Werkzeuggebrauch |
Verwendung externer Objekte, um ein unmittelbares Ziel zu erreichen; verschiedene Einsatzarten - 1. ohne es lernen zu müssen-> bei Geburt vorhanden -> einfach, genetisch fixiert -> zum Beispiel Tarnung mit Blättern, 2. Angeborene Prädisposition -> Verbesserung durch Lernen, 3. Verständnis physikalischer Zusammenhänge -> flexible Nutzung, Herstellung, Verbesserung, Weitergabe |
