Konsequenzen der Vielzelligkeit PDF

**[Konsequenzen der Vielzelligkeit]** [Der Zusammenhalt] ---------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------ Aggregationen Zusammenlagerungen bei Bakterien (prokrayotischen Zellen)...

**[Konsequenzen der Vielzelligkeit]** [Der Zusammenhalt] ---------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------ Aggregationen Zusammenlagerungen bei Bakterien (prokrayotischen Zellen) und Eukaryoten Einfache klonale Einzelligkeit Filamente oder ein bis zwei Schichten von Zellen; Wenig Zelldifferenzierung und Kommunikation\ (bspw. Pilzfäden) Komplexe Vielzelligkeit (immer klonal) ausgeprägte Zelldifferenzierung; Gewebe,Organe; ausgeprägte Kommunikation ---------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------ *Echte vielzellige Organismen, die durch den Besitz zahlreicher unterschiedlicher Zelltypen gekennzeichnet sind, die komplexe Gewebe bilden, existieren in sechs Entwicklungslinien:* ------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- vielzellige Tiere (Metazoa) -\>Fähigkeit zur Verbindung von Zellen -- direkt und über die Bindung an eine extrazelluläre Matrix: Zelladhäsion Landpflanzen (Embryophyta) Rotalgen Braunalgen („Tange") Ständerpilze (Basidiomycetes) (z.B. Steinpilze) Schlauchpilze (Ascomycetes) (z.B. Morcheln, Trüffel) ------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------- Zell-Zell-Kontakte Wechselwirkung der Membranproteine benachbarter Zellen durch verschiedene Arten von Zellkontakten\ -\>thight junctions, gap junctions Verankerung des Cytoskellets und der Extrazellulären Matrix Bestandteile des Zellskeletts, Mikrofilamente binden an Membranproteine\  -\> Aufrechterhaltung der Zellgestalt\ -\> Verankerung von Membranproteinen ------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------- [Zellkontakte und die Verankerung mit der extrazellulären Matrix bei Tieren] +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Bildung von Zellkontakten | | | durch Zelladhäsionsmolekülen | | | (Proteine) | | | | | | - Ragen hervor aus | | | Zelloberflächen und Bildung | | | von intrazellulären | | | Ankerproteinen | | | | | | - - Aufgabe: Zusammenhalt von | | | Gewebe und Ermöglichung von | | | Zellkommunikation | | | | | | - | | | | | | 1\. Verschließende Verbindungen\ | | | 2. Haftende Verbindungen\ | | | 3. Kommunizierende Verbindungen | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ [Zellkontakte von Pflanzen] +-----------------------------------+-----------------------------------+ | Cytoplasma zweier benachbarter |  | | Zellen über Plasmodesmen in | | | Kontakt | | | | | | Plasmodesmen -\> Zellwände | | | durchziehende, von Membranen | | | umschlossene Cytoplasmastränge | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ [Das Diffusionsproblem ] - Diffusion ist der ohne äußere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden in Flüssigkeiten oder Gasen - Ausgleich aufgrund brownscher Molekularbewegung bis zu einem Zustand kompletter Durchmischung - Ausgleich ein Zufallsprozess; durch die ungerichtete Zufallsbewegung von Teilchen, aufgrund ihrer thermischen Energie (thermsiche Bewegung) - Diffusion kein limitierender Faktor für einzellige oder kleine Organismen - Viele oder fast alle Zellen in direktem Kontakt mit der Umgebung Komplexe Organismen; Vielzeller - Bedarf an komplexeren Transportsystemen zwischen Zellen **Funktionelle Maschinerie: Transportsysteme** +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Kleinere Tiere -\> einfaches | | | Gastrovaskularsystem | | | | | | - Mund/Schlund, Pharynx | | | ausgebildet | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Vielzellige Tiere -\> |  | | Entwicklung von speziellen | | | Organen | | | | | | - Verdauungssystem\ | | | (Darm -\> Darmzotten) | | | | | | - Atmungssystem\ | | | (Lunge -\> Schwamm) | | | | | | - Verteilungssystem\ | | | (Herz -\>Kapillare) | | | | | | - Exkrezionssystem\ | | | (Nieren -\> Tubuli) | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ [Sauerstoffaufnahme/Gasaustausch] +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Fisch | | | | | | - Passive | | | Sauerstoffaufnahme durch | | | Kiemen beim Schwimmen\ | | | (Kiefer,Kiemendeckel über | | | Kiemenbögen)\ | | | (Kiemenbögen bestenden | | | aus Kiemenfilamenten, die | | | aus Kiemenlamellen | | | bestehen) | | | | | | - Aktiv bei Stillstand, | | | durch Pumpen | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Säugetiere und Vögel |  | | | | | - Unterdruckatmung | | | | | | - Einatmung: Weitung des | | | Brustkorbs; Kontrahierung | | | der Zwischenrippenmuskeln | | | und des Zwerchfells | | | | | | - Ausatmung: Brustkorb wird | | | enger, | | | Zwischenrippenmuskeln und | | | Zwerchfell entspannen | | | | | | - Vögel | | | | | | - Lustsäcke -\> | | | "Zwischenlagerung" | | | von Luft nach dem | | | Einatmen in | | | Luftsäcken; | | | zweizyklisches | | | Verfahren | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Insekten |  | | | | | - Tracheesystem ( innere | | | Ausstülpungen der | | | Kutikula) | | | | | | - Durch Öffnung kommt Luft | | | rein -\> Röhrensystem\ | | | ( Stigmen-\> (Tracheen | | | und Luftsäcke) | | | Tracheolen-\> | | | Körperzelle) | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ Transportsysteme +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Insekten | | | | | | - Einfachstes | | | Kreislaufsystem -\> | | | einfacher Hohlmuskel | | | (Herz) kontrahiert und | | | verteilt Hämolymphe | | | (spült durch den Körper | | | hindurch (offenes System) | | | | | | - Geschlossenes System: | | | Zirkulation durch | | | Blutgefäße; | | | interstitielle | | | Flüssigkeit getrennt vom | | | Blut | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Fische - einfacher Kreislauf |  | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Amphibien - doppelter | | | Kreislauf | | | | | | - Vermischen vom venösem | | | und arteriellem Blut noch | | | in den Herzventrikeln | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Säugetiere- doppelter |  | | Kreislauf | | | | | | Trennung der Kammern der | | | Herzventrikel von venösem und | | | arteriellem Blut | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ Pflanzen +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Wurzeln: Gas-und |  | | Nährstoffaufnahme-\> Aufnahme | | | von O2, Mineralstoffe und | | | Wasser | | | | | | - - Xylemsaft mit | | | Transpiration -\> | | | Druckentstehung | | | (Wasserpotenzial Psi) von | | | Wasserverlust über | | | Spaltöffnungen; Wasser wird | | | nach oben gedrückt | | | | | | - - Pholemsaft -\> Transport | | | von Zucker aus den Blättern; | | | wird angetrieben durch die | | | Wasseraufnahme des Xylems | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Spaltöffnungen der Blätter | | | | | | - -\> Regulierung der | | | Verdunstung und damit des | | | Wasserpotenzials | | | | | | - | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ [Funktionelle Maschinerie: Gewebe und Organe\ Arbeitsteilung und Spezialisierung ] - Komplexere Zellen -\> unterschieldiche Zelltypen mit unterschiedlichen Aufgaben -\> Gewebebildung -\> Organbildung - Muskelgewebe - Nervemgewebe - Epithelgewebe - Bindegewebe Nervensysteme - Einfachste Nervensysteme: diffuse Netzwerke. - Zwei Trends bei größeren Organismen: - Nervenzellen aggregieren zu Ganglien (Wirbellose) oder Nuklei (Wirbeltiere); - größere Aggregationen bilden Gehirne in der Nähe des Kopfes (Cephalisation), da wo sich meist wichtige Sinnesorgane befinden. Gehirn +-----------------------------------+-----------------------------------+ | -Aufgabenteilung im Gehirn durch |  | | verschiedene Gehirnbereiche | | | (Lappen) | | | | | | Beisppiel:\ | | | Worte sehen: lobus occipitalis\ | | | Worte hören: lobus temporalis\ | | | Worte sprechen: central zwischen | | | lobus frontalis und paries\ | | | Worte bilden: lobus frontalis | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -- Neurone und Nerven\ -komplexe und verzweigte Struktur\ -Stofftransport über Mikrotubuli, die "Autobahnen" an denen Vesikel sich zwischen Soma und Synapse bewegen, bilden -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -- [Größe führt zu Allometrien ] - Zunehmende Größe von Tieren - Zunehmende Größe von Organen - Veränderung des Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisses "Wenn man die Kantenlänge eines Quaders verdoppelt, vervierfacht sich seine Oberfläche, sein Volumen aber verachtfacht sich" - Verdopplung der Größe eines Organismus -\> Achtmal schwerer - Physiologische Unterschiede entstehen -\> siehe Beinknochen Elefant im Vergleich zu Mader - Auswirkung auf Energieverbrauch-\> größere Tiere verbrauchen mehr Energie - Normierung von Grundumsatz auf Körpermasse -\> kleinere Tiere brauchen mehr Energie aufgrund der größeren Oberfläche im Vergleich zum Volumen (Wärmeenergieverlust über Oberfläche)  [Keimbahn und Soma: eine evolutionärer Konflikt? ] - Wenige Zellen als Keimlinie (zukünftige Keimzellen behalten) - Hauptteil der Zellen werden zur Somazellen; altruistisches Verhalten  - Mutation -\> kein alturistisches Verhalten; Somazellen wachsen wuchernd; Mestastasebildung -\> Krebs