SFU MED Modul B6: Grundlagen des Lebens (24.09.2024) - PDF

SFU MED MODUL B6 Grundlagen des Lebens Univ. Prof. Dr. Manfred Schmidbauer 24.09.2024 1 INTER - ZELLULÄRE KOMMUNIKATION UND ZELLESPEZIALISIERUNGEN Figure 16-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2...

SFU MED MODUL B6 Grundlagen des Lebens Univ. Prof. Dr. Manfred Schmidbauer 24.09.2024 1 INTER - ZELLULÄRE KOMMUNIKATION UND ZELLESPEZIALISIERUNGEN Figure 16-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) (A) ENDOKRINE SIGNALISATION Figure 15-5a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 15-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) (B) PARAKRINE SIGNALISATION AM BEISPIEL ZYTOKIN - KOMMUNIKATION IM ZNS DIE NEUROVASKULÄRE EINHEIT Bewusstseinsstörungen und Enzephalopathien H.-Ch. Hansen, Springer  Zytokine sind extrazelluläre Signalproteine mit vielfältigen regulatorischen Eigenschaften. Sie wirken vor allem parakrin (daneben aber auch autokrin und endokrin). Autokrin: Ein Sekretionsmodus bei dem Zellen ihre Signalstoffe in die unmittelbare Umgebung abgeben. Dabei erfolgt jedoch auch eine Rückwirkung auf die sezernierende Zelle indem der Signalstoff an einem Rezeptor an ihrer Oberfläche bindet.(Ultrashort – Feedback – Mechanism)  ZYTOKINEN VERSUS CHEMOKINE Zytokine: Dienen der Signalübertragung zwischen Zellen und der Steuerung von Proliferation und Differenzierung. Chemokine: Sind eine Untergruppe der Zytokine und verantwortlich für die Chemotaxis. 24.09.2024 11  Die Sekretion von Chemokinen und Zytokinen bewirkt: Polarisation von Mikroglia in einen pro - und einen anti - inflammatorischen Phänotyp Anziehung wirkungsentsprechender Leukozyten an den Ort der Entzündung. 24.09.2024 12  Lokale Immunkaskaden Induzieren die ZNS - bzw. PNS - Antigenpräsentation an infiltrierende T - und B - Zellen Bewirken Reaktivierung und Differenzierung von Antigen - reaktiven T - Zellen und Bildung von Antikörpern 24.09.2024 13  Lokale Immunkaskaden Die darauffolgende Neuroinflammation wird weitergetrieben durch Produktion von sog. schadensassoziierten molekularen Patterns (DAMPs) Infiltration anderer Entzündungszellen (Monozyten/Makrophagen, Neurtrophile, dendritische Zellen, AG - non - spezifische Lymphozyten). 24.09.2024 14  Lokale Immunkaskaden Diese lokalen Immunkaskaden treiben z.B. die kritischen Abläufe in der Entstehung von Demyelinisierung und Axonschädigung bei der Multiplen Sklerose. 24.09.2024 15  Zytokine im ZNS werden von sämtlichen Elementen der sog. Neurovaskulären Einheit (Neuronen, Glia, „Mikroglia“) gebildet. Sie sind Signalisationsfaktoren innerhalb der Neurovakulären Einheit und in der Neurotransmission (Fernverbindungssignale). DAS KAPILLARENDOTHEL DES ZNS ALS RELAY Endothel-Reaktion auf IL-1-Beta (ein Zytokin) = Aktivierung von Cyclooxygenase 2 = COX-2 (ein Enzym) und Produktion von PGE 2 (ein Lokalhormon) => Aktivierung des zentralen Zytokinsystems in der neurovaskulären Einheit. PGE 2 im Kapillarendothel des CNS ist somit das Verbindungselement zwischen Peripherie und zentralem Zytokin – System. Das zentrale Zytokinsystem wird dadurch aktiviert und in einen Bereitschaftszustand versetzt (als Reaktion z.B. auf die Gefahr einer Erregerinvasion).  ZNS - angestammte Zellen wie Astrozyten und Mikroglia tragen aktiv zur inflammatorischen Antwort im Mikromilieu bei. 24.09.2024 19 (C) NEURONALE SIGNALISATION Figure 12-31 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 12-41 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 12-42 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)  DIE NEURONALE SIGNALISATION Membranpotential -Aktionspotential Bis zu 100 000 Signaleingänge pro Neuron! Allgemeine Signalgrundform: Elektrische Potentialänderung über die neuronale Plasmamembran, die Ausbreitung dieser „elektrischen Störung“ ist Substrat der Signalweiterleitung. Mit zunehmendem Abstand von der Quelle wird eine solche „Störung“ schwächer, wenn das Neuron keine Energie zur Verstärkung während ihrer Fortleitung aufwendet. Über kurze Distanzen ist die Abschwächung unbedeutend. So können KLEINE Neurone ohne Verstärkung ihre Signale via Membranpotential weiterleiten. Langstreckenverbindungen in großen Neuronen sind an die Signalverstärkung gebunden! Die Ausbildung eines Aktionspotentials ist nötig.  Aktionspotentiale entstehen durch spannungsregulierte Kationenkanäle. Das Aktionspotential wird durch spannungskontrollierte Kationenkanäle (Kanäle für positiv geladene Ionen) erzeugt und ausgelöst durch Depolarisation der Plasmamembran. Figure 12-43 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 12-44 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) (D) SIGNALISATION ÜBER DIREKTEN ZELLKONTAKT Figure 11-39 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Humorale Signalisation Neuronale Signalisation  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Humorale Signalisation Steuerung langsamerer Prozesse an denen viele verschiedenartige Gewebe und Organe beteiligt sind. Ubiquitäre Verteilung via Blutbahn Langsame Anflutung, lang anhaltende Wirkung 24.09.2024 36  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Hauptfunktionen der humoralen Signalisation Koordination langsamer Vorgänge (Wachstum, Entwicklung, Fortpflanzung, andere) Metabolische Dauerleistungen (BZ - Kontrolle, Osmoregulation) Einzelne rasche Reaktionsabläufe (der neurohumorale Oxytocinreflex: Dauer vom mechanischen Reiz bis zur Milchejektion etwa 10 sec.) 24.09.2024 37  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Hormone erreichen nur sehr geringe Konzentrationen in den Körperflüssigkeiten. Sie benötigen daher spezifische Rezeptoren mit drei Eigenschaften: Hohe Spezifität Verstärkungswirkung auf das sehr schwache Signal Umsetzung des Signals in eine Zellreaktion 24.09.2024 38  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Neuronale Signalisation Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit gezielter Informationsübertragung. 24.09.2024 39  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Die humorale (neurohumorale) Signalisation ist das entwicklungsgeschichtlich ältere Konstruktionsprinzip. Das später entwickelte Nervensystem nutzt bereits vorhandene Hormone als Neurotransmitter. Rückentwicklungen von Nervenzellen zu sekretorischen Zellen kommen vor. 24.09.2024 40  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Beide Signalisationsformen stehen in vielfältiger Beziehung zueinander: Die hypothalamo - hypophysäre Achse (H-H-A) Viele Signalmoleküle funktionieren sowohl als Hormone wie auch als Transmitter (Beispiel: Adrenalin) Endokrine Drüsen entstanden durch Umbildung von Nervenzellen unter Verlust der elektrischen Leitfähigkeit und Ausbildung enger Kontakte mit Blutkapillaren. (Beispiel: Nebennierenmark) 24.09.2024 41  LOKALE FUNKTIONSKONTROLLE VERSUS WEITSTRECKENKOMMUNIKATIONSSYSTEME Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer ZYTOKINE Produziert von unterschiedlichen Blut - und Gewebezellen sowie von allen Elementen der Neurovaskulären Einheit. Hauptsignalisationsform ist die Wirkung auf umliegende Zellen (parakrin) bzw. Eigenrückwirkung (autokrin). Parakrine und autokrine Signalisation verstärken die Reaktion auf ein vorhandenes Signal und synchronisieren die Reaktion lokaler Zellgruppen zu einer einheitlichen bzw. programmatisch abgestimmten Reaktion. 24.09.2024 42  LOKALE FUNKTIONSKONTROLLE VERSUS WEITSTRECKENKOMMUNIKATIONSSYSTEME Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer ZYTOKINE Dieses Wirkungsprofil erklärt die Funktion vieler Zytokine als Wachstumsfaktoren oder Differenzierungsfaktoren (Beispiele: NGF, Transforming growth factor = TGF) Viele Zytokine wirken vorwiegend lokal, können jedoch auch über humorale und neuronale Signalisation wirksam werden. Kombination aller drei Signalisationsformen kommen vor. 24.09.2024 43  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Der biochemischen Vielfalt von Hormonen und Zytokinen stehen - dank der hohen Rezeptorspezifität - nur wenige, stark vereinheitlichte Wirkungswege gegenüber. 24.09.2024 44  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer GRUNDFORMEN VON HORMONREZEPTOREN Intrazellulär für lipidlösliche Hormone Oberflächenrezeptoren für hydrophile Hormone 24.09.2024 45  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer LIPIDLÖSLICHE HORMONE Beispielhaft sind Steroidhormone und Thyroxin. Binden als Liganden an cytosolischen Rezeptoren. => Bildung eines Hormon - Rezeptor - Komplexes => Bindung an einen hormonresponsiven Abschnitt der Zell - DNA => Regulation der Transkription spezifischer Gene => Veränderung des Gen - Expressionsmusters 24.09.2024 46  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 47  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer PROTEOHORMONE Sind allgemein NICHT lipidlöslich und können daher nur an einem Oberflächenrezeptor der Membran binden. 24.09.2024 48  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer DREI FUNKTIONSGRUPPEN 1. Ionenkanal - gekoppelte Rezeptoren (nächste Folie, Abb. B) Für rasche Erregungsübertragung an Synapsen und der motorischen Endplatte. Öffnen und schließen Ionenkanäle. 24.09.2024 49 Figure 12-25 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer DREI FUNKTIONSGRUPPEN 2. G - Protein - gekoppelte Rezeptoren Häufigster Rezeptortyp der Zellmembran G - Protein = dreiteiliger Proteinkomplex der mit GDP bzw. GTP assoziiert ist. Bindung des Hormons an der externen Bindungsstelle  Strukturänderung des Rezeptormoleküls  Aktivierung von G - Protein durch Dissoziation der drei Untereinheiten  Alpha - Untereinheit bindet GTP im Tausch gegen GDP. 24.09.2024 51  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 52  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer DREI FUNKTIONSGRUPPEN 2. G - Protein - gekoppelte Rezeptoren Diese Reaktion ermöglicht die Weitergabe und Verstärkung des Erregungssignals in der Zelle, z.B. via Aktivierung der Adenylatcyclase. Adenylatcyclase transformiert ATP in cAMP cAMP ist ein second messenger der eine Kaskade von Kinasen durch Phosphrylierung aktiviert => Umstellung der Stoffwechselwege der Zelle. 24.09.2024 53  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer DREI FUNKTIONSGRUPPEN 2. G - Protein - gekoppelte Rezeptoren WIRKUNGSVERMITTLUNG DURCH cAMP Vorzugsweise durch Aktivierung von Proteinkinase A (PKA) Je nach biochemischer Ausstattung des jeweiligen Zelltyps löst dies verschiedenartige Reaktionen aus. 24.09.2024 54  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer DREI FUNKTIONSGRUPPEN 3. Enzymgekoppelte Hormonrezeptoren Überbrücken die Plasmamembran als Oberflächenrezeptoren mit einer einzigen Helix. Auf der zytosolischen Seite direkte enzymatische Aktivität. Funktion: Vor allem Wachstumsfaktoren (z.B. NGF) 24.09.2024 55  HORMONE UND IHRE WIRKUNGSPRINZIPIEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 56  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer NEUROSEKRETION - EINE FRÜHFORM DER WEITSTRECKENVERBINDUNG MIT KONSERVIERUNG IM MENSCHLICHEN ZNS Definition: Freisetzung eines Botenstoffs aus einer Nervenzelle in die Blutbahn = bei Evertebraten das vorwiegende Prinzip der endokrinen Funktion. Beim Menschen z.B. als Hypothalamo - neurohypophysäre Achse im Funktionsganzen des ZNS als archaisches Bauelement konserviert. 24.09.2024 57  DIE HYPOTHALAMO – NEUROHYPOPHYSÄRE ACHSE DES MENSCHEN EIN BEISPIEL FÜR WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Viele Neurotransmitter und Hormone der Evertebraten stimmen mit jenen der Vertebraten überein: Adrenalin Dopamin Serotonin GABA Glutamat Melatonin Substanz P Adiuretin a - MSH Met - Enkephalin Insulin Steroidhormone 24.09.2024 59  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Die entsprechenden Hormonrezeptoren sind bei Evertebraten bereits vorhanden, die Wirkungen der Hormone zeigen aber Änderungen im Lauf der Evolution (Beispiel: Insulin). 24.09.2024 60  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer In der Evolution neuer Tiergruppen sind für neue physiologische Funktionen bereits vorhandene Hormone umfunktioniert worden. Mit Entwicklung eines komplexeren Kreislaufsystems bei höheren Evertebraten erhält das endokrine System erweiterte Aufgaben. 24.09.2024 61  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Die Hauptlösung zur Distanzüberbrückung ist ursprünglich der Nervenzellfortsatz der an einem undifferenzierten (offenen) Blutbewegungssystem wirksam wird. Erst mit Weiterentwicklung zum Blut – KREISLAUF - System übernimmt dieses die Funktion einer Weitstreckenverbindung und schafft so die Voraussetzung zur Entstehung von endokrinen Drüsen. 24.09.2024 62  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 63  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 64  ORGANISMEN MIT OFFENEM KREISLAUF Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Die meisten Gliederfüßler = Arthopoden (80% aller lebenden Tierarten) Insekten Tausendfüßler Krebstiere Spinnentiere Die meisten Weichtiere = Molusken = Gewebetiere Vorwiegend im Meer lebend (einige Arten in Süßwasser und am Festland) 24.09.2024 65  ORGANISMEN MIT GESCHLOSSENEM KREISLAUF Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Wirbeltiere Anneliden = Ringelwürmer (z.B. Regenwurm) Cephalopoden = Kopffüßler = Untergruppe der Mollusken, ausschließlich im Meer (z.B. Tintenfische) 24.09.2024 66  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Aggregation von Neuronen Lokale Verstärkung und Verdichtung von Verbindungen (z.B. in der Nähe von Sinnesorganen oder Muskulatur). Neurone und einfache Nervensysteme aus wenigen hundert NZ bei einfachen Organismen folgen dabei ähnlichen Verschaltungsprinzipien, verfügen über gleiche Kategorien von Ionenkanälen, Transmittern und Neuropeptiden wie komplexere Nervensysteme der höheren Evertebraten und Wirbeltiere. 24.09.2024 67  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTREND BEI NERVENSYSTEME Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Cephalisation Bei bilateral gebauten Tieren mit einer definierten Körperhauptachse und einem in Bewegungsrichtung platzierten Kopf mit den wichtigsten Sinnesorganen bildet sich das Gehirn als übergeordnetes Koordinationszentrum und integrative Verarbeitungsstelle sensorischer Informationen. Die Informationsweiterleitung vom Gehirn erfolgt in paarigen Längssträngen über die lokalen Netzwerke der Ganglien zu den Erfolgsorganen. 24.09.2024 68  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 69  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Nervenringe Als Konstruktionsgegensatz zum axial ausgerichteten Prinzip bilden sie eine sinnvolle Lösung für radiär - symmetrische Köperbauformen ohne definierten Kopf (Beispiel: Quallen). 24.09.2024 70  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer 24.09.2024 71  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Nervenringe Bei Stachelhäutern = Echinodermen (Beispiel: Seestern) liegt eine radiär - symmetrische Bauform den radiär angeordneten Neuroaggregaten und radiär angeordneten Sinnesorganen zugrunde die im Umkreis von 360 Grad rezipieren. 24.09.2024 72  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Parallelverarbeitung Mit wachsender Neuronenzahl und steigendem Verschaltungsumfang zunehmend in Anwendung. Beschleunigung der Verarbeitung sensorischer Eingänge und Erstellung motorischer Programme, Verkürzung der Reaktionszeiten, Verbesserung der Überlebensaussicht 24.09.2024 73  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Überrepräsentation von Sinnesmodalitäten oder sensorischen Qualitäten die das Verhalten von Tieren dominieren Visuell bei Primaten Akustische Echo - Ortung bei Fledermäusen Olfactorisch bei sozialen Insekten Sensorische oder sensible Information wird in topographische Karten transformiert. 24.09.2024 74  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Zentralisierung und Reduktion der Autonomie Ganglienketten der Wirbellosen und das Rückenmark der Wirbeltiere spiegeln die Tendenz, lokale motorische Schaltkreise in Nähe der gesteuerten/geregelten Muskeln zu lokalisieren. Bei niedrigen Tieren entstehen so lokale Schaltkreise für die Generierung und Koordination von Bewegungen. Diese lokalen Mustergeneratoren geraten bereits bei den Wirbellosen immer stärker unter Kontrolle des Gehirns. 24.09.2024 75  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTRENDS BEI NERVENSYSTEMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Zentralisierung und Reduktion der Autonomie Beispiele: Bei hoher Querschnittsläsion des menschlichen RMs treten komplexe spinale Reaktionsmuster wieder zutage. Insekten können nach Entfernung des Gehirns weiterhin koordinierte Bewegungen ausführen. (Das übergeordnete subösophageale Ganglion ist aber für die Einleitung der Bewegung nötig). Rückenmark - Schaltkreise eines gehirnlosen Frosches führen weiterhin Schutzreflexe durch. 24.09.2024 76  ALLGEMEINE ENTWICKLUNGSTREND BEI NERVENSYSTEME Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Komplexität und Diversität von Gehirnen korrelieren mit: Sensorischer und motorischer Ein - Nischung der Tierart in ein spezifisches Ressourcen - Milieu. Je spezialisierter ein Organismus auf eine besondere Verhaltensweise ausgerichtet ist umso weniger flexibel und adaptiv kann er reagieren. 24.09.2024 77  WEITSTRECKENVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN ORGANISMEN Aus: Vergleichende Tierphysiologie. G. Heldmaier, G. Neuweiler, W. Rössler, Springer Das bedeutet: Generalisten = Tiere die zeitlich und räumlich ganz unterschiedliche Nahrungsressourcen nutzen besitzen komplexere und leistungsfähigere Gehirne. => Allesfresser haben relativ größere Gehirne als Nahrungsspezialisten. 24.09.2024 78  DAS ZYTOSKELETT AM BEISPIEL DER NERVENZELLE Struktur – und Formgeber Substrat der Molekülbewegungen durch das Axon (Axonaler Transport)  AUFBAU AUS DREI SYSTEMKOMPONENTEN Mikrotubuli Neurofilamente Mikrofilamente MIKROTUBULI Lange, gerade Proteintuben aus 13 wandbildenden Protofilamenten Figure 17-9 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-12 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-14 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-16 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-16a Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-17 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) NEUROFILAMENTE = Neuronaler Subtyp cytoplasmatischer Intermediärfilamente Aufbau aus Fasern die umeinander gewunden sind (Umfangreichste Strukturkomponente des Axons) Figure 17-5 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-4 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-7b Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) MIKROFILAMENTE = ACTINFILAMENTE Zu einer Doppelhelix gewunden An die Zellmembran gekoppelt Figure 17-29 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)  DAS ZYTOSKELETT AM BEISPIEL DER MUSKELZELLE „Teleskopfilamente“ als Grundlage der Muskelkontraktion BAUPRINZIP DER QUERGESTREIFTEN MUSKULATUR - ACTIN – MYOSIN - INTERAKTION Figure 17-39 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-41 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-42 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-44 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) Figure 17-45 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)