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ZHAW_BSc_BMLD22_FS23_Biologie 2

ZHAW_BSc_BMLD22_FS23_Biologie 2

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Lernen
Diese Lernkarten decken fortgeschrittene biologische Themen auf Universitätsniveau ab, mit Fokus auf Zellbiologie, Hormonsysteme und Leberfunktionen. Sie behandeln die Rolle von Rezeptoren, Neuronen und Proteinen, sowie die Produktion und Freisetzung von Hormonen. Besonders relevant sind die Auswirkungen auf das Gehirn, das ZNS und die Leber, einschließlich der Pathologien wie Leberzirrhose und Fibrose. Diese Karteikarten sind ideal für Medizinstudenten und Forscher, die ein tiefes Verständnis der zellulären und systemischen Prozesse im menschlichen Körper erlangen möchten.
Karten
329
Lernende
3
Sprache
Deutsch
Kategorie
Biologie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
22.02.2023 / 23.06.2024
  • 1  / 329

Lernkarten

*Zwischenhirn

  • Liegt unterhalb des Grosshirn gelegen
  • Schaltstelle zwischen Grosshirn und Hirnstamm
  • Wichtige Bestandteile:
    • Thalamus
    • Hypothalamus
    • Hypophyse
    • Epiphyse

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Limbisches System

  • Funktionelle Einheit aus Strukturen von Gross-, Zwischen und Mittelhirn
  • Umgibt die Kerngebiete des Hirnstamms und den Balken wie ein Saum (Limbus)
  • komplexe assoziative Funktionen:
    • Zentrum aller Emotionen → kontrolliert Wut, Angst und Freude
    • Sexualverhalten
    • Antrieb, Lernen und Gedächtnis
  • Über den Hypothalamus nimmt das limbische System auf Organfunktionen Einfluss
    • bindet Gefühle in vegetative und hormonelle Signale ein → Beispiel Durchfall bei Prüfungsangst
      • hormonelle Signale ein → Beispiel Durchfall bei Prüfungsangst

*Thalamus

  • Besteht hauptsächlich aus grauer Substanz, die zahlreiche Thalamuskerne bildet.
  • Alle inneren und äusseren Informationen (mit Ausnahme des Geruchssinn) gelangen über Bahnsysteme zum Thalamus → werden dort gesammelt, miteinander verschaltet, verarbeitet
  • Über Projektionsbahnen zur Grosshirnrinde, wo sie zu bewussten Empfindungen verarbeitet werden
  • Thalamus wirkt wie ein Filter, nur bedeutsame Erregungen passieren können → vermeidet Signalüberflutung
  • Verbindung zum limbischen System

Hirnstamm

  • Unterster Gehirnabschnitt
  • Wird in Mittelhirn, Brücke und verlängertes Mark gegliedert
  • Besteht aus auf- und absteigenden Leitungsbahnen (weisse Substanz) und Ansammlungen von Neuronen (graue Substanz)
  • Funktionen:
    • Steuerung der Herzfrequenz, Atmung, Nahrungsaufnahme und Darmtätigkeit
    • Hirnstammreflexe (Lidschluss-, Hustenreflex)
    • Grundvoraussetzung für das Leben aller Wirbeltiere
    • bei Reptilien macht dieser Bereich fast das gesamte Gehirn aus 

*Mittelhirn

  • Kleinste Abschnitt im Gehirn
  • Über das Mittelhirn laufen zahlreiche Informationen aufsteigend zum Gehirn und absteigend zum Rückenmark
  • Teil des extrapyramidalen Systems, in dem die Steuerung der Bewegung stattfindet → für die Steuerung fast aller Augenmuskeln
    zuständig → Öffnen und Schliessen der Augenlider

*Kleinhirn

  • Sitzt über dem Hirnstamm in der hinteren Schädelgrube
  • Funktion: Kontrolliert den flüssigen Bewegungsablauf → Gleichgewichtsgefühl und die Kontrolle der gesamten Motorik durch das Aufrechterhalten eines normalen Muskeltonus
  • Hat keine übergeordnete Funktion, sondern ist ein nebengeordnetes Zentrum → alle Erregungen, die ihm zugeleitet werden, verarbeitet und dann in einer normalen Motorik reguliert
  • Steht mit dem Grosshirn in einem Regelkreis, der die gesamte Motorik des Organismus kontrolliert und durch
    Feinabstimmung des Muskeltonus anpasst

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Dendriten

empfangen Informationen von anderen Neuronen oder Sinneszellen

synaptische Endigungen

bilden Synapsen mit einer Zielzelle und übertragen dort die Erregung
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Neurotransmitter

  • Botenstoffe, welche vom präsynaptischen Neuron freigesetzt werden
  • Wirken entweder erregend oder hemmend auf die postsynaptische Membran
  • Sind an der Steuerung der Organfunktionen, Befinden und Verhalten beteiligt

Präsynaptisch

  1. Synthese des Transmitters
  2. Speicherung des Transmitters
  3. Freisetzung des Transmitters

Postsynaptisch

  1. Interaktion mit der subsynaptischer Membran
  2. Inaktivierung des Transmitters

Acetylcholin

  • Acetylcholin wird aus Cholin und Acetyl-CoA synthetisiert
  • Vorkommen
    • Wichtiger Transmitter im ZNS -> Kognition, Lernen, Antrieb
    • Transmitter im vegetativen Nervensystem (von erster auf zweite Nervenzelle im sympathischen System und im Parasympathikus für beide Neuronen) -> Reizweiterleitung
    • Vermittelt die Erregungsübertragung zwischen Nerv und Muskel an der neuromuskulären Endplatte

=> erregend

Neurotransmitter Aminosäuren

  • Inhibitorische AS-Transmitter
    • y-amino-Buttersäure; GABA
    • Glycin
    • beta-Alanin

 

  • Exzitatorische AS-transmitter
  • Glutamat/ Glutaminsäure
  • Asparginsäure
  • Cystein
  • Homocystein

Neurotransmitter Monoamine

  • Entstehung durch enzymatische Decarboxylierung von Aminosäuren
    • His -> Histamin
    • Ser -> Aethanolamin
    • Trp -> Serotonin
    • L-3,4-Dihydroxyphenylalanin (DOPA -> Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin, Melanin)
      • Biosysnthese in Nebennieren und im ZNS
      • Doppelfunktion als Hormone und Neurotransmitter
  • Auf Grund der vorhandenen Aminogruppe reagieren biogene Amine ähnlich wie Ammoniak als Protonenakzeptoren basisch
  • werden durch Monoaminoxidasen abgebaut

Neuropeptide

Endorphine als körpereigene Opioide

motorische Endplatte

  • Motorische Endplatten (neuromuskuläre Endplatten) sind Synapsen zwischen Skelettmuskelzellen und den Nerven, die sie Innervieren
  • Die motorische Endplatte ist eine typische chemische Synapse
  • Die Neuronen, die Muskelzellen innervieren, werden als Motoneuronen bezeichnet
  • Wie andere Neuronen auch hat ein Motoneuron nur ein einziges Axon, doch dieses kann viele Zweige (Kollateralen) haben, alle mit einer motorischen Endplatte

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Cholinerge Bahnen

  • Acetylcholin im ZNS
  • Die Nervenbahnen von Acetylcholin werden als cholinerg bezeichnet
  • Innerhalb des cholinergen Systems werden drei große Bahnsysteme unterschieden (wird in dieser Vorlesung nicht weiter darauf eingegangen)
  • Cholinerge Rezeptoren werden klassifiziert als nikotinisch N1 (in Nebennierenmark und autonomen Ganglien) oder N2 (im Skelettmuskel) oder muskarinisch M1–M5
    (weit verbreitet im ZNS)

Acetylcholin im vegetativen Nervensystem

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Nikotinische Rezeptoren

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  • ionotrop
  • Für Kanalöffnung müssen jeweils zwei ACh-Moleküle an den Rezeptor binden

Muskarinische Rezeptoren

  • metabotrop (langsam)
  • Es handelt sich um 7TM Rezeptoren
  • Interagieren mit heterotrimeren GProteinen
  • Öffnen entweder Ionenkanäle oder agieren über Phospholipase C

Abbau und exogene Steuerung von Acetylcholin

  • ACh wird durch das Enzym Acetylcholinesterase gespalten
  • Inhibitoren des Enzyms können als Gift oder als Medikament eingesetzt werden
    • Curare (Giftpfeilpflanze) blockiert reversibel ACh-Rezeptoren an der motorischen Endplatte
    • 5% der Trockenmasse einer Hornisse besteht aus ACh
    • Bindung von Drogen im Gehirn an ACh Rezeptoren kann Halluzinationen auslösen

Ursprung und Wirkweise von Botulinumtoxin

  • Botulinum ist das Toxin von Clostridium botulinum
  • Die Signalübertragung an der cholinergen Nervenendigung erfolgt über die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin
  • Botulinumtoxin verhindert diese Freisetzung – die Signalübertragung vom Nerven z. B. auf Muskel wird blockiert → Es resultiert eine schlaffe Lähmung bzw. Entspannung -> präsynaptische Acetylcholinhemmung 

Monoaminoxidasen (MAO)

  • mitochondriale Enzyme, die Monoamine durch Desaminierung mit Hilfe von H2O und O2 zu  Aldehyden, Ammoniak und Wasserstoffperoxid abbauen
  • Man unterscheidet MAO-A und MAO-B, beide befinden sich im Gehirn in den Astrozyten und Neuronen, aber auch außerhalb des Gehirns
  • Beide MAO-Enzyme sind vorwiegend in der Außenmembran der Mitochondrien lokalisiert
  • Abbau:
    • Serotonin, Melatonin, Noradrenalin und Adrenalin werden vorwiegend durch die MAO-A abgebaut
    • Beide MAO-Typen bauen Dopamin gleichermaßen ab

Monoaminoxidase-Hemmer

  • (kurz MAO-Hemmer) oder auch -Inhibitoren (MAOI) sind Psychopharmaka, die gegen Depressionen eingesetzt werden → Antidepressiva
  • MAO kann Monoamine nicht abbauen -> Konzentration von Monoaminen erhöht

Serotonin oder 5-Hydroxytryptophan (5-HT)

  • Kann Blut-Hirn Schranke nicht passieren, muss daher in den Neuronen gebildet werden
  • Wird in einer 2-stufigen Synthese aus Tryptophan hergestellt
  • Insulin erhöht die Aufnahme an Tryptophan an der BHS (Bluthirnschranke)
  • Nach Freisetzung in den synaptischen Spalt wird Serotonin über SERT (Serotonin Transporter) rückresorbiert
  • nicht rückresorbiertes Serotonin wird über Monoaminooxidase (MAO) abgebaut

Serotonerge (serotoninerge) Bahnen

  • Bisher sind 14 Rezeptoren beschrieben, die in den Familien 5-HT1 bis 5-HT7 zusammengefasst werden
  • 5-HT3 Rezeptoren bilden Ionenkanäle, die anderen sind an G-Proteine gekoppelt
  • Vorkommen und Wirkung von Serotonin:
    • Herz- Kreislauf-System
      • Lunge und Nieren gefässverengend
      • Skelettmuskulatur gefässerweiternd
    • Im ZNS beeinflusst es fast alle HirnregionenI
      • Als Neurotransmitter im synaptischen Spalt
      • Wird diffus über freie Nervenendigungen ausgeschüttet
    • Magen-Darm-Trakt
      • Freisetzung von Serotonin aus den enterochromaffinen Zellen (Neuroendokrine Zellen im Epithelgewebe des Verdauungstrakts)
      • Führt zu Peristaltik und kann Erbrechen verursachen

Wirkung von Serotonin

  • Stimmung 
    • Euphorie, Unruhe, Halluzinationen steigen an
    • Depressive Stimmungen, Angst nimmt ab
    • Hemmt Impulsivität und aggresives Verhalten
  • Schlaf-Wach-Rythmus
  • Schmerzempfinden nimmt ab
  • Appetit nimmt ab

 

Serotonin als Stimmungsmacher

  • Die Belohnungskaskade im Gehirn beginnt im Hypothalamus, wo Serotonin als Neurotransmitter wirkt und die Freisetzung von Enkephalin stimuliert, das wiederum die GABAergen Neuronen in der Substantia nigra hemmt
  • Diese GABAergen Neuronen wirken bei der Feineinstellung der Dopamin-Menge, die in der Nucleus accumbens, dem Belohnungszentrum des Gehirns, freigesetzt wird
  • ZNS: beeinflusst fast alle Hirnfunktionen mit Stimmung, Appetit, Schmerz, Schlaf-Wach-Rhytmus, Sexualverhalten, Temperatur
  • PNS: Blutdruckregulation
  • erregend und hemmend

-> Viel Dopamin und wenig GABA => HAPPY :D

-> Viel GABA und wenig Dopamin => UNHAPPY :(

Re-uptake

  • Wiederaufnahme eines Neurotransmitters in die Präsynapse mittels transmitterspezifischer
    Transportproteine
  • ist für die normale synaptische Physiologie notwendig
    • Wiederverwertung von Neurotransmittern
    • reguliert Gehalt an Neurotransmittern in der Synapse
      • Regulierung der Signaldauer eines Neurotransmitters

Re-uptake und Hemmer von Serotonin

  • Die selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI) sind eine Wirkstoffgruppe der Antidepressiva
  • Wirkmechanismus:
    • SSRI blockieren Serotonin-Transportproteine im ZNS, die für die Wiederaufnahme des Serotonins in die Präsynapse verantwortlich sind → dort verhindern sie, dass Serotonin aus dem synaptischen Spalt wieder aufgenommen wird
    • So wird die Konzentration von Serotonin im synaptischen Spalt erhöht → falls ein Serotonin-Mangel für eine Depression tatsächlich verantwortlich ist, kann die SSRI-Behandlung dem Serotonin-Mangel entgegenwirken

Dopaminerge Systeme

  • Nigrostriatales System
    • Entspringt der substantia nigra
    • Zu den Basalganglien, die eine wichtige Rolle bei der Bewegungssteuerung spielen → Störungen → Parkinson
  •  Mesolimbocorticortales System
    • Projiziert zum limbischen System
    • Gilt als „Belohnungssystem“ (Sucht)
    • Kokain und Amphetamine wirken auf dieses System
    • Verläuft zum Frontallappen
    • Bedeutung für planerisches Handlen, zielgerichtets Initiieren

Dopaminrezeptoren

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  • 5 verschiedene Rezeptoren für Dopamin
  • Bindung an D1 und D5 ➔Zelle wird aktiviert
  • Bindung an D2 – D4 ➔ Nachgeschaltete Zelle wird inaktiviert,
    öffnet auch Kalium-Kanäle

Wirkung von GABA

  • Wichtigster inhibitorisch wirkender Neurotransmitter im ZNS
  • GABA sorgt für eine Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran (IPSP) → Hemmung der Erregung
    • Synthese aus Glutamat über die Glutamat-Decarboxylase
    • Rezeptoren
      • Ionotrope GABAA Rezeptoren öffnen Chloridkanäle
      • Metabotrope Rezeptoren (GABAB) sind G-Protein gekoppelt
  • hemmend

Glutamat

  • Gegenspieler zu GABA
  • Salz der Glutaminsäure, AS wird vom Körper selbst hergestellt
  • Endogenes Glutamat ist der wichtigste exzitatorische Neurotransmitter
  • Bindet an inotrope (drei verschiedene Arten) und metabotrope Rezeptoren
  • wichtigster erregender Neurotransmitter; an fas allen Hirnfunktionen beteiligt
    • Sinneswahrnehmung
    • Bewegungssteuerung
    • Lernen
    • Gedächtnis
  • erregend

Endorphine

  • Neuropeptide
  • Körpereigene Opiodpeptide
  • Durch Stress und Schmerz ausgelöst
  • Gemeinsames Strukturmerkmal vier Aminosäuren: Tyrosin-Glycin-Glycin-Phenylalanin
  • Binden an Opioidrezeptoren
  • Regeln Empfindungen wie Schmerz und Hunger, Produktion von Sexualhormonen
  • Körpereigene Endorphine führen im Gegensatz zu exogenen Opiaten nicht zur Abhängigkeit
  • Morphine und Codein binden an Opiodrezeptoren
  • ZNS, PNS: Schmerz-, Hungerlinderung, Euphorie
  • hemmend

Adrenalin

  • Katecholamin
  • ZNS: wahrscheinlich Blutdruckregulation
  • PNS: "Stresshormon" im sympathischen System
  • erregend und hemmend

Lernen