Bio 2

ZHAW_BSc_BMLD22_FS23_Biologie 2

ZHAW_BSc_BMLD22_FS23_Biologie 2

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

Cartes-fiches

Metabotrope Rezeptoren

  • Induktion einer Signalkaskade, welche über einen 7TM Rezeptor startet
  • G-Protein gekoppelter Rezeptor
  • Regulation und Amplifikation über Signalkaskade / metabotrop
  • Wesentlich langsamer und variabler als direkte Signalweiterleitung, nicht
    eindeutig hemmend oder erregend

Ionotrope Rezeptoren

  • schneller wie Metabotrope Rezeptoren, da keine biochemische Schritte notwendig sind
  • Öffnen der Ionenkanäle und Einstrom bestimmter Ionen durch postsynaptische Membran
  • De- oder Hyperpolarisation der postsynaptischen Zelle (EPSP oder IPSP)
  • Enzymatischer Abbau der Neurotransmitter oder Resorption -> wichtig, da sonst Signal ständig weiter geleitet wird

Vorgänge an einer elektrischen Synapse

  • Direkter Übergang des Aktionspotentials durch Gap Junctions
  • Schnelle Signalübertragung für stereotype, synchrone Bewegungen (Herzmuskel) oder Fluchtreflexe

Vorgänge an einer chemischen Synapsen

  • Chemische Umsetzung
    • Vesikel mit Neurotransmittern diffundieren zum synaptischen Spalt und verschmelzen mit der Membran -> Exozytose (Dauer von Schritt 2-3 etwa 100 – 200 µs)
    • Transmitter durchqueren synaptischen Spalt (30 nm in 0.6 µs)
    • NT-Rezeptor-Interaktion an der postsynaptischen Membran
       
  1. Aktionspotential führt zu Depolarisation -> Ca2+ -Einstrom über spannungsabhängige Ca-Kanäle
  2. Exocytose der synaptischen Vesikel (enthalten Neurotransmitter)
  3. Ausschüttung von Neurotransmitter
  4. Diffusion der Neurotransmitter an postsynaptische Membran

Entstehung eines Aktionspotentials am Axon

  • Da sich auf der Membran des Somas und der Dendriten nur Liganden-gesteuerte Ionenkanäle befinden, entstehen hier Potenziale, die aber über die Distanz abnehmen
  • Nur, wenn genügend EPSPs am Axonhügel eintreffen und ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, entsteht ein
    Aktionspotenzial

Was passiert an den Dentriten

  • Transmitter 1 erzeugt ein exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) durch
    Nettoeinwärtsstrom (hauptsächlich Na+) ➔ positive Ladung ins Zellinnere
  • Transmitter 2 verursacht ein inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP), da der von ihm bewirkte Leitfähigkeitsanstieg primär auf K+ und Cl--Ionen zurückgeht, die einen Nettoauswärtsstrom bewirken➔negative Ladung ins Zellinnere

-> wenn die EPSP bis zum Axonhügel überwiegen, wird ein Aktionspotential ausgelöst

 

Geschwindigkeit des Signals

  • Axone verschiedener Nervenzelltypen leiten das AP unterschiedlich schnell weiter (maximal 30 m/s – 120m/s)
  • Selektionsvorteil z.B. bei Fluchtreaktionen oder Schutzreflexen
  • Passive elektrische Eigenschaften: Je grösser der Durchmesser eines Axons, desto kleiner wird der Innenwiderstand im Vergleich zum Membranwiderstand (Ausbreitung des Stroms vorrangig im Inneren)

Refraktärzeit

  • Während der Ladungsumkehrung an der Membran (nach dem öffnen der Na- und K-Kanälen, bis Ruhepotential wieder eingestellt ist) kann kein neuer Reiz beantwortet werden
  • kann bis zu 300 ms andauern

Aktionspotential

  • Ein Aktionspotential entsteht nur, wenn der Schwellenwert von -55mV erreicht
    ist (Alles oder Nichts!!!)
  • Die Information kann daher nur über die Frequenz der Aktionspotentiale über das Axon, aber nicht über die Stärke der Aktionspotentiale kodiert werden
  1. Ruhepotential nur K-Hintergrundkanäle sind offen (K diffundiert aus dem Axon) 
    • Zellinneres ist negativ geladen
  2. Wenn Spannung -55 mV (genügend K-Kationen sind aus der Zelle diffundiert, Unterschied zur ECM wird kleiner)
    • spannungsabhängige Na-Kanäle werden geöffnet
    • Na-Kationen diffundieren in die Zelle
    • Spannung nimmt stark ab -> Impuls
    • -> Depolarisation
  3. abhängige K-Kanäle öffnen sich mit Verzögerung Na-Kanäle werden geschlossen
    • Potential nimmt stark ab und fällt tiefer wie Ruhepotential
    • -> Hyperpolarisation
  • Die Na-Kanäle öffnen sich nacheinander in Richtung der Signalweiterleitung -> Impuls wird weitergeleitet

Spannungsabhängige K+-Kanäle

  • Erfolgt eine Depolarisation der Membran, so öffnen sich die spannungsabhängigen Kaliumkanäle, aber verzögert (1-2ms)

Spannungsgesteuerter Natriumkanal

  • Struktur: Transmembranprotein
  • Öffnet sich, wenn die Membranspannung -50mV übersteigt -> Aktionspotential
    • im Ruhepotential sind diese Kanäle geschlossen
  • Durch Depolarisierung (Innenseite wird positiver) wird Schieberegler geöffnet
  • Inaktivierungstor stoppt Na+-Einstrom

Ruhepotential

  • 2 Strukturelemente der Zellmembran: Na+/K+-Pumpe, Ionenkanäle
  1. Die Zellmembran ist für Ionen unterschiedlich durchlässig (Tunnelproteine). Na+ Kanäle sind normalerweise geschlossen, K+ steht offen -> 3 Na+ raus/ 2 K+ rein
  2. Leckströme von Na+ in die Zelle: Na+/K+-Pumpen transportieren unter ATP-Verbrauch K+ Ionen in die Zelle und im Gegenzug Na+ aus der Zelle heraus → innerhalb der Zellen herrscht daher eine höhere K+ Konzentration.
  3. K+ diffundiert so lange nach außen, bis sich ein Gleichgewicht zwischen den osmotischen und den elektrischen Kräften einstellt
  4. Ladungsunterschied zwischen der Innen- und Außenseite der Zellmembran, erzeugt Ruhepotential, das beim Menschen zwischen -70 und -80 mV beträgt. Dabei ist die Innenseite der Zellmembran negativ, während die Außenseite positiv geladen ist

Molekulare Transportmechanismen

  • Diffusion (Passiver Transport)
    • Hydrophobe Moleküle und (sehr langsam) kleine, ungeladene, polare Moleküle können durch die Lipiddoppelschicht diffundieren
  • Erleichterte Diffusion (Passiver Transport)
    • Hydrophile Substanzen einschliesslich ders Wassers difundieren mithilfe von Transportproteinen durch die Membran
  • Aktiver Transport
    • Manche Transportproteine arbeiten als Pumpen und transportieren Sunbstanzen entgegen ihrem Konzentrationsgefälle durch die Membran. Die Energie für diese Arbeit liefert in der Regel das ATP

Unterschiedliche Formen der Neuronen

Neuronalle Zellen und ihre Aufgaben

  • sensorische Zellen; leiten Signale von Sinnesorgane ans ZNS
  • motorische Zellen; leiten Signale von ZNS an Muskelzellen weiter
  • Interneuronen; verbinden Nervenzellen mit Nervenzellen und leiten Signale weiter

Gliazellen und ihre Aufgaben

Gliazellen sind nicht elektrish-erregbare Zellen des Nervensystems

  • Astrozyten; strukturieren neuronale Netzwerke und schirmen Neuronen voneinander ab
  • Oligodendrozyten; nur im ZNS umwickeln Axone von Nervenzellen
  • Schwan'sche Zellen; ist eine Hüll- & Stützzelle um das Axon von peripheren Nervenzellen
  • Mikroglia; Immunzellen des Gehirns sind im ganzen ZNS vorhanden

Funktion der Soma

  • Genexpression und Proteinsynthese
  • Aufrechterhalten des ionischen Gleichgewichts
  • Lipid- und Membranproduktion
  • Integration von Signal von anderen Neuronen
  • Generieren des Aktionspotential am Axonhügel -> Ionensignal/ Ionenstrahl diffundiert durch Soma und wird am Axonhügel in ein elektrisches Aktionspotential umgewandelt

Aufbau der Soma (Bild von ganzer Nervenzelle)

Soma ist der Zellkörper der Nervenzelle

Funktion des Axon

  • Aufrechterhaltung des ionischen Gleichgewichts
  • Aufrechterhaltung der Struktur
  • Signalweiterleitung
  • Axonaler Transport (Retrograd -> Signal kommt zurück und Anterograd -> Signal geht weiter)

Myelinschicht

  • besteht aus Myelin, Lipidhaltige Schicht
    • 25% Cholesterin, 20% Galactocerebrosid, 5% Galactosulfatid, 50% weitere Phosholipide
  • elektrische Isolation um das Axon
  • wird von Schwan'schen Zellen oder Oligodendrozyten gebildet

Schwan'sche Zelle

  • Bilden Myelinscheide im peripheren Nervensystem
  • jede Zelle bildet ein einziges Myelinsegment
  • können möglicherweise die Regeneration von beschädigten Neuronen einleiten
  • sind durch Ranvier'sche Schnürringe getrennt

Ranvier'sche Schnürringe

  • entstehen zwischen zweier Myelinzellen/ Myelinscheiden (Schwan'sche Zelle oder Oligodendrozyten)
  • wichtig für schnelle salatorische Erregungsleitung (Signalweiterleitung)
    • Aktionspotential "springt" von Schnürring zu Schnürring
  • Zwischen den Ranvier-Schnürringen wird die elektrische Erregung durch die Isolation der
    Markscheide
    elektrotonisch weitergeleitet
  • Die Zellmembran im Bereich der Ranvier-Schürringe hat eine hohe Dichte an spannungsgesteuerten Natriumkanälen und kann bei der Depolarisation einen starken Na+-Einstrom erzeugen

Oligodendrozyten

  • Myelinscheide im ZNS
  • ein Oligodendrozyt kann mehrere Neuronen ummanteln; ca. 15 Axone
  • können scheinbar die Regeneration von beschädigten Neuronen inhibieren (stoppen)

Riesenaxone

  • sind 100 bis 1000 mal dicker wie Axon bei Säuger
  • haben keine Myelinschicht
  • dicke ist wichtig für schnelle Erregungsleitung, da nicht isoliert
  • Tintenfisch

Synapsen

  • neuronale Verknüpfung
  • Kontakt zu Sinneszelle, Muskelzelle, Drüsenzelle oder andere Nervenzelle
  • Regulation der Vesikelbewegung
  • Exozytose der Neurotransmitter
  • Weitergabe des elektrischen Signals als chemisches Signal
  • Rückverwandlung des chemischen Signals in elektrisches Signal
  • Vorgänge am synaptischen Spalt sind nicht umkehrbar

peripheres Nervensystem (PNS)

  • teile des Nervensystems, welches ausserhalb des ZNS (Gehirn und Rückenmark) liegt
  • Nach ihrem austrittsort aus dem ZNS werden Hirnnerven und Spinalnerven unterschieden
  • wird in vegetatives und somatisches Nervensystem geteilt

somatisches peripheres Nervensystem 

  • bewusste Steuerung
  • sensorische Afferenz
    • bewusste sensorische Informationen (Sehen, Schall, Geruch) werden an ZNS weitergeleitet
  • motorische Efferenz
    • willkürliche Befehle vom ZNS an Skelettmuskulatur (Verhalten)

vegetatives peripheres Nervensystem

  • autonome und unwillkürliche Steuerung
  • viszerale Afferenz
    • unbewusste physiologische Informationen (Blutdruck, Kerntemperatur des Körpers)
  • viszerale Efferenz
    • autonome Befehle (Herzfrequenz, Schwitzen, Speicheln)
  • wird in sympathisches und parasympathisches  und enterisches Nervensystem unterteilt

Zentralnervensystem (ZNS)

  • im Gehirn und Rückenmark gelegene Nervenstrukturen
  • zentrale Reizverarbeitung (Integration und Koordination der sensorischen Reize)
  • wird in 2 Substanzen geteilt
    • weisse Substanz; besteht hauptsächlich aus Axonen, vereinzelt auch Soma-Ansammlungen ("Kerne" / "Kerngebiet")
    • graue Substanz; liegt im Gehirn aussen und im Rückenmark innen, besteht vorwiegend aus den Zellkörpern (Somata)

Anatomie des Rückenmarkes

  • Vorderhorn: legen die Somata der Motorneuronen
  • Hinterhorn: Sensible Nervenfasern -> ihre Zellkörper liegen iim Spinalganglion
  • Seitenhorn: liegen afferente und efferente Neuronen des vegetativen Nervensystems

Ganglion

Ansammlung von Neuronen ausserhalb des ZNS

Präganglionär

Neuronen, die vom ZNS zum Ganglion ziehen

Afferent

zu einem Organ hinführend

efferent

Weiterleitung von Informationen von einer definierten Struktur weg

Weisse Substanz

Die weisse Substanz des Gehirns und auch des Rückenmarks, besteht aus den myelinisierten
Axonen

Graue Substanz

  • besteht mehrheitlich aus den Zellkörpern, Gliazellen und Kapillaren
  • sind dicht gepackt um viele Kontakte bilden zu können

Zelluläre Bestandteile des ZNS

  • Astrozyt
  • Perizyt
  • Oligodendrozyt
  • Neuron
  • Oligodendrozytenvorläufer NG2-Zelle

Gliazelle

  • alles as nicht Neuron ist...
  • Glia giech. =Leim
  • keine Infomationsweiterleitung
  • Postnatal vrmehrungsfähig
  • 10-50 mal mehr Gliazellen als Neuronen im Gehirn ca 50% des Hirnvolumens

Zelltypen der Gliazellen

  • Mikroglia
  • Makroglia
    • Astrozyten = Astroglia
    • Oligodendrozyten = Oligodendroglia
    • Schwann'sche Zellen

Étudier