Tired Joe Bio Teil I... · 2008. 8. 5. · Author: Steve-O Created Date: 7/22/2008 7:08:27 PM

I. Leistungskurs

Schuljahr 2007 / 08

© Florian Zeller

Seite 2 © Florian Zeller 07/08

Inhalt:

Seite Seite

Grundwissen aus K I 3

Leistungskurs KII Leistungskurs K III

Genetik 22

Molekulare Grundlagen der Vererbung 58

Proteine 74

Regulation der Genaktivität 88

Gentechnologie 92

Das Immunsystem 104

Lipide 118

Enzyme 130

Photosynthese 139


Grundwissen aus der K I

Press-Saft

Tabakblatt mit ursprünglich gesundes

Mosaikkrankheit Tabakblatt wird infiziert

mit Lichtmikroskop Filtration mit bakterien-

dichtem Filter (Porzellan

oder Ton mit feinsten

Poren)

Weder mit Rückstand

noch mit Filtrat Vermeh-

rung auf Bakteriennähr-

böden (Agar) möglich

Kristallisation

oder

Zugabe von Zellgift, z.

B. Alkohol

keine Bakterien erkenn-

bar

Filtrat ist immer noch

infektiös

weiterhin infektiös

Infektionsträger ≠ Bakterien !!!

Kein „normales“ Lebewesen, sondern

1938: Erfindung des Elektronenmikroskops Aufklärung der Virusstruktur

Alle Viren weisen dasselbe Bauprinzip auf:

- Nukleinsäuren als Träger der Erbsubstanz

DNS

RNS

- Von einer oder mehreren Proteinhüllen umgeben (als Extrabauteile sind Fette & Kohlenhydrate möglich)

Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel, sie können sich nur in lebenden Zellen (= Wirtszellen) vermehren lassen.

Pocken-Virus Herpes-Virus Influenza-Virus

~ 350 nm ~ 200 nm ~ 100 nm

(Grippe)

Untersuchungen des Press-Saftes von Tabakblättern

mit Tabakmosaikkrankheit

V I R E N (virus = lat. Gift

Tabakmosaikvirus = TMV


Virus T4

Skizze:

Vermehrungszyklus des Bakteriophagen T4

1. ADSORPTION (= Anheftung)

Wenn Grundplatte und Schwanzfäden zur

Oberflächenstruktur der bakteriellen

Zellwand passen, ist ein geeigneter Wirt

gefunden. Virus kann sich verankern.

2. INJEKTION der Viren

Lokale Auflösung der bakteriellen Zell-

wand durch ein Enzym, das Lysozym im

Schwanzstiel. Proteinmantel kontrahiert,

Schaft wird in Öffnung geschoben und

der Viren-, DNA-Faden in das Bakterium

gepresst. Proteinhülle bleibt außen. Jetzt

werden die normalen Stoffwechselprozes-

se der Wirtszelle inaktiviert.

3. PHAGEN-DNS AKTIVIERT STOFF-

WECHSEL DER BAKTERIENZELLE

FÜR SEINE EIGENE VERVIELFÄL-

TIGUNG

- Ribosomen produzieren Phagenbestand-

teile wie Köpfe, Schäfte…

- Ribosomen produzieren spezifische

Enzyme

- Diese zerstören bakterielle DNS, aus

den Bauteilen, den sog. Nucleotiden

wird neue Phagen DNS produziert

2.

1. 3.

4.

5.

- Das Bakterium wird „aufgebraucht“

4. MONTAGE DER FERTIGEN PHA-

GEN

- DNS wird in Köpfe verpackt

- alle Proteinteile werden zusammenmon-

tiert.

5. FREISETZUNG DER PHAGEN

nach ca. 30 Minuten

- Zelle stellte selbst nach Phagenanweisung Enzyme

her, welche die Zellwand Lysieren LYSE des

Bakteriums

- ca 100 bis 200 neue Phagen können freigesetzt

werden.


LYSOGENER VERMEHRUNGSZYKLUS VON PHAGEN

Manche Phagen zerstören nach der Injektion das Bakterium (zunächst) nicht.

Ursache:

Die Phagen-DNS wird in das Bakterium eingebaut

Die Prophagen maskieren sich als inaktive Phagen-DNS

Bei der Teilung des Bakteriums wird der Prophage mit-

vermehrt!!!

Bakterien, die Prophagen enthalten, heißen lysogene

Bakterien, d.h. sie sind unter bestimmten Bedingungen

wieder lysierbar!!!

Nach etlichen Phasen ungestörter Vermehrung kann sich

der gefesselte Phage z. B. durch einen Temperaturschock

befreien und leitet dann seine Vermehrung, die zur Auf-

lösung des Bakteriums führt, ein. Es tritt nun also der

lytische Typus ein. Phagen, die sich lytisch oder lysogen verhalten können, heißen „temperente“ Phagen.

Das AIDS Virus ist ein temperenter Virus.

Beispiele für durch Viren verursachte Infektionskrankheiten

Mumps: „Ziegenpeter“ genannt; schmerzhafte Schwellung der Ohrspeicheldrüsen, Fieber.

Pocken: „Blattern“ genannt; akute, sehr ansteckende Infektionskrankheit: hohes Fieber, vor Fiebergeginn oft

starker Schüttelfrost, eitrige, narbenbildende Bläschen auf der Haut.

Bei den sog. „schwarzen Pocken“ treten zusätzlich Schleimhautblutungen auf, Verlauf der Krankheit

Ohne Impfung TÖDLICH!!!

USA planen derzeit ein Impfungsprogram für die Bevölkerung!

Bisher galt die Pockenkrankheit als „ausgestorben“!

Kinderlähmung: 1. Sammelbegriff für verschiedene Folgezustände von Gehirnschädigung, die in der frühesten

Kindheit oder im Mutterleib durchgemacht wurden.

2. Entzündung der grauen Rückenmarkssubstanz Lähmung.

Tollwut: Infektionskrankheit z. B. bei Waldtieren, Hunden, Katzen, Übertragung durch Biss!

Krankheitssymptome beim Tier: Wasserscheu, Bissigkeit, oft unnormale Zutraulichkeit, gesträubtes Fell,

Verschlingen unverdaulicher Gegenstände, Lähmungen;

Tod nach ca. 10 Tagen !

Krankheitssymptome beim Mensch: Rötung der Bissnarbe, Beklemmung, Schlingbeschwerden, Erstik-

kungsgefühl, starker Durst, ohne Schlucken zu können, Wasser-

scheu, Tobsuchsanfälle;

Tod nach ca. 1 – 4 Tagen !!

Daher sofortige IMMUNISIERUNG nach Biss notwendig !!!!

Auch Masern, Röteln, Herpes, Aids, Krebs gehören in die lange Liste der viralen Erkrankungen !!!

Die Phagen-DNS wird von der Bakterien-DNS „eingefangen“, d. h. die Phagen-DNS wird in

die bakterielle DNS eingebaut. Die eingebaute DNS nennt man Prophage. In dieser Form ist die

Phagen-DNS inaktiv = maskierte Form, wird aber bei Teilungszyklen mit vermehrt.


AIDS-VIREN und das IMMUNSYSTEM

Produzieren Antikörper

Heftige Vermehrung damit erkennt und bekämpft das Immunsystem

körperfremde Stoffe, auchViren

Erkennen körperfremde Stoffe,

geben chemisches Alarmsignal.

Hemmen die körpereigene Abwehr,

verhindern im Normalfall eine Überreaktion !!!

AIDS-VIREN: schädigen T4-Helferzellen

Folge 1: Reaktion des Immunsystems bleibt aus, die körpereigene Abwehr ist „blind“!!!

Folge 2: T4 Helferzellen gehen nach Infektion langsam zugrunde, bald sind dämpfende T8-Zellen in der

Überzahl Immunsystem wird weiter gebremst !!!!!

Weiteres Problem: Die T4-Helferzellen – Opfer der Aids Viren – werden aktiv, d.h. teilen und vermehren sich,

wenn der Körper irgendeine Infektionskrankheit zu verkraften hat.

ACHTUNG:

Das bedeutet für die medikamentöse Behandlung, dass eine medikamentös angeregte Zunahme der T4-Helferzellen zur

Vermehrung der Viren führt!!!!

Viren

Viren (das Virus) sind kleine Partikel mit einer typischen Größe von ca. 100 nm. Man kann sie deshalb im Lichtmikros-

kop nicht sehen. Sie wurden 1898 vom Löffler und Frosch entdeckt. Sie bestehen also nicht aus Zellen und sind deshalb

auch keine Lebewesen.

Tabak-Mosaik-Virus Ebola-Virus T-Phage AIDS-Virus (HIV)

Elektronenmikroskopische Aufnahme, die eines Tabakmosaikvirus (befällt die Zellen der Tabakpflanze), des Ebolavi-

rus, der in kürzester Zeit für den Menschen tödlich wirkt oder eines T-Phagen, der Escherichia Coli-Bakterien befällt,

haben gezeigt, dass Viren in einer großen Formvielfalt auftreten.

Viren bestehen aus einer äußeren Proteinhülle (Capsid), die mehrschichtig sein kann und Nukleinsäure wie DNA oder

RNA im Inneren.

Sie führen keinen Stoffwechselreaktionen durch und benutzen Wirtszellen, um sich zu vermehren. Dabei können euka-

ryontische und prokaryontische Zellen befallen werden. Viren, die Bakterienzellen infizieren nennt man Phagen. Bei

Kontakt mit einer Zelle injiziert das Virus sein Erbmaterial in die Zelle und übernimmt die Kontrolle über alle wesentli-

chen zellulären Stoffwechselvorgänge. Nun werden im Inneren neue Viren hergestellt und zusammengebaut. Nach ca.

30 Minuten entlässt die Zelle bis zu 300 neue Viren wobei sie meist stirbt. Dieser Vorgang heiß Lyse.

Eine große Zahl an Krankheiten wie Schnupfen, Grippe, Masern, Mumps, Pocken oder Aids werden von Viren hervor-

gerufen.

Vieren können, da sie nicht aus Zellen bestehen auch nicht getötet, sondern nur an ihrer Vermehrung gehindert werden.

B-Zellen

T-Zellen T4- bzw. T-Helferzellen

T8- bzw. T-Supressorzellen:

AIDS VIRUS kann sich latent nur in teilenden Zellen vermehren,

so kommt ihm sozusagen jede noch so geringe Infektion gerade recht, da er

im infektionsbedingten Vermehrungszyklus selbst stark vermehrt werden

kann !!!

immunologisches

Gedächtnis


Abwehr von Fremdstoffen und Krankheitserregern im Körper

Infektionskrankheiten werden durch das Eindringen krankheitserregender Mikroorganismen in einen anderen Organis-

mus hervorgerufen.

Pathogene Mikroorganismen: - Bakterien (Tuberkulose, Diphterie, Typhus)

- Viren (Pocken, Kinderlähmung, Masern, Röteln, Grippe)

- Eukaryontische Einzeller (Erreger der Malaria, Schlafkrankheit, Amöbenruhr)

Sie alle stellen sog. ANTIGENE dar.

ANTIGENE sind entweder Struktur der Zelloberfläche bzw. der Oberfläche des Erregers = zelluläres Antigen

oder es sind abgesonderte Giftstoffe (Toxine) = gelöstes Antigen.

Alle diese Antigene stören den Stoffwechsel der Wirtszellen, lösen aber gleichzeitig Abwehrreaktionen des

Körpers hervor.

Abwehrreaktion des Körpers: Produktion von ANTIKÖRPERN

ANTIKÖRPER sind Y-förmige, globuläre Proteine, die gegen die Antigene gerichtet sind (Antitoxine gegen

Toxine) und deren Bildung spezifisch von den Antigenen hervorgerufen wird.

Bildungsorte sind vor allem die Lymphknoten und die Milz.

Die Antigen – Antikörper – Reaktion

Antigene haben immer einen spezifischen räumlichen Bau. Nur ebenfalls spezifische, Y-förmige Antikörper wirken auf

das Antigen. Die Antikörper haben zwei haftstellen, die haftstellen variieren mit dem Bau der Antigene, auf die sie

wirken sollen. Nach dem „Schlüssel – Schloss – Prinzip“ können dann zelluläre Antigene zusammengeballt und ver-

klumpt werden = Agglutination; Toxine (gelöste molekulare Antigene) werden auch verklumpt und dadurch ausgefällt,

d.h. sie werden unlöslich = Präzipitation.

Makrophage

Die verklumpten Antigene werden von den

Makrophagen durch Endocytose aufgenom-

Die Verklumpung = Agglutination bewirkt, men und verdaut.

- Dass die Antigene unbeweglich werden

- Dass intensiv Makrophagen = Riesen-

fresszellen angelockt werden !!!

Das immunologische Gedächtnis

Die Y-förmigen Antikörper werden von besonderen, weißen Blutkörperchen produziert, den B-Lymphocyten.

Sie produzieren aber nicht nur bei einer Erstinfektion Antikörper, sondern viele der Lymphocyten bleiben als sog. „Ge-

dächtniszellen“ über Jahre hinweg in Produktionsbereitschaft.

Bei einer Zweitinfektion starten sie sofort mit der Produktion der spezifischen Antikörper.


Bedeutung des immunologischen Gedächtnisses

Erster Kontakt mit zweiter Kontakt mit

dem Antigen dem Antigen

Morphologische Elemente des Immunsystems

Thymus

Milz

Knochenmark

Mandeln

Lymphknoten

Bronchialsystem- und

Darm assoziierendes lymphatisches Gewebe

Kupfer´sche Sternzellen des Lebersinus

Ein Netz von Lymphgefäßen durchzieht den ganzen Körper.

An dieses Netz sind alle Organe direkt angeschlossen.

Schutzimpfung

AKTIVE IMMUNISIERUNG: z.B. vorbeugend gegen Kinderlähmung, Diphterie und Tetanus

Körper wird selbst zur Antikörperbildung angeregt. Der Impfstoff muss so wirksam sein, dass eine Immunreaktion

erfolgt, aber auch so schwach sein, dass keine ersthafte Erkrankung auftritt. Daher wird der infektiöse Stoff nur in ge-

ringen Dosen und chemisch etwas verändert verabreicht; Erreger werden vorher abgetötet, abgeschwächt oder es wer-

den gleich nur Teile davon verwendet.

Die Impfung ist vorbeugend. Bei einer natürlichen Infektion mit dem echten Erreger stehen Gedächtniszellen zur Ver-

fügung, fast sofort kann heftige Antikörperproduktion erfolgen, der Erreger wird unschädlich gemacht. Schützt oft viele

Jahre bis lebenslang.

PASSIVE IMMUNISIERUNG: nach Schlangenbiss, Biss einen tollwütigen Tieres, nach Sturz mit offener Wunde (Te-

tanus) oder wenn Infektionen mit hoher Wahrscheinlichkeit bevorstehen.

Die Antikörperbildung erfolgt in einem anderen Lebewesen, dessen antikörperhaltiges Serum wird dem Erkrankten

geimpft. Auch bei bereits ausgebrochenen Infektionskrankheiten kann die heilung durch die Gabe fertiger Antikörper

unterstützt werden. Die fremden Antiköper werden aber rasch abgebaut, so dass ein Schutz nur kurze Zeit anhält. Unter

Umständen kann auch die Normale Tätigkeit des Immunsystems durch eine passive Immunisierung gebremst werden!

Viele pathogene Bakterien werden durch das Leben im Labor völlig harmlos.

Anti

körp

erkonze

ntr

atio

n

Latenzzeit 2. 3. 4. 5. 6. Woche-Monate-Jahre

Beginn der Primärreaktion

Sekundärreaktion


Die Zeit bis zum Auftreten der spezifischen Immunreaktion ist beim Zweitkontakt erheblich kürzer, und s kommt eine

wesentlich stärkere Immunantwort zustande als beim ersten Mal. Man bezeichnet diese Erscheinung auch als Booster-

Effekt. Die Intensität der Zweitantwort hängt jedoch von vielen Einflüssen ab, etwa von der Art des Antigens und vor

allem vom Zeitpunkt des zweiten Stimulus. Die immunologische Gedächtnisreaktion ist die wesentliche Grundlage des

Erfolgs von Schutzimpfungen, durch die ein Erregerkontakt gezielt hergestellt und die spezifische Immunität zu einem

Zeitpunkt erzeugt wird, den der Arzt selbst wählen kann.

0

Zeit

GENETIK

Die Chromosomen sind die Träger des Erbmaterials.

1. Bau eines Chromosoms und Chromosomensatz des Menschen

aufgeknäuselter, spiralisierter DNA-Faden

Chromatid

CHROMOSOM

Chromatid

Die beiden Chromatiden eines Chromosoms bezeichnet man als Schwesterchromatiden. In jeder Körperzelle des

Menschen befinden sich 46 Chromosomen.

Der Chromosomensatz des Menschen:

Im Zellkern der menschlichen Körperzellen befinden sich 46 „Verpackungseinheiten“ genetischer Informationen;

sie bestehen aus DNS und Eiweißstoffen (Histone) und sind anfärbbar. Man nennt sie deshalb CHROMOSOMEN

(chroma gr. Farbe; soma gr. Körper)

Ordnungskriterien für Metaphasechromosomen

geordnetes KARYOGRAMM

Seit einer Konferenz in London 1963 ist eine Einteilung in 7 Gruppen und eine Nummerierung von 1 – 22 international

üblich.

22 Autosomenpaare 1 Gonosomenpaar = geschlechtsbestimmende chromosomen

männlich = XY weiblich = XX

haploid = einfacher Chromosomensatz n=23 (Keimzellen des Menschen)

diploid = doppelter Chromosomensatz 2n = 46 (Körperzellen des Menschen)

Anti

körp

erre

akti

on

Steigerung des Antikörperspiegels

Durch erneute Antigenzufuhr

Antigen

Antigen

Antigen

Impfung

Impfung

1. Größe

2. Lage des Centromers

3. Bandenmuster

4. +/- Besitz von Sateliten

(Chromosom 18)

Ordnung paarweise:

gleichstrukturiert Paarlinge

= homologe Chromosomen


2. Chromosomenzahl

- Alle Körperzellen eines Organismus weisen dieselbe Chromosomenzahl auf.

- Die Chromosomenzahl ist arttypisch, z.B. Mensch 46, Goldfisch 94

- Kein zahlenmäßiger Zusammenhang zwischen Organisationshöhe und Chromosomenzahl erkennbar.

- In Körperzellen immer Geradzahligkeit der Chromosomen

Ursache:

Samenzelle Eizelle Zygote

Befruchtung

23 Chromosomen 23 Chromosomen Körperzellen = Somazellen

doppelter = diploider Chromosomen-

satz 2n = 46

Keimzellen = Gameten

Einfacher, haploider Chromosomensatz

n = 23

Chromosomenbestände verschiedener Lebewesen:

Seit der Entdeckung der Chromosomen ist bei einer Vielzahl von Organismen der Chromosomenbestandteil in Körper-

zellen untersucht worden. Ascaris megalocephala (Spulwurm) 2 oder 4 Mus musculus (Hausmaus) 40

Culex pipiens (Stechmücke) 6 Rattus norwegicus (Wanderratte) 42

Drosophila melanogaster (Taufliege) 8 Macaca mulatta (Rhesusaffe) 42

Psalliota campestris (Champignon) 8 Hylobates lar (Gibbon) 44

Musca domestica (Staubfliege) 12 Homo sapiens (Mensch) 46

Pisum sativum (Erbse) 14 Pan troglodytes (Schimpanse) 48

Columba livia (Haustaube) 16 Gorilla gorilla (Gorilla) 48

Antirrhinum spec. (Löwenmaul) 16 Solanum tuberosum (Kartoffel) 48

Zea Mays (Mais) 20 Cebus capusinus (Kapuzineraffe) 54

Bufo bufo (Erdkröte) 22 Ovis aries (Schaf) 54

Viele Triturusarten (Molche) 24 Bos taurus (Rind) 60

Solanum lycopersicum (Tomate) 24 Capra hircus (Ziege) 60

Rana temporaria (Grasfrosch) 26 Equus equus (Pferd) 64

Triticum (Weizen-Unterarten) 14, 28, 42 Cavia porcellus (Meerschweinchen) 64

Pieris brassica (Kohlweißling) 30 Gallus domesticus (Haushuhn) 78

Lumbricus terrestris (Regenwurm) 32 Canis familiaris (Haushund) 78

Apis mellifica (Honigbiene) 32 Cyprinus carpio (Karpfen) 104

Paracentrotus lividus (Seeigel) 36 Artemia salina (Salzkrebschen) 168

Lacerta agilis (Zauneidechse) 38 Eupagurus ochotensis (Krebs) 254

Felis domestica (Hauskatze) 38 Ophioglossum vulgatum (Farn) 500

Chromosomenzahlen in Körperzellen von Pflanzen und Tieren

Nah verwandte Arten haben einen gleichen oder ähnlichen Chromosomensatz siehe Mensch / Affen

!!!!!! NICHT DEN SATZ UMDREHEN !!!!!!

Karyogramm

Zwei zueinander passende Chromosomen

nennt man

homologes Chromosomenpaar.

Allel = Zustand eines Gens


Metaphasechromosom

Die Elektronenmikroskopie von Zellkernen und von Chromosomen zeigt sog. Elementarfäden. Nach einer neuen Hypo-

these bestehen sie aus einem perlenkettenähnlichen zentralen Docht aus basischen Proteinen, den Histonen, der außen

von der DNS umschlungen wird. Ein Elementarfaden baut ein Chromatid in einer im einzelnen noch nicht bekannten

Weise auf. Die Querbänderung gefärbter Chromosomen rührt wahrscheinlich von Zonen einer dichteren Packung des

Elementarfadens her.

Auf der nebenstehenden Abbildung sind die einzelnen Pha-

sen der Chromosomenkondensation zu erkennen:

1. DNA-Doppelhelix 2. Chromatinstrang (DNA mit Histonen) 3. Kondensiertes Chromatin während der Interphase

mit Centromer

4. Kondensiertes Chromatin während der Prophase (nun aus zwei Chromatiden bestehend, weil sich die

DNA verdoppelt hat)

5. Metaphasechromosom (Zwei-Chromatiden-Chromosom, zwei identische Schwesterchromosomen)

Zellteilung = Mitose

Spermien

Zellkern Mitose

Eizelle

befruchtete Eizelle = Zygote 100 billionen Zellen

Mitose: Teilung normaler Körperzellen „Vermehrungsteilung der Zellen“ 2n 2n

2n

Meiose: besondere Teilung der Zellen (2n) zur Bildung von Gameten = Geschlechtszellen

Eizelle (n) Samenzelle (n)

Chromatinschnur

Histone

Während der Mitose (Zellkernteilung) verkürzen sich die

Chromatinfäden zu so genannten Metaphasechromoso-

men (Zwei-Chromatiden-Chromosomen). Dabei wird das

mit den Histonen verbundene fädige Material der DNA

mehrfach spiralig aufgewickelt, wobei erst die kompakte

Form des Chromosoms entsteht.

Nur in diesem spiralisierten Zustand sind die Chromoso-

men unter einem Lichtmikroskop sichtbar. Wenn keine

Kernteilung stattfindet, existieren die Chromosomen in

Eukaryoten im "entspannten" (entspiralisierten) Zustand

als längere DNA-Fäden im Zellkern, wobei die DNA in

größeren Abständen immer wieder um Pakete aus 8 His-

tonen (strukturellen Proteinen, siehe Abbildung 1) gewi-

ckelt ist, so dass sie mit den vielen Histonen einer Perlen-

kette nicht unähnlich sieht. In diesem Zustand werden die

Chromosomen als Chromatin bezeichnet. Nur in diesem

entspannten, nicht spiralisierten Zustand ist die DNA zur

Transkription, Regulation und Duplikation (Replikation)

fähig.

Basenpaar

Befruchtung

http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelhelixhttp://de.wikipedia.org/wiki/Interphasehttp://de.wikipedia.org/wiki/Prophasehttp://de.wikipedia.org/wiki/Chromatidhttp://www.biologie.de/biowiki/Zwei-Chromatiden-Chromosomhttp://www.biologie.de/biowiki/Histonhttp://www.biologie.de/biowiki/Mikroskophttp://www.biologie.de/biowiki/Eukaryothttp://www.biologie.de/biowiki/Zellkernhttp://www.biologie.de/biowiki/Proteinhttp://www.biologie.de/biowiki/Chromatinhttp://www.biologie.de/biowiki/Transkription_%28Biologie%29http://www.biologie.de/biowiki/Replikation


Bildung der Geschlechtszellen

Beim Mann

im Hoden:

Spermatogenese

Bei der Frau

In den Eierstöcken:

plasmare Polkörperchen gehen

zugrunde

Oogenese

1. Reifeteilung = REDUKTIONSTEILUNG 2. Reifeteilung = ÄQUATIONSTEILUNG

äquale Teilung

inäquale Teilung

2n

2n

n

n

4 reife Spermien

1 plasmareiche Eizelle

Plasma wird in glei-

chen Mengen verteilt

gleichgroße Toch-

terzellen entstehen

Plasma wird ungleich

verteilt

verschieden große

Tochterzellen entste-

hen.

1. Reifeteilung

2. Reifeteilung

1. Reifeteilung

2. Reifeteilung


Ablauf der zwei Reifeteilungen

1. Reifeteilung: Bereits während der 1. Reifeteilung wird der Chromosomensatz halbiert, von diploid zu haploid.

2n n

1. INTERPHASE

diploide Urkeimzelle 2n = 46; hier 2n = 4

Chromosomen bereits verdoppelt: Einchromatidchromosomen Zweichromatidchromoso-

men; bereits beginnende Spieralisierung.

Zellkern

Centriol Zellmembran

2. PROPHASE 3. METAPHASE 4. ANAPHASE 5. TELOPHASE

n

n

Paarung der homo- Einordnung der Auseinanderrücken

logen Chromosomen Chromatidentetraden ganzer homologer neu Zellmembran

Chromatidentetraden in der Äquatorialebene Chromosomen !

Crossing over

Die Zellteilung + Kernteilung = MITOSE (2. Reifeteilung verläuft wie die Mitose)

Interphase

Nucleolus

entspiralisierte Chromosomen = Chromatingerüst

Zellplasma

Kernmembran

Kryoplasma

Centriol Zellmembran

PROPHASE METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE

spiralisiertes Chromo- Spindelfaserapparat sich neu bildende

som mit Schwester- Kernmembran

chromatiden Schwesterchromatiden

eines Chromosoms das

nun max. Spiralisiert ist.

REDUKTIONSTEILUNG

Reifeteilung 1


Mitosephasen

1. Prophase:

2. Metaphase:

3. Anaphase:

4. Telophase:

Zusammenfassung: Bei der 1. Reifeteilung werden die homologen Chromosomen getrennt.

REDUKTIONSTEILUNG !!!

2n n

diploider haploider Chromosmensatz

2. Reifeteilung (= RT 2) verläuft nach Art der Mitose, d.h. die Zweichromatidchromosomen werden ge-

spalten zu Einchromatidchromosomen bzw. geteilt in ihre Schwestercrhomatiden. Der bereits haploide

Satz bleibt haploid. ÄQUATIONSTEILUNG !!!

n n

2. RT, Trennung der Schwes-

terchromatiden

4 haploide Gameten mit Einchromatidchromosomen.

Bei der Spermatogenese schließt sich noch eine Differenzierungsphase an, während der die Spermien ihre endgültige

Form erhalten.

- Chromosomen werden sichtbar (spiralisieren), sie sind bereits verdoppelt in zwei Schwester-

chromatiden; diese sind durch das Centromer zusammengehalten

- Centriol (=Zentralkörperchen) teilt sich, beide wandern zu den Zellpolen und beginnen Spin-

delfasern auszusenden

- Auflösung der Kernmembran und des Nucleolus

Anmerkung: Pflanzenzellen besitzen oft keine Centriolen. Der Spindelfaserapparat geht dort

von Kernmembran oder Polkappen aus!

- Chromosomen stark verkürzt (spiralisiert)

- Ordnen sich in den Äquatorialebene zur Äquatorialplatte an

- Spindelfasern setzen an Centromeren an

Mit der Teilung der Chromosomen beginnt die Anaphase! 2 Centromere!

- 2 Centromere

- durch Verkürzung der Spindelfasern werden die beiden Schwesterchromatiden auf die gege-

nüberliegenden Zellpole gezogen.

- Wanderung beendet

- Kernmembran und Nucleolus entstehen

- Einchromatidchromosomen entspiralisieren sich - Chromatingerüst

Zellteilung (Cytoplama teilt sich)


Bedeutung der Meiose

1. a) Reduktion von diploiden auf haploiden Chromosomensatz = „Kernphasenwechsel“

b) Erhaltung der artspezifischen Chromosomenzahl in der nächsten Generation, da sonst permanente

Verdoppelung !

2. Durchmischung und Neukombination = Rekombination der Chromosomen

a) Die homologen Chromosomen väterlich und mütterlichen Ursprungs (rot oder pink gezeichnet) – und damit

die elterlichen Erbanlagen – werden durch die 1. Reifeteilung gemischt und somit neu kombiniert auf die

Kerne der Tochterzellen verteilt.

Zufällige Verteilung der homologen Chromosomen !!!

b) Neukombination innerhalb der homologen Chromosomen durch crossing over; Umbau der Chromosomen!!!

Prophase Es überlappen … es brechen Chromatiden-

1. RT „Nichtschwester- stücke ab und „heilen“ neu

dauert lange! Chromatiden“ an !!

homologer Chro-

mosomen…

Spermatogenese


Oogenese


Zusammenfassung: Befruchtung, Embryonalentwicklung

Nabelschnur Fruchtblase Fruchtwasser

Menstruationszyklus

( = Tulus; legt sich polypartig

um den Eierstock)

37°

36,5 °

Heranreifen eines Follikels, Eisprung und Gelbkörperbildung;

Östrogen- und Progestaronbildung im Eierstock.

Von der Hypophyse gebildete Mengen an FSH und LH während

des Zyklus.

Heranwachsen der Uterusschleimhaut, Schleimhautabstoßung

und Blutung.

Bei ganz konkretem Konzentrationsverhält-

nis von FSH und LH EISPRUNG!!


FSH

Abkürzung für Follikel-stimulierendes Hormon. Gemeint sind die Follikel des Ovars (=Eierstock), in denen sich die

Eizellen befinden. Für die monatlich erfolgende Reifung der Follikel ist das FSH wichtig.

LH

Abkürzung für Luteinisierendes Hormon. Nach dem Eisprung entsteht aus dem Follikel das sog. Corpus Luteum

(=der Gelbkörper), in dem Hormone hergestellt werden. Für seine Entstehung (die Luteinisierung, die "Gelbkörperwer-

dung") und für seine Funktion ist das LH wichtig.

Umriss der Sachstruktur

Unter weiblichem Zyklus versteht man die Vorgänge, die regelmäßig mit der Bereitstellung einer befruchtungsfähigen

Eizelle im weiblichen Organismus ablaufen. Der Beginn des sechsten Lebensjahrzehnts anzusetzen.

Die auffälligste zyklische Veränderung betrifft dabei die Gebärmutterschleimhaut. Die ist sinnvoll, da die Gebärmutter-

schleimhaut, falls es zu einer Schwangerschaft kommt, den Keim aufnehmen muss. Dazu muss sie schon während der

Entwicklung der Eizelle vorbereitet werden.

Kommt es zu keiner Befruchtung der Eizelle, wird die vorbereitete, jetzt aber unnötige, oberste Schicht der Gebärmut-

terschleimhaut abgestoßen. Da dabei auch Blutgefäße zerrissen werden, kommt es zu einer Blutung. Das Blut und die

abgelösten Schleimhautteile gelangen über die Scheide nach außen. Da dies Erscheinung regelmäßig abläuft, nennt man

sie auch Regelblutung oder kurz Regel. Vom lateinischen Wort mensis = Monat leitet sich der Fachbegriff Menstruation

ab. Die erste Regelblutung im Leben einer Frau wird als Menarche bezeichnet, das langsame Versiegen der Regel im

Alter (s.o.) nennt man Menopause.

Klimakterium oder Wechseljahre.

Steuerung des weiblichen Zyklus

Die Steuerung des Zyklus erfolgt über Hormone. Hormone sind Stoffe, die von bestimmten Drüsen gebildet werden,

vom Blut transportiert werden und in bestimmten Organen bestimmte Wirkungen zeigen.

Kontrollinstanz aller hormonbildenden Drüsen ist die Hypophyse. In einem Teil, dem Hypophysenvorderlappen, wer-

den die gonadotropen Hormone gebildet. Die sind Hormone, die auf die Keimdrüsen, die Gonaden wirken. Unter dem

Einfluss eines dieser Hormone, dem FSH (Follikel stimulierendes Hormon) beginnt in einem der beiden Ovarien ein

Follikel heranzuwachsen. Etwas verzögert produziert der Hypophysenvorderlappen ein zweites Hormon, das LH (lutei-

nisierendes Hormon). Bei einem bestimmten Mengenverhältnis beider Hormone, das etwas zwischen dem 13. Und 16.

Tag nach Beginn der Regel erreicht ist, kommt es zum Platzen des Follikels (Eisprung, Ovulation). Der Zeitpunkt des

Eisprungs lässt sich an einer Erhöhung der Körpertemperatur um etwa 0,5° Celsius erkennen.

Der heranwachsende Follikel produziert seinerseits ein Hormon, das Follikelhormon Östrogen. Unter dem Einfluss

dieses Stoffes beginnt sich die Gebärmutterschleimhaut zu verändern. Die oberste Schicht wächst zu einem lockeren

Gewebe heran (Proliferationsphase). Nach dem Eisprung wird aus dem jetzt leeren Follikelrest unter dem Einfluss des

LH der Gelbkörper (Corpus luteum). Dieser erzeugt das Hormon Progesteron. Progesteron bewirkt eine strukturelle

Veränderung der Gebärmutterschleimhaut (Sekretionsphase) und erhält die so für die Einnistung des Keims vorbereitete

Schleimhaut. Kommt es zu keiner Befruchtung, geht der Gelbkörper zu Grunde, damit versiegt die Progesteronproduk-

tion, die Schleimhaut kann nicht mehr aufrecht erhalten werden, sie wird abgestoßen (Menstruation).

Zur Rolles des Progesterons: es erhält die Uterusschleimhaut, sie wächst weiter heran, wenn ein befruchtetes Ei kommt.

Kommt aber ein unbefruchtetes Ei, so zeigt sich die bremsende Wirkung des Progesterons auf die Hypophyse:

die Bildung von FSH und LH wird reduziert Gelbkörper verkümmert Progesteronproduktion versiegt,

daher dann die Hypophyse jetzt FSH und LH bilden erneute Follikelreifung…, neuer Zyklus beginnt …

Wirkung der Pille

Künstlich wird der Progesteronspiegel ca. auf dem Niveau des zweiten Schwangerschaftsmonats gehalten, das Progeste-

ron hat dauerhaft seine bremsende Wirkung auf die Hypophyse, diese produziert daher weder FSH noch LH und daher

setzt gar keine Follikelreifung ein !!


Nervensystem

ZNS (Zentrales Nervensystem)

Gehirn

Rückenmark

Periperes Nervensystem

Somatisches Nervensystem

Motorik (vom ZNS zu den Muskeln)

Sensorik (von den Sinnesorganen zum

ZNS)

Vegetatives Nervensystem

Sympathicus

Parasympathicus

Nervensystem

(= autonomes Nervensystem; versorgt die inneren Organe)


Funktion und Gliederung der

Hirnteile

Großhirn:

- Gewaltige Oberflächenvergrößerung

durch Furchung, ca. 70 Millionen

Nervenzellen in 6 Schichten gela-

gert.

Graue Substanz: enthält Nervenzell-

körper = Rinde, außen s

Weiße Substanz: besteht hauptsäch-

lich aus Nervenfasern, innen (Faser-

system des Gehirns: 300000 bis

400000 km; Entfernung Erde-Mond

= 384000 km)

- Zwei Großhirnhemisphären (= Hälf-

ten), mit starker Verbindungshahn =

Balken

- Funktion: An die Großhirnrinde sind

alle geistigen und seelischen Leistungen des Bewusstseins gebunden.

linke Hemisphäre: in höherem Maße für Sprache und Logik verantwortlich

rechte Hemisphäre: mehr für räumliche Fähigkeiten und gestalthaftes Denken verantwortlich.

Allgemein kann man sagen, dass die „höheren Verstandesleistungen“ an die Großhirnrinde gebunden

sind:

- Limbisches System: Gebiete an der Basis des Großhirns, Sitz der Gefühle und Stimmungen (Angst, Wut, Geborgen-

heit…), Sitz der verhaltenssteuernden Triebe (z.B. Sexualverhalten);

hier setzen viele Drogen und Psychopharmaka an!!!

Zwischenhirn

wichtigste Teile: Thalamus: Hauptumschaltstelle zwischen Sinnesorganen und Großhirn (bei Säugern)

Hypothalamus: Steuerzentrum für das vegetative Nervensystem; mit

Hypophyse: zentrale Hormondrüse

Mittelhirn

Die graue Substanz des Rückenmarks setzt sich als dichter Filz von Neuronen ins Mittelhirn hinein fort. Das Geflecht

bezeichnet man als „Formatio reticularis“. Es stößt ständig einen aktivierenden Strom von Erregung zum Großhirn. Die

Höhe der Erregung steuert die Bewusstseinslage. Sobald dieser aktivierende Strom aufhört, fällt der Organismus in

Schlaf oder einen schlafähnlichen Zustand (Narkose, Bewusstlosigkeit).

Kleinhirn

Spielt für die Erhaltung des Gleichgewichts und für die Steuerung der Motorik eine wesentliche Rolle. Es ist jederzeit

über die Stellung des Körpers im Raum, die Lage der einzelnen Gliedmaßen zueinander sowie über gerade ablaufende

Bewegungsbefehle informiert. Ist das Kleinhirn ausgeschaltet, gehen die Betroffenen taumelnd wie Betrunkene, da die

Bewegungsabläufe nicht gleichmäßig ineinander übergehen. Das Kleinhirn ist bei Tieren, die oft wenig stabile Körper-

haltungen einnehmen (Fische, Vögel, Säuger) stark entwickelt, dagegen ist es recht klein bei Lurchen und Kriechtieren,

bei denen der Körper in einer wesentlich stabileren Gleichgewichtslage auf den Beinen ruht.

Nachhirn = Verlängertes Mark

Hier entspringen die 12 paarigen Kopfnerven. Außerdem ist es Schaltstelle und Durchgangsstelle aller vom Gehirn zum

Rückenmark und umgekehrt ziehenden Nervenbahnen, aber auch Sitz vieler Zentren für lebenswichtige Reflexe: Kau-

en, Speichelfluss, Schlucken, Erbrechen, Husten, Niesen, Tränenfluss, Atmung und Kreislauf.

Bewusstsein, Gedächtnis

Lernvermögen

Sprachvermögen

Denkvermögen

Willkürliche Bewegungen

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Tired Joe Bio Teil I... · 2008. 8. 5. · Author: Steve-O Created Date: 7/22/2008 7:08:27 PM