Fragen-Antworten - Fragen der Studierenden und Antworten des Dozenten PDF

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Fragen der Studierenden und Antworten des Dozenten...

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Frage: Der letzte Strichpunkt zum Unterpunkt „Mitochondrien“ ist mir ein wenig unklar. Ich verstehe die Endosymiontentheorie nicht. Können Sie diese eventuell noch einmal erklären?

Die Endosymbiontentheorie beinhaltet, dass im Laufe der Evolution Eukaryoten (Lebewesen deren Zellen einen Zellkern besitzen) aus der Symbiose von Prokaryoten (kein Zelkern) entstanden sind und sich so höhere Lebewesen entwickeln konnten. Die Theorie ist heute allgemein akzeptiert.

Charakteristisch für eukaryotische Zellen sind intrazelluläre, von einer Membran umschlossene Zellorganellen. Diese Entwicklung zu eukaryotischen Zellen erfolgte vermutlich in zwei groben Schritten:  

Invagination der Plasmamembran Endosymbiose

Es wird angenommen, dass ein Archaeon als Urbakterium zunächst eine Symbiose mit einem αProteobakterium eingegangen ist. Anschließend folgte die Aufnahme eines Cyanobakteriums (Blaualge, Fähigkeit zur oxigenen Photosynthese).

Invagination der Plasmamembran Die Organellen eines Eukaryoten, die eine einzelne Membran besitzen, entstanden dieser Theorie nach durch die Aufnahme der eigenen Plasmamembran. Diesen Prozess wird als Invagination bezeichnet. So entstanden Organellen wie das Endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat oder auch die Kernhülle. Endosymbiose Mit der Aufnahme von Proteobakterien und Cyanobakterien über ein Art Phagozytose konnten Mitochondrien und Plastiden wie Chloroplasten entstehen.

Folgende Indizien sprechen für die Gültigkeit der Endosymbiontentheorie:

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Die eigene DNA von Mitochondrien (mtDNA) und Chloroplasten sind sich in ihrer Ringstruktur ähnlich. Sie enthalten außerdem beide Histone und haben Homologien zu der bakteriellen DNA. Die Ribosom der Mitochondrien und der Chloroplasten besitzen Ähnlichkeiten zu den Ribosomen von Bakterien (Größe, Zusammensetzung). Die Proteinbiosynthese der Bakterien ist bekanntlich durch Antibiotika hemmbar; einige dieser Wirkstoffe beeinflussen auch die Biosynthese mitochondrialer und plastidärer Proteine. Die Doppelmembran der Organellen ist ein weiterer Beleg für diese Theorie. Die innere Membran ist dabei vermutlich die ursprüngliche Membran des eingewanderten Bakteriums und die äußere Membran stammt vom Urbakterium. Die Zellteilung der Mitochondrien und Chloroplasten erfolgt vor der eigentlichen Zellteilung der Zelle, sie ist also autonom.

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Bei unterschiedlichen Lebewesen sind noch heute Zwischenstadien der Endosymbiose erkennbar (Beispiele: Korallen, Muscheln, Dinoflagellaten)

Zur Veranschaulichung können die folgenden Videos angesehen werden: https://www.youtube.com/watch?v=9LTMDLDsL98 https://www.youtube.com/watch?v=mwFkrzYUbqg

Frage 1: Welche Aufgabe hat das Röhrensystem in der Spongiosa? Das Röhrensystem bezieht sich auf die Trabekelstruktur (Knochenbälkchen) in der Spongiosa. Die Ausbildung von Trabekeln bietet deutliche Vorteile gegenüber einer kompakten Knochenstruktur:    

Einsparung an Knochensubstanz bei gleicher Stabilität, dadurch Geringeres Gewicht Möglichkeit zur dynamischen Anpassung an verschiedene Belastungssituationen durch aktive Modellierung der Statik(Zugkräfte  Muskulatur;Druckkräfte  Gewichtskraft des Körpers) Unterbringung schutzbedürftiger, stark proliferierender Gewebe (Knochenmark)

Die Trabekelstruktur unterliegt einem ständigen Umbau (Dynamische Anpassung). Bei der Betrachtung der Spongiosa erkennt man, dass die Trabekel im Verlauf der Belastungslinien (Trajektorien) angeordnet sind (entsprechend der Zug- und Druckkräfte). An Stellen mit erhöhter Belastung finden sich entsprechend dicht vernetzte Trabekel.

Trebsdorf M.(2000)

Im Alter und zu geringer Belastung (z.B. Bettlägerichkeit) kommt es zu einem Überwiegen der Abbauvorgänge im Knochen  Osteopenie (normaler Verlust der Knochendichte im Alter  Osteoporose (krankhafter Knochenabau), s. Abb. unten

Das Bild zeigt die osteoporotische Architektur im vierten Lendenwirbel einer älteren Frau. Der Knochen wurde stark durch die Wirkung von Osteoklasten (Knochen-Abbauzellen) erodiert und besteht hauptsächlich nur noch aus dünnen, zerbrechlichen Streben (Trabekeln). Aufnahme mit einem Rasterelektronen-Mikroskop (© Bone Research Society 2015-2016)

Frage 2: Könnten Sie die Basophilie der Grundsubstanz im Knorpelgewebe näher beschreiben- oder ist die Basophilie ausschließlich die färbende Eigenschaft des Knorpelgewebes? Die Basophilie bezieht sich auf die färbenden Eigenschaften die Knorpels, speziell den Knorpelhof. Damit ist die basophile - und deshalb anfärbbare - extrazelluläre Matrix, die eine Gruppe von Chondrozyten des Knorpelgewebes bzw. deren Knorpelkapsel umgibt, gemeint. Der Knorpelhof weist einen erhöhten Gehalt an Proteoglykanen auf.

Frage 1 (Folie 3): Welcher Knochen ist bei „Hals“ gemeint? Welche zählen als 26 Rückenwirbel? (7 HWS, 12 BWS, 5 LWS= 24 welche 2 sind da übrig? Ist damit das Kreuzbein gemeint?)? Der Hals-Knochen ist das Zungenbein (Os hyoideum), ein kleiner unpaarer Knochen ohne direkte Gelenkverbindung zum restlichen Skelett. Es befindet sich am Übergang vom Mundboden zum Hals und ist an zahlreichen Muskeln und Bändern aufgehängt. Mit der Zahl der Rückenwirbel haben Sie recht. Es sind 24. Aber: Manche Menschen haben 6 Lendenwirbel (Lumbalisation von S1).  In der Biologie gibt es immer Abweichungen von der Norm (Normvarianten). Das Kreuzbein besteht aus den fünf miteinander verschmolzenen Kreuzbeinwirbeln und ihren Rippenresten, die zusammen einen großen, kräftigen und starren Knochen bilden. Dieser hat eine Keilform und ist nach hinten gekrümmt (Kreuzbeinkyphose).

Frage 2 (Folie 8): Wie ist es gemeint, dass sich das gelbe Knochenmark reaktivieren kann? Ist es denn jemals inaktiv? Die Reaktivierung bezieht sich auf das eingelagerte rote Knochenmark. Dieses enthält blutbildende Stammzellen. Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die über Fähigkeiten zur Selbsterneuerung und zur Weiterentwicklung in spezifische, reife Zelltypen verfügen. Blutbildende Stammzellen bezeichnet man als multipotent, weil sie in der Lage sind, mehrere Blutzelllinien hervorzubringen (Das werden wir noch besprechen). So entstehen aus ihnen unter anderem die roten Blutzellen, die Blutplättchen und die weissen Blutzellen, die das Immunsystem bilden. Unter normalen Bedingungen befinden sich die meisten blutbildenden Stammzellen in einem Ruhezustand. Nur wenige treten in den Zellzyklus ein und entwickeln sich weiter entlang der hämatopoietischen Differenzierungsachse. Der Ruhezustand ist wichtig, weil er dem Aufbrauchen des Stammzellpools und dem Erwerb von Mutationen sowie daraus folgenden malignen Zelltransformationen vorbeugt. Die ruhenden Zellen dienen als eine Art Reservoir, das sich selbst erneuert und jederzeit wieder aktiviert werden kann. So kann die Blutzellproduktion rasch beschleunigt werden, um die Folgen eines Stresszustandes auszugleichen, sei es nach Blutverlust, Infektionen oder einer Chemotherapie. Sobald die Homöostase, das Gleichgewicht, wieder hergestellt ist, kehren die aktivierten blutbildenden Stammzellen in ihren Ruhezustand zurück.

Frage 3 (Folie 8):"Das Verhältnis zwischen rotem und gelbem Knochenmark pendelt sich etwa bis zum 25. Lebensjahr ein. Während es beim Säugling in jedem Knochen zu finden ist, reduziert es sich mit steigendem Alter. Es ist beim Erwachsenen v.a. in den platten und kurzen Knochen vorhanden." Welches knochenmark ist hier gemeint? Es ist das rote Knochenmark gemeint

Frage 4 (Folie 16): 1/3 org. und 2/3 anorg. Substanz bei Osteoblasten. Wie geht das, wenn Osteoblasten bei org. Substanzen aufgelistet werden? Die Osteoblasten (ornanisch) sind sowohl beim Aufbau der organischen Substanz als auch beim Aufbau der anorganischen Substanz beteiligt Osteoblasten sezernieren dichtes, vernetztes Kollagen sowie in kleineren Mengen die Proteine Osteocalcin und Osteopontin.  organische Substanz

In organisierten Zellgruppen produzieren sie zudem Hydroxylapatit, in dem sie durch erleichterte Diffusion und aktiven Transport Calcium- und Phosphationen in die Kollagenmatrix (Osteoid) einlagern und damit den mineralisierten Knochen bilden.  anorganische Substanz

Frage 5 (Folie 27): Bei den quergestreiften Skelettmuskelzellen: Was bedeutet der Stichpunkt „Verbindung mit Knochen über Sehnen und Bänder“ Bänder verbinden doch Knochen und Knochen, was hat das mit den Muskeln zu tun? Die Sehnen stellen die direkten Verbindungen zwischen dem Muskel und den Knochen dar und übertragen die Kraft auf das Skelettsystem. Gelenke sind durch Bänder gesichert. Bänder sind bindegewebige Verbindungen von Knochen zu Knochen, die helfen, das Gelenk zu stabilisieren. Sie sind im Allgemeinen nur wenig elastisch, das heißt sie werden schlaff oder reißen ganz, wenn sie überdehnt werden. Bänder nehmen indirekt auch die Kräfte auf, die über Sehne auf den Knochen übertragen werden.

Frage 6 : Müssen wir den Skelettaufbau auswendig können und in einer Art Klausuraufgabe das Skelett vollständig beschriften? Sie sollten den Skelettaufbau verstehen und auch korrekt beschreiben können. So könnten Sie dann auch sicherlich das Skelett vollständig beschriften. Eine solche Aufgabe ist allerdings noch nicht vorgekommen.

Frage 7: Was kann ich unter der Gleitfilamenttheorie verstehen? Ist es die Erklärung unter den Abbildungen? (Folie 2, 3. Vorlesung) Bei einer Kontraktion des Muskels gleiten die Myosin- und Aktinfilamente aneinander vorbei. Dieser Vorgang ist unter der Abbildung beschrieben.

Frage 1: Die Aktionspotentialweitergabe kenne ich bereits und verstehe ich. Aber beim Durcharbeiten ist mir aufgefallen, dass ich nicht richtig erklären könnte, wie das erste Aktionspotential ausgelöst wird. Und damit meine ich vor allem wie es z.B. von einem äußeren Reiz (Fressfeind) zu einer Muskelkontraktion und damit auch Bewegung kommt. Sind dafür Botenstoffe/Hormone verantwortlich? Die Auslösung einer Muskelkontraktion erfolgt durch das zentrale Nervensystem. Damit in Verbindung steht die gesamte Steuerung der Motorik. Das wird allerdings erst später in der Vorlesung Thema sein. Das alles verläuft über Nervenbahnen. Botenstoffe oder Hormone sind daran nicht direkt beteiligt.

Frage 2: Könnten sie vielleicht zur letzten Folie der Vorlesung nochmal ein paar Worte sagen, da mir die Kernbotschaft nicht ganz klar wird. Vielleicht könnten sie diese auch nochmal hinsichtlich des Trainings bewerten, da ich das Gefühl habe, dass mir einfach ausgedrückt eine Bewertung des Inhalts als gut oder schlecht fehlt. Training (Ausdauer-, Krafttraining oder Schnelligkeitstraining) kann das Muskelfaserspektrum in gewissen Grenzen verschieben (vgl. vorletzte Folie). Wenn die Verschiebung z.B. bei einem Sprinter in Richtung IIA/IIX erfolgt (Schnelligkeitstraining), dann ist das im Hinblick die 100-m-Leistung gut. Wenn allerdings durch zu viel Ausdauertraining oder umfangreiches Krafttraining die Verschiebung in die andere Richtung erfolgt, wird die 100-m-Zeit schlechter. Wenn Ausdauerathleten (Typ I) zu viele Krafttrainingsbelastungen mit hoher Intensität durchführen, ist das für die Wettkampfleistung kontraproduktiv. Sinnvoll sind dagegen hohe Trainingsumfänge mit niedriger Intensität.

Frage 1: Wir haben gehört, dass nur Hauptfachstudierende die Muskeln können sollten. (wir studieren eigentlich Psychologie und belegen dieses Fach als nichtpsychologisches Modul). Gibt es da Unterschiede in der Klausur?

Die Klausur ist für alle gleich..

Frage 2: Wie könnten Muskelfragen aussehen? Allgemein, wie könnten Fragen aussehen (gibt es eine Probeklausur?)

Muskelfragen: Was sind Ursprung, Ansatz und Funktion des M. latissimus dorsi? U: A: F: Nennen Sie zwei Muskeln, die im Schultergelenk abduzieren:

Eine Probeklausur gibt es nicht.

Frage 3: „Die Speiche ist an beiden Enden mit der Elle verbunden. Darüber hinaus hat sie über zwei sehr gut bewegliche Handgelenke Kontakt zur Handwurzel.“ à welche 2 Handgelenke? Das Handgelenk ist ein zweiteiliges Gelenk: Der obere Anteil ist eine gelenkige Verbindung zwischen dem Unterarmknochen Speiche (Radius) sowie den drei Handwurzelknochen Kahnbein, Mondbein und Dreiecksbein. Die Elle (Ulna) selbst steht nicht in Verbindung mit den Handwurzelknochen. Das erklärt auch, warum bei einem Sturz auf die Hand meist der Radius bricht, nicht aber die Ulna. Der zweite, untere Teil des Handgelenks ist ein s-förmiger Gelenkspalt zwischen den beiden Reihen der Handwurzelknochen. Jeweils zwei Knochen der unteren Reihe (Großes und Kleines Vieleckbein, Kopfbein und Hakenbein) sind gelenkig miteinander verbunden. Die Beweglichkeit in diesem Gelenkbereich ist nicht so groß wie beim oberen Teil des Handgelenks. Zusammen wirken sie aber als funktionale Einheit.

Frage: Was ist mit der Pufferfunktion des Blutes gemeint? (Folie 7) Mit Hilfe von Puffersystemen im Blut werden Abweichungen des pH-Wertes korrigiert. Der Referenz/ Normalwert für den pH-Wert liegt zwischen 7,36 - 7,44. Intensive körperliche Belastungen führen z.B. zu einer Abnahme des pH-Wertes unter 7,36 ( Azidose). Durch verstärkte Atmung wird dann vermehrt CO 2 abgeatmet, was den pH-Wert in gewissen Grenzen kompensiert. Dazu mehr Informationen im 2. Teil der Vorlesung im Sommersemester.

Frage: Ich habe eine Frage zur Vorlesung 10 (Atmung), genau genommen zur Sauerstoffbindungskurve auf Folie 32 und wäre über eine kurze Erläuterung dankbar. Dass der steile Kurvenverlauf in einem p02-Bereich liegt (pO2 = 40mmHg), der vorwiegend im venösen Blut bzw. im Gewebe anzutreffen ist, erscheint mir logisch. Nur bekomme ich die blauen Kommentare nicht eingeordnet- vielleicht können Sie mir weiterhelfen. Die blauen Kommentare beziehen sich auf die Situationen in der Lunge bei der Sauerstoffaufnahme und im Gewebe bei der Sauerstoffabgabe. In der Lunge liegt ein alveolärer Sauerstoffpartialdruck von ca. 100 mmHg vor. Im Gewebe beträgt der mitochondriale Sauerstoffpartialdruck ca. 2 mmHg. Unter normalen Bedingungen ist damit eine ausreichende Druckdifferenz für die Diffusion von Sauerstoff zu den Kapillaren (in Lunge bzw. Gewebe) vorhanden. Einschränkungen können sich durch eine Hypoxie ergeben. Das können z.B. Höhenbedingungen sein (Verringerung alveolärer pO2), Einschränkung der Durchblutung (z.B. koronare Herzerkrankung) oder eine Verringerung des Hämoglobins (Anämie). Unter körperlicher Belastung führt eine Temperaturerhöhung und eine Azidose (Laktatbildung) zu einer Rechtsverschiebung der Sauerstoffbindungskurve. Dadurch wird die Sauerstoffdruckdifferenz zwischen Kapillaren und Mitochondrien erhöht, was die Bedingungen für die Sauerstoffabgabe an die Zellen verbessert.

Frage: Folie 19 (Nervensystem). „Beim Lobus frontalis ist das primäre motorische Rindenfeld für die willkürliche Steuerung der Skelettmuskulatur zuständig und entlässt Anteile der Pyramidenbahn.“ Was ist mit den Anteilen der Pyramidenbahn gemeint und wozu dienen diese? Im Motokortex befinden sich die 1. Motoneurone. Deren Axone vereinigen sich zum Tractus corticospinalis (Pyramidenbahn); die Axone ziehen gemeinsam durch die weiße Substanz des Großhirns zum Rückenmark. Die Pyramidenbahn ist somit die Efferenz des Motokortex (Gyrus praecentralis). Sie ist die größte absteigende Bahn und innerviert die Alpha-Motoneurone im Vorderhorn des Rückenmarks. Hier werden sie auf das 2. Motoneuron umgeschaltet. Deren Axone innervieren dann die zugehörigen Muskelfasern ( motorische Einheit).

Frage zu Folie 24 (5. Vorlesung, spezielle Anatomie): Dort steht: "Die Vertebra cervicalis besteht aus 7 Wirbeln. Ihre Körper sind klein und annähernd viereckig, die Processus transversi verbreitert. Diese entwickeln sich aus je einer Rippen- und Wirbelanlage. Die Verschmelzung beider Anlagen erfolgt unvollständig, so dass ein Foramen transversarium erhalten bleibt." Auf was bezieht sich das "diese" im zweiten Satz? Das „diese“ bezieht sich auf die Processus transversi. Diese nach lateral ragenden Processus transversi bilden das Foramen transversarium, durch welches die A. vertebralis zieht. Ihr ventraler Anteil wird als Tuberculum anterius bezeichnet und ist ein Rippenrudiment. Das Tuberculum posterius als hinterer Anteil ist der Abschluss der Querfortsätze.

Frage zum Thema „Blut“: Dort hieß es ganz am Ende ( Folie 34 ), dass der Hämatokritwert bei Ausdauertrainierten von 45% auf 42% abnimmt. Ist das etwas Gutes oder Schlechtes? Was genau ist mit Anämie gemeint ( Folie 6 ). Ist das auch ein geringerer Hämatokritwert als der normale? Die Verringerung des Hämatokrit-Wertes durch ein Ausdauertraining ist positiv. Dieser Effekt beugt einer Thromboseentstehung vor. Bei einer Anämie (oder Blutarmut) liegt ein Mangel an Hämoglobin. Das betrifft dann auch den Hämatokritwert, der ebenfalls verringert ist. Eine Anämie besteht also bei Verminderung des Hämoglobinwertes, der Erythrozytenzahl und/oder des Hämatokrits. Anzeichen dafür sind Blässe, Leistungsminderung, Konzentrationsschwäche und eine erhöhte Infektanfälligkeit. Die Ursachen können verschieden sein, z.B. Eisenmangel, Vitaminmangel (z.B. Folsäure, Vitamin B12), Nierenerkrankungen, gesteigerter Abbau der Erythrozyten (Hämolyse), …

Fragen: Folie 7 Was ist der Unterschied zwischen Leitungsfasern und Nervenzellen? Leitungsfasern sind die Neuriten bzw. Axone. Die Nervenzelle besteht aus dem Zellkörper und den Zellfortsätzen, den Dendriten und dem Neurit bzw. Axon. Folie 11: wie soll man die verschiedenen + und – (auch Anzahl) interpretieren? Steht ein + für leichte Anregung und drei +++ für starke Anregung? Heißt 0 keine Beeinflussung? Wie ist die Folie zu verstehen….? „ -“ bedeutet Hemmung, „+“ Förderung/Anregung. Die Anzahl der Zeichen kennzeichnet die Stärke der Beeinflussung. „0“ bedeutet keine Beeinflussung. Folie 42: Gleichzeitig läuft die Kleinhirnschleife in der rechten (gekreuzten) Hemisphere ab. Sie liefert Informationen darüber, welche Muskelgruppen gleichzeitig zu aktivieren sind. Warum macht das die rechte Hemisphäre? Also macht das immer die rechte, oder macht das immer die kontralaterale? Das Kleinhirn ist immer mit der gleichseitigen (ipsilateralen) Hemisphere beteiligt (rechter Arm  rechte Kleinhirnhemisphere/ linker Arm  linke Kleinhirnhemisphere) an der Bewegungssteuerung beteiligt, der Motokortex und Basalganglien mit der jeweils kontralateralen Seite.

Foliensatz 6 Energiestoffwechsel: Frage: Auf Folie 10 sieht es so aus, als würde 4x ATP entstehen und 2 verbraucht werden --> also in Summe 2 ATP. Auf Folie 17 steht in der Bilanz aber 3. Woher kommt das eine ATP? Der Unterschied hängt davon ab, was das Ausgangssubstrat ist: Bei Glukose muss erst ein Mol ATP verbraucht werden, während das bei einer Glukoseeinheit, die vom Glykogen abgespalten wird, nicht der Fall ist.

Frage: Auf Folie 17 steht außerdem in der letzten Zeile 30(32) mol ATP. Während in der Bilanz darüber 31(33) als ATP-Bilanz angegeben wird. Wie ist dieser Unterschied erklärbar? Das hängt zum Einen wieder mit dem Ausgangssubstrat zusammen (s.o). Zum Anderen bestehen Unterschiede in der Atmungskettenphosphorylierung (3 bzw. 5 mol ATP, das betrifft die Werte in der Klammer)

Foliensatz Atmung: Frage: Können Sie uns bitte die Folie 44 noch einmal erklären? Wann nimmt der O2 Verbrauch durch die Atemmuskulatur jetzt genau zu? Mit Steigerung der Atemtätigkeit nimmt der Sauerstoffverbrauch der Atemmuskulatur zu (wie auch bei der anderen Skelettmuskulatur). Wenn die Atemfrequenz allerdings deutlicher ansteigt (das ist erst bei höheren Intensitäten der Fall, erst steigt das Atemzugvolumen an), steigt der O2-Verbrauch der Atemmuskulatur überproportional an.

Frage: Folie 47 ist uns leider ein gänzliches Rätsel. Können Sie uns bitte noch einmal die wichtigen Infos zu dieser Folie schreiben? Herz/Kreislauf und Atmung greifen bezüglich der Sauerstoffversorgung ineinander. In der Lunge findet der Gasaustausch statt und Herz/Kreislauf sorgen für den Transport zu den Zellen im Körper. Diese beiden Vorgänge werden durch die beiden Gleichungen beschrieben: Herz/Krei...