bio sa 2. ppt

• Bewegung


  Aktive Bewegung ist ein Lebensprinzip
• Bewegung in Zellen


  1. Motorproteine springen mittels Energieumwandlung zwischen zwei räumlichen Anordnungen hin und her

  2. Sie wandern an den Proteinfilamenten des Cytoskeletts entlang oder ziehen diese an sich vorbei (Seil hochklettern)

  3. Intrazelluläre Bewegung findet in allen Zellen statt (Verlagerung von Zellbestandteilen, Transport von Stoffen in Vesikeln)
• Bewegung bei Einzellern - Flagellen


  • Viele Prokaryoten (Bakterien und Archaea) sind unbeweglich oder schweben frei
  • Formen, die sich fortbewegen machen dies mittels Flagellen
  • Flagellen: Verdrillte Proteinfäden, die mit einem doppelten Proteinring in der Zellmembran verankert sind
  • Flagellen rotieren (sie schlagen nicht wie Wimpern)
  • Einzigartige Bewegungsform
  • Pseudomonas: einzigartige Bewegungsform – sie können „aufrecht" gehen
• Eukaryotische Einzeller und deren Bewegungen


  • Amöben: kriechend mittels Plasmafortsätze (Pseudopodien)
  • Cytoskelett wird an einer Stelle kontrahiert – Druck erhöht sich im Cytoplasma und dieses stülpt sich an einer anderen Stelle entsprechend aus
  • Amöbe bildet Anheftungspunkte am Untergrund und zieht den restlichen „Körper" nach
  • Nahrungsaufnahme ebenfalls mittels Pseudopodien
  • Pantoffeltierchen: viele kurze Cilien (=Geißeln)
  • rudern durch synchronisierten Wimpernschlag durchs Wasser
  • Trompetentierchen (ähnl. Zum Pantoffeltierchen) (festsitzend) erzeugen mit Wimpern Wasserstrom um Nahrung herbeizustrudeln
  • Geißeltierchen (Euglena): trägt eine oder mehrere lange Geißeln
  • schwimmen damit durchs Wasser bzw. strudeln Nahrung herbei
• Geißeln und Wimpern


  • Geißeln aller Eukaryoten weisen einen komplizierten Feinbau auf
  • fadenförmige Gebilde
  • strecken sich von der Zelle weg
  • umgeben von einer Membran
  • im Innere Mikrotubuli
  • Bau mit charakteristischen Anordnung: zentrales Mikrotubulipaar von einem Kreis aus 9 Doppel-Mikrotubuli umgeben
  • 9+2 Bau
  • Brückenproteine stabilisieren die Struktur
  • Dieser Bau ist allen Eukaryoten gleich!
  • Wimpern sind kürzer; Bsp. Spermien, Flimmerepithel in den Atemwegen
• Bewegungsmechanismus

  1. Geißeln und Wimpern schlagen

  2. Vergleich: Armbewegung beim Brustschwimmen – die Geißel schlägt ausladender und wird enganliegend wieder nach vorne gestreckt

  3. Die Bewegung erfolgt durch ein gegeneinandergerichtetes Gleiten der Doppelmikrotubuli: Die Dyeinarme eines Doppelmikrotubulus schieben unter ATP-Aufwand den benachbarten Doppelmikrotubulus nach hinten -> dadurch krümmt sich die Geißel

  4. Wimpern schlagen nach demselben Bewegungsmechanismus

  5. Geißeln kommen oft nur einzeln oder doppelt in der Zelle vor

  6. Wimpern treten oft in sehr großer Anzahl auf (Pantoffeltierchen zu 10000)

  7. Hier ist eine Synchronisation erforderlich – diese ist leider nicht ganz extakt

  8. Es schlagen nur alle synchron, die nebeneinander in einer Reihe liegen

  9. Die Wimpern der folgenden Reihe schlagen einen Bruchteil später es entsteht eine wellenförmige Bewegung

  10. Auslöser: Veränderung der Ca²+ Konzentration in der Zelle
• Bewegungsmöglichkeiten bei Tieren


  • Da sich Tiere heterotroph ernähren, ist für sie die Fähigkeit der Fortbewegung ein Überlebensvorteil
  • Nur wenige Formen wie zum Beispiel Schwämme oder Korallenpolypen leben ähnlich festsitzend wie Pflanzen
  • Schwämme bewegen planktonreiches Wasser durch ihren Körper und Korallen nutzen die Meeresströmungen, um daraus Plankton zu fangen
  • Alle anderen Tierformen können sich selbst von Ort zu Ort bewegen und dabei nach Nahrung, Ruheplätzen und nach geeigneten Orten und Partnern für die Fortpflanzung suchen
  • Daher haben sie im Gegensatz zu Pflanzen einen speziellen Bewegungsapparat ausgebildet
  • Dieser besteht aus Muskeln und Skelett
• Hydroskelett


  • Hier arbeitet ein Hautmuskelschlauch gegen eine Flüssigkeitssäule
  • Bewegung durch Hydraulik
  • Nesseltiere, Fadenwürme, Beine der Spinnen und Stachelhäuter
  • In den dicken Teilen sind die Ringmusekeln entspannt und die Langsmuskeln zusammengezogen
  • Durch Zusammenziehen der Ringmuskeln im vorderen Bereich wird der vordere Teil nach vorne bewegt
• Skelett

  • Außenskelett = Exosekelett
  • Innenskelett = Endoskelett
  • Besteht aus harten Stützelementen (=Knochen), die in die Weichgebewebe der Tiere eingelagert sind
  • Schwämme erhalten ihre Stabilität durch harte Kalknadeln oder weichere Proteinfasern
  • Stachelhäuter besitzen unter ihrer Haut ein System aus harten Kalkplatten, die durch Proteinfasern zusammengehalten werden
  • Wirbeltiere haben ein Endoskelett aus Knochen und Knorpeln, oder einer Kombination aus beiden Materialien
• Skelett

  • Knochen- und Knorpelgewebe bilden ein stabiles Gerüst, das die äußere Gestalt beeinflusst und im Zusammenspiel mit den Muskeln die Bewegung einzelner Körperteile erlaubt
  • Das Gerüst ist das Skelettsystem
  • Skelettsystem und Muskulatur werden zusammen als Bewegungsapparat bezeichnet
• Nebenfunktionen des Skeletts


  • Schützt innere Organe vor Verletzungen
  • Dient als wichtiger Mineralstoffspeicher (Calcium und Phosphat)
  • Im Knocheninneren werden Blutzellen gebildet
• Knochentypen und Knochenformen

  • Röhrenknochen (Oberarmknochen): aus einem langen, röhrenförmigen Schaft mit 2 meist verdickten Enden. Außen „Kompakta" (dichte Knochenstruktur) und innen „Spongiosa" (aufgelockerte Struktur und Knochenmark)
  • Kurze Knochen (Handwurzelknochen): meist würfel- oder quaderförmig; Außenschicht ist dünn und geht ohne scharfe Grenze in die Spongiosa über
  • Platte Knochen (Hirnschädel, Brustbein, Rippen, Schulterblätter, Darmbeinschaufeln): sind flach und kompakt; zwischen 2 festen Außenschichten befindet sich schmale, spongiöse Innenschicht
  • Sesambeine (kleine in Muskelsehnen eingebettete Knochen): wo Sehnen besonderen Belastungen ausgesetzt sind (Handgelenk); Anzahl kann variieren; größtes Paar: Kniescheiben
  • Irregulär geformte Knochen: Wirbel, Knochen des Gesichtsschädels
• Durchtrittsstellen und Leitungsbahnen


  • Foramen (Loch): ist eine Öffnung durch die Blutgefäße, Nerven oder Bänder bzw. im großen Hinterhauptsloch (Rückenmark), hindurchziehen können
  • Fossa (Grube) oder Incisura (Einsenkung): in der Muskeln oder andere Strukturen versenkt verlaufen
  • Meatus (Gang): durch einen längeren Gang im Inneren eines Knochens verläuft beispielsweise der knöcherne Anteil der Ohrtrompete
• Aufbau des Knochens

  • Diaphyse: Schaftanteil des Röhrenknochens
  • Epiphyse: die Enden des Knochens heißen Epiphyse
  • Metaphyse: Längenwachstumszone im Kindes- und Jungendalter
  • Die beiden Epiphysen sind von einer dünnen Schicht aus hyalinem Knorpel bedeckt (setzt Reibung herab, wenn der Knochen mit einem anderen Knochen ein Gelenk bildet)
  • Periost: Knochenhaut; liegt dem Knochen als dicke, gelbliche Faserschicht fest an. Besteht aus 2 Schichten: äußere Schicht aus Kollagen und elastischen Fasern und innere Schicht aus Nerven und Gefäßen (Versorgung des Knochens). Periost ist schmerzempfindlich.
• Kortikalis, Kompakta und Spongiosa


  • Kortikalis: bei größeren Knochen ist nur die Außenschicht (Kortikalis) aus dichtem Knochengewebe aufgebaut; die Dicke variiert
  • Kompakta: bei Röhrenknochen ist die Kortikalis im Bereich der Diaphyse relativ breit uns heißt dort Kompakta
  • Spongiosa: der wesentlich größere Teil im Inneren des Knochens besteht aus zarten Knochenbälkchen und heißt Spongiosa
• Knochenmarkhöhle

  • In den meisten Knochen, die kurz, flach oder unregelmäßig geformt sind, ist rotes blutbildendes Knochenmark angesiedelt
  • Zusätzlich in den Epiphysen der Röhrenknochen von Oberarm und Oberschenkel
  • Die Markhöhlen der übrigen Knochen enthalten nur im Kindesalter rotes Knochenmark, das dann nach und nach durch Fettmark ersetzt wird
• Ernährung des Knochen


  1. Der Knochen wird auf 2 Wegen mit Blut und Nährstoffen versorgt:

  2. Aus dem Periost sprossen winzige Blutgefäße in den Knochen ein und versorgen ihn von außen

  3. Zusätzlich durchbohren größere Arterien die Kortikalis und ziehen zum Markraum und verzweigen sich dort zu einem Gefäßnetz

  4. Im Inneren der Kompakta verlaufen die kleinen Gefäße in den Havers-Kanälen
• Bildung von Knochengewebe


  • Osteoblasten: sind für Auf- und Umbau der Knochensubstanz (Knochenmatrix) zuständig; sie bilden sie nicht selbst, scheiden aber Kalziumphosphate und Kalziumkarbonate in den interstitiellen Raum (Zwischenraum zwischen Geweben oder Zellen) aus. Diese kristallisieren aus und mauern die Osteoblasten ein.
  • Osteocyten: Osteoblasten verlieren die Fähigkeit zur Zellteilung und werden zu Osteocyten. Dieser Prozess der Verknöcherung dauert mehrere Monate bis Jahre.
  • Osteoklasten: können Knochen wieder auflösen, was in Umbauphasen des Skeletts (Wachstumsphasen, Heilungsphasen nach Knochenbrüchen)
• Rotes Knochenmark


  Angesiedelt in den Epiphysen der Röhrenknochen von Oberarm und Oberschenkel, wird im Kindesalter durch Fettmark ersetzt
• Ernährung des Knochens

  1. Aus dem Periost sprossen winzige Blutgefäße in den Knochen ein und versorgen ihn von außen

  2. Größere Arterien durchbohren die Kortikalis und ziehen zum Markraum und verzweigen sich dort zu einem Gefäßnetz
• Osteoblasten


  Für Auf- und Umbau der Knochensubstanz (Knochenmatrix) zuständig; sie bilden sie nicht selbst, scheiden aber Kalziumphosphate und Kalziumkarbonate in den interstitiellen Raum aus
• Osteocyten


  Osteoblasten verlieren die Fähigkeit zur Zellteilung und werden zu Osteocyten
• Osteoklasten


  Können Knochen wieder auflösen, was in Umbauphasen des Skeletts (Wachstumsphasen, Heilungsphasen nach Knochenbrüchen) nötig ist
• Knochenbildung - Ossifikation


  1. Desmale Ossifikation – direkte Verknöcherung

  2. Chondrale Ossifikation – Verknöcherung über knorpelige Zwischenstufen
• Chondrale Ossifikation


  1. Aus embryonalen Bindegewebe entstehen Stäbe aus glasartigem hyalinen Knorpel

  2. Der Knorpel wird dann in einem zweiten Schritt Stück für Stück durch Knochengewebe ersetzt
• Enchondrale Ossifikation


  1. Verknöcherung ausgehend vom Knorpelinneren

  2. Im Inneren des Knorpelstabes entsteht ein primärer Knorpelkern, der durch schichtweise Auflösung von Knorpel und Anlagerung von Knochen allmählich größer wird

  3. Später dringen Blutgefäße auch in die Knorpelenden (Epiphysen) ein, wodurch sekundäre Knochenkerne entstehen
• Perichondrale Ossifikation


  1. An der Innenhaut des Perichondriums bildet sich eine Hülle aus Osteoblasten, die eine dünne, strohhalmartige Knochenmanschette erzeugen

  2. Diese Knochenmanschette verschmilzt später mit den aus dem Knocheninneren herauswachsenden primäre und sekundären Knochenkernen
• Epiphysenfugen


  Knorpelige Wachstums- oder Epiphysenfuge, von der das Längenwachstum des Röhrenknochens ausgeht
• Mineralhaushalt des Knochens


  • Kalzium und Phosphat
  • Vitamin D-Hormon
  • Parathormon
  • Vitamin A, B12 und C
• Sehnen und Bänder


  Bindegewebige, derbe Strukturen, die Muskeln an Knochen anheften und Knochen untereinander verbinden
• Gelenke


  Bindegewebige Verbindungsstellen zwischen Knochen, die Körperbewegung ermöglichen
• Gelenkformen - Aufbau von Diarthrosen


  • Gelenkflächen: von glatten, hyalinen Knorpel überzogene Epiphysenaußenflächen
  • Gelenkskapsel: straffe Umhüllung des Gelenkraumes
  • Gelenkhöhle: von Gelenksflüssigkeit (Synovia) ausgefüllt
• Schleimbeutel


  Dünnwandige, von Synovialmembran ausgekleidete Säcke, die schleimiges Sekret enthalten, Reibungskräfte abfedern und Bewegungen erleichtern
• Menisken


  Scheiben- und ringförmige Zwischenknorpel in manchen Gelenkhöhlen, die den Gelenksknorpel schonen
• Muskulatur


  • Quergestreifte Muskulatur
  • Herzmuskelgewebe
  • Glatte Muskulatur
• Aufgaben des Skelettmuskels


  • Aktive Bewegung des Körpers
  • Aufrechte Körperhaltung
  • Energieumsatz
  • Wärmeproduktion
• Muskulatur bei Mann und Frau


  Männer haben wesentlich mehr Skelettmuskelgewebe als Frauen, da Testosteron stark muskelaufbauend wirkt
• Ansatz und Ursprung eines Skelettmuskels


  Ursprung: kranial/proximal befestigter Teil

  Ansatz: kaudal/distal befestigter Teil

  Muskelbauch: fleischige Portion zwischen Ansatz und Ursprung
• Agonist und Antagonist


  Agonist: Muskel, der eine bestimmte Bewegung ausführt

  Antagonist: Muskel, der für die entgegengesetzte Bewegung verantwortlich ist
• Aufbau der Skelettmuskulatur


  Elementarer Baustein: quergestreifte Muskelfaser

  Hüllstrukturen: Endomysium, Perimysium, Epimysium