Tier- und Humanphysiologie: ein einführendes Lehrbuch
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
1998
|
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XLIV, 525 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3540633138 |
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WERNER A. MUELLER
TIER- UND HUMAN-
PHYSIOLOGIE
EIN EINFUEHRENDES LEHRBUCH
MIT 302 MEIST FARBIGEN ABBILDUNGEN
TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTAOET
FACHBEREICH 10 * BIOLOGIE^
* BIBLIOTHEK *
SCHNITTSPAHNSTRASSE 10
D-6428 7 DARMSTADT
INV.-NR.
SPRINGER
INHALTSVERZEICHNIS
1 ENERGIE UND LEBEN
1.1 ENERGIE, VON DER SONNE GESPENDET, SPEIST ALLES LEBEN
1.1.1 SONNENENERGIE WIRD VON PFLANZEN KONZENTRIERT UND IN FORM
CHEMISCHER ENERGIE GESPEICHERT; DABEI ERWIRTSCHAFTEN
DIE PFLANZEN EINEN UEBERSCHUSS
1.1.2 WIR MENSCHEN UND ALLE WEITEREN HETEROTROPHEN
ORGANISMEN LEBEN VOM UEBERSCHUSS DER PHOTOSYNTHESE;
WEITERER UEBERSCHUSS WIRD ALS *FOSSILE ENERGIE"
IN SEDIMENTGESTEINEN DEPONIERT
1.2 STOFFRECYDING UND ENERGIEFLUESSE
1.2.1 POTENTIELL WAERE IM OEKOSYSTEM ERDE EIN BALANCIERTES
RECYCLING VON STOFFEN MOEGLICH; DER ENERGIEFLUSS HINGEGEN
IST UNIDIREKTIONAL
1.2.2 ENTROPIE FUER DEN ANFANG: ES GIBT KEINE VOLLSTAENDIG
REGENERIERBARE ODER ERNEUERBARE ENERGIE; WOHL JEDOCH
LIEFERT DIE SONNE STAENDIG NACH
1.3 ENERGIENUTZUNG IN LEBENDEN SYSTEMEN
1.3.1 ENERGIE IST VERMOEGEN ZU ARBEITEN - ABER MAN KANN AUCH
BLOSS WAERME VERSTRAHLEN
BOX 1.1 ENERGETIK
1.3.2
W
WAS IST ARBEIT IN EINEMDEBENDEN SYSTEM? 9
1.3.3 WAERME KONTRA ARBEIT: BEI JEDER ARBEIT FAELLT WAERME
ALS ABFALLPRODUKT AN 9
1.3.4 ENTHALPIE UND DER KALORIENGEHALT UNSERER NAHRUNG:
LEBENSMITTELFACHLEUTE VERBRENNEN NAHRUNG, UM DIAETREZEPTE
GEBEN ZU KOENNEN 10
1.4 ENTROPIE UND LEBEN 11
1.4.1 ENTROPIEVERMEHRUNG LENKT EINEN PROZESS IN EINE BESTIMMTE
RICHTUNG 11
1.4.2 ENTROPIE GLEICHT TEMPERATUR- ODER KONZENTRATIONSDIFFERENZEN
AUS UND VERNICHTET DABEI POTENTIALE ZUM ARBEITEN 11
VIII INHALTSVERZEICHNIS
1.4.3 ENTROPIE UND WAHRSCHEINLICHKEIT: WARUM DER INS WASSER
GEWORFENE STEIN NICHT ZURUECKFLIEGT UND DAS HERSTELLEN
VON KONZENTRATIONSUNTERSCHIEDEN ENERGIE KOSTET 12
1.5 DIE *FREIE ENERGIE G" 13
1.5.1 NUR IM GEFALLE WIRD ENERGIE VERFUEGBAR . 13
1.5.2 IN BIOCHEMISCHEN SYSTEMEN GIBT DIE *FREIE ENERGIE G"
DAS NUTZBARE ENERGIEGEFAELLE, DAS *CHEMISCHE POTENTIAL", AN . . 13
BOX 1.2 ENTROPIE UND VERTEILUENGSWAHRSCHEIHLICHKEIT '* -0
1.5.3 BEI ALLEN REAKTIONEN, DIE, EINMAL IN GANG GESETZT, VON
SELBST WEITERLAUFEN UND FUER ARBEITSLEISTUNGEN AUSGENUTZT
WERDEN KOENNEN, NIMMT DIE FREIE ENERGIE AB,
DIE ENTROPIE INSGESAMT ZU . . 15
1.6 LEBEWESEN ALS OFFENE SYSTEME 17
1.6.1 LEBENDE SYSTEME SIND OFFENE SYSTEME, IN DIE ENERGIEREICHES
MATERIAL (UND INFORMATION) EINFLIESST, UND AUS DENEN
ENERGIEARME ENDPRODUKTE ABFLIESSEN 17
1.6.2 OB EINE REAKTION EXERGONISCH ODER ENDERGONISCH IST,
HAENGT AUCH VON DER UMGEBUNG AB 17
1.6.3 LEBENDE SYSTEME MUESSEN UNABLAESSIG ENERGIE VERBRAUCHEN,
UM DEM ERITROPIETOD ZU ENTGEHEN 18
1.6.4 IN LEBENDEN SYSTEMEN ERHALTEN FLUESSE VON ENERGIE
GLEICHGEWICHT UND ORDNUNG 19
1.6.5 DIE BESONDERHEITEN DER FLIESSGLEICHGEWICHTE: ES KOENNEN
SOGAR OSZILLATOREN HERGESTELLT UND MUSTER ERZEUGT WERDEN . 19
1.6.6 GEKOPPELTE REAKTIONEN: EIN HERABSAUSENDES GEWICHT ZIEHT EIN
ANDERES HOCH; EINE EXERGONE REAKTION TREIBT EINE ENDERGONE . 21
1.6.7 DEM CHAOS KOENNEN ORDNUNG UND MUSTER ENTWACHSEN 21
1.7 WIRKUNGSGRADE UND IHRE OEKONOMISCHEN UND OEKOLOGISCHEN
KONSEQUENZEN . 21
1.7.1 WAERME, BEI VERMEINTLICH SCHLECHTEM WIRKUNGSGRAD PRODUZIERT,
MUSS NICHT NUTZLOS SEIN 21
1.7.2 VERLUSTE BEI ENERGIEUMWANDLUNGEN UND DER EIGENBEDARF
DER ORGANISMEN AN ENERGIE HABEN ERHEBLICHE OEKOLOGISCHE
UND OEKONOMISCHE KONSEQUENZEN . ** 22
2 ENERGIEUMSETZUNG IN DER ZELLE
2.1 GRUNDLEGENDE PROZESSE DES ZENTRALEN ENERGIESTOFFWECHSELS
DER ZELLE 25
2.1.1 ALLE .ENERGIEREICHEN NAEHRSTOFFE WERDEN IN EINEN GEMEINSAMEN
KATABOLEH ABBAUWEG EINGESPEIST 25
INHALTSVERZEICHNIS IX
2.1.2 DIE WICHTIGSTEN TRIEBKRAEFTE DER ZELLULAEREN ARBEIT .
SIND ELEKTRONENTRANSFER (OXIDATION), PHOSPHATUEBERTRAEGUNG
UND ENTROPIEVERMEHRUNG . .;. 25
2.1.3 AUCH BEIM LOESEN UND VERKNUEPFEN VON CHEMISCHEN BINDUNGEN
WIRD ENERGIE FREI ODER AUFGENOMMEN . 27
2.1.4 ATP SPEICHERT UND UEBERTRAEGT ENERGIE MITTELS
EINES *ANGESPANNTEN" PHOSPHATES *.**** 28
2.1.5 ES GIBT ZWEI MOEGLICHKEITEN DER ATP-SYNTHESE:
GELEGENTLICHE SUBSTRATSTUFEN-PHOSPHORYLIERUNG IM CYTOSOL
UND PROTONENGETRIEBENE MASSENPRODUKTION IN DEN ATP-
SYNTHASEN DER MITOCHONDRIEN 28
2.1.6 WENN KINASEN PHOSPHAT VON ATP AUF ANDERE MOLEKUELE
UEBERTRAGEN, UEBERTRAGEN SIE AUCH NEGATIVE ELEKTRISCHE
LADUNG UND ENERGIE 28
2.1.7 DER ENERGIESTOFFWECHSEL IST AUCH ENTROPIE-GETRIEBEN:
ER WIRD AUCH DURCH ENTROPIEVERMEHRUNG GEFOERDERT 31
2.2 START IM CYTOSOL: DIE GLYKOLYSE . 31
2.2.1 DIE VORBEREITENDEN SCHRITTE DES ENERGIESTOFFWECHSELS
VERURSACHEN ERST EINMAL KOSTEN . . 31
2.2.2 ENERGIEFREISETZUNG UNTER SAUERSTOFFARMUT: DIE GLYKOLYSE
MACHT AUS *BLUTZUCKER" CHEMISCHE' BINDUNGSENERGIE FREI.
UND IST AUCH ENTROPIE-GETRIEBEN 32
2.2.3 WARUM GERADE DIE ENERGIE-BEDUERFTIGEN MUSKELN
OFT AUF DIE GLYKOLYSE ZURUECKGREIFEN . 33
2.2.4 WARUM MANCHE ORGANISMEN IN SCHLECHTER LUFT STINKEN
UND DABEI ENERGIE GEWINNEN_* ./. L .-._. 34
2.3 CITRATCYCLUS, ATMUNGSKETTE UND ATP-GROSSPRODUKTION 34
2.3.1 DER CITRATCYCLUS LAEUFT IM INNENRAUM DER MITOCHONDRIEN AB;
ER WIRFT ALS ABFALLPRODUKT CO
2
AUS 34
2.3.2 IN DER LOGIK DES ZELLSTOFFWECHSELS ATMEN WIR ERST CO
2
:
AUS,
BEVOR DER SAUERSTOFF INS SPIEL KOMMT 35
2.3.3 DEN MITOCHONDRIEN KOMMT ES AUF DIE, WASSERSTOFFATOME ^
INKLUSIVE DEREN ELEKTRONEN AN 35
2.3.4 ATMUNGSKETTE: VON EINER *BRENNSTOFFZELLE" ERZEUGTE ,
ELEKTRONENFLUESSE TREIBEN ATP-GENERATOREN .; 35
2.3.5 AUS DER BILANZ ERRECHNET SICH BEZUEGLICH DES ATP-GEWINNS
EIN WIRKUNGSGRAD VON 40% 36
2.3.6 MITOCHONDRIEN KOENNEN AUCH VOLLSTAENDIG ZU HEIZUNGEN
UMFUNKTIONIERT WERDEN 37
2.4 DIE VERSCHIEDENEN ENERGIESPEICHER UND IHR BESONDERER
NUTZEN 37
2.4.1 KOHLENHYDRATE VERSUS FETTE, BEIDE ENERGIEQUELLEN HABEN
VOR- UND NACHTEILE .,.;. 37
X INHALTSVERZEICHNIS
2.4.2 DER RESPIRATORISCHE QUOTIENT LIEFERT INDIZIEN, OB MAN GERADE
KOHLENHYDRATE ODER FETT VERBRENNT 37
2.4.3 FETTE SIND AUCH GUTE WASSERRESERVEN *. 38
2.5 ENERGIEUMSAETZE 38
2.5.1 WER GERN IM KUEHLSCHRANK (KALORIMETER) SITZT, KANN SEINEN
ENERGIEUMSATZ MIT DEM THERMOMETER ODER MESSZYLINDER
MESSEN 38
2.5.2 WAS IMMER ZUR ENERGIEGEWINNUNG HERANGEZOGEN WIRD,
DER SAUERSTOFFVERBRAUCH KANN EIN GUTES MASS
FUER DEN ENERGIEUMSATZ SEIN 39
2.5.3 WIR SETZEN SCHON IM SCHLAF SOVIEL ENERGIE UM,
DASS WIR STAENDIG EINE 80 WATT BIRNE BRENNEN LASSEN KOENNTEN.
FUER GEISTIGE ARBEIT IST SEHR VIEL MEHR NICHT NOETIG 40
2.5.4 KLEINE LEBEWESEN BRAUCHEN RELATIV VIEL MEHR ENERGIE ALS GROSSE
41
MOLEKULARE MOTOREN, PUMPEN UND TRANSPORTSYSTEME
3.1 MOLEKULARE MOTOREN UND INTRAZELLULAERER TRANSPORT 45
3.1.1 MOLEKULARE MOTOREN ERZEUGEN IN DER ZELLE KRAEFTE
FUER BEWEGUNGEN UND TRANSPORT ,/. . 45
3.1.2 ES GIBT ZWEI BASALE MECHANISMEN DES KRAFTVOLLEN BEWEGENS:
DIE VERLAENGERUNG VON STABFOERMIGEN GEBILDEN
DURCH POLYMERISATION UND DAS HIN- UND HERPENDELN
VON MOLEKUELARMEN ( 46
3.1.3 MIKROTUBULI UND ACTINFILAMENTE ERZEUGEN SCHUBKRAEFTE NACH
DER *TRETMUEHLMETHODE", Z. B. ZUM VERSCHIEBEN VON
CHROMOSOMEN ODER ZUNXAUSSTRECKEN VON ZELLFORTSAETZEN . 46
3.1.4 DER MYOSIN-MOTOR UEBT RHYTHMISCH SCHWINGEND ZUGKRAEFTE
AUF EIN ACTINFILAMENT AUS 47
3.1.5 MITTELS DYNEIN ODER DYNAMIN GLEITEN MIKROTUBULI ANEINANDER
VORBEI UND LASSEN CILIEN SCHLAGEN 47
3.1.6 DER KINESIN-MOTOR BEWEGT VESIKEL ENTLANG VON MIKROTUBULI . . 47
3.1.7 RAETSELHAFTE PHAENOMENE UND EIN POTENTIELLER
ENTROPIE-GETRIEBENER .MOTOR . . 50
3.2 PASSAGE UND TRANSPORT VON SUBSTANZEN DURCH MEMBRANEN . . 50
3.2.1 NUR WENIGE KLEINE UND ZUGLEICH LIPOPHILE SUBSTANZEN KOENNEN
MEMBRANEN OHNE HILFE PASSIEREN; DIE MEISTEN SUBSTANZEN
MUESSEN MIT BESONDEREN TRANSLOKATOREN DURCHGESCHLEUST
WERDEN 50
3.2.2 LIPOPHILE SUBSTANZEN GELTEN ALS PERMEABEL; SIND SIE ES? 52
3.2.3 , . PASSIVE PERMEATION PER DIFFUSION KANN UEBER ZELLMEMBRANEN
HINWEG DURCHAUS SEHR RASCH ERFOLGEN; DOCH DANN NIMMT
DIE WANDERGESCHWINDIGKEIT RAPIDE AB .". * 52
INHALTSVERZEICHNIS XI
3.2.4 KANAELE UND CARRIER ERLEICHTERN DIE DIFFUSION
UND MACHEN SIE SELEKTIV 52
3.2.5 AUCH PASSIV HEREIN DIFFUNDIERENDE SUBSTANZEN LASSEN SICH
IN DER. ZELLE ANREICHERN 53
3.2.6 OSMOSE, DIE DIFFUSIONS-GETRIEBENE PERMEATION VON WASSER,
WIRD DURCH DAS ABFANGEN FREIEN WASSERS UNTERSTUETZT 55
3.2.7 WASSER WIRD INDIREKT MITTELS IONENPUMPEN
DURCH DIE MEMBRAN GEPUMPT 56
3.2.8 COTRANSPORT: AUCH DIE GRUNDNAHRUNG GLUCOSE WIRD OFT
MITTELS SYMPORT IN DIE ZELLE GEHOLT 57
3.2.9 AKTIVER TRANSPORT: ATP-GETRIEBENE PUMPEN WERDEN VOR ALLEM
ZUM AUFWAERTSTRANSPORT VON IONEN UND STARK POLAREN MOLEKUELEN
ENTGEGEN DEM LADUNGS- ODER KONZENTRATIONSGEFAELLE BENOETIGT . 57
3.2.10 IN IHREM OEFFNUNGSGRAD GESTEUERTE IONENKANAELE WERDEN
ZUR ERZEUGUNG VERAENDERLICHER ELEKTRISCHER SPANNUNGEN
UND DAMIT ZUR CODIERUNG, WEITERLEITUNG UND DECODIERUNG
VON INFORMATION BENUTZT 58
3.2.11 GAP JUNCTIONS SIND KANAELE, DIE ELEKTRISCHE STROEME
UND NIEDERMOLEKULARE SUBSTANZEN VON ZELLE ZU ZELLE
PASSIEREN LASSEN 58
3.2.12 BEI SEHR GROSSEN MOLEKUELEN, MOLEKUELAGGREGATEN UND PARTIKELN
HELFEN NUR ENDOCYTOSE, EXOCYTOSE ODER TRAENSCYTOSE 58
14 DIE GRUNDVERSORGUNG: GEHALT UND AUFBEREITUNG DER NAHRUNG J
4.1 WAS DIE NAHRUNG ENTHALTEN SOLLTE . . . 61
4.1.1 ES GIBT UNVERZICHTBARE, ESSENTIELLE, NAHRUNGSBESTANDTEILE:
BESTIMMTE AMINOSAEUREN, FETTSAEUREN, VITAMINE, ANORGANISCHE
IONEN UND SPURENELEMENTE 61
4.1.2 WARUM ALTE MENSCHEN WENIGER EIWEISS BRAUCHEN ALS JUNGE . 62
4.2 WOZU VITAMINE NOTWENDIG SIND . 62
4.2.1 IHRER HERKUNFT NACH SIND VITAMINE *SEKUNDAERE PFLANZENSTOFFE";
SIE KOENNEN ABER AUCH VON BAKTERIEN HERGESTELLT WERDEN 62
4.2.2 DIE MEISTEN WASSERLOESLICHEN VITAMINE SIND KOMPONENTEN
ODER VORSTUFEN VON COENZYMEN. DIE GEFAHR VON
HYPERVITAMINOSEN BEI UEBERDOSIERUNG IST BEI IHNEN GERING . . 63
4.2.3 BERI-BERI/POLYNEURITIS: ODER WIE DER KOERPER DEM DROHENDEN
TOD ZU ENTKOMMEN SUCHT .* .: 63
4.2.4 MANCHE FETTLOESLICHEN VITAMINE SIND VORSTUFEN
VON SIGNALMOLEKUELEN; BEI FETTLOESLICHEN VITAMINEN
SIND HYPERVITAMINOSEN MOEGLICH . ; .;. 66
4.2.5 DIE BENOETIGTEN VITAMINE SIND NICHT BEI ALLEN TIERISCHEN
ORGANISMEN GLEICH 68
XII INHALTSVERZEICHNIS
4.3 TIERISCHE KONTRA PFLANZLICHE KOST: WAS IST WISSENSCHAFT,
WAS AUSSERWISSENSCHAFTLICHE EINSTELLUNG? 68
4.3.1 DER VEGETARIER KANN AUCH AUF MEDIZINISCHE ARGUMENTE
VERWEISEN 68
4.3.2 AUCH PFLANZLICHE KOST KANN SEHR SCHAEDLICH SEIN 69
4.3.3 WIE SICH DER VOGEL UND MANCH ANDERES TIER
VOR TUECKISCHEN GIFTEN SCHUETZT ; 69
4.4 DIE KOERPERGRUNDARCHITEKTUR EINES LEBEWESENS SPIEGELT
SEINE STRATEGIE WIDER, SICH DIE LEBENSNOTWENDIGE NAHRUNG
ZU BESCHAFFEN 70
4.5 DAS EINSCHLEUSEN UND DER TRANSPORT DER NAHRUNG . . 71
4.5.1 VOM SAUGMUND ZUR MUEHLE:
DIE EVOLUTION UNSERES KAUAPPARATES 71
4.5.2 DAS VERSCHLUCKEN: EINE UNZULAENGLICHKEIT DER EVOLUTION
MUSS BEWAELTIGT WERDEN 72
4.5.3 PERISTALTISCHE WELLEN BEFOERDERN DIE ROHRPOST WEITER 73
4.6 DER VERDAUUNGSTRAKT ALS FLIESSBANDSTRASSE MIT FUNKTIONELLER
GLIEDERUNG: EIN KURZER UEBERBLICK 73
4.6.1 . DER MAGEN DIENT ALS ZWISCHENSPEICHER, LEISTET VORBEREITENDE
ARBEITEN UND STARTET DIE PROTEINVERDAUUNG 73
4.6.2 DER ZWOELFFINGERDARM (DUODENUM)
UND DIE BAUCHSPEICHELDRUESE: . .
JETZT GEHT DIE VERDAUUNGSARBEIT ERST RICHTIG LOS 74
4.6.3 DIE WEITEREN ABSCHNITTE DES DUENNDARMS (JEJUNUM, ILEUM):
BEENDIGUNG DES ABBAUS UND RESORPTION 75
4.6.4 DER DICKDARM MIT MAST- UND ENDDARM (COLON, RECTUM):
HEIMSTAETTE FUER SYMBIONTEN UND ORT
DER WASSERRUECKGEWINNUNG 75
4.7 DIE SALZSAEURE DES MAGENS STERILISIERT DIE NAHRUNG
UND DENATURIERT PROTEINE; DIE PRODUKTION DER SALZSAEURE
ERFORDERT EINE MILLIONENFACHE KONZENTRIERUNG 77
4.8 SCHUTZ VOR SELBSTVERDAU UND REGELUNG DER VERDAUUNG 77
4.8.1 VERDAUUNGSENZYME WERDEN ERST AN ORT UND STELLE AKTIVIERT . . 77
4.8.2 EIN REGELWERK MIT SENSOREN, NERVENLEITUNGEN
UND HORMONALEN SIGNALSTOFFEN DIRIGIERT DEN PROZESSVERLAUF . . 78
4.9 ENZYME UND SONSTIGE HILFSMITTEL ZUR ERSCHLIESSUNG
DER NAHRUNG . . 78
4.9.1 WOZU ZERLEGUNG, WENN HINTERHER WIEDER SYNTHESEN
FOLGEN MUESSEN? 80
4.9.2 DIE ENZYMATISCHE ZERLEGUNG DER KOHLENHYDRATE BEGINNT
IM MUNDRAUM UND ENDET ERST AN DER OBERFLAECHE
DER DUENNDARMZOTTEN. CELLULOSE UND CHITIN SIND JEDOCH
UNANGREIFBAR 80
INHALTSVERZEICHNIS XIII
4.9.3 DER GROESSTE TEIL DER ERWACHSENEN MENSCHHEIT VERTRAEGT
KEINE MILCHZUCKER-ENTHALTENDEN NAHRUNGSMITTEL;
MILCHVERTRAEGLICHKEIT IST KORRELIERT MIT DER HISTORISCHEN
AUSBREITUNG DER VIEHZUCHT 82
4.9.4 SYMBIONTEN: WAS MAN NICHT SELBER HAT,
KANN MAN SICH BORGEN 82
4.9.5 PROTEASEN: DIE VIELFALT POTENTIELLER AMINOSAEURESEQUENZEN
VERLANGT EINE VIELZAHL VON SPALTENDEN ENZYMEN 83
4.9.6 NUKLEASEN: DIE NAHRUNG ENTHAELT SCHLIESSLICH AUCH GENE
UND RNA 84
4.9.7 NUKLEASEN UND PROTEASEN WERDEN TEILWEISE VON ZELLEN
FREIGESETZT, DIE SELBSTMORD BEGEHEN 84
4.9.8 FETTE UND LIPIDE BRAUCHEN EINE BESONDERE BEHANDLUNG 85
4.10 RESORPTION UND ABTRANSPORT . 86
4.10.1 BEI DER RESORPTION KOMMT JEDE ART VON TRANSPORTSYSTEM
ZUM ZUGE . 86
4.10.2 LIPIDE GEHEN IHRE EIGENEN WEGE 86
; 5 DIE LEBER UND DIE ZENTRALE INTERNE GRUNDVERSORGUNG !
5.1 DIE LEBER ALS VERSORGUNGS-, HANDELS- UND ENTSORGURIGSZENTRALE
DES KOERPERS 91
5.1.1 ARBEITSTEILUNG HAT DEN VIELZELLER VORANGEBRACHT . 91
5.1.2 EIN ERSTER UEBERBLICK LAESST EINE GROSSE FUNKTIONSVIELFALT
ERKENNEN: VERSORGUNG DES KOERPERS MIT BLUTZUCKER, BLUTFETTEN
UND BLUTSERUM-PROTEINEN, ENTSORGUNGSFUNKTIONEN
MIT HARNSTOFF UND GALLENSAEUREN ALS ENDPRODUKTE,
UND MANCHE FUNKTIONEN MEHR 93
5.2 ERSTE HAUPTFUNKTION DER LEBER IST DIE BEREITSTELLUNG
DES BLUTZUCKERS 93
5.2.1 MANCHE ZELLEN, VOR ALLEM ROTE BLUTKOERPERCHEN
UND NERVENZELLEN, KOENNEN ZUR ENERGIEGEWINNUNG . :
NUR NOCH GLUCOSE VERWERTEN . . . 93
5.2.2 ZWISCHENSPEICHER FUER BLUTZUCKER IN DER LEBER IST GLYKOGEN . . 93
5.2.3 GLUCONEOGENESE: WENN ES NOTWENDIG UND RATSAM IST,
KANN GLUCOSE AUS LACTAT ODER AMINOSAEUREN SYNTHETISCH
HERGESTELLT WERDEN : 93
5.3 BLUTFETTE UND ANDERE LIPIDE 94
5.3.1 AUCH IN DER VERSORGUNG DES KOERPERS MIT FETTEN UND ANDEREN
LIPIDEN, UND BEI DEREN VERWERTUNG, HAT DIE LEBER
EINE MITTLERROLLE 94
5.3.2 MAN KANN AUS KOHLENHYDRATEN FETTE HERSTELLEN, LEIDER ABER
NICHT AUS FETTEN BLUTZUCKER 94
XIV INHALTSVERZEICHNIS
5.3.3 *BLUTFETTE" STAMMEN AUS DER LEBER UND KEHREN ZU IHR ZURUECK.
NACH GAENGIGER MEINUNG VON MEDIZINERN SOLL ES
*GUTE" UND *BOESE" GEBEN 96
5.4 REGELUNG DER ABGABE UND AUFNAHME VON BLUTZUCKER
UND BLUTFETTEN UEBER DIE HORMONE INSULIN UND GLUCAGON . 98
5.4.1 BLUTZUCKERSENKUNG IST NICHT DIE EIGENTLICHE FUNKTION
VON INSULIN; INSULIN-SIGNALE STIMULIEREN DAS EINSCHLEUSEN
VON GLUCOSE UND FETTSAEUREN IN DIE ZELLEN 98
5.4.2 BEIM DIABETES MELLITUS, DER BLUTZUCKERKRANKHEIT,
ENTGLEIST AUCH DER FETTSTOFFWECHSEL LEBENSGEFAEHRLICH . . 99
5.5 BLUTPROTEINE UND HORMONE ALS PRODUKTE DER LEBER. . 100
5.5.1 FAST ALLE QUANTITATIV INS GEWICHT FALLENDEN PROTEINE,
DIE MAN FREI GELOEST IM BLUT FINDET, STAMMEN VON DER LEBER,
MIT AUSNAHME DER ANTIKOERPER 101
5.5.2 DIE LEBER PRODUZIERT AUCH HORMONE:
SOMATOMEDINE (IGF) UND STEROID-VORLAEUFER 101
5.6 CHOLESTERIN, SEINE ABKOEMMLINGE UND DER ENTEROHEPATISCHE
KREISLAUF 101
5.6.1 CHOLESTERIN IST NICHT NUR SCHRECKGESPENST FUER CHOLESTERIN-
BEWUSSTE, SONDERN BESTANDTEIL DER ZELLMEMBRAN
UND ROHMATERIAL FUER DIE SYNTHESE VON GALLENSAEUREN
UND STEROIDHORMONEN 101
5.6.2 ' CHOLESTERIN KANN DIE *VERKALKUNG" DER BLUTGEFAESSE FOERDERN . 102
5.6.3 AUS CHOLESTERIN STELLT DIE LEBER STEROIDE
UND GALLENSAEUREN HER . . . .' 102
5.6.4 IM ENTEROHEPATISCHEN KREISLAUF GELANGEN GALLENSAEUREN
UND ANDERE PRODUKTE' DES KOERPERS IN DEN DARM
UND ZUR LEBER ZURUECK 103
5.7 EXKRETORISCHE UND ENTGIFTUNGSFUNKTIONEN DER LEBER . 103
5.7.1 DIE LEBER ENTSORGT UEBERSCHUESSIGES CHOLESTERIN ALS GALLENSALZ
UND UEBERSCHUESSIGEN BLUTFARBSTOFF ALS GALLENFARBSTOFFE 103
5.7.2 MUSKELZELLEN UND SONSTIGE KOERPERZELLEN UEBERGEBEN
DER LEBER IHREN STICKSTOFF IN FORM DER AMINOSAEUREN
ALANIN UND GLUTAMIN 104
5.7.3 DIE LEBERZELLE UEBERFUEHRT DEN STICKSTOFF IN HARNSTOFF,
DER GUT VERTRAEGLICH IST UND LEICHT VON DER NIERE
AUSGESCHIEDEN WERDEN KANN *. . 104
5.7.4 VIELE ENTGIFTUNGSFUNKTIONEN BERUHEN AUF DEM CYTOCHROM P450,
MITTELS DESSEN UNLIEBSAME SUBSTANZEN OXIDIERT UND DAMIT
WASSERLOESLICH UND AUSSCHEIDBAR GEMACHT WERDEN 106
INHALTSVERZEICHNIS XV
6 ENTSORGUNG UND WASSERHAUSHALT: DIE NIERE J
6.1 STICKSTOFFENTSORGUNG UND EXTRARENALE EXKRETION 107
6.1.1 AN DER ENTSORGUNG (EXKRETION) SIND VIELE ORGANE BETEILIGT . . 107
6.1.2 DIE ENTSORGUNG DES STICKSTOFFS BEREITET BESONDERE PROBLEME
UND BEGINNT IN JEDER EINZELNEN KOERPERZELLE 107
6.1.3 ES GIBT ZWEI HAUPTQUELLEN VON STICKSTOFF:. AMINOSAEUREN
UND NUKLEOTIDE, ABER VIELE POTENTIELLE ABBAUPRODUKTE'.' 109
6.1.4 AMMONIAK IST GIFTIG. WARUM? 109
6.1.5 NACH TRADITIONELLER LEHRE GIBT ES DREI HAUPTSAECHLICHE
MOEGLICHKEITEN, STICKSTOFF AUSZUSCHEIDEN: AMMONIOTELIE,
UREOTELIE UND URICOTELIE 111
6.1.6 ES GIBT NOCH VIELE ANDERE STOFFWECHSELENDPRODUKTE
UND AUCH EXTRARENALE ENTSORGUNG 112
6.2 DIE EXPLIZITEN EXKRETIONSORGANE DER LEHRBUECHER 114
6.2.1 PHYSIOLOGISCH WERDEN SEKRETIONSORGANE
UND FILTRATIONSORGANE UNTERSCHIEDEN ." 114
6.3 DIE NIERE DES MENSCHEN 116
6.3.1 DIE NIERE FILTRIERT OHNE VIEL FEDERLESEN ALLES NIEDERMOLEKULARE
HINAUS, HOLT SICH ABER DAS BENOETIGTE ZURUECK 116
6.3.2 SEHR WICHTIG IST AUCH DIE REGELUNG DES WASSERHAUSHALTS . 116
6.3.3 DAS EINZELNE FUNKTIONSMODUL IST DAS NEPHRON;
UNSERE NIERE HAT UEBER EINE MILLION DAVON 116
6.3.4 DER GLOMERULUS ALS ULTRAFILTER: DAS POCHENDE HERZ LIEFERT
DEN NOETIGEN FILTRATIONSDRUCK 117
6.3.5 WIE SUBSTANZEN WEITER BEHANDELT WERDEN
UND DER CLEARANCEWERT DES UROLOGEN BESTIMMT WIRD 117
6.3.6 WIE MAN WASSER OHNE WASSERPUMPEN UEBER MEMBRANEN '
TRANSPORTIERT ;. 119
6.3.7 VIELE SUBSTANZEN UND IONEN WERDEN VON PUMPEN
INS BLUT ZURUECKGEHOLT; WAESSER FOLGT OSMOTISCH NACH.
EIN GEGENSTROMSYSTEM ERLEICHTERT DIE RUECKFUEHRUNG 119
6.3.8 PRINZIPIEN DER RUECKFUEHRUNG UND KONZENTRIERUNG: * *
GEGENSTROMAUSTAUSCH, GEGENSTROMMULTIPLIKAETIORI, OSMOTISCHE
GRADIENTEN . . 120
6.3.9 IM WEITEREN VERLAUF DES TUBULUS MIT SEINER HENLESCHEN.
SCHLEIFE WERDEN NOCH MEHR IONEN UND WASSER ZURUECKGEWONNEN
UND EIN KONZENTRIERTER ENDHARN HERGESTELLT . 122
6.3.10 DIE NIERE LEISTET VIEL; WARUM KOENNEN WIR TROTZDEM
KEIN SEEWASSER TRINKEN? 124
6.3.11 BEI TIEREN BESTIMMT DIE LAENGE DER HENLESCHEN SCHLEIFE
DIE ERZIELBARE WASSERERSPARNIS 124
XVI INHALTSVERZEICHNIS
6.4 DIE REGELUNG DER NIERENFUNKTION 124
6.4.1 DIE REGELUNG DER NIERENFUNKTION ERFOLGT UEBER LOKALE
UND UEBERGEORDNETE KONTROLL- UND STEUERUNGSSYSTEME 124
6.4.2 DIE NIERE PASST SICH AUTOMATISCH WECHSELNDEM BLUTDRUCK AN,
UM EINE KONSTANTE FILTRATIONSRATE AUFRECHT ERHALTEN
ZU KOENNEN 124
6.4.3 EIN JUXTAGLOMULAERER APPARAT KONTROLLIERT VERMUTLICH
DIE HARNZUSAMMENSETZUNG 125
6.4.4 DAS RENIN-ANGIOTENSIN-SYSTEM KONTROLLIERT DEN ALLGEMEINEN
BLUTDRUCK UND DIE ALLGEMEINE NIERENLEISTUNG .'.; 125
6.4.5 WEITERE HORMONE, WIE ADIURETISCHES HORMON ADH,
ALDOSTERON UND ERYTHROPOIETIN GREIFEN EIN 125
7 IMMUNOLOGIE UND DIE ENTSORGUNG GROSSER ABFALLPRODUKTE
7.1 ENTSORGUNG GEALTETER ZELLEN 129
7.1.1 DIE LEBENSDAUER VIELER KOERPERZELLEN IST VIEL KUERZER
ALS DIE LEBENSDAUER DES GESAMTEN ORGANISMUS; DER UMSATZ
AN MANCHEN KURZLEBIGEN ZELLEN IST RIESIG 129
7.1.2 DIE LYMPHATISCHEN ORGANE, ALLEN VORAN DIE MILZ,
FANGEN VERBRAUCHTE BLUTZELLEN AB;
MAKROPHAGEN IN DER MILZ FRESSEN SIE AUF 129
7.2 ABWEHRSYSTEME AUF DER BASIS EINES IN DER EVOLUTION
ERWORBENEN WISSENS 129
7.2.1 ALLE LEBEWESEN MUESSEN MECHANISMEN DER ABWEHR
ZUR VERFUEGUNG HABEN 129
7.2.2 FREMDES WIRD AN CHARAKTERISTISCHEN MOLEKULAREN STRUKTUREN
ALS FREMD ERKANNT UND KANN ZU ABWEHRREAKTIONEN FUEHREN,
OHNE DASS EIN IMMUNSYSTEM VORHANDEN SEIN MUESSTE 129
7.2.3 EINE UNSPEZIFISCHE IMMUNITAET HAT DEN VORTEIL,
RASCH VERFUEGBAR ZU SEIN, ABER DEN NACHTEIL, NICHT SCHNELL
AUF NEUES REAGIEREN ZU KOENNEN 130
7.2.4 AUCH BEI VERTEBRATEN GIBT ES EIN SOGENANNTES UNSPEZIFISCHES
ABWEHRSYSTEM, DAS FREILICH RECHT SPEZIFISCH REAGIERT 130
7.3 DAS LERRIFAEHIGE IMMUNSYSTEM DER VERTEBRATEN . 131
7.3.1 DAS LERNFAEHIGE IMMUNSYSTEM BASIERT AUF DEN LYMPHOCYTEN;
DAVON GIBT ES ZWEI HAUPTTYPEN: B-ZELLEN UND T-ZELLEN 131
7.3.2 ANTIGENE SIND HOEHERMOLEKULARE SUBSTANZEN MIT FREMDARTIGEN
MOLEKULAREN BESONDERHEITEN, UM DIE SICH
DAS IMMUNSYSTEM KUEMMERN MUSS; KLEINE MOLEKUELE
WERDEN VON DER NIERE ENTSORGT 131
7.3.3 LYMPHOCYTEN ERKENNEN ANTIGENE SUBSTANZEN
UND INFEKTIONSKEIME MITTELS BESONDERER REZEPTOREN . 132
INHALTSVERZEICHNIS XVII
7.3.4 DIE ART UND WEISE, WIE DAS IMMUNSYSTEM LERNT, GLEICHT
DER ART UND WEISE, WIE IN DER EVOLUTION NEUES WISSEN
ERWORBEN WIRD: ZUFALLSPROZESSE ERZEUGEN EINE RIESIGE ZAHL
VON REZEPTORVARIANTEN; DIE PASSENDEN VARIANTEN WERDEN
DURCH EINEN POSITIVEN SELEKTIONSPROZESS AUSGESUCHT . 133
7.4 DAS GENERIEREN VON VIELFALT BEI DER ERZEUGUNG
DER ANTIGEN-ERKENNENDEN REZEPTOREN UND DER ANTIKOERPER . . 133
7.4.1 UNERSCHOEPFLICHE VIELFALT DURCH SOMATISCHE REKOMBINATION
UND HYPERMUTATION ." 133
7.4.2 ANTIGEN STIMULIERT B-ZELLEN ZUR VERMEHRUNG
%
(POSITIVE KLONSELEKTION) UND ZUR ANTIKOERPERPRODUKTION . 135
7.4.3 ANTIKOERPER SIND ABGESTOSSENE B-ZELL-REZEPTOREN
MIT VIELFAELTIGEN FUNKTIONEN 136
7.5 FUNKTIONEN DER ANTIKOERPER 136
7.5.1 ANTIKOERPER HELFEN, LOESLICHES ANTIGEN UND FREMDZELLEN
FRESSBAR ZU MACHEN, FREMDZELLEN ZU LYSIEREN UND HABEN
NOCH MANCH ANDERE FUNKTIONEN . . . 136
7.6 T-ZELLEN, MHC UND ANTIGENPRAESENTATION . . . 137
7.6.1 T-ZELLEN MUESSEN HELFEN, FREMDES ZU IDENTIFIZIEREN 137
7.6.2 DIE SELTSAME GESCHICHTE MIT DEM MHC
UND DER ANTIGENPRAESENTATION 139
7.6.3 EXTRAZELLULAERES MATERIAL KANN DURCH ENDOCYTOSE
ZU INTRAZELLULAEREM WERDEN. DIES NUTZEN DIE PROFESSIONELLEN
PHAGOCYTEH AUS, UM DIE T-ZELLEN BEI DER IDENTIFIZIERUNG
FREMDER PROTEINE ZU BETEILIGEN 140
7.6.4 DIE T-ZELLEN KONTROLLIEREN DEN MHC-PERSONALAUSWEIS,
SENDEN ALARMSUBSTANZEN AUS ODER ENTWICKELN
KILLERAKTIVITAETEN, BESONDERS GEGEN VIRUS-INFIZIERTE ZELLEN . 140
) 7.7 VERSTAERKEREFFEKTE UND LANGANHALTENDE IMMUNITAET 141
7.7.1 VERSTAERKEREFFEKTE FUEHREN ZUR VERMEHRUNG
IMMUNREAKTIVER ZELLEN 141
7.7.2 GEDAECHTNISZELLEN VERMITTELN LANGANHALTENDE IMMUNITAET
UND RASCHE REAKTIVIERBARKEIT EINER IMMUNANTWORT . 142
7.7.3 BEI VIELEN IMMUNREAKTIONEN, EINSCHLIESSLICH ENTZUENDUNGS-
REAKTIONEN, ALLERGIEN UND AUTOIMMUNKRANKHEITEN,
SIND WEITERE IMMUNZELLEN WIE MAKROPHAGEN, GRANULOCYTEN
UND MASTZELLEN BETEILIGT 142
7.8 LERNEN VON SELBST ODER FREMD UND IMMUNTOLERANZ 143
7.8.1 DEM IMMUNSYSTEM IST DIE KENNTNIS DES SELBST
NICHT ANGEBOREN . . .:. 143
7.8.2 DER LERNPROZESS BASIERT AUF POSITIVER KLONSELEKTION
ODER NEGATIVER KLONELIMINATION . . . 143
7.8.3 DAS BLUTGRUPPENSYSTEM IST RESULTAT DES LERNVORGANGS 143
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
7.8.4 FEHLERHAFTES LERNEN UND FALSCHE ENTSCHEIDUNGEN:
AUTOIMMUNREAKTIPNEN *.;.-.* 144
7.9 AUS DER PRAXIS DES LABORS: MONOKLONALE ANTIKOERPER
UND IMMUNFLUORESZENZ 145
7.9.1 ANTIKOERPER WERDEN IN DER FORSCHUNG UND IM MEDIZINISCHEN
DIAGNOSELABOR BENOETIGT 145
7.9.2 HYBRIDOMAZELLEN ERZEUGEN (NAHEZU) UNBESCHRAENKT LANGE
MONOKLONALE ANTIKOERPER GLEICHBLEIBENDER QUALITAET 145
7.10 VIELFALT UND EVOLUTION DER ABWEHRSYSTEME IM TIERREICH . 145
7.10.1 INSEKTEN UND ANDERE WIRBELLOSE HABEN VIELERLEI
ABWEHRMECHANISMEN GEGEN KRANKHEITSERREGER ZUR VERFUEGUNG 146
7.10.2 ABWEHR VON RAUMKONKURRENTEN BEI SESSILEN ORGANISMEN . . . 146
7.10.3 DAS ADAPTIVE IMMUNSYSTEM MIT SEINEN ANTIKOERPERN
IST VERMUTLICH IN DER EVOLUTION DER CHORDATEN ENTSTANDEN . 147
; 8 PHYSIOLOGIE DER ERYTHROCYTEN UND ATEMORGANE ;
8.1 WAS ATMUNG MEINEN KANN : 149
8.1.1 ATMUNG ALS *AEUSSERE ATMUNG" HEISST: VERSORGUNG DES KOERPERS
MIT SAUERSTOFF UND SEINE ENTSORGUNG VON KOHLENDIOXID 149
8.1.2 LEHRBUECHER KENNEN ABER AUCH EINE *INNERE ATMUNG", WORUNTER
DER ZELLINTERNE OXIDATIVE STOFFWECHSEL VERSTANDEN WIRD . 149
8.2 DIFFUSION UND KONVEKTION DER ATEMGASE . 149
8.2.1 PARTIALDRUCKDIFFERENZEN BESTIMMEN DIE GENERELLE RICHTUNG
DES GASFLUSSES 149
8.2.2 IM GROSSEN KOERPER REICHT DIFFUSION NICHT AUS; SIE MUSS VON
VENTILATION, PERFUSION UND KONVEKTION UNTERSTUETZT WERDEN . 149
BOX 8.1 ZUR PHYSIK DER ATEMGASE . . . . ./. . 15CJ
8.3 HAEMOGLOBIN, MYOGLOBIN UND ANDERE SAUERSTOFFSPEICHER . 156
8.3.1 WIRBELTIERE BESITZEN ZWEI INTERNE SAUERSTOFFSPEICHER:
HAEMOGLOBIN UND MYOGLOBIN . . . . . . 156
8.3.2 WARUM HAEM SAUERSTOFF BINDET, UND WIE MAN SICH EFFEKTIV
VERGIFTEN KANN 157
8.3.3 DIE SAUERSTOFFBINDUNGS- UND DISSOZIATIONSKURVEN:
VIEL GELEHRT UND VIEL ABGEFRAGT 158
8.3.4 AUF MOLEKULAREM NIVEAU ZEIGT EINE SIGMOIDALE KURVE
ALLOSTERIE UND KOOPERATIVITAET AN 159
8.3.5 DIE KOOPERATIVITAET BEGUENSTIGT DIE SAUERSTOFFAUFNAHME
IN DER LUNGE UND DIE ABGABE AN DEN VERBRAUCHSORTEN 159
8.3.6 DIE SAUERSTOFFAFFINITAET DES HAEMOGLOBIN IST BEIM UNGEBORENEN
KIND UND MANCHEM TIER HOEHER ALS BEI UNS ERWACHSENEN,
DARF ABER NICHT ZU HOCH SEIN 160
INHALTSVERZEICHNIS XIX
8.3.7 DIE AFFINITAET DES HAEMOGLOBINS ZU SAUERSTOFF KANN IN GEWISSEN
GRENZEN PHYSIOLOGISCH GESTEUERT WERDEN: DER BOHR EFFEKT . 161
8.4 FUNKTION DER ERYTHROCYTEN BEI DER BESEITIGUNG
DES KOHLENDIOXID . . . 161
8.4.1 NACKTES CO
2
KANN GEFAEHRLICH SEIN; GLOBIRI KANN EINEN KLEINEN
TEIL DES CO
2
AN SICH BINDEN UND UNSCHAEDLICH MACHEN 161
8.4.2 DER GROESSTE TEIL DES CO
2
WIRD MIT HILFE DER ERYTHROCYTEN-
ENZYMS IN HARMLOSES HYDROGENCARBONAT UEBERFUEHRT;
DIESE UMWANDLUNG MUSS REVERSIBEL SEIN : 161
8.4.3 HAEMOGLOBIN VERMITTELT ZWISCHEN DEN CHEMISCH INERTEN
GASEN CO
2
UND O
2
EINE FUNKTIONEILE KOOPERATION 162
8.5 ATEMORGANE UND IHRE VENTILATION 163
8.5.1 DIE ERNEUERUNG DER ATEMLUFT IN UNSERER LUNGE
IST NICHT OPTIMAL 163
8.5.2 ATEMPUMPEN ARBEITEN HAEUFIG DADURCH, DASS SIE ABWECHSELND
UNTERDRUCK UND UEBERDRUCK ERZEUGEN 163
8.5.3 MANCHE TIERE HABEN EFFIZIENTERE ATEMORGANE ALS WIR 164
8.5.4 DIE VENTILATION DER LUNGE UND IHRE PERFUSION WIRD UEBER
FUEHLER GEREGELT, DIE DEN PCO
2
DES BLUTES MESSEN -.-. 166
8.6 ATEM- UND SONSTIGE PROBLEME BEIM TAUCHEN 167
8.6.1 WER MIT VERSTAND TAUCHEN WILL,
MUSS SICH MIT PHYSIK BEFASSEN 167
8.6.2 DER KOERPER HAELT VIEL DRUCK AUS - MIT AUSNAHME DER LUNGE . 169
8.6.3 SCHON BEIM TAUCHEN IM SCHWIMMBAD GIBT ES PROBLEME,
WENN MAN SEINE GRENZEN NICHT KENNT 170
8.6.4 DER WASSERDRUCK SETZT DER MOEGLICHKEIT DES SCHNORCHELNS
FRUEHE GRENZEN 170
8.6.5 GERAETETAUCHEN: MAN VERTRAUT SICH DEM DRUCKAUTOMATEN AN . . 170
8.6.6 LEBENSGEFAHREN DER PHYSIOLOGIE, TAUCHERKRANKHEITEN 171
8.6.7 TAUCHENDE MEERESSAEUGER KOENNEN ES BESSER 171
8.7 ATEMNOETE UND HOEHENKRANKHEIT IM GEBIRGE . 172
8.7.1 DIE ADAPTATIONSFAEHIGKEIT DES MENSCHEN KENNT GRENZEN 172
8.7.2 NICHT NUR DIE SAUERSTOFFARMUT, AUCH DER GERINGE LUFTDRUCK
KANN LEBENSGEFAEHRLICH WERDEN 172
9 DER KREISLAUF
9.1 DER ZOOLOGE ENTDECKT VERSCHIEDENE KATEGORIEN
VON VERTEILERFLUESSIGKEITEN ALS VERMITTLER ZWISCHEN AUSSENWELT
UND INNENWELT UND ALS SPEDITEURE IM KOERPER 175
[JBBX ?|;E , LEITTWENIG STROEMUNGSPHYSIK I ;. . ;.'"* *:.'";;.L . . .V:
. . ;. . . ; . . .'. 176
XX INHALTSVERZEICHNIS
9.2 EINKREISSYSTEM DER FISCHE VERSUS ZWEIKREISSYSTEM *:
DER SAEUGER 177
9.2.1 AM BEGINN DER EVOLUTIONSGESCHICHTE STEHT EIN EINKREISSYSTEM,
AM ENDE EIN DOPPELKREISSYSTEM 177
9.2.2 DIE LUNGE WURDE VON FISCHEN FUER DEN NOTFALL *ERFUNDEN" . 178
9.2.3 DIE UMSTELLUNG VOM EINKREISSYSTEM DER FISCHE AUF DAS
ZWEIKREISSYSTEM DER SAEUGER WAR EIN SCHWIERIGES UNTERFANGEN,
DAS VIELE MILLIONEN JAHRE EVOLUTION IN ANSPRUCH NAHM 178
9.2.4 IM MUTTERLEIB HATTEN AUCH WIR NOCH EINEN *FISCHKREISLAUF";
DIE UMSTELLUNG AUF DAS ZWEIKREISSYSTEM BEI DER GEBURT
WAR NICHT LEICHT 179
9.3 IM ZENTRUM STEHT DAS HERZ 179
9.3.1 DAS HERZ IST EINE SAUG-DRUCK-PUMPE 179
9.3.2 DAS HERZ PUMPT 300 BIS 1000 LITER PRO STUNDE 181
9.4 DIE STEUERUNG DER BLUTSTROEME 181
9.4.1 UM DEN GLOBALEN STROM ZU STEUERN, WIRD ZUERST DIE PUMPE
REGULIERT 181
9.4.2 VARIABLE WIDERSTAENDE IN DEN BLUTGEFAESSEN ERLAUBEN ES,
DAS BLUT JE NACH DEN ERFORDERNISSEN IN VERSCHIEDENE REGIONEN
DES KOERPERS ZU LENKEN 183
9.5 BLUTDRUCK UND DER WEITE WEG DURCH DEN KOERPER 183
9.5.1 DIE *WINDKESSELFUNKTION" DER ARTERIEN DAEMPFT BLUTDRUCK-
SCHWANKUNGEN UND VERBESSERT DIE EFFEKTIVITAET
DES BLUTTRANSPORTS 183
9.5.2 LEBENSWEISHEITEN UND FAUSTREGELN FUER BLUTDRUCK-GEFAEHRDETE:
^100 PLUS LEBENSALTER 184
9.5.3 KAPILLARISIERUNG FOERDERT DEN STOFFAUSTAUSCH
IN MEHRFACHER HINSICHT 184
9.5.4 IN MANCHE GEBIETE, Z. B. INS GEHIRN, WIRD DER BLUTSTROM
AUTOREGULATORISCH KONSTANT GEHALTEN 186
9.5.5 IN DEN VENEN MUESSEN HILFSMASSNAHMEN
EINEN AUSREICHENDEN FLUSS GEWAEHRLEISTEN 186
9.6 BLUTGERINNUNG - ODER WIE MAN BLUTGEFAESSE ABDICHTET 187
9.6.1 BLUTGERINNUNG IST EIN DAUERVORGANG; ER DIENT DEM ABDICHTEN
DER GEFAESSE 187
9.6.2 BEI VERLETZUNGEN SORGT EIN SYSTEM KONTROLLIERTER BLUTGERINNUNG
FUER ABDICHTUNG; DABEI ERMOEGLICHT EINE KASKADE VON
SERINPROTEASEN DIE ERZEUGUNG EINES POLYMEREN FIBRINNETZES . 187
9.6.3 DIE UMKEHRUNG DES VORGANGS SCHUETZT VOR HERZINFARKT
UND SCHLAGANFALL 189
9.7 ES GIBT EINEN WASSERKREISLAUF ZWISCHEN BLUTKAPILLAREN
UND GEWEBE; DIE LYMPHDRAINAGE ERGAENZT IHN 189
9.7.1 IN DEN KAPILLAREN WIRD FILTRIERT UND RESORBIERT . . . 189
INHALTSVERZEICHNIS XXI
9.7.2 DAS LYMPHDRAINAGESYSTEM IST MIT FILTERN BESTUECKT
UND WIRD VON MUSKULAEREN PUMPEN BETRIEBEN 190
! 10 DAS VEGETATIVE NERVENSYSTEM - ]
10.1 REGELKREIS-AUTOMATEN UND IHRE KONTROLLE DURCH DAS AUTONOME,
VEGETATIVE NERVENSYSTEM 191
10.1.1 WARUM SICH DAS GEHIRN MIT VEGETATIVEN FUNKTIONEN
BEFASSEN MUSS 191
10.1.2 VIELES, WAS ES ZU REGELN GILT, SPIEGELT SICH IN WERTEN DES BLUTES
UND KREISLAUFS WIDER 192
10.1.3 DER REGELKREIS: WIE ER FUNKTIONIERT UND WELCHE BEGRIFFE
MAN KENNEN SOLLTE . . . 192
10.1.4 PHYSIOLOGISCHE REGLER SIND SERVOREGLER UND KOENNEN NEUEN
SOLLWERTEN FOLGEN 194
10.1.5 REGLER KOENNEN IN SCHWINGUNGEN GERATEN UND EINE
REGLERKATASTROPHE VERURSACHEN 194
10.1.6 INFORMATION IN PHYSIOLOGISCHEN REGELKREISEN WIRD NERVAL
ODER HORMONAL UEBERMITTELT * * * * * * * 196
10.2 REGELKREISE FUER ATMUNG, KREISLAUF, BLUTDRUCK 196
10.2.1 ATMUNG: EIN ZENTRALER RHYTHMUSGENERATOR
MUSS AUF ERHOEHTEN KOHLENDIOXIDGEHALT UND VERMINDERTEN
SAUERSTOFFGEHALT DES BLUTES REAGIEREN 196
10.2.2 KREISLAUF: NICHT NUR DER ARZT UND HOCHDRUCKPATIENT
BESITZEN BLUTDRUCKMESSER 198
10.3 NEUROVEGETATIVE STEUERUNG: SYMPATHICUS UND
PARASYMPATHICUS SORGEN FUER SINNVOLLE GESAMTREAKTIONEN . 199
10.3.1 SYMPATHICUS UND PARASYMPATHICUS HABEN WENIG MIT UNSERER
GEFUEHLSWELT ZU TUN, SONDERN BEZEICHEN ZWEI SUBSYSTEME
DES NERVENSYSTEMS . . . . 199
10.3.2 ANATOMIE UND TRANSMITTER DER SYMPATHISCHEN
UND PARASYMPATHISCHEN SUBSYSTEME 199
10.3.3 LEISTUNGSBEREITSCHAFT UND.STRESS ODER SATTES RUHEBEDUERFNIS . .
200
10.3.4 EINE DUALE INNERVATION STEUERT ANTAGONISTISCHE REAKTIONEN . .201
10.3.5 DAS SYMPATHISCHE SYSTEM WIRD UNTERSTUETZT
DURCH HORMONELLE SIGNALE 203
10.4 THERMOREGULATION 203
10.4.1 DER ZOOLOGE KENNT POIKILOTHERME UND HOMOIOTHERME,.
EKTOTHERME UND ENDOTHERME 203
10.4.2 IM REGELKREIS DER HOMOIOTHERMEN SAEUGER UND DES MENSCHEN
WIRD DIE KERNTEMPERATUR KONTROLLIERT; DAS REGELZENTRUM
SITZT IM HYPOTHALAMUS : . . .
;
.;'. 204
10.4.3 STELLGLIEDER FUERS KUEHLEN . . . ; 204
XXII INHALTSVERZEICHNIS
10.4.4 EINE GEGENSTROM-WAERMEAUSTAUSCH-TECHNIK
FUEHRT UEBERSCHUESSIGE WAERME AB, ODER SPART ENERGIE
UND VERHINDERT DAS ERFRIEREN DES VOGELBEINS 205
10.4.5 STELLGLIEDER FUERS HEIZEN: WIE MAN MEHR WAERME PRODUZIERT . . 206
10.4.6 . DAS BRAUNE FETTGEWEBE VIELER TIERE UND DES SAEUGLINGS
IST EINE SPEZIELLE HEIZUNG 206
10.4.7 KLEINE.TIERE SPAREN ENERGIE IM SCHLAF: WINTERSCHLAF
UND TORPOR . . 207
10.4.8 DIE KOERPERTEMPERATUR SCHWANKT TAGESPERIODISCH UND - '
BEI DER FRAU - IM RHYTHMUS DES MENSTRUATIONSZYKLUS 208
11 HORMONALE STEUERUNG
11.1 HORMONALE VERSUS NERVALE SIGNALUEBERMITTLUNG -
EIGENTUEMLICHKEITEN, DEFINITIONEN 209
11.1.1 BOTSCHAFTEN UND BEFEHLE KOENNEN UEBER *RUNDFUNK"
ODER UEBER EIN *TELEFONNETZ" UEBERMITTELT WERDEN 209
11.1.2 HORMONALE SIGNALE, TRIGGERN VORPROGRAMMIERTE ANTWORTEN . 209
11.1.3 AEUSSERE HORMONALE SIGNALE WERDEN IN DEN ZIELZELLEN UEBER TRANS-
DUKTIONSSYSTEME IN ZELLINTERNE SEKUNDAERE SIGNALE UMCODIERT . 211
11.1.4 HORMONE SIND IN SPUREN WIRKSAM; MAN KOMMT IHNEN
DURCH BIOASSAYS AUF DIE SPUR 211
11.1.5 CHEMISCH GEHOEREN BISHER IDENTIFIZIERTE HORMONE
1
IN IHRER GROSSEN MEHRZAHL EINER VON VIER VERSCHIEDENEN
^ SUBSTANZKLASSEN AN: PPLYPEPTIDE, AMINOSAEURE-ABKOEMMLINGE,
STEROIDE UND EICOSANOIDE . . 212
11.1.6 WAS EIN HORMON IST, IST NICHT NUR SACHE DER DEFINITION,
SONDERN AUCH DER TRADITION 213
11.1.7 BEGRIFFE WIE ENDOKRIN, PARAKRIN UND.AUTOKRIN DEUTEN .
. AUF REICHWEITE, WEGE UND ZIELE 213
11.1.8 BEGRIFFE WIE *GLANDULAERE" UND *AGLANDULAERE HORMONE",
*DIFFUSES ENDOKRINES SYSTEM" UND *GEWEBSHORMONE"
DEUTEN AUF DEN URSPRUNG IM KOERPER 213
11.2 KOPPELUNG VON ZENTRALNERVENSYSTEM UND HORMONSYSTEM . 214
11.2.1 HORMONSYSTEME SIND HIERARCHISCH GEGLIEDERT
UND UNTERSTEHEN DEM ZNS 214
11.2.3 *KINDER WACHSEN IM SCHLAF". HORMONE WERDEN OFT
IN RHYTHMISCHEN SCHUEBEN FREIGESETZT UND WIRKEN
AUF DAS ZENTRALNERVENSYSTEM ZURUECK 215
11.3 DAS HORMONSYSTEM DER WIRBELTIERE 215
11.3.1 DAS HORMONSYSTEM STARTET IM ZWISCHENHIRN . 215
11.3.2 DIE HYPOPHYSE, DIE FUEHRENDE HORMONDRUESE, GLIEDERT SICH
IN ADENOHYPOPHYSE (VORDERLAPPEN), MITTELLAPPEN
UND NEUROHYPOPHYSE (HINTERLAPPEN) 216
INHALTSVERZEICHNIS XXIII
11.3.3 DIE HORMONE DES HYPOTHALAMUS UND DER HYPOPHYSE SIND
DURCHWEG PEPTIDE ODER POLYPEPTIDE. SIE LEITEN SICH VON
PROHORMONEN AB, IN DENEN NOCH MANCH WEITERE POTENTIELLE
HORMONE STECKEN 218
11.3.4 EIN KURZER STECKBRIEF KLASSISCHER HORMONE DES HYPOTHALAMUS
UND DER HYPOPHYSE . . . . 219
11.3.5 DAS JODHALTIGE THYROXIN DER SCHILDDRUESE LAESST UNS BRENNSTOFF
VERFEUERN UND SCHICKT DIE KAULQUAPPE IN METAMORPHOSE . 221
11.3.6 INTRAZELLULAER WIRD THYROXIN AN DEN GLEICHEN TYP * **
VON REZEPTOREN GEKOPPELT, MIT DEM DIE ZELLE AUCH
STEROIDHORMONE AUFFAENGT * * * * 221
11.3.7 NEBENSCHILDDRUESE UND C-ZELLEN DER SCHILDDRUESE
LIEFERN HORMONE, DIE BEI DER REGULATION DES CALCIUM-
SPIEGELS IM BLUT VON BEDEUTUNG SIND 222
11.3.8 AN DER REGULATION DES IONEN-UND WASSERHAUSHALTS SIND
VIELE INSTANZEN UND HORMONALE SIGNALSUBSTANZEN BETEILIGT,
VOR ALLEM ADIURETIN, ALDOSTERON
UND DIE RENIN-ANGIOTENSIN-KASKAEDE 224
11.3.9 DIE REGULATION DES BLUTZUCKERSPIEGELS DURCH INSULIN
UND GLUCAGON ERFOLGT DURCH AUTONOME REGELKREISE;
ABER DAS GEHIRN KONTROLLIERT MIT . . . .-. 224
11.3.10 FETTLEIBIGKEIT KONTRA MAGERSUCHT; DAS HORMONALE LEPTIN . '225
11.3.11 UNTER BEDINGUNGEN DES STRESSES IST DER BEDARF
AN BLUTZUCKER ERHOEHT. DIE ALARMHORMONE ADRENALIN
UND CORTISOL GREIFEN EIN . 225
11.3.12 DAS CORTISOL DER NEBENNIERENRINDE HAT BESONDERS
VIELFAELTIGE, MEDIZINISCH WICHTIGE WIRKUNGEN -
EINSCHLIESSLICH UNERWUENSCHTER NEBENWIRKUNGEN 225
11.4 DIE STEUERUNG DER SEXUALENTWICKLURIG,
DES MENSTRUATIONSZYKLUS UND DER SCHWANGERSCHAFT 228
11.4.1 DIE ENTWICKLUNG DES MAENNLICHEN GESCHLECHTS ERFOLGT
:
IN STUFEN UNTER HORMONALER KONTROLLE * '.-.- 228
11.4.2 BEI DER MEHRZAHL DER WIRBELTIERE GIBT ES ZYKLISCHE
FORTPFLANZUNGSPERIODEN; BEIM MENSCHEN IST IM
MENSTRUATIONSZYKLUS EIN REST ERHALTEN 229
11.4.3 DIE STEUERUNG DES MENSTRUATIONSZYKLUS VOLLZIEHT SICH
AUF DREI EBENEN: HYPOPHYSE, OVAR UND UTERUS.
RUECKKOPPELUNGSSCHLEIFEN TRAGEN ZUR ERZEUGUNG *
EINER RHYTHMIK BEI , 229
11.4.4 IN DER SCHWANGERSCHAFT MUSS DER KEIM DAS KOMMANDO
UEBERNEHMEN, WENN ER UEBERLEBEN WILL 231
11.4.5 DIE PILLE: EIN HORMON-COCKTAIL, AUF JEDEN FALL
EIN STOFFGEMISCH, DAS IN DEN HORMONHAUSHALT EINGREIFT . 231
XXIV INHALTSVERZEICHNIS
11.5 DAS HORMONSYSTEM DER METAMORPHOSE 233
11.5.1 DIE METAMORPHOSE DES FROSCHES: PARADEBEISPIEL EINES
HORMONGESTEUERTEN ENTWICKUNGSVORGANGES 233
11.5.2 DIE METAMORPHOSE DES SCHMETTERLINGS: AUF DEN ERSTEN
BLICK GIBT ES ZWISCHEN FROSCH UND SCHMETTERLING
WENIG GEMEINSAMES 235
11.5.3 BEI INSEKTEN WIE BEI WIRBELTIEREN WIRD DIE METAMORPHOSE
MIT GEHIRNHORMONEN GESTARTET ; 235
11.5.4 BEI INSEKTEN WIE BEI WIRBELTIEREN KENNEN WIR
EIN METAMORPHOSE-FOERDERNDES UND EIN
METAMORPHOSE-BREMSENDES HORMON 235
11.5.5 PFLANZEN BENUTZEN FALSCHE HORMONE, UM SICH GEGEN
INSEKTENFRASS ZU SCHUETZEN 237
11.6 GENREGULATORISCHE UND ANDERE FUNKTIONEN
DER STEROIDHORMONE UND VON THYROXIN 237
11.6.1 NACH GAENGIGER LEHRMEINUNG DIFFUNDIEREN LIPOPHILE
SIGNALSUBSTANZEN DIREKT DURCH ZELLMEMBRANEN.
.ES GIBT GRUENDE FUER ZWEIFEL 237
11.6.2 THYROXIN UND STEROIDHORMONE BINDEN AN REZEPTOREN,
DIE ZUR GLEICHEN PROTEINFAMILIE GEHOEREN
UND EINE DNA-BINDUNGSDOMAENE HABEN 238
11.6.3 NICHT ALLE WIRKUNGEN DER STEROIDHORMONE BASIEREN
AUF GENAKTIVIERUNG 239
I 12 SIGNALTRANSDUKTION )
12.1 ^ SIGNALTRANSDUKTION: DIE UMCODIERUNG EINER EXTERNEN
BOTSCHAFT IN ZELLINTERNE SIGNALE 241
12.1.1 SIGNALTRANSDUKTION IST DIE WEITERLEITUNG EINER BOTSCHAFT
UEBER DIE ZELLMEMBRAN HINWEG INS ZELLINNERE 241
12.1.2 BEI DER INTRAZELLULAEREN VERSTAERKUNG UND VERTEILUNG
DER BOTSCHAFT UND IHRER BEANTWORTUNG SPIELEN
PROTEINKINASEN EINE ZENTRALE ROLLE . . . 242
12.2 WICHTIGE TRANSDUKTIONSSYSTEME 245
12.2.1 DAS CAMP-PKA-SYSTEM IST DAS AM LAENGSTEN BEKANNTE
UND ES IST EINES, BEI DEM DIE VIELGENANNTEN G-PROTEINE
INVOLVIERT SIND . 245
12.2.2 DAS PI-PKC-SYSTEM IST KOMPLEXER UND NOCH FLEXIBLER 246
12.2.3 DER INSULINREZEPTOR IST DAS PARADEBEISPIEL
FUER EINEN TRANSMEMBRAN-TYROSINKINASE REZEPTOR 246
12.2.4 CALCIUMIONEN ALS INTRAZELLULAERE MESSENGER 248
12.2.5 OFT WIEDERKEHRENDE EINZELKOMPONENTEN SIND: G-PROTEINE,
CALMODULIN, TRANSKRIPTIONSFAKTOREN ; 248
INHALTSVERZEICHNIS XXV
! 13 , BIORHYTHMIK I: CIRCADIANE RHYTHMEN UND INNERE UHREN J
13.1 INNERE UHREN MIT (UNGEFAEHREM) 24-STUNDENGANG . . 251
13.1.1 TAGESPERIODISCHE BIORHYTHMEN KOENNEN REIN EXOGEN SEIN,
NACH DEM SANDUHRPRINZIP ABLAUFEN ODER ENDOGEN SEIN 251
13.1.2 DIE EXISTENZ INNERER UHREN WIRD DURCH DAS AUFTRETEN
*FREILAUFENDER RHYTHMEN" UND DURCH GENETISCHE
EXPERIMENTE NACHGEWIESEN . 252
13.1.3 AUCH BEIM MENSCHEN HAT MAN FREILAUFENDE RHYTHMEN
REGISTRIERT 253
13.1.4 BIOLOGISCHE UHREN SIND ANGEBOREN, TEMPERATURKOMPENSIERT
UND BEGRENZT VERSTELLBAR 253
13.1.5 BEI EXPERIMENTELLER ZEITVERSCHIEBUNG MIT
LICHTIMPULSEN REGISTRIERT MAN EINE CHARAKTERISTISCHE
PHASE-RESPONSE CURVE * 254
13.2 ZENTRALUHREN 254
13.2.1 ES GIBT IM TIERISCHEN UND MENSCHLICHEN KOERPER WOHL
VERSCHIEDENE UHREN; SIE MUESSEN VON EINER ZENTRALUHR
SYNCHRONISIERT WERDEN 254
13.2.1 EIN DRITTES AUGE, DAS PINEALORGAN (EPIPHYSE) UND EIN
HORMON: DIE MUTMASSLICHE ZENTRALUHR DER NICHTSAEUGER 255
13.2.2 ALLNAECHTLICH UND IM ENDOGENEN RHYTHMUS ERZEUGT
DIE EPIPHYSE DER WIRBELTIERE DAS HORMON MELATONIN,
EIN DERIVAT DER MINOSAEURE TRYPTOPHAN 256
13.2.3 MELATONIN SYNCHRONISIERT INNERE UHREN UND HAT AUCH SONST
VIELFAELTIGE EFFEKTE . 256
13.2.4 DIE ZENTRALUHR DER SAEUGER, DER SCN, IST EIN TEIL
DES HYPOTHALAMUS 256
13.2.5 DIE UHR KANN TRANSPLANTIERT WERDEN, WOBEI SIE WEITERLAEUFT . . .
257
13.2.6 ES GIBT RUECKKOPPELUNGEN ZWISCHEN DER ALTEN
UND DER NEUEN UHR. . 257
13.3 MUTMASSLICHES MOLEKULARES KONSTRUKTIONSPRINZIP
CIRCADIANER UHREN 257
13.3.1 BEREITS DER EINZELLER UND DIE EINZELNE ZELLE DES VIELZELLERS
KANN EINE CIRCADIANE UHR HABEN . . . . . '. . . . 257
13.3.2 BEI DROSOPHILA IST EINE TAGESPERIODISCHE GENEXPRESSION IN
GEHIRNZELLEN WESENTLICHER BESTANDTEIL DER UHRMASCHIRIERIE . . . 258
13.4 SCHLAFEN UND WACHEN 258
13.4.1 SCHLAFEN WIRD NUR BEI TIEREN MIT HOEHER ENTWICKELTEM ZENTRAL-
NERVENSYSTEM BEOBACHTET, IST BEI IHNEN ABER LEBENSNOTWENDIG:
IN SCHLAFPERIODEN WERDEN ATP-AKKUS WIEDER AUFGELADEN
UND STOERENDER ABFALL ENTSORGT 258
XXVI INHALTSVERZEICHNIS
13.4.2 HIRNSTROMKURVEN ENTHUELLEN BEMERKENSWERTE SPEZIALITAETEN:
BEIM MENSCHEN WECHSELN PHASEN DES REM-SCHLAFES
MIT NON-REM-PASEN AB; DELPHINE LASSEN LINKES
UND RECHTES GEHIRN ABWECHSELND SCHLAFEN 259
13.5 STOPPUHREN UND TAKTGEBER 259
13.5.1 DEM DIRIGENTEN UND SCHLAGZEUGER GINGE
DIE 24-STUNDEN-UHR VIEL ZU LANGSAM 259
13.5.2 DIE STOPPUHR IST NEURONAL UND WIRD
IN BASALGANGLIEN VERMUTET 259
: 14 BIOELEKTRISCHE SIGNALE
14.1 WIE EINE ELEKTRISCHE MEMBRANSPANNUNG ENTSTEHT 261
14.1.1 LEBENDE ZELLEN SIND IN ALLER REGEL
IM INNEREN NEGATIV GELADEN 261
RBOX 14U EINMINIMUM AN ELEKTROPHYSIK UND ELEKTROTECHNIK
FI.-R-' * AUS DER SICHT DES PHYSIOLOGEN V,. . . .Y.,I.'.*}' I'-.^.:
14.1.2 ELEKTRISCHE MEMBRANSPAHNUNGEN BERUHEN AUF
DER UNGLEICHVERTEILUNG VON KATIONEN UND ANIONEN . 268
14.1.3 IONENPUMPEN IN DER ZELLMEMBRAN SCHAFFEN EINE ERSTE
VORAUSSETZUNG FUER DIE ENTSTEHUNG EINES RUHE-
MEMBRANPOTENTIALS (RESTING POTENTIAL) 269
14.1.4 IM DONNAN-GLEICHGEWICHT HALTEN SICH DER DIFFUSIONSDRUCK
DER KALIUM-IONEN UND EINE ENTGEGENGERICHTETE ELEKTROSTATISCHE
GEGENKRAFT DIE WAAGE; DIESE GEGENKRAFT IST *DAS POTENTIAL",
/ DIE MESSBARE ELEKTRISCHE SPANNUNG 270
JBOEX 14.2 DIE NERHST-GLELICHURIG . .'. ."*'; .:.V;;.;^,.
.,.
A
:*.272
14.2 IONENKANAELE ZUR VERAENDERUNG EINER MEMBRANSPANNUNG . 273
14.2.1 INFORMATION KANN NUR IN EINER SICH AENDERNDEN
MEMBRANSPANNUNG CODIERT WERDEN. DAZU WIRD DIE LEITFAEHIGKEIT
DER MEMBRAN VERAENDERT 273
14.2.2 ES GIBT VIER GRUNDTYPEN VON KANAELEN:
LECKKANAELE, SPANNUNGSGESTEUERTE, LIGANDEN-GESTEUERTE
UND SECOND MESSENGER-GESTEUERTE 274
14.2.3 IN IHRER MOLEKULAREN STRUKTUR GLEICHEN SICH
DIE VERSCHIEDENEN IONENKANAELE; FUER IHRE SPEZIFITAET GIBT
ES KEINE EINFACHE ERKLAERUNG -. 276
14.3 FERNLEITUNG VON INFORMATION UEBER AKTIONSPOTENTIALE 276
14.3.1 DIE EIGENART DER VOLTAGE-GATED NATRIUMKANAELE ERWIRKT
EINE RASCHE, SPIKEFOERMIGE VERAENDERUNG DES POTENTIALS 276
INHALTSVERZEICHNIS XXVII
14.3.2 DIE EIGENART DER VOLTAGE-GATED NATRIUMKANAELE ERWIRKT,
DASS AKTIONSPOTENTIALE UEBER FASERN HINWEGLAUFEN 278
14.3.3 IN FASERN, DIE AKTIONSPOTENTIALE ZUR INFORMATIONSLEITUNG
BENUTZEN, IST DIE INFORMATION IN EINER FREQUENZMODULATION
CODIERT 280
14.3.4 NICHT UEBERALL GIBT ES FREQUENZMODULATION; IN NICHTAXONALEN
ZELLBEREICHEN FINDET MAN AMPLITUDENMODULATION 281
14.3.5 IN FERNLEITUNGSSTRECKEN KOENNEN ISOLIERHUELLEN
EINE BESCHLEUNIGTE *SALTATORISCHE" LEITUNG ERZWINGEN 281
14.3.6 GEGEN ENDE DER LEITUNG WIRD AUF VOLTAGE-GATED
CALCIUMKANAELE UMGESCHALTET; DENN MAN BRAUCHT CALCIUM
ZUR FREISETZUNG VON TRANSMITTERN . ; 282
15 SYNAPSEN: TRANSMISSION UND VERARBEITUNG VON INFORMATION I
15.1 GAP JUNCTIONS ALS ELEKTRISCHE SYNAPSEN 283
15.1.1 ELEKTRISCHE SYNAPSEN ERLAUBEN EIN DIREKTES UEBERSPRINGEN
VON AKTIONSPOTENTIALEN VON ZELLE ZU ZELLE . . :. 283
15.1.2 GAP JUNCTIONS SIND REGULIERBAR, ABER NUR SEHR BESCHRAENKT . 284
15.2 CHEMISCHE SYNAPSEN: INFORMATIONSUEBERTRAGUNG
MITTELS TRANSMITTER 284
15.2.1 TRANSMITTER-ENTHALTENDE VESIKEL WARTEN AN
DER PRAESYNAPTISCHEN MEMBRAN, UM AUF EIN SIGNAL HIN IHREN
TRANSMITTER IN DEN SYNAPTISCHEN SPALT ZU SPRITZEN 284
15.2.2 AKTIONSPOTENTIAL - CALCIUMPULS - EXOCYTOSE
MIT GEQUANTELTER TRANSMITTER-FREISETZUNG, DAS SIND
DIE PRAESYNAPTISCHEN EREIGNISSE 285
15.2.3 TRANSMITTER WERDEN SOFORT WIEDER VERNICHTET
ODER ZURUECKGEPUMPT 286
15.3 KONKRETE TRANSMITTER .;. 286
15.3.1 TRANSMITTER SIND IHRER CHEMISCHEN NATUR NACH *MONOAMINE",
AMINOSAEUREN, PEPTIDE ODER 286
15.3.2 TRANSMITTER WERDEN ERGAENZT DURCH NEUROMODULATOREN . 288
15.4 AUFFANGEN DES TRANSMITTERS AN DER POSTSYNAPTISCHEN
MEMBRAN UND REAKTION DER EMPFAENGERZELLE 288
15.4.1 TRANSMITTER WIRKEN IN DER POSTSYNAPTISCHEN MEMBRAN
UEBER LIGANDEN-GESTEUERTE IONENKANAELE
ODER UEBER SIGNALTRANSDUKTIONSSYSTEME . . . 288
15.4.2 VIELE GIFTE BIOLOGISCHEN URSPRUNGS STOEREN SYNAPTISCHE
FUNKTIONEN . . 288
15.4.3 DIE EMPFAENGERZELLE WIRD *ERREGT", D.H. SIE ZEIGT EINE
CHARAKTERISTISCHE MODULATION IHRES MEMBRANPOTENTIALS.
ZUERST MISST MAN GRADUIERTE, AMPLITUDEN-MODULIERTE
POTENTIALE: PSP , . . 289
XXVIII INHALTSVERZEICHNIS
15.4.4 EXCITATORISCHE TRANSMITTER RUFEN DEPOLARISIERTE EPSP,
INHIBITORISCHE TRANSMITTER HYPERPOLARISIERTE IPSP HERVOR . 289
15.5 DIE SYNAPSE ALS ORT DER DATENVERARBEITUNG
UND DER INTEGRATION VERSCHIEDENER STIMULI 289
15.5.1 DIE AMPLITUDEN-MODULIERTEN POSTSYNAPTISCHEN POTENTIALE
ERLAUBEN SUMMATION ODER SUBTRAKTION 289
15.5.2 . SUMMATION, BAHNUNG UND INHIBITION ERMOEGLICHEN
DATENVERARBEITUNG 291
15.5.3 BAHNUNG MACHT EINE EMPFAENGERZELLE SENSIBEL UND DUERFTE
BEI LERNEN UND GEDAECHTNISBILDUNG VON BEDEUTUNG SEIN 292
15.5.4 PRAESYNAPTISCHE EINFLUESSE UND NEUROMODULATOREN
EROEFFNEN WEITERE REAKTIONSMOEGLICHKEITEN 292
J 16 MUSKEL, HERZ UND ELEKTRISCHE ORGANE
16.1 DIE ARBEITSWEISE EINER MUSKELFASER 295
16.1.1 MUSKELFASERN ENTHALTEN ALS KRAFTERZEUGER ACTIN-
UND MYOSINFILAMENTE, DIE IN DER QUERGESTREIFTEN FASER ZU
MYOFIBRILLEN GEBUENDELT UND IN FUNKTIONELLE LAENGSEINHEITEN
(SARKOMERE) GEGLIEDERT SIND 295
16.1.2 FUNKTIONSPRINZIP IST DAS TELESKOPARTIGE INEINANDERSCHIEBEN
DER ACTIN- UND MYOSINSTAEBE . . . . 298
16.1.3 DIE ACTIN- UND MYOSINSTANGEN WERDEN VON VIELEN ATP-
GETRIEBENEN MINIMOTOREN GEGENEINANDER VERSCHOBEN.
DIE MOTOREN SIND HIN UND HER PENDELNDE MYOSINKOEPFE
(QUERBRUECKEN) 299
16.1.4 BEI EINER ISOMETRISCHEN KONTRAKTION, D. H. BEI BLOSSER
KRAFTENTFALTUNG OHNE VERKUERZUNG, WERDEN FEDERN GESPANNT . . 300
16.1.5 CALCIUM-PULSE STARTEN DIE KONTRAKTION UND VERMITTELN
DIE ELEKTROMECHANISCHE KOPPELUNG 301
16.2 DER MUSKEL ALS ORGAN: KOOPERATIVE LEISTUNGEN 302
16.2.1 EINZELZUCKUNGEN SUPERPONIEREN ZUR TETANISCHEN KONTRAKTION 302
16;2.2 MUSKELN ERZEUGEN NUR ZUGKRAEFTE; SIE BRAUCHEN
ZUR GEGENBEWEGUNG DIE MITHILFE VON ANTAGONISTEN 303
16.3 FUNKTIONELLE SPEZIALISATION UND ENERGIEQUELLE 304
16.3.1 SCHNELL IN DER ARBEIT, DOCH RASCH ERSCHOEPFT:
DIE PHASISCHE SKELETTMUSKULATUR 304
16.3.2 LANGSAME DAUERARBEITER, WIE DIE TONISCHE GLATTE MUSKULATUR,
WERDEN OFT UEBER SECOEND-MESSENGER-SYSTEME AKTIVIERT 305
16.3.3 DER FLUGMUSKEL DER INSEKTEN KANN IN REKORDFREQUENZEN
BIS ZU 1500 HZ OSZILLIEREN 305
INHALTSVERZEICHNIS XXIX
16.4 DAS HERZ: SEIN SCHRITTMACHER UND SEIN EKG 306
16.4.1 HERZEN LASSEN SICH VON NEUROGENEN ODER MYOGENEN
SCHRITTMACHERN DEN TAKT GEBEN 306
16.4.2 DER MYOGENE HERZMUSKEL DES WIRBELTIERS IST AUTONOM
UND DANK ELEKTRISCHER SYNAPSEN EINE FUNKTIONELLE EINHEIT . 308
16.4.3 QUELLE DER SYNCHRONISIERENDEN SIGNALE SIND MYOGENE
HERZSCHRITTMACHER; SIE SORGEN FUER EINE ZWECKMAESSIGE
KONTRAKTIONSFOLGE 308
16.4.4 DIE DEN AKTIONSPOTENTIALEN FOLGENDE LANGE REFRAKTAERZEIT
VERHINDERT NORMALERWEISE HERZFLIMMERN 308
16.4.5 DAS EKG SPIEGELT DIE SIGNAJAUSBREITUNG IM HERZEN WIDER.
WARUM IST DAS EKG ABER AUF DER KOERPEROBERFLAECHE
ABGREIFBAR? 309
16.5 DIE ELEKTRISCHEN ORGANE DER ELEKTRISCHEN FISCHE 309
16.5.1 DIE ELEKTRISCHEN ORGANE SIND MODIFIZIERTE MUESKELZELLEN . 309
16.5.2 UEBER SERIEN- UND PARALLELSCHALTUNG KANN MAN HOHE
VOLT- UND AMPEREWERTE ERZIELEN 311
16.5.3 STARK ELEKTRISCHE FISCHE ERZEUGEN ELEKTROSCHOCKS,
SCHWACH ELEKTRISCHE FISCHE SIND SIGNALSENDER 312
; 17 ALLGEMEINE SINNESPHYSIOLOGIE
17.1 VON DER PHYSIK BIS ZUR PSYCHE: REIZ, ERREGUNG,
WAHRNEHMUNG 313
17.1.1 DIE INNENWELT EINES ANDEREN, OB MENSCH ODER TIER,
IST UNS NICHT ZUGAENGLICH 313
17.1.2 SINNESMODALITAETEN UND SINNESQUALITAETEN SIND
EMPFINDUNGSFORMEN; ABER KEINESWEGS ALLE SINNESORGANE
VERMITTELN EINE EMPFINDUNG . 314
17.1.3 DIE BEGRIFFE *REIZ" UND *ERREGUNG" HABEN EINE SPEZIFISCH
PHYSIOLOGISCHE BEDEUTUNG . 315
17.1.4 REZEPTOREN SIND DANK FILTER UND VERSTAERKUNGSMECHANISMEN
SPEZIFISCH AUF ADAEQUATE REIZE ABGESTIMMT . . . 316
17.1.5 EMPFINDUNGEN UND WAHRNEHMUNGEN ENTSTEHEN AUTONOM
IM GEHIRN NACH EIGENEN GESETZEN UND FESTLIEGENDEM SCHEMA
DER DATENAUSWERTUNG 316
17.1.6 IN SINNESORGANEN BRINGT DIE KOOPERATION DER ZELLEN HOEHERE
EMPFINDLICHKEIT UND ERWEITERT DEN ARBEITSBEREICH 318
17.1.7 MIT EINER VIELZAHL FLAECHIG VERTEILTER REZEPTOREN IST EINE
RAEUMLICHE ABBILDUNG DER AEUSSEREN REIZQUELLEN MOEGLICH 318
XXX ' INHALTSVERZEICHNIS
17.2 PRINZIPIEN DER CODIERUNG . 318
17.2.1 ERST DIE UMCODIERUNG DER REIZINFORMATION '
IN DIE EINHEITSSPRACHE DES NERVENSYSTEMS ERLAUBT
UNEINGESCHRAENKTEN DATENVERGLEICH 318
17.2.2 TRANSDUKTION BEDEUTET MODULATION
DES REZEPTOR-MEMBRANPOTENTIALS UEBER DAS OEFFNEN
ODER SCHLIESSEN VON IONENKANAELEN 318
17.2.3 PRIMAER WIRD DIE REIZINTENSITAET IN EINER AMPLITUDENMODULATION
DES REZEPTORPOTENTIALS CODIERT - AM-CODIERUNG; -
ZUR FERNLEITUNG WIRD AUF FM UMGESCHALTET 319
17.2.4 SENSOREN LASSEN SICH NACH DER ART, WIE SIE DEN ZEITLICHEN
VERLAUF EINES REIZES CODIEREN, IN (MINDESTENS) VIER KLASSEN
EINTEILEN: P-, D-, PD-REZEPTOREN UND REZEPTOREN
MIT MODULIERBARER DAUERAKTIVITAET 320
17.2.5 ARBEITSBEREICH UND UNTERSCHIEDSEMPFINDLICHKEIT DER SENSOREN
WERDEN DURCH KENNLINIEN CHARAKTERISIERT 323
17.3 PSYCHQPHYSISCHE KORRELATE 324
17.3.1 BEISPIEL TEMPERATURSINN: WIE SICH DIE ARBEITSWEISE .
VON REZEPTOREN IM SUBJEKTIVEN ERLEBEN WIDERSPIEGELT 324
BOX 17.1 DIE ANFAENGE DER PSYCHOPHYISK 325
17.3.2 AUCH EMPFINDUNGEN LASSEN SICH BISWEILEN RECHT GUT
QUANTIFIZIEREN 326
18 MECHANISCHE SINNE I:
I STROEMUNGS-, BEWEGUNGS-, GLEICHGEWICHTSSINNE - UND MANCHE MEHR
18.1 VIELFALT DER MECHANISCHEN SINNE . ; 329
18.1.1 MECHANISCHE SINNE REICHEN VON UNBEWUSST OPERIERENDEN
ENTEROREZEPTOREN BIS ZUM GEHOER 329
18.1.2 BEI FISCHEN, INSEKTEN UND ANDEREN TIEREN GIBT ES NOCH VIEL
ERSTAUNLICHES ZU ERFORSCHEN UND ZU ENTDECKEN 329
18.2 MUSKELSPINDELN 330
18.2.1 MUSKELSPINDELN MESSEN DIE AKTUELLE MUSKELLAENGE UND SIND
FUEHLER.IN LAENGENSTABILISIERENDEN REGELKREISEN .-.- 330
18.2.2 BEI AKTIVER BEWEGUNG MUSS DER LAENGENSTABILISIERENDE
HALTEREGELKREIS ZUM LAENGENVERAENDERNDEN FOLGEREGELKREIS
UMFUNKTIONIERT WERDEN . . 332
18.2.3 WENN SICH EIN MUSKEL KONTRAHIEREN SOLL, MUSS SEIN
ANTAGONIST NACHGEBEN UND ERSCHLAFFEN . 332
INHALTSVERZEICHNIS XXXI
18.3 VIELFALT MECHANOSENSORISCHER MESSGERAETE AM BEISPIEL
DER SENSILLEN DER INSEKTEN UND ANDERER WIRBELLOSER TIERE . 332
18.3.1 CUTICULARHAARE: VOM TASTSINN BIS ZUM REGISTRIEREN
DER SCHWERKRAFT UND ZUM HOEREN 332
18.3.2 TORSIONSMESSER, VIBRATIONSMESSER .UND EIN KREISEL-
FLUGUEBERWACHUNGSGERAET . .-. 334
18.4 SCHWERKRAFTMESSER UND GLEICHGEWICHTSSINN . 336
18.4.1 SCHWERKRAFTREZEPTOREN FUNKTIONIEREN IN SELTENEN FAELLEN ,
NACH DEM PRINZIP DER WASSERWAAGE, OFT NACH
DEM PRINZIP DES LOTES ; 336
18.4.2 STATOLITHEN, KLOEPPEL UND HAENGENDE KOERPERTEILE: DAS PRINZIP
DES MASSEDICHTEN KOERPERS WIRD IM EINZELFALL UNTERSCHIEDLICH
ZUM ERMITTELN DER LOTRECHTEN GENUTZT 336
18.5 DIE ERSTAUNLICHE NESSELZELLE 339
18.5.1 SENSOR UND REKORDVERDAECHTIGER EFFEKTOR IN EINEM 339
18.5.2 DER SENSORISCHE APPARAT ERINNERT AN DIE *HAAER"-SINNESZELLE
DER WIRBELTIERE . .". 340
18.6 *HAAR"-SINNESZELLEN UND NEUROMASTEN DER WIRBELTIERE * * 340
18.6.1 *HAAR"-SINNESZELLEN HABEN EINE RICHTCHARAKTERISTIK
UND REAGIEREN AUF VEKTORIELLE KRAEFTE 340
18.6.2 *HAAR"-SINNESZELLEN SIND ZU NEUROMASTEN GEBUENDELT
UND REAGIEREN KOOPERATIV 341
18.6.3 DIE SEITENLINIENORGANE DER FISCHE UND AMPHIBIEN ALS SINN
FUER WASSERSTROEMUNGEN, FERNTASTSINN UND NIEDERFREQUENTEN
WASSERSCHALL . 342
18.7 DAS LABYRINTH DES INNENOHRS: DREH- UND SCHWERKRAFT-
UND GLEICHGEWICHTSSINN 343
18.7.1 DER VESTIBULARAPPARAT DES LABYRINTHS UMFASST MEHRERE SINNE,
DIE ALS BEWEGUNGS- UND LAGESINN ZUSAMMENGEFASST WERDEN . 343
18.7.2 DIE BOGENGAENGE REGISTRIEREN DREHBESCHLEUNIGUNGEN . 344
18.7.3 DIE MACULAORGANE: SIE EIGNEN SICH ZUR ERMITTLUNG
GERADLINIGER LINEARBESCHLEUNIGUNGEN 345
18.7.4 HAUPTFUNKTION DER MACULAORGANE IST DIE ERMITTLUNG DER
LOTRECHTEN, DAMIT WIR STETS INS GLEICHGEWICHT ZURUECKFINDEN . . 345
18.8 EINFLUSS DER DREH-UND GLEICHGEWICHTSSINNE AUF DAS SEHEN . 346
18.8.1 DAS LABYRINTH HILFT DEM AUGE, IN EINER UNRUHIGEN WELT
EIN BILD IN RUHE BETRACHTEN ZU KOENNEN .:.; 346
18.8.2 NICHTS ALS SCHWINDEL: DER VESTIBULAERE NYSTAGMUES *
UND DIE WELT, DIE SICH NACH DEM TANZE DREHT 347
18.8.3 WARUM BEIM BLICK AUS DEM KURVENDEN FLUGZEUG
DIE WELT KIPPT 349
XXXII
19
BOX
INHALTSVERZEICHNIS
DAS
19.1 ZUR
GEHOER
PHYSIK
UND BIOPHYSIK VON SCHALL, TON UND HOEREN .
1
T77~_L
19.1 UNSER GEHOER: SEINE BEDEUTUNG
UND UNGLAUBLICHE EMPFINDLICHKEIT 357
19.1.1 DAS GEHOER VERMITTELT SPRACHLICHE KOMMUNIKATION 357
19.1.2 DIE EMPFINDLICHKEIT DES GEHOERS FUER LAUTSTAERKEN
IST BIS AN DIE GRENZE DES SINNVOLLEN GESTEIGERT 358
19.1.3 AUCH DAS VERMOEGEN, TONHOEHEN ZU UNTERSCHEIDEN,
IST ERSTAUNLICH GUT 358
19.1.4 BEIM HOEREN MIT ZWEI OHREN WERDEN GERINGSTE INTENSITAETS-
UND LAUFZEITUNTERSCHIEDE WAHRGENOMMEN 358
19.2 SCHWIERIGE UNTERSUCHUNGEN, MODELLE 358
19.3 D,IE UEBERTRAGUNG DES SCHALLS INS INNENOHR 359
19.3.1 SCHALL WIRD IM OHR VON LUFT IN WASSER GELEITET.
TROMMELFELL UND DAS GELENK DER GEHOERKNOECHELCHEN ERWIRKEN
EINE PHYSIKALISCHE ANPASSUNG VON SCHALLPARAMETERN 359
19.3.2 DIE SCHNECKE IST BEGLEITET VON ZWEI PARALLELEN
PERILYMPHATISCHEN GAENGEN; DER EINE NIMMT DIE SCHALLENERGIE
AUF UND UEBERGIBT SIE DEM SCHNECKENGANG, DER ANDERE FUEHRT
RESTLICHE SCHALLENERGIE AB 361
19.3.3 DIE SCHALLENERGIE WIRD VOM SCHNECKENGANG UEBERNOMMEN
UND FUEHRT ZU TRANSVERSALSCHWINGUNGEN (WANDERWELLEN)
DER BASILARMEMBRAN, AUF DER DAS CORTI-ORGAN SITZT 362
19.3.4 DAS CORTI-ORGAN: PERIODISCHE ABLENKUNG DER STEREOVILLI
DER HAARZELLEN WIRD BIS ZU 5000 HZ MIT PERIODISCHEN
REZEPTORPOTENTIALEN UND PERIODISCHER FREISETZUNG VON
TRANSMITTERN BEANTWORTET 363
19.3.5 AEUSSERE UND INNERE HAARZELLEN HABEN OFFENBAR
UNTERSCHIEDLICHE TEILFUNKTIONEN BEI DER SIGNALCODIERUNG . . . 365
19.4 TONHOEHEN-UNTERSCHEIDUNG (FREQUENZANALYSE) 366
19.4.1 ORTSANALYSE VERSUS PERIODIZITAETSANALYSE:
ORTSANALYSE IST IMMER DABEI 366
19.4.2 VOM RESONANZPRINZIP BIS ZUR AKTIVEN MITARBEIT:
UEBERRASCHENDE BEFUNDE MOTIVIEREN
ZU SPANNENDEN HYPOTHESEN 367
19.4.3 DIE TONHOEHENUNTERSCHEIDUNG WIRD VON DEN INNEREN
HAARZELLEN GELEISTET; TECHNO-SOUND BRINGT SIE PER TOD
ZUM SCHWEIGEN . 368
19.4.4 UNSER OHR ERZEUGT AKTIV LEISE LAUTE; AEUSSERE UND INNERE LAUTE
SOLLEN SICH AM ORT, DER FUER EINE TONFREQUENZ ZUSTAENDIG IST,
ZUM HOEREREIGNIS HOCHSCHAUKELN 369
INHALTSVERZEICHNIS XXXIII
19.5 HOEREN UND ULTRASCHALLORTUNG BEI TIEREN 369
19.5.1 HOERVERMOEGEN IST WEITER VERBREITET ALS MAN MEINT; AUCH VIELE
FISCHE UND MANCHE STUMMEN NACHTSCHMETTERLINGE HOEREN . . . 369
19.5.2 AKTIVE ECHOEORTUNG MIT SELBSTERZEUGTEM ULTRASCHALL (SORIAR)
WIRD VON FLEDERMAEUSEN ZUR ORIENTIERUNG IM DUNKELN
BETRIEBEN, VON WALEN ZUR FERNORTUNG . 370
19.5.3 ULTRASCHALLAUTE KOENNEN WIE DER SCHEIN EINER TASCHENLAMPE
ENG GEBUENDELT ABGESTRAHLT WERDEN 370
19.5.4 DIE ART DER LAUTE IST DEM BIOTOP UND VERWENDUNGSZWECK
ANGEPASST 371
19.5.5 WIE MAN UNTER AUSNUTZUNG DES DOPPLEREFFEKTS DEN LAUTLOSEN
FLUEGELSCHLAG EINES NACHTFALTERS HOERBAR MACHT 372
19.5.6 DELPHINE UND WALE HABEN EIN EIGENES SENDE-
UND EMPFANGSSYSTEM , 373
20 CHEMISCHE SINNE
20.1 BEDEUTUNG UND ERSTE UEBERSICHT 375
20.1.1 CHEMISCHE SINNE DIENEN DER ORIENTIERUNG,
DER NAHRUNGSKONTROLLE UND DER SOZIALEN KOMMUNIKATION . . . 375
20.1.2 ES GIBT NICHT NUR DEN GERUCHS- UND GESCHMACKSSINN,
SONDERN BEISPIELSWEISE AUCH EINEN ALLGEMEINEN CHEMISCHEN
WARNSINN . . *. 375
20.2 DER GERUCHSSINN DES RIECHEPITHELS 377
20.2.1 RIECHSENSOREN SIND SPEZIELLE NEUERONE UND MOEGLICHERWEISE
DIE EINZIGEN, DIE ZEITLEBENS DURCH NEU GEBORENE ERSETZT
WERDEN 378
20.2.2 1000 GENE CODIEREN FUER 1000 MOLEKULARE REZEPTOREN
DIE 1000 VERSCHIEDENE GERUECHE VERMITTELN 378
20.2.3 BEI DER AUFNAHME UND TRANSDUKTION DES REIZES KOMMEN
BEKANNTE SIGNALTRANSDUKTIONSSYSTEME ZUM ZUGE 379
20.2.4 EIN SENSORISCHES NEURON HAT WAHRSCHEINLICH NUR
EINEN REZEPTORTYP; BEI'DER ANALYSE EINES DUFTGEMISCHES
TRAEGT JEDER TYP SEINE TEILINFORMATION BEI . . . . 379
20.3 DAS VOMERONASALE ORGAN (JACOBSON-ORGAN) 380
20.3.1 DAS JACOBSON-ORGAN IST EIN ZWEITES, EVOLUTIONSGESCHICHTLICH
ALTES RIECH-SCHMECK-ORGAN . 380
20.3.2 DAS VOMERONASALE ORGAN DER SAEUGER IST EIN SEPARATES
RIECHORGAN FUER SOZIALE UND SEXUELLE SIGNALE; DIE SENSOREN
EXPRIMIEREN EINE EIGENE KLASSE VON REZEPTOREN 380
20.3.3 DER INDIVIDUALGERUCH DER SAEUGER, INKLUSIVE DES MENSCHEN,
IST MIT DEM MAJOR HISTOCOMPATIBILITY COMPLEX MHC KORRELIERT
UND KANN FUER DIE PARTNERWAHL VON BEDEUTUNG SEIN . 380
XXXIV INHALTSVERZEICHNIS
20.4 . DER GESCHMACKSSINN 381
20.4.1 DIE LETZTE KONTROLLE DER NAHRUNG WIRD'EINIGEN TAUSEND
GESCHMACKSSENSOREN UEBERLASSEN 381
20.4.1 NACH ALTHERGEBRACHTER LEHRMEINUNG VERFUEGT DER MENSCH
BLOSS UEBER VIER GESCHMACKSQUALITAETEN 381
20.4.2 MAN GLAUBT, AUCH BEIM GESCHMACKSSINN
DIE TRANSDUKTIONSMECHANISMEN ZU KENNEN 382
20.5 GERUCHS- UND GESCHMACKSSINN BEI TIEREN 382
20.5.1 WIRBELTIERE: MAKROSMATEN LASSEN UNS DURCH IHRE LEISTUNGEN
ERSTAUNEN; BEI LACHSEN IST EINE GERUCHLICHE PRAEGUNG
NACHGEWIESEN . 382
20.5.2 INSEKTEN: SOGAR DIE FUESSE DER FLIEGE TRAGEN
GESCHMACKSSENSILLEN 383
121 WAHRNEHMUNG ELEKTRISCHER UND MAGNETISCHER FELDER; J
INFRAROTORTUNG I
21.1 ELEKTROREZEPTION 385
21.1.1 PASSIVE ELEKTRISCHE ORTUNG: IM WASSER KOENNEN EKG UND EMG
DIE NAEHE EINES TIERISCHEN LEBEWESENS VERRATEN 385
21.1.2 AKTIVE ELEKTROORTUNG: MAN FINDET SICH IM TRUEBEN ZURECHT
UND FUNKT ELEKTRISCHE GRUESSE * 386
21.2 ORIENTIERUNG IM MAGNETFELD DER ERDE 388
21.2.1 MEERESSTROEMUNGEN UND SCHNELLE SCHWIMMER ERZEUGEN
IM MAGNETFELD DER ERDE ELEKTRISCHE SPANNUNGEN,
DIE MIT HAUTEIGENEN VOLTMETERN ABGREIFBAR SIND 388
21.2.2 MANCHE TIERE, SO AUCH BRIEFTAUBEN UND BIENEN, HABEN EINEN
MAGNETKOMPASS. BEI DER BIENE IST ER ANATOMISCH ENTDECKT . . . 388
21.3 INFRAROTORTUNG 390
21.3.1 INFRAROTORTUNG HEISST LOKALISIERUNG DER QUELLEN
VON WAERMESTRAHLUNG ODER MIKROWELLEN 390
! 22 DER SEHSINN :
22.1 DER PRIMAERVORGANG: VOM LICHT'BIS ZUM REZEPTORPOTENTIAL'. . 393
22.1.1 DAS LICHTABSORBIERENDE SYSTEM IST IN ALLEN SEHENDEN TIERISCHEN
LEBEWESEN RHODOPSIN - MIT GERINGEN VARIANTEN 393
INHALTSVERZEICHNIS XXXV
| PHYSIK DES LICHTES . .'.:LV.;'. *.'.?.'.-!;.*,." -VR'-;- * * ^V.VX.
.'.".".
22.1.2 IN DEN STAEBCHEN UND ZAPFEN DER WIRBELTIER-RETINA
SIND DIE SEHFARBSTOFFE IN MEMBRANEN EINGELAGERT, DIE TAEGLICH
NEU GEBILDET UND INS ZELLINNERE EINGESTUELPT WERDEN . 396
22.1.3 EIN MOLEKULARER KLAPPMECHANISMUS LEITET
DEN SEHVORGANG EIN 396
22.1.4 EIN EINGEFANGENES PHOTON GENUEGT; EINE UNGEWOEHNLICHE
SIGNALTRANSDUKTION-SKASKADE VERSTAERKT DAS SIGNAL 397
22.1.5 DIE PHOTOREZEPTOREN DER WIRBELTIERE SIND UNGEWOEHNLICH;
SIE UNTERHALTEN DAUERND EINEN ELEKTRISCHEN STROM
UND ERZEUGEN BEI BELICHTUNG EINE ERHOEHTE SPANNUNG 397
22.2 ABBILDUNG: VORBEDINGUNG FUER MUSTER-
UND BEWEGUNGSSEHEN 399
22.2.1 IM TIERREICH GIBT ES ZWEI VERSCHIEDENE SYSTEME
DER RAEUMLICHEN ABBILDUNG: FACETTEN- UND KAMERAAUGE 399
22.2.2 GUTES BILDSEHEN SETZT KONSTRUKTIVE LOESUNGEN VORAUS,
DIE NUR FUER DIE FOVEA CENTRALIS ERFUELLT SIND 401
22.2.3 AUGENBEWEGUNGEN FOKUSSIEREN DIE STRAHLEN
IN DIE FOVEA CENTRALIS UND ERHOEHEN DIE SEHSCHAERFE . . 402
22.2.4 IM LINSENKAMERAAUGE MUSS EINE ENTFERRIUNGSEINSTELLUNG
(AKKOMODATION) VORGENOMMEN WERDEN; DAS KANN
UEBER VERSCHIEDENE MECHANISMEN GESCHEHEN 403
22.2.5 HELLIGKEITSANPASSUNG: PUPILLE, INBETRIEBNAHME DER STAEBCHEN
ODER ZAPFEN UND STEUERUNG DER RHODOPSINMENGE ERLAUBEN
EINE ANPASSUNG UEBER MEHRERE GROESSENORDNUNGEN 404
22.3 FARBENSEHEN UND ERSTE VERARBEITUNG OPTISCHER INFORMATION
IN DER RETINA 406
LB.PX 22.2 ZUR PSYOPHYSIK DER FARBEN . 406
22.3.1 AUCH WENN EIN SEHFARBSTOFF MEHR LICHT VON DIESER
ALS VON JENER FARBE ABSORBIERT, IST DAMIT EIN FARBENSEHEN
NOCH KEINESFALLS MOEGLICH 411
22.3.2 DAS GRUNDLEGENDE PHYSIOLOGISCHE PROBLEM IST: WIE KANN
MAN VERSCHIEDENE REIZPARAMETER (Z.B. FARBE UND HELLIGKEIT)
CODIEREN, WENN ZUR FERNLEITUNG VON INFORMATION NUR
DIE FREQUENZ DER AKTIONSPOTENTIALE MODULIERT WERDEN KANN? . 413
22.3.3 MAN BRAUCHT VERSCHIEDENE REZEPTOREN MIT UEBERLAPPENDEN
ABSORPTIONSKURVEN. DER VERGLEICH ZWISCHEN DEN REZEPTOREN
SCHAFFT KLARHEIT 413
22.3.4 AUF DER EBENE DER ZAPFEN GILT DIE TRICHROMATISCHE THEORIE:
WIR HABEN DREI ZAPFENTYPEN; ES KOMMT ABER AUF
DAS VERHAELTNIS DER ERREGUNGSSTAERKEN AN 414
XXXVI INHALTSVERZEICHNIS
22.3.5 ENTSCHEIDEND IST DIE KLEINFAMILIE DER OPSINGENE;
DIE GENETISCHE BASIS DER ROT-GRUEN-;UND BLAU-GELB-
FEHLSICHTIGKEITEN IST AUFGEKLAERT . . .; 414
22.3.6 FARBENSEHEN BEI TIEREN: ES GIBT AUSSER DREI-KOMPONENTEN-
SYSTEMEN AUCH ZWEI- UND VIER-KOMPONENTEN-SYSTEME 416
22.4 DATENVERARBEITUNG IN DER RETINA 416
22.4.1 AUF DER EBENE DER ERSTEN DATENVERARBEITUNG, DIE SCHON
IN DER RETINA ERFOLGT, KOMMT DAS GEGENFARBENSYSTEM
ZUR GELTUNG ._ ". 416
22.4.2 REZEPTIVE FELDER, ON- UND OFF-NEURONE BEREITEN AUCH
DAS FORMENSEHEN VOR; DIE LATERALE INHIBITION IST
EIN BEWAEHRTES PRINZIP EINER ERSTEN DATENVERARBEITUNG 417
22.5 DIE WELT MIT ANDEREN AUGEN SEHEN: DAS INSEKTENAUGE . 419
22.5.1 HINSICHTLICH DES FORMENSEHENS MUESSTEN WIR RADIKAL
UMDENKEN: DIE FORM MUSS AUS BEWEGUNGSMUSTERN
ERSCHLOSSEN WERDEN 419
22.5.2 BEIM FARBENSEHEN GIBT ES NEBEN UNTERSCHIEDEN AUCH
VERBLUEFFENDE UEBEREINSTIMMUNGEN:
FARBENKREIS UND KOMPLEMENTAERFARBEN ZUM BEISPIEL . 421
22.5.3 BIENEN UND AMEISEN SEHEN AM BLAUEN HIMMEL
EIN POLARISATIONSMUSTER; SIE KOENNEN DARAUS
DIE HIMMELSRICHTUNGEN ABLESEN 422
BOX 22.3 POLARISIERTES LICHT . . *',-.;. : . . . . . .;. . . . ;.
. ;. . V. . V ^
22.5.4 BIENEN UND AMEISEN HABEN IN IHREM AUGE
EINE HIMMELSKARTE, DIE SIE MIT DEM GESEHENEN MUSTER
AM HIMMEL VERGLEICHEN 425
! 23 ZUR FUNKTION DES GEHIRNS I
23.1 VOM AUGE ZUR GESEHENEN WELT 427
23.1.1 DAS GEHIRN DES MENSCHEN IST DAS KOMPLEXESTE SYSTEM
DES GANZEN UNIVERSUMS, VON DESSEN EXISTENZ WIR WISSEN . 427
23.1.2 UNSER GEHIRN ERZEUGT AUS ZWEI NETZHAUTBILDERN .
EINE EINHEITLICHE SEHWELT 427
23.1.3 DIE SEHBAHN FUEHRT ZUSAMMEN, WAS LINKES UND RECHTES AUGE
GETRENNT ERFASSEN -428
23.1.4 IN DER PRIMAEREN SEHRINDE FINDET MAN NERVENZELLEN,
DIE AUF BESTIMMTE, ERST DURCH DATENVERARBEITUNG ERMITTELTE
MERKMALE DES SEHBILDES REAGIEREN 429
23.1.5 DER MENSCH IST WIE ALLE PRIMATEN EIN AUGENTIER; IN DER EVOLUTION
DER PRIMATEN HABEN SICH NEUE ZENTREN DER VISUELLEN
DATENVERARBEITUNG ETABLIERT, IN DENEN KOMPLEXE MERKMALE
EXTRAHIERT WERDEN 430
INHALTSVERZEICHNIS XXXVII
23.1.6 DAS *WAS" UND DAS *WO" EINES OBJEKTS WERDEN PARALLEL
IN VERSCHIEDENEN SEKUNDAEREN ZENTREN ANALYSIERT 431
23.2 WAHRNEHMUNGSPSYCHOLOGIE:
VON DEN DATEN BIS ZUM BEWUSSTSEIN 432
23.2.1 DIE PSYCHOLOGIE HAT DAS LETZTE WORT:
DAS GEHIRN KONSTRUIERT DIE SEHWELT NACH VORGEGEBENEN,
IN DER EVOLUTION BEWAEHRTEN PRINZIPIEN . 432
23.2.2 DIE REKONSTRUKTION DER RAEUMLICHEN TIEFE BASIERT
AUF GEOMETRIE UND ERFAHRUNG 432
23.2.3 IM ZWEIFELSFALL TRIFFT EIN KIPPMECHANISMUS EINE ENTSCHEIDUNG 433
23.2.4 UNSER WAHRNEHMUNGSAPPARAT ERZEUGT AUS ERFAHRUNG
KONSTANZ, WO ES ZWECKMAESSIG IST 433
23.2.5 ES GIBT AUCH UNBEWUSSTES SEHEN 435
23.3 LERNEN, GEDAECHTNIS, ERINNERUNG 436
23.3.1 HAETTEN WIR NICHT EIN KURZLEBIGES ARBEITSGEDAECHTNIS
UND EIN LANGZEITGEDAECHTNIS, KOENNTEN WIR NICHT EINMAL
EIN AUTO ALS AUTO ERKENNEN 436
23.3.2 NACH DER ZEITDAUER MOEGLICHER PRAESENZ UNTERSCHEIDET
DER NEUROPHYSIOLOGE ZWISCHEN ULTRAKURZZEITGEDAECHTNIS
(SENSORISCHES IMMEDIATGEDAECHTNIS), KURZZEIT-
UND LANGZEITGEDAECHTNIS *.' 436
23.3.3 UNTER FUNKTIONELLEN ASPEKTEN WIRD AUCH VON ARBEITSGEDAECHTNIS
UND ASSOZIATIONSGEDAECHTNIS GESPROCHEN . . 437
23.3.4 LERNEN: MAN UNTERSCHEIDET PROZEDURALES (IMPLIZITES) LERNEN,
DEM EIN VERHALTENS- ODER GEWOHNHEITSGEDAECHTNIS ZUGEORDNET
IST, UND DEKLARATIVES (EXPLIZITES) LERNEN,
DEM EIN WISSENSGEDAECHTNIS ZUGEORDNET IST . . . . 437
23.3.5 BEI DER GEDAECHTNISBILDUNG SIND WEITE BEREICHE DES GEHIRNS
BETEILIGT; EINE ZENTRALE FUNKTION KOMMT DEM LIMBISCHEN SYSTEM
MIT HIPPOCAMPUS UND AMYGDALA ZU 438
'BOX^23IL NEUERE UENTERSUCHUNGSMETHODEN DER NEUROLOGIE
7
:
\ ,.I
:
; ; UND KOGNITIVEN PSYCHOLOIGE . . . . . . . . . . . .^ . .
.'.;'439,
23.3.6 KONDITIONIERUNG IST EINE IM TIERREICH UNIVERSELL VORKOMMENDE
ELEMENTARE FORM DES LERNENS, BEI DER VERKNUEPFUNGEN ZWISCHEN
VERSCHIEDENEN REIZEN HERGESTELLT WERDEN 441
23.3.7 GEDAECHTNISMOLEKUELE: *VERSPEISE DEINEN PROFESSOR!" 441
[BOX 23.2 FORMEN DES LERNENS AUS DER SICHT DES VERHALTENSFOERSCHERS . 442
23.3.8 HEUTE WERDEN VERAENDERUNGEN AN SYNAPSEN ALS ELEMENTARE
PROZESSE VON LERNEN UND GEDAECHTNIS ANGESEHEN. 443
23.3.9 EINE MEERESSCHNECKE STEHT MODELL FUER SIMPLE ASSOZIATIVE
GEDAECHTNISBILDUNG 443
XXXVIII INHALTSVERZEICHNIS
23.3.10 LANGZEITPOTENZIERUNG IN NEURONEN DES HIPPOCAMPUS
GILT ALS MODELL FUER GEDAECHTNISBILDUNG IM GEHIRN DER SAEUGER . 444
23.3.11 UNGELOESTE RAETSEL: AUSWAHLKRITERIEN, ERINNERUNG, TRAEUME . 445
23.4 ENTWICKLUNGSPRAEGENDE ERFAHRUNG 446
23.4.1 IN DER FRUEHKINDLICHEN ENTWICKLUNG DES SAEUGERS UND MENSCHEN
KOMMT ES UNTER DEM EINFLUSS VON UMWELTREIZEN ZU IRREVERSIBLEN
AENDERUNGEN IM GEHIRN. DARUM BLEIBT DIE FRAGE *ANGEBOREN
ODER ERLERNT?" BRISANT 445
23.4.2 BEI VOEGELN FUEHREN PRAEGENDE LERNVORGAENGE ZU MORPHOLOGISCHEN
VERAENDERUNGEN IN DER FEINSTRUKTUR DES GEHIRNS 446
23.4.3 ANGEBOREN ODER ERLERNT? EINE STETS BRISANT BLEIBENDE FRAGE . .
446
24 VERHALTEN: KOMMUNIKATION, ORIENTIERUNG, NAVIGATION
;
24.1 SELBSTERZEUGTE LICHTSIGNALE 447
24.1.1 BIOLOGISCH ERZEUGTES LICHT KANN VERSCHIEDENEN ZWECKEN DIENEN:
DEM SEHEN UND GESEHENWERDEN, ABER AUCH DER TARNUNG . 447
24.1.2 LICHT KANN MAN SELBST ERZEUGEN, ODER MAN BORGT SICH
EINE.LICHTQUELLE 448
24.1.3 BIOLOGISCH ERZEUGTES LICHT IST KALT; ZU SEINER ERZEUGUNG
GIBT ES ZWEI VERSCHIEDENE BIOCHEMISCHE MOEGLICHKEITEN 448
24.2 CHEMISCHE SIGNALE: PHEROMONE 449
24.2.1 KOMMUNIKATION UND WEGWEISUNG MITTELS CHEMISCHER SIGNALE
GIBT ES SCHON BEI EINZELLERN 449
24.2.2 PHEROMONE VERMITTELN BOTSCHAFTEN ZWISCHEN DEN MITGLIEDERN
EINER ART 450
24.2.3 DIE PHEROMONE DER INSEKTEN BILDEN EINE WORTREICHE
CHEMISCHE SPRACHE 450
24.2.4 SAEUGER: WAEHREND IM KOERPERINNEREN HORMONE HERRSCHEN,
HABEN IN DEN SOZIALEN UND SEXUELLEN BEZIEHUNGEN
DER INDIVIDUEN UNTEREINANDER PHEROMONE DAS SAGEN 450
24.2.5 DIE CHEMISCHE STRUKTUR DER PHEROMONE IST SEHR VIELFAELTIG.
BEI SAEUGERN SIND DERIVATE DER SEXUALHORMONE KOMPONENTEN
STIMULIERENDER PARFUEMS 451
24.2.6 PHEROMONAEHNLICHE ALLOMONE WIRKEN ALS - OFTMALS FALSCHE -
SIGNALE ZWISCHEN VERSCHIEDENEN ARTEN 451
24.3 IM STAAT DER BIENEN 452
24.3.1 ALS ERSTES WIRD VON DER KOENIGIN DIE KUENFTIGE SOZIALE ROLLE
EINES NEUEN MITGLIEDES FESTGELEGT. DABEI SPIELEN CHEMISCHE
SIGNALE EINE ROLLE ; 452
24.3.2 EINE JUNGE KOENIGIN, MACHT DURCH GESAENGE AUF SICH AUFMERKSAM;
IHRE GEFOLGSCHAFT ANTWORTET IM CHOR 452
24.3.3 EIN ARBEITSKALENDER BESTIMMT DEN LEBENSLAUF 453
INHALTSVERZEICHNIS XXXIX
24.4 ORIENTIERUNG UND TANZSPRACHE DER BIENEN 454
24.4.1 SONNENKOMPASS, INNERE UHR, TANZSPRACHE: "
EIN ERSTER UEBERBLICK 455
24.4.2 BEI NAHEN ZIELEN GENUEGEN DER WERBENDE RUNDTANZ,
DUFTPROBEN UND DUFTMARKEN 455
24.4.3 DER SCHWAENZELTANZ:, EINE KOMPLEXE SYMBOLSPRACHE,
BEI DER TANZ UND GESANG RICHTUNG UND ENTFERNUNG
EINER TRACHT ANGEBEN. ZUR KORREKTEN INTERPRETATION DER SPRACHE
BRAUCHT MAN AUCH NOCH EINE UHR 455
24.4.4 AUCH OHNE DIREKTE SONNENSICHT FINDET DIE BIENE DIE KORREKTE
HIMMELSRICHTUNG. SIE BESITZT EINEN KOMPASS, DER AUF DAS
POLARISATIONSMUSTER AM HIMMEL GEEICHT IST, DAZU NOCH EINEN
MAGNETKOMPASS UND IN IHREM GEDAECHTNIS EINE LANDKARTE . . . 458
24.5 FERNORIENTIERUNG UND NAVIGATION . . 459
24.5.1 WANDER- UND FLUGROUTEN KOENNEN SICH UEBER TAUSENDE
VON KILOMETERN ERSTRECKEN UND GEBEN NOCH VIELE RAETSEL AUF. . 459
24.5.2 JE FERNER DAS ZIEL, DESTO MEHR MUSS MIT GEHIRN
GEARBEITET WERDEN 459
BOX 24;1 GLOSSARDER VERHALTENSSFORSCHUNG ZUM THEMA ORIENTIERUNG . 460
24.5.3 BRIEFTAUBEN: IHR HEIMFINDEVERMOEGEN BERUHT AUF DER LEISTUNG
MEHRERER SINNESSYSTEME . 462
24.5.4 ZUGVOEGEL: AUCH SIE BENUTZEN WAHRSCHEINLICH MEHRERE
KOMPASSSYSTEME; SIE BRAUCHEN ABER AUCH EINE GRUENDLICHE
REISEYORBEREITUNG 462
24.5.5 NOCH EINIGE HOCHLEISTUNGEN: AALE, LACHSE 464
25 BIORHYTHMIK II: LANGZEITRHYTHMEN
25.1 JAHRESRHYTHMEN (CIRCANNUALE PERIODIK) 467
25.1.1 DIE FORTPFLANZUNGS-UND GEBURTSTERMINE ZAHLREICHER
LEBEWESEN SIND IN DEN JAHRESVERLAUF EINGEPASST;
DIESE EINPASSUNG IST MIT EINER JAHRESPERIODIK
VIELER PHYSIOLOGISCHER FUNKTIONEN GEKOPPELT 467
25.1.2 IM WECHSEL DER JAHRESZEIT WERDEN NICHT NUR MODISCHE
KLEIDER GEWECHSELT. VIELE INSEKTEN WERDEN ZU GANZ NEUEN
INDIVIDUEN ; . 468
25.1.3 WEITERE GRUENDE FUER EINE LANGZEITPERIODIK KOENNEN SEIN:
ERHOEHUNG DER CHANCEN, BEIM GEMEINSCHAFTLICHEN
HOCHZEITSTERMIN EINEN PARTNER ZU FINDEN, SICHERUNG
DER BEFRUCHTUNG, ERHOEHUNG DER CHANCEN, FRESSFEINDEN
ZU ENTKOMMEN 469
XL INHALTSVERZEICHNIS
25.2 MOND- UND GEZEITENRHYTHMEN 469
25.2.1 MOND- UND GEZEITENRHYTHMEN WERDEN VOR ALLEM BEI MARINEN
ORGANISMEN REGISTRIERT 469
25.2.2 GIBT ES BEIM MENSCHEN EINE MONDPERIODIK? 470
25.3 ZU DEN INNEREN, PHYSIOLOGISCHEN URSACHEN
DER LANGZEITZYKLEN 470
25.3.1 DIE OVARIALZYKLEN ALS SOLCHE SIND VERMUTLICH NICHT
PRIMAERE URSACHE DER LANGZEITZYKLEN; WOHL ABER SIND
DIE OVARIALZYKLEN AN ENDOGENE UHREN GEKOPPELT 470
25.3.2 WIE BEI DER CIRCADIANEN 24-STUNDEN-UHR MUESSEN
AUCH LANGZEITLAUFWERKE DURCH AEUSSERE ZEITGEBER
NACHGESTELLT WERDEN. WICHTIGSTER ZEITGEBER
IST DIE PHOTOPERIODE 470
25.3.4 SITZ UND PHYSIOLOGIE DER LANGZEITUHREN
SIND NOCH IN KEINEM FALL GENAU BEKANNT 471
26 OEKOPHYSIOLOGIE:
ANPASSUNGEN AN EXTREME UND WECHSELNDE LEBENSRAEUME
26.1 LEBEN UND UEBERLEBEN IN DER KAELTE . . 473
26.1.1 WER SICH DEN LUXUS LEISTEN KANN, HEIZT; EINE GUTE ISOLIERUNG
HILFT HEIZKOSTEN SPAREN 473
26.1.2 EINE GEGENSTROM-WAERMEAUSTAUSCH-TECHNIK SPART WAERME,
VERHINDERT ABER AUCH DAS ERFRIEREN DES VOGELBEINS 474
26.1.3 KLEINE TIERE SPAREN ENERGIE IM SCHLAF:
WINTERSCHLAF UND TORPOR 475
26.1.4 DAS BRAUNE FETTGEWEBE: EINE SPEZIELLE KOERPERHEIZUNG 476
26.1.5 AUCH BIENEN (UND ANDERE WECHSELWARME) KOENNEN HEIZEN . . . 476
26.1.6 GEFRIERSCHUTZMITTEL HELFEN WECHSELWARMEN TIEREN,
FROSTPERIODEN UND EXTREME KAELTE ZU UEBERSTEHEN 476
26.1.7 MANCHE INSEKTEN UND AMPHIBIEN UEBERLEBEN SOGAR
IM AUGENSCHEINLICH GEFRORENEN ZUSTAND * * * * 478
26.2 ANPASSUNG AN EXTREME HITZE 479
26.2.1 HITZESCHOCKPROTEINE HELFEN FAST ALLEN ORGANISMEN, MITTAEGLICHEN
HITZESTRESS UND ANDERE STRESS-SITUATIONEN ZU UEBERLEBEN 479
26.2.2 WER DAUERND IN DER WUESTE LEBT, MUSS LERNEN,
MIT WASSERMANGEL UMZUGEHEN 480
26.2.3 WIE MAN EINEN KUEHLEN KOPF BEHAELT 480
26.3 ANPASSUNGEN AN SAUERSTOFFARMUT 481
26.3.1 MAN KANN AUCH MIT ANAEROBEN STOFFWECHSELWEGEN
MEHR ATP GEWINNEN ALS DIE STANDARDGLYKOLYSE ERMOEGLICHT . 481
26.3.2 IN DER NOT SCHNAPPT MAN NACH LUFT 483
INHALTSVERZEICHNIS XLI
26.3.3 VON DER TAUBE BIS ZUM FETUS: EINE ERHOEHTE SAUERSTOFFAFFINITAET
DES HAEMOGLOBINS KANN HILFREICH SEIN 484
26.4 IN DER TIEFSEE 485
26.4.1 IN DEN TIEFEN DER OZEANE IST SAUERSTOFFARMUT MIT KAELTE
UND ENORMEM DRUCK ZU EINEM PROBLEM BESONDERER ART
GEBUENDELT 485
26.4.2 FUER VERTIKALWANDERUNGEN IST EINE SPEZIELLE AUFTRIEBSREGELUNG
NOTWENDIG 485
26.5 WECHSEL VON SALZWASSER ZU SUESSWASSER UND UMGEKEHRT 486
26.5.1 LACHSE, AALE UND ANDERE FISCHE WECHSELN DAS LEBENSMILIEU
ZWEIMAL IM LEBEN 486
26.5.2 MAN MUSS EIGENE SEEWASSERENTSALZUNGS-
UND SALZGEWINNUNGSANLAGEN HABEN 488
26.6 WECHSEL VON LAND ZU WASSER UND UMGEKEHRT:
BEISPIEL AMPHIBIEN 489
26.6.1 METAMORPHOSE BEINHALTET NICHT NUR EINEN TIEFGREIFENDEN
WANDEL DER GESTALT, SONDERN AUCH DER PHYSIOLOGIE
UND LEBENSFUEHRUNG 489
26.6.2 ADULTE AMPHIBIEN KEHREN JAEHRLICH IN IHR HEIMATGEWAESSER
ZURUECK - MIT AUSNAHMEN 489
26.7 WECHSEL DER LEBENSWEISE: FREIER VAGABUND ODER SESSHAFT . . . 490
26.7.1 ERST LEBT MAN FREI, DANN SITZT MAN:
VOM PELAGISCHEN ZUM SESSILEN LEBEN 490
26.7.2 DAS SESSHAFTWERDEN (SETTLEMENT): EIN UNAUFFAELLIGES EREIGNIS
UND DOCH KOMMT NOCHMALS DIE GANZE PHYSIOLOGIE
ZUM ZUGE 490
! ANHANG: MASSEINHEITEN UND EINIGE STANDARDWERTE DER PHYSIOLOGIE . 493
LITERATUR 499
SACHVERZEICHNIS . 509 |
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