Lehrbuch der Tierphysiologie:
Gespeichert in:
| Späterer Titel: | Hildebrandt, Jan-Peter Lehrbuch der Tierphysiologie |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
Spektrum Akad. Verl.
2009
|
| Ausgabe: | 7., neu bearb. und erw. Aufl., unveränd. Nachdr. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Bis 6. Aufl. u.d.T.: Penzlin, Heinz: Lehrbuch der Tierphysiologie |
| Beschreibung: | XXI, 964 S. zahlr. Ill. und graph. Darst. |
| ISBN: | 9783827421142 |
Internformat
MARC
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Teil 1
Grundlagen
1 Physiologie als Wissenschaft............................ 3
1.1 Geschichte der Physiologie und des Lebensproblems................. 3
1.1.1 Begriff der „Physiologie als Wissenschaft......................... 3
1.1.2 Altertum und Mittelalter.................................. 3
1.1.3 Neuzeit bis 1700...................................... 5
1.1.4 Achtzehntes Jahrhundert.................................. 10
1.1.5 Neunzehntes Jahrhundert................................. 12
1.1.6 Anfänge einer Vergleichenden Physiologie......................... 15
1.2 Stellung der Physiologie im Kanon der Wissenschaften................ 19
1.2.1 Inhalt und Zielsetzung................................... 19
1.2.2 Methodik ......................................... 20
1.2.3 Fragen des Reduktionismus................................ 22
Weiterführende Literatur ................................ 24
2 Physikalische Ebene des Lebendigen....................... 25
2.1 Allgemeines ....................................... 25
2.2 Leben als Systemleistung................................ 25
2.2.1 Organisation lebendiger Systeme ............................. 26
2.2.2 Offene Systeme, Fließgleichgewicht............................ 26
2.2.3 Turnoverraten....................................... 28
2.3 Thermodynamische Aspekte............................... 30
2.3.1 Begriffliches: Energie - Arbeit - Leistung.......................... 31
2.3.2 Energieerhaltungssatz: Energiebilanz............................ 32
2.3.3 Energiequellen und Energietransfer............................ 33
2.3.4 Entropiesatz........................................ 35
2.3.5 Entropie in offenen Systemen............................... 36
2.3.6 Entropie und Leben.................................... 38
2.3.7 Arbeitsfähigkeit biochemischer Reaktionen: Freie Enthalpie................ 40
2.3.8 Energietransfer: Phosphorylierungspotential........................ 41
2.3.9 Redoxsysteme, Redoxpotential .............................. 43
2.4 Stoff- und Energietransfer an Membranen ....................... 44
2.4.1 Aufbau der Zellmembran.................................. 44
2.4.2 Freie Permeation oder Diffusion.............................. 47
2.4.3 Osmose und Donnan-Verteilung.............................. 49
2.4.4 Katalysierte (facilitierte) Diffusion............................. 50
2.4.5 lonenkanäle........................................ 52
2.4.6 Aktiver Transport...................................... 59
2.4.7 Membranpotential..................................... 61
2.4.8 Endo- und Exocytose.................................... 69
2.4.9 Transepithelialer Transport................................. 70
Weiterführende Literatur ................................ 72
3 Chemische Ebene des Lebendigen......................... 73
3.1 Stoffliche Aspekte.................................... 73
3.1.1 Allgemeines........................................ 73
3.1.2 Molekulare Wechselwirkungen............................... 74
3.1.3 Wasser........................................... 76
3.1.4 Die Proteine als Funktionsträger.............................. 78
3.1.5 Die Nucleinsäuren als Informationsträger......................... 80
3.1.6 Die Translation und der genetische Code.......................... 86
3.1.7 Regulation der Genexpression............................... 90
3.2 Die Biokatalyse...................................... 92
3.2.1 Geschwindigkeit chemischer Reaktionen - Aktivierungsenergie.............. 92
3.2.2 Enzyme.......................................... 94
3.2.3 Wirkungsmechanismus, Kinetik .............................. 96
3.2.4 Katalytische Aktivität und ihre Regulation ......................... 97
3.3 Metabolismus ...................................... 102
3.3.1 Allgemeines........................................ 102
3.3.2 Energiegewinnung..................................... 106
3.3.3 Energietransfer, Adenosintriphosphat........................... 107
3.3.4 Glykolyse ......................................... 110
3.3.5 Citratzyklus........................................ 112
3.3.6 Fettsäurestoffwechsel................................... 114
3.3.7 Oxydative Phosphorylierung, Atmungskette ........................ 115
3.3.8 Anaerobiose (Anoxybiose)................................. 118
Weiterführende Literatur ................................ 122
4 Organismische Ebene des Lebendigen...................... 123
4.1 Individualität....................................... 123
4.1.1 Organismen........................................ 123
4.1.2 Zelle als „Elementarorganismus ............................. 124
4.1.3 Evolutionäre Aspekte ................................... 125
4.1.4 Vielzelligkeit........................................ 127
4.2 Information, Steuerung und Regelung.......................... 128
4.2.1 Der Informationsbegriff.................................. 129
4.2.2 Biologische Regelung ................................... 130
4.3 Inter-und intrazellulärer Informationstransfer..................... 140
4.3.1 Signalstoffe (Mediatoren) ................................. 140
4.3.2 Membranrezeptoren.................................... 144
4.3.3 Signalübertragung..................................... 146
4.3.4 Second-Messenger .................................... 149
4.4 Axonaler Informationstransfer.............................. 155
4.4.1 Das Aktionspotential.................................... 156
4.4.2 Ausbreitung elektrischer Signale .......................... 166
4.5 Synapsenfunktion: Chemische Erregungsübertragung................. 169
4.5.1 Allgemeines........................... 169
4.5.2 Transmitterfreisetzung in Quanten............................. 172
4.5.3 Postsynaptische Rezeptoren, Kanäle und Potentiale.................... 174
4.5.4 Örtliche und zeitliche Summation (synaptische Integration) ................ 178
4.5.5 Modulation der Effizienz synaptischer Transmission.................... 180
4.5.6 Mediatoren und ihr Stoffwechsel (Neurochemie)...................... 184
4.6 Elektrische Erregungsübertragung........................... 196
Weiterführende Literatur ................................ 201
Teil 2
Stoffaufnahme und Verteilung
5 Versorgung mit Energie und Funktionstiägei n (Ernährung) ........ 205
5.1 Essentielle Nahrungsbestandteile............................ 205
5.1.1 Mineralien und Spurenelemente.............................. 206
5.1.2 Nährstoffe......................................... 207
5.1.3 Die Vitamine........................................ 209
5.2 Verdauung........................................ 219
5.2.1 Allgemeines........................................ 219
5.2.2 Die Verdauungsenzyme.................................. 220
5.2.3 Speicheldrüsen ...................................... 225
5.2.4 Oesophagus und seine Spezialisierungen.......................... 227
5.2.5 Einhöhliger Magen der Säugetiere............................. 228
5.2.6 Kaumägen und andere Spezialisierungen.......................... 231
5.2.7 Wiederkäuer........................................ 234
5.2.8 Pankreas ......................................... 236
5.2.9 Leber........................................... 237
5.2.10 Mitteldarmdrüsen der Wirbellosen............................. 239
5.2.11 Dünndarm......................................... 240
5.2.12 Peritrophische Membranen bei Wirbellosen ........................ 241
5.2.13 Blinddarm (Caecum) und Dickdarm (Colon)......................... 242
5.2.14 Extraintestinale Verdauung................................. 243
5.2.15 Intrazelluläre Verdauung.................................. 244
5.3 Resorption........................................ 246
5.3.1 Wirbeltiere......................................... 246
5.3.2 Wirbellose......................................... 249
Weiterführende Literaturhinweise............................ 250
6 Versorgung mit Sauerstoff (Atmung)....................... 251
6.1 Allgemeines ....................................... 251
6.1.1 Partialdrücke und Konzentrationen ............................ 251
6.1.2 Diffusion der Atemgase.................................. 253
6.1.3 Übersicht über die verschiedenen Gasaustauschorgane.................. 255
6.2 Externer Gasaustausch und seine Regulation..................... 257
6.2.1 Hautatmung und Darmatmung............................... 257
6.2.2 Kiemenatmung ...................................... 259
6.2.3 Lungenatmung....................................... 265
6.2.4 Tracheenatmung...................................... 282
Konvektiver Transport der Atemgase.......................... 286
Sauerstoff......................................... 286
Kohlendioxid........................................ 2
Interner Gasaustausch und seine Regulation...................... 302
Atmung unter besonderen Bedingungen ........................ 303
Anpassungen bei Tauchern................................. 303
Leben unter Sauerstoffmangel (Hypoxie) ......................... 305
6.6 Anhang: Schwimmblase der Fische (Gassekretion)................... 308
6.6.1 Funktion der Schwimmblase................................ 308
6.6.2 Sekretion der Gase..................................... 309
Weiterführende Literatur ................................ 311
7 Zirkulation ....................................... 313
7.1 Allgemeines ....................................... 313
7.2 Das Herz der Wirbeltiere................................. 314
7.2.1 Bau und Arbeitsweise: Herzzyklus............................. 314
7.2.2 Automatie......................................... 318
7.2.3 Leistung und ihre Steuerung................................ 322
7.3 Gefäßsystem der Wirbeltiere .............................. 326
7.3.1 Allgemeines........................................ 326
7.3.2 Hämodynamik....................................... 326
7.3.3 Arterielles System..................................... 328
7.3.4 Kapillarsystem....................................... 332
7.3.5 Venöses System...................................... 334
7.3.6 Kreislaufregulation .................................... 335
7.4 Blutkreislauf bei Wirbellosen.............................. 339
7.4.1 Mollusken......................................... 339
7.4.2 Anneliden......................................... 342
7.4.3 Höhere Krebse ...................................... 344
7.4.4 Xiphosuren und Spinnentiere (Arachniden)......................... 346
7.4.5 Insekten.......................................... 347
7.4.6 Besonderheiten des offenen Kreislaufsystems....................... 349
7.5 Lymphgefäßsystem und Lymphherzen ......................... 351
Weiterführende Literatur ................................ 352
8 Energiehaushalt.................................... 353
8.1 Historisches....................................... 353
8.2 Energiebudget und seine Komponenten......................... 355
8.3 Respiratorischer Quotient................................ 356
8.4 Die Stoffwechselrate .................................. 358
8.4.1 Allgemeines.............................. 358
8.4.2 Kalorimetrie..................... 359
8.4.3 Gesetz der Stoffwechselreduktion............................. 360
8.4.4 Ruhe-und Leistungsumsatz................................ 363
Weiterführende Literatur ................................ 367
Teil 3
Homöostase
9 Säure-Basen-Regulation............................... 373
9.1 Allgemeines: Säure-Basen-Status, Puffersysteme, pH-Regulation........... 373
9.2 Extrazelluläre pH-Balance................................ 376
9.2.1 Aufnahme und Abgabe von Säuren und Basen....................... 376
9.2.2 Respiratorische und metabolische Effekte......................... 377
9.3 Intrazelluläre pH-Balance ................................ 379
9.3.1 pH-Wert des Cytosols................................... 379
9.3.2 pH-Werte in intrazellulären Organellen........................... 381
Weiterführende Literatur ................................ 381
10 Osmo-und lonenregulation............................. 383
10.1 Körperflüssigkeiten ................................... 383
10.1.1 Flüssigkeitskompartimente................................. 383
10.1.2 Wasser und gelöste Stoffe................................. 383
10.2 Osmotische und ionale Verhältnisse im Körper und im Lebensraum.......... 387
10.2.1 Marine Tiere........................................ 387
10.2.2 Limnische Tiere...................................... 396
10.2.3 Terrestrische Tiere..................................... 399
10.3 Extreme Lebensbedingungen.............................. 405
10.3.1 Blutsaugende Tiere..................................... 405
10.3.2 Anhydrobiose....................................... 406
Weiterführende Literatur ................................ 406
11 Exkretion........................................ 409
11.1 Synthese und Prozessierung von Exkretstoffen..................... 409
11.1.1 Wasser, Kohlendioxid ................................... 409
11.1.2 Organische Säuren und deren Derivate........................... 410
11.1.3 Ammoniak......................................... 410
11.1.4 Harnstoff ......................................... 411
11.1.5 Harnsäure und Guanin................................... 413
11.1.6 Andere Exkretstoffe.................................... 415
11.2 Renale Exkretion..................................... 416
11.2.1 Allgemeines........................................ 416
11.2.2 Exkretionsvesikel der Protozoen.............................. 418
11.2.3 Protonephridien...................................... 419
11.2.4 Exkretionssystem der Nematoden............................. 420
11.2.5 Metanephridien...................................... 420
11.2.6 Molluskenniere ...................................... 423
11.2.7 Arthropodennieren..................................... 425
11.2.8 Malpighi-Gefäße...................................... 428
11.2.9 Vertebraten-Niere..................................... 432
11.2.10 Leistung und neuronale sowie hormonelle Kontrolle der Niere............... 439
11.3 Extrarenale Exkretion.................................. 442
11.4 Exkretspeicherung.................................... 442
Weiterführende Literatur ................................ 443
12 Temperatur: Adaptation und Regulation..................... 445
12.1 Tiere in ihrer thermischen Umgebung.......................... 445
12.2 Adaptation bei Poikilothermen.............................. 446
12.2.1 Allgemeine Anpassungsmechanismen........................... 446
12.2.2 Toleranz gegenüber hohen Temperaturen.......................... 449
12.2.3 Toleranz gegenüber niedrigen Temperaturen........................ 450
12.3 Thermoregulatorische Mechanismen bei Poikilothermen............... 451
12.3.1 Ektotherme........................................ 451
12.3.2 Endotherme........................................ 452
12.4 Temperaturregulation bei Homoiothermen....................... 454
12.4.1 Der Regelkreis und seine Komponenten.......................... 455
12.4.2 Wärmeproduktion..................................... 456
12.4.3 Wärmeabgabe....................................... 459
12.4.4 Akute thermische Belastungen............................... 464
12.5 Adaptation bei Homoiothermen............................. 470
12.5.1 Kälteadaptation...................................... 470
12.5.2 Winterschlaf und Torpor.................................. 470
12.5.3 Wärmeadaptation..................................... 472
Weiterführende Literatur ................................ 474
Teil 4
Integration
13 Endokrines System.................................. 479
13.1 Allgemeines ....................................... 479
13.1.1 Begriffliches........................................ 479
13.1.2 Evolution des endokrinen Systems............................. 480
13.1.3 Biosynthese der Peptidhormone.............................. 483
13.1.4 Biosynthese der Steroidhormone.............................. 484
13.1.5 Regulation des Hormontiters................................ 484
13.1.6 Membranständige Rezeptoren............................... 488
13.1.7 Intrazelluläre Rezeptoren.................................. 489
13.2 Hormonsystem der Wirbeltiere............................. 489
13.2.1 Epiphyse.......................................... 491
13.2.2 Thyreoidea......................................... 493
13.2.3 Parathyreoidea und Ultimobrachialkörper......................... 495
13.2.4 Langerhans-Inseln..................................... 495
13.2.5 Adrenalsystem (Nebennierenmark)............................. 498
13.2.6 Interrenalsystem (Nebennierenrinde)............................ 499
13.2.7 Urophyse und Stannius-Körperchen............................ 500
13.2.8 Gonaden.......................................... 502
13.2.9 Adenohypophyse...................................... 506
13.2.10 Hypothalamus-Hypophysen-System............................ 509
13.2. .11
13.2. 12
13.2.13
13.2.14
13.2. .15
13.3
13.3. 1
13.3. 2
13.3. .3
13.4
13.5
13.5. 1
13.5. 2
13.6
13.6. 1
13.6. 2
13.6. 3
Gastrointestinale Hormone ................................ 512
Renale Hormone ..................................... 513
Natriuretische Hormone.................................. 513
Angiotensine........................................ 514
Prostaglandine....................................... 516
Ausgewählte Regulationssysteme (Wirbeltiere) .................... 517
Calciumhaushalt...................................... 517
Blutzucker......................................... 518
Östrus........................................... 520
Hormonsystem der Mollusken ............................. 523
Hormonsystem der Crustaceen............................. 525
Stoffwechsel, Entwicklung und Häutung.......................... 526
Geschlechtsausbildung .................................. 527
Hormonsystem der Insekten............................... 528
Stoffwechsel........................................ 528
Postembryonale Entwicklung................................ 530
Verhalten ......................................... 532
Weiterführende Literatur ................................ 534
14 Neuronale Systeme.................................. 535
14.1 Allgemeines ....................................... 536
14.1.1 Zellulärer Aufbau der Nervensysteme ........................... 536
14.1.2 Somatisches und vegetatives Nervensystem........................ 538
14.1.3 Das Gehirn der Wirbeltiere (Übersicht)........................... 539
14.1.4 Der Neocortex....................................... 543
14.2 Sensomotorische Integration (Wirbeltiere)....................... 549
14.2.1 Reflexe........................................... 549
14.2.2 Afferente Leitungsbahnen................................. 552
14.2.3 Efferente Leitungsbahnen: Willkürmotorik......................... 557
14.2.4 Limbisches System .................................... 559
14.3 Autonome Integration (Wirbeltiere)........................... 561
14.3.1 Peripherer Teil des vegetativen Nervensystems....................... 561
14.3.2 Rückenmark und Medulla oblongata............................ 564
14.3.3 Hypothalamus....................................... 566
14.4 Plastizität, Lernen und Gedächtnis........................... 567
14.4.1 Lernvermögen und Lerndispositionen........................... 568
14.4.2 Formen des Lernensund Gedächtnisses.......................... 569
14.4.3 Physiologie komplexer Lern-und Gedächtnisvorgänge................... 577
14.5 Biorhythmik ....................................... 581
14.5.1 Die verschiedenen Biorhythmen.............................. 582
14.5.2 Biologischer Nutzen der Inneren Uhr............................ 585
14.5.3 Circadiane Uhren ..................................... 586
14.5.4 Schlafen - Wachen..................................... 594
14.6 Orientierung im Raum.................................. 597
14.6.1 Tropismen und Kinesen .................................. 597
14.6.2 Taxien und Lichtrückenverhalten.............................. 599
14.6.3 Fernorientierung...................................... 602
14.6.4 Vogelzug.......................................... 610
15. 2
15. 2.1
15. 2.2
15. 2.3
15. .2.4
15. .2.5
15 .3
15 .3.1
15 .3.2
15 .3.3
15 .3.4
15.3.5
15 .3.6
15.3.7
15 ..3.8
15 i.3.9
14.7 Begriffsbildung und Planhandlungen.......................... 614
14.8 Sprache.......................................... 618
14.9 Frage des Bewusstseins................................. 619
Weiterführende Literatur ................................ 622
15 Immunsysteme.................................... 625
15.1 Allgemeines ....................................... 625
Angeborene Immunität.................................. 626
Phagocytose........................................ 626
Proteolytische Kaskaden.................................. 627
Antimikrobielle Proteine und Peptide............................ 629
Natürliche Killerzellen................................... 631
Rezeptoren der Phagocyten................................ 632
Erworbene (adaptive) Immunität ............................ 632
Lymphocyten ....................................... 634
Antigenrezeptoren der Lymphocyten, Rezeptorvielfalt................... 634
„Rearrangement -Gene (RAG)............................... 638
Antigenpräsentation durch MHC-Moleküle......................... 639
Antigene und ihre Erkennung durch Lymphocyten ..................... 641
Klonale Selektion ..................................... 641
Lymphatische Gewebe/Organe .............................. 642
Humorale Immunantwort.................................. 645
Zelluläre Immunantwort.................................. 652
Weiterführende Literatur ................................ 654
Teil 5
Rezeption und Kommunikation
16 Allgemeine Sinnesphysiologie........................... 659
16.1 Sinneszellen (Rezeptoren)................................ 660
16.1.1 Spezifische Disposition, adäquater Reiz.......................... 662
16.1.2 Transduktion (Rezeptorpotential) ............................. 663
16.1.3 Transformation (Frequenzkodierung)............................ 664
16.1.4 Kennlinien: Reiz-Erregungsbeziehungen.......................... 666
16.1.5 Zeitverhalten........................................ 667
16.1.6 Reizschwellen, Empfindlichkeit............................... 668
16.1.7 Adaptation......................................... 670
16.2 Sinnesepithelien.............................. 671
16.2.1 Rezeptive Felder............................... 671
16.2.2 Laterale Inhibition.............................. 673
Weiterführende Literatur ................................ 674
17 Mechanische Sinne.......................... 675
17.1 Mechanorezeptoren......................... 675
17.2 Mechanotransduktion (Haarzellen)........................ 677
17.3 Rezeption von Berührung, Druck und Vibration..................... 679
17.3.1 Allgemeines........................................ 679
17.3.2 Tastsinn (Wirbellose).................................... 680
17.3.3 Tastsinn (Wirbeltiere).................................... 682
17.3.4 Vibrationssinn....................................... 683
17.3.5 Zentralnervöse Verarbeitung (Säugetiere)......................... 685
17.4 Rezeption von Luft-und Wasserströmungen...................... 687
17.4.1 Rezeption von Luftbewegungen .............................. 687
17.4.2 Rezeption von Wasserbewegungen............................. 690
17.4.3 Das Seitenliniensystem .................................. 690
17.5 Rezeption der Schwerkraft................................ 695
17.5.1 Allgemeines........................................ 695
17.5.2 Wirbellose (ohne Insekten)................................. 696
17.5.3 Insekten.......................................... 699
17.5.4 Wirbeltiere......................................... 702
17.6 Rezeption von Linear-und Winkelbeschleunigung................... 704
17.6.1 Wirbeltiere......................................... 704
17.6.2 Wirbellose......................................... 706
Weiterführende Literatur ................................ 706
18 Gehörsinn........................................ 709
18.1 Physikalische Grundlagen................................ 709
18.2 Allgemeine Anforderungen an das Ohr......................... 710
18.2.1 Schalldetektion ...................................... 710
18.2.2 Druck-, Druckgradienten-und Schallschnelleempfänger.................. 711
18.2.3 Richtungshören...................................... 712
18.2.4 Signalanalyse in der Hörbahn ............................... 714
18.3 Spezielle Hörphysiologie................................. 714
18.3.1 Hörhaare und Johnston sches Organ der Insekten..................... 715
18.3.2 Tympanalorgane der Insekten............................... 716
18.3.3 Fische........................................... 717
18.3.4 Tetrapoda (excl. Säugetiere)................................ 719
18.3.5 Säugetiere (excl. Fledermäuse und Wale).......................... 722
18.3.6 Fledermäuse und Wale................................... 729
18.4 Zentrale Verarbeitung der akustischen Information.................. 730
18.4.1 Insekten.......................................... 730
18.4.2 Wirbeltiere......................................... 733
Weiterführende Literatur ................................ 735
19 Optischer Sinn..................................... 737
19.1 Allgemeines ....................................... 738
19.1.1 Einfache Lichtsinnesorgane................................ 740
19.1.2 Linsenaugen........................................ 742
19.1.3 Komplexaugen....................................... 745
19.2 Dioptrik.......................................... 746
19.2.1 Linsenaugen........................................ 746
19.2.2 Komplexaugen....................................... 752
19.3 Auflösungsvermögen (Sehschärfe)........................... 756
19.3.1 Linsenaugen........................................ 756
19.3.2 Komplexaugen....................................... 760
19.4 Transduktion....................................... 762
19.4.1 Sehpigmente........................................ 762
19.4.2 Photo-Stereoisomerisation................................. 764
19.4.3 Enzymkaskade....................................... 765
19.5 Empfindlichkeit und Adaptation............................. 768
19.5.1 Empfindlichkeit ...................................... 768
19.5.2 Dunkel-und Helladaptation ................................ 772
19.6 Farbensehen....................................... 773
19.6.1 Vertebraten........................................ 774
19.6.2 Evertebraten........................................ 776
19.7 Polarisationssehen.................................... 781
19.8 Räumliches und zeitliches Auflösungsvermögen, Bewegungssehen.......... 784
19.8.1 Räumliches Auflösungsvermögen, Tiefenwahrnehmung .................. 784
19.8.2 Zeitliches Auflösungsvermögen .............................. 784
19.8.3 Bewegungssehen ..................................... 785
19.8.4 Springspinnen....................................... 790
19.9 Die Signalverarbeitung im visuellen System der Wirbeltiere.............. 791
19.9.1 Retina........................................... 791
19.9.2 Tectum opticum und Corpus geniculatum laterale..................... 793
19.9.3 Cortex........................................... 795
19.9.4 Parallele Verarbeitung in getrennten Kanälen ....................... 799
Weiterführende Literatur ................................ 801
20 Elektrischer und magnetischer Sinn ....................... 803
20.1 Elektrischer Sinn der Fische............................... 803
20.1.1 Leistungen ........................................ 803
20.1.2 Rezeptoren ........................................ 805
20.1.3 Zentralnervöse Verarbeitung................................ 808
20.2 Magnetischer Sinn.................................... 809
20.2.1 Allgemeines........................................ 809
20.2.2 Vögel ........................................... 811
20.2.3 Andere Tierformen .................................... 813
Weiterführende Literatur ................................ 813
21 Chemische Sinne................................... 815
21.1 Chemischer Sinn bei Wirbellosen (excl. Insekten) ................... 816
21.2 Geschmackssinn................................... 817
21.2.1 Insekten............................. 817
21.2.2 Wirbeltiere............................. . . . ...... 818
21.2.3 Transduktionsprozess................. 820
21.3 Geruchssinn........................... 321
21.3.1 Insekten...........................] [ [............ 82i
21.3.2 Wirbeltiere............................ ............ 822
21.3.3 Transduktionsprozess................. 224
21.4 Pheromone........................................ 825
21.4.1 Releasepheromone und Primerpheromone......................... 825
21.4.2 Vomeronasalorgan der Wirbeltiere............................. 829
Weiterführende Literatur ................................ 831
2 2 Thermischer und Infrrtrotsinn............................ 833
22.1 Thermorezeption..................................... 833
22.1.1 Wirbeltiere ........................................ 835
22.1.2 Arthropoden........................................ 835
22.2 Thermotaktische Orientierung, Praeferendum..................... 835
22.3 Infrarotrezeptoren.................................... 836
22.3.1 Schlangen......................................... 836
22.3.2 Prachtkäfer........................................ 838
Weiterführende Literatur ................................ 840
Teil 6
Effektoren
23 Produktion mechanischer Energie: Motoiik................... 843
23.1 Kontraktile Stiele sessiler Protozoen.......................... 843
23.2 Muskelbewegung..................................... 844
23.2.1 Aufbau der quergestreiften Muskulatur........................... 845
23.2.2 Molekularer Mechanismus der Muskelkontraktion..................... 848
23.2.3 Mechanische Eigenschaften des Muskels ......................... 850
23.2.4 Aktivierung des Muskels „schnelle und „langsame Fasern ................ 851
23.2.5 Die elektro-mechanische Kopplung............................. 854
23.2.6 Die Einzelzuckung..................................... 857
23.2.7 Die Energiebereitstellung für die Muskelkontraktion.................... 860
23.2.8 Tetanus und Tonus..................................... 863
23.2.9 Steuerung der Muskeltätigkeit über das Rückenmark.................... 864
23.2.10 Supraspinale motorische Systeme............................. 867
23.2.11 Glatte Muskeln....................................... 869
23.2.12 Schließmuskeln der Muscheln............................... 871
23.2.13 Flugmuskeln der Insekten................................. 872
23.3 Amöboide Bewegung................................... 874
23.4 Geißel-und Cilienbewegung............................... 875
Weiterführende Literatur ................................ 879
24 Produktion akustischer Signale.......................... 881
24.1 Allgemeines ....................................... 881
24.1.1 Schallerzeugung,-kopplung und-ausbreitung ....................... 882
24.1.2 Schallfrequenzen und Spektren.............................. 882
24.1.3 Schallerzeugung und Frequenzmultiplikation........................ 883
24.1.4 Schallimpedanzen, Schallübertragung und Resonanzen .................. 886
24.2 Spezielles.........................................
24.2.1 Orthopteren (Stridulation).................................
24.2.2 Zikaden (Timbaiorgane) .................................. 890
24.2.3 Fische........................................... 892
24.2.4 Tetrapoden (Larynx und Syrinx) .............................. 894
24.3 Bedeutung akustischer Signale............................. 899
24.3.1 Akustische Kommunikation bei Insekten.......................... 899
24.3.2 Gesangslemen und-kontrolle bei Vögeln.......................... 900
24.3.3 Echoortung bei Fledermäusen und Zahnwalen....................... 903
Weiterführende Literatur ................................ 908
25 Produktion elektrischer Energie (elektrische Organe)............. 909
25.1 Vorkommen: Schwach und stark entladende elektrische Fische............ 909
25.2 Aufbau und Funktion der Organe ............................ 910
Weiterführende Literatur ................................ 914
26 Produktion von Licht (Biolumineszenz)...................... 915
26.1 Primäres und sekundäres Leuchten........................... 915
26.2 Luziferine und Luziferasen................................ 916
26.3 Biologische Relevanz................................... 918
Weiterführende Literatur ................................ 919
27 Farbwechsel...................................... 921
27.1 Die Chromatophoren................................... 921
27.2 Steuerung des Farbwechsels .............................. 923
27.2.1 Nervöse Steuerung .................................... 924
27.2.2 Hormonale Steuerung................................... 925
27.3 Auslöser des Farbwechsels............................... 925
Weiterführende Literatur ................................ 926
28 Produktion von Giften und Abwehrstoffen.................... 927
28.1 Passiv giftige Tiere.................................... 927
28.2 Aktiv giftige Tiere..................................... 927
28.2.1 MaßderToxizität:LD50-Wert ............................... 927
28.2.2 Meerestiere........................................ 929
28.2.3 Terrestrische Tiere..................................... 929
Weiterführende Literatur ....................... . 933
Anhang
Biidqueilenverzeichnis ...................................... 937
Sachwortverzeichnis ....................................... 947
Die verbreiteten und benutzten Abkürzungen und Symbole................ 966
Die 20 natürlichen Aminosäuren................................ 968
Die Nukleinsäuren und ihre Basen............................... 968
Vorsätze zur Bildung von dezimalen Teilen bzw. Vielfachen von Einheiten....... 969
Einige wichtige Einheiten und ihre Umrechnungen..................... 969
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Inhaltsverzeichnis
Teil 1
Grundlagen
1 Physiologie als Wissenschaft. 3
1.1 Geschichte der Physiologie und des Lebensproblems. 3
1.1.1 Begriff der „Physiologie" als Wissenschaft. 3
1.1.2 Altertum und Mittelalter. 3
1.1.3 Neuzeit bis 1700. 5
1.1.4 Achtzehntes Jahrhundert. 10
1.1.5 Neunzehntes Jahrhundert. 12
1.1.6 Anfänge einer Vergleichenden Physiologie. 15
1.2 Stellung der Physiologie im Kanon der Wissenschaften. 19
1.2.1 Inhalt und Zielsetzung. 19
1.2.2 Methodik . 20
1.2.3 Fragen des Reduktionismus. 22
Weiterführende Literatur . 24
2 Physikalische Ebene des Lebendigen. 25
2.1 Allgemeines . 25
2.2 Leben als Systemleistung. 25
2.2.1 Organisation lebendiger Systeme . 26
2.2.2 Offene Systeme, Fließgleichgewicht. 26
2.2.3 Turnoverraten. 28
2.3 Thermodynamische Aspekte. 30
2.3.1 Begriffliches: Energie - Arbeit - Leistung. 31
2.3.2 Energieerhaltungssatz: Energiebilanz. 32
2.3.3 Energiequellen und Energietransfer. 33
2.3.4 Entropiesatz. 35
2.3.5 Entropie in offenen Systemen. 36
2.3.6 Entropie und Leben. 38
2.3.7 Arbeitsfähigkeit biochemischer Reaktionen: Freie Enthalpie. 40
2.3.8 Energietransfer: Phosphorylierungspotential. 41
2.3.9 Redoxsysteme, Redoxpotential . 43
2.4 Stoff- und Energietransfer an Membranen . 44
2.4.1 Aufbau der Zellmembran. 44
2.4.2 Freie Permeation oder Diffusion. 47
2.4.3 Osmose und Donnan-Verteilung. 49
2.4.4 Katalysierte (facilitierte) Diffusion. 50
2.4.5 lonenkanäle. 52
2.4.6 Aktiver Transport. 59
2.4.7 Membranpotential. 61
2.4.8 Endo- und Exocytose. 69
2.4.9 Transepithelialer Transport. 70
Weiterführende Literatur . 72
3 Chemische Ebene des Lebendigen. 73
3.1 Stoffliche Aspekte. 73
3.1.1 Allgemeines. 73
3.1.2 Molekulare Wechselwirkungen. 74
3.1.3 Wasser. 76
3.1.4 Die Proteine als Funktionsträger. 78
3.1.5 Die Nucleinsäuren als Informationsträger. 80
3.1.6 Die Translation und der genetische Code. 86
3.1.7 Regulation der Genexpression. 90
3.2 Die Biokatalyse. 92
3.2.1 Geschwindigkeit chemischer Reaktionen - Aktivierungsenergie. 92
3.2.2 Enzyme. 94
3.2.3 Wirkungsmechanismus, Kinetik . 96
3.2.4 Katalytische Aktivität und ihre Regulation . 97
3.3 Metabolismus . 102
3.3.1 Allgemeines. 102
3.3.2 Energiegewinnung. 106
3.3.3 Energietransfer, Adenosintriphosphat. 107
3.3.4 Glykolyse . 110
3.3.5 Citratzyklus. 112
3.3.6 Fettsäurestoffwechsel. 114
3.3.7 Oxydative Phosphorylierung, Atmungskette . 115
3.3.8 Anaerobiose (Anoxybiose). 118
Weiterführende Literatur . 122
4 Organismische Ebene des Lebendigen. 123
4.1 Individualität. 123
4.1.1 Organismen. 123
4.1.2 Zelle als „Elementarorganismus" . 124
4.1.3 Evolutionäre Aspekte . 125
4.1.4 Vielzelligkeit. 127
4.2 Information, Steuerung und Regelung. 128
4.2.1 Der Informationsbegriff. 129
4.2.2 Biologische Regelung . 130
4.3 Inter-und intrazellulärer Informationstransfer. 140
4.3.1 Signalstoffe (Mediatoren) . 140
4.3.2 Membranrezeptoren. 144
4.3.3 Signalübertragung. 146
4.3.4 Second-Messenger . 149
4.4 Axonaler Informationstransfer. 155
4.4.1 Das Aktionspotential. 156
4.4.2 Ausbreitung elektrischer Signale . 166
4.5 Synapsenfunktion: Chemische Erregungsübertragung. 169
4.5.1 Allgemeines. 169
4.5.2 Transmitterfreisetzung in Quanten. 172
4.5.3 Postsynaptische Rezeptoren, Kanäle und Potentiale. 174
4.5.4 Örtliche und zeitliche Summation (synaptische Integration) . 178
4.5.5 Modulation der Effizienz synaptischer Transmission. 180
4.5.6 Mediatoren und ihr Stoffwechsel (Neurochemie). 184
4.6 Elektrische Erregungsübertragung. 196
Weiterführende Literatur . 201
Teil 2
Stoffaufnahme und Verteilung
5 Versorgung mit Energie und Funktionstiägei n (Ernährung) . 205
5.1 Essentielle Nahrungsbestandteile. 205
5.1.1 Mineralien und Spurenelemente. 206
5.1.2 Nährstoffe. 207
5.1.3 Die Vitamine. 209
5.2 Verdauung. 219
5.2.1 Allgemeines. 219
5.2.2 Die Verdauungsenzyme. 220
5.2.3 Speicheldrüsen . 225
5.2.4 Oesophagus und seine Spezialisierungen. 227
5.2.5 Einhöhliger Magen der Säugetiere. 228
5.2.6 Kaumägen und andere Spezialisierungen. 231
5.2.7 Wiederkäuer. 234
5.2.8 Pankreas . 236
5.2.9 Leber. 237
5.2.10 Mitteldarmdrüsen der Wirbellosen. 239
5.2.11 Dünndarm. 240
5.2.12 Peritrophische Membranen bei Wirbellosen . 241
5.2.13 Blinddarm (Caecum) und Dickdarm (Colon). 242
5.2.14 Extraintestinale Verdauung. 243
5.2.15 Intrazelluläre Verdauung. 244
5.3 Resorption. 246
5.3.1 Wirbeltiere. 246
5.3.2 Wirbellose. 249
Weiterführende Literaturhinweise. 250
6 Versorgung mit Sauerstoff (Atmung). 251
6.1 Allgemeines . 251
6.1.1 Partialdrücke und Konzentrationen . 251
6.1.2 Diffusion der Atemgase. 253
6.1.3 Übersicht über die verschiedenen Gasaustauschorgane. 255
6.2 Externer Gasaustausch und seine Regulation. 257
6.2.1 Hautatmung und Darmatmung. 257
6.2.2 Kiemenatmung . 259
6.2.3 Lungenatmung. 265
6.2.4 Tracheenatmung. 282
Konvektiver Transport der Atemgase. 286
Sauerstoff. 286
Kohlendioxid. 2"
Interner Gasaustausch und seine Regulation. 302
Atmung unter besonderen Bedingungen . 303
Anpassungen bei Tauchern. 303
Leben unter Sauerstoffmangel (Hypoxie) . 305
6.6 Anhang: Schwimmblase der Fische (Gassekretion). 308
6.6.1 Funktion der Schwimmblase. 308
6.6.2 Sekretion der Gase. 309
Weiterführende Literatur . 311
7 Zirkulation . 313
7.1 Allgemeines . 313
7.2 Das Herz der Wirbeltiere. 314
7.2.1 Bau und Arbeitsweise: Herzzyklus. 314
7.2.2 Automatie. 318
7.2.3 Leistung und ihre Steuerung. 322
7.3 Gefäßsystem der Wirbeltiere . 326
7.3.1 Allgemeines. 326
7.3.2 Hämodynamik. 326
7.3.3 Arterielles System. 328
7.3.4 Kapillarsystem. 332
7.3.5 Venöses System. 334
7.3.6 Kreislaufregulation . 335
7.4 Blutkreislauf bei Wirbellosen. 339
7.4.1 Mollusken. 339
7.4.2 Anneliden. 342
7.4.3 Höhere Krebse . 344
7.4.4 Xiphosuren und Spinnentiere (Arachniden). 346
7.4.5 Insekten. 347
7.4.6 Besonderheiten des offenen Kreislaufsystems. 349
7.5 Lymphgefäßsystem und Lymphherzen . 351
Weiterführende Literatur . 352
8 Energiehaushalt. 353
8.1 Historisches. 353
8.2 Energiebudget und seine Komponenten. 355
8.3 Respiratorischer Quotient. 356
8.4 Die Stoffwechselrate . 358
8.4.1 Allgemeines. 358
8.4.2 Kalorimetrie. 359
8.4.3 Gesetz der Stoffwechselreduktion. 360
8.4.4 Ruhe-und Leistungsumsatz. 363
Weiterführende Literatur . 367
Teil 3
Homöostase
9 Säure-Basen-Regulation. 373
9.1 Allgemeines: Säure-Basen-Status, Puffersysteme, pH-Regulation. 373
9.2 Extrazelluläre pH-Balance. 376
9.2.1 Aufnahme und Abgabe von Säuren und Basen. 376
9.2.2 Respiratorische und metabolische Effekte. 377
9.3 Intrazelluläre pH-Balance . 379
9.3.1 pH-Wert des Cytosols. 379
9.3.2 pH-Werte in intrazellulären Organellen. 381
Weiterführende Literatur . 381
10 Osmo-und lonenregulation. 383
10.1 Körperflüssigkeiten . 383
10.1.1 Flüssigkeitskompartimente. 383
10.1.2 Wasser und gelöste Stoffe. 383
10.2 Osmotische und ionale Verhältnisse im Körper und im Lebensraum. 387
10.2.1 Marine Tiere. 387
10.2.2 Limnische Tiere. 396
10.2.3 Terrestrische Tiere. 399
10.3 Extreme Lebensbedingungen. 405
10.3.1 Blutsaugende Tiere. 405
10.3.2 Anhydrobiose. 406
Weiterführende Literatur . 406
11 Exkretion. 409
11.1 Synthese und Prozessierung von Exkretstoffen. 409
11.1.1 Wasser, Kohlendioxid . 409
11.1.2 Organische Säuren und deren Derivate. 410
11.1.3 Ammoniak. 410
11.1.4 Harnstoff . 411
11.1.5 Harnsäure und Guanin. 413
11.1.6 Andere Exkretstoffe. 415
11.2 Renale Exkretion. 416
11.2.1 Allgemeines. 416
11.2.2 Exkretionsvesikel der Protozoen. 418
11.2.3 Protonephridien. 419
11.2.4 Exkretionssystem der Nematoden. 420
11.2.5 Metanephridien. 420
11.2.6 Molluskenniere . 423
11.2.7 Arthropodennieren. 425
11.2.8 Malpighi-Gefäße. 428
11.2.9 Vertebraten-Niere. 432
11.2.10 Leistung und neuronale sowie hormonelle Kontrolle der Niere. 439
11.3 Extrarenale Exkretion. 442
11.4 Exkretspeicherung. 442
Weiterführende Literatur . 443
12 Temperatur: Adaptation und Regulation. 445
12.1 Tiere in ihrer thermischen Umgebung. 445
12.2 Adaptation bei Poikilothermen. 446
12.2.1 Allgemeine Anpassungsmechanismen. 446
12.2.2 Toleranz gegenüber hohen Temperaturen. 449
12.2.3 Toleranz gegenüber niedrigen Temperaturen. 450
12.3 Thermoregulatorische Mechanismen bei Poikilothermen. 451
12.3.1 Ektotherme. 451
12.3.2 Endotherme. 452
12.4 Temperaturregulation bei Homoiothermen. 454
12.4.1 Der Regelkreis und seine Komponenten. 455
12.4.2 Wärmeproduktion. 456
12.4.3 Wärmeabgabe. 459
12.4.4 Akute thermische Belastungen. 464
12.5 Adaptation bei Homoiothermen. 470
12.5.1 Kälteadaptation. 470
12.5.2 Winterschlaf und Torpor. 470
12.5.3 Wärmeadaptation. 472
Weiterführende Literatur . 474
Teil 4
Integration
13 Endokrines System. 479
13.1 Allgemeines . 479
13.1.1 Begriffliches. 479
13.1.2 Evolution des endokrinen Systems. 480
13.1.3 Biosynthese der Peptidhormone. 483
13.1.4 Biosynthese der Steroidhormone. 484
13.1.5 Regulation des Hormontiters. 484
13.1.6 Membranständige Rezeptoren. 488
13.1.7 Intrazelluläre Rezeptoren. 489
13.2 Hormonsystem der Wirbeltiere. 489
13.2.1 Epiphyse. 491
13.2.2 Thyreoidea. 493
13.2.3 Parathyreoidea und Ultimobrachialkörper. 495
13.2.4 Langerhans-Inseln. 495
13.2.5 Adrenalsystem (Nebennierenmark). 498
13.2.6 Interrenalsystem (Nebennierenrinde). 499
13.2.7 Urophyse und Stannius-Körperchen. 500
13.2.8 Gonaden. 502
13.2.9 Adenohypophyse. 506
13.2.10 Hypothalamus-Hypophysen-System. 509
13.2. .11
13.2. 12
13.2.13
13.2.14
13.2. .15
13.3
13.3. 1
13.3. 2
13.3. .3
13.4
13.5
13.5. 1
13.5. 2
13.6
13.6. 1
13.6. 2
13.6. 3
Gastrointestinale Hormone . 512
Renale Hormone . 513
Natriuretische Hormone. 513
Angiotensine. 514
Prostaglandine. 516
Ausgewählte Regulationssysteme (Wirbeltiere) . 517
Calciumhaushalt. 517
Blutzucker. 518
Östrus. 520
Hormonsystem der Mollusken . 523
Hormonsystem der Crustaceen. 525
Stoffwechsel, Entwicklung und Häutung. 526
Geschlechtsausbildung . 527
Hormonsystem der Insekten. 528
Stoffwechsel. 528
Postembryonale Entwicklung. 530
Verhalten . 532
Weiterführende Literatur . 534
14 Neuronale Systeme. 535
14.1 Allgemeines . 536
14.1.1 Zellulärer Aufbau der Nervensysteme . 536
14.1.2 Somatisches und vegetatives Nervensystem. 538
14.1.3 Das Gehirn der Wirbeltiere (Übersicht). 539
14.1.4 Der Neocortex. 543
14.2 Sensomotorische Integration (Wirbeltiere). 549
14.2.1 Reflexe. 549
14.2.2 Afferente Leitungsbahnen. 552
14.2.3 Efferente Leitungsbahnen: Willkürmotorik. 557
14.2.4 Limbisches System . 559
14.3 Autonome Integration (Wirbeltiere). 561
14.3.1 Peripherer Teil des vegetativen Nervensystems. 561
14.3.2 Rückenmark und Medulla oblongata. 564
14.3.3 Hypothalamus. 566
14.4 Plastizität, Lernen und Gedächtnis. 567
14.4.1 Lernvermögen und Lerndispositionen. 568
14.4.2 Formen des Lernensund Gedächtnisses. 569
14.4.3 Physiologie komplexer Lern-und Gedächtnisvorgänge. 577
14.5 Biorhythmik . 581
14.5.1 Die verschiedenen Biorhythmen. 582
14.5.2 Biologischer Nutzen der Inneren Uhr. 585
14.5.3 Circadiane Uhren . 586
14.5.4 Schlafen - Wachen. 594
14.6 Orientierung im Raum. 597
14.6.1 Tropismen und Kinesen . 597
14.6.2 Taxien und Lichtrückenverhalten. 599
14.6.3 Fernorientierung. 602
14.6.4 Vogelzug. 610
15. 2
15. 2.1
15. 2.2
15. 2.3
15. .2.4
15. .2.5
15 .3
15 .3.1
15 .3.2
15 .3.3
15 .3.4
15.3.5
15 .3.6
15.3.7
15 .3.8
15 i.3.9
14.7 Begriffsbildung und Planhandlungen. 614
14.8 Sprache. 618
14.9 Frage des Bewusstseins. 619
Weiterführende Literatur . 622
15 Immunsysteme. 625
15.1 Allgemeines . 625
Angeborene Immunität. 626
Phagocytose. 626
Proteolytische Kaskaden. 627
Antimikrobielle Proteine und Peptide. 629
Natürliche Killerzellen. 631
Rezeptoren der Phagocyten. 632
Erworbene (adaptive) Immunität . 632
Lymphocyten . 634
Antigenrezeptoren der Lymphocyten, Rezeptorvielfalt. 634
„Rearrangement"-Gene (RAG). 638
Antigenpräsentation durch MHC-Moleküle. 639
Antigene und ihre Erkennung durch Lymphocyten . 641
Klonale Selektion . 641
Lymphatische Gewebe/Organe . 642
Humorale Immunantwort. 645
Zelluläre Immunantwort. 652
Weiterführende Literatur . 654
Teil 5
Rezeption und Kommunikation
16 Allgemeine Sinnesphysiologie. 659
16.1 Sinneszellen (Rezeptoren). 660
16.1.1 Spezifische Disposition, adäquater Reiz. 662
16.1.2 Transduktion (Rezeptorpotential) . 663
16.1.3 Transformation (Frequenzkodierung). 664
16.1.4 Kennlinien: Reiz-Erregungsbeziehungen. 666
16.1.5 Zeitverhalten. 667
16.1.6 Reizschwellen, Empfindlichkeit. 668
16.1.7 Adaptation. 670
16.2 Sinnesepithelien. 671
16.2.1 Rezeptive Felder. 671
16.2.2 Laterale Inhibition. 673
Weiterführende Literatur . 674
17 Mechanische Sinne. 675
17.1 Mechanorezeptoren. 675
17.2 Mechanotransduktion (Haarzellen). 677
17.3 Rezeption von Berührung, Druck und Vibration. 679
17.3.1 Allgemeines. 679
17.3.2 Tastsinn (Wirbellose). 680
17.3.3 Tastsinn (Wirbeltiere). 682
17.3.4 Vibrationssinn. 683
17.3.5 Zentralnervöse Verarbeitung (Säugetiere). 685
17.4 Rezeption von Luft-und Wasserströmungen. 687
17.4.1 Rezeption von Luftbewegungen . 687
17.4.2 Rezeption von Wasserbewegungen. 690
17.4.3 Das Seitenliniensystem . 690
17.5 Rezeption der Schwerkraft. 695
17.5.1 Allgemeines. 695
17.5.2 Wirbellose (ohne Insekten). 696
17.5.3 Insekten. 699
17.5.4 Wirbeltiere. 702
17.6 Rezeption von Linear-und Winkelbeschleunigung. 704
17.6.1 Wirbeltiere. 704
17.6.2 Wirbellose. 706
Weiterführende Literatur . 706
18 Gehörsinn. 709
18.1 Physikalische Grundlagen. 709
18.2 Allgemeine Anforderungen an das Ohr. 710
18.2.1 Schalldetektion . 710
18.2.2 Druck-, Druckgradienten-und Schallschnelleempfänger. 711
18.2.3 Richtungshören. 712
18.2.4 Signalanalyse in der Hörbahn . 714
18.3 Spezielle Hörphysiologie. 714
18.3.1 Hörhaare und Johnston'sches Organ der Insekten. 715
18.3.2 Tympanalorgane der Insekten. 716
18.3.3 Fische. 717
18.3.4 Tetrapoda (excl. Säugetiere). 719
18.3.5 Säugetiere (excl. Fledermäuse und Wale). 722
18.3.6 Fledermäuse und Wale. 729
18.4 Zentrale Verarbeitung der akustischen Information. 730
18.4.1 Insekten. 730
18.4.2 Wirbeltiere. 733
Weiterführende Literatur . 735
19 Optischer Sinn. 737
19.1 Allgemeines . 738
19.1.1 Einfache Lichtsinnesorgane. 740
19.1.2 Linsenaugen. 742
19.1.3 Komplexaugen. 745
19.2 Dioptrik. 746
19.2.1 Linsenaugen. 746
19.2.2 Komplexaugen. 752
19.3 Auflösungsvermögen (Sehschärfe). 756
19.3.1 Linsenaugen. 756
19.3.2 Komplexaugen. 760
19.4 Transduktion. 762
19.4.1 Sehpigmente. 762
19.4.2 Photo-Stereoisomerisation. 764
19.4.3 Enzymkaskade. 765
19.5 Empfindlichkeit und Adaptation. 768
19.5.1 Empfindlichkeit . 768
19.5.2 Dunkel-und Helladaptation . 772
19.6 Farbensehen. 773
19.6.1 Vertebraten. 774
19.6.2 Evertebraten. 776
19.7 Polarisationssehen. 781
19.8 Räumliches und zeitliches Auflösungsvermögen, Bewegungssehen. 784
19.8.1 Räumliches Auflösungsvermögen, Tiefenwahrnehmung . 784
19.8.2 Zeitliches Auflösungsvermögen . 784
19.8.3 Bewegungssehen . 785
19.8.4 Springspinnen. 790
19.9 Die Signalverarbeitung im visuellen System der Wirbeltiere. 791
19.9.1 Retina. 791
19.9.2 Tectum opticum und Corpus geniculatum laterale. 793
19.9.3 Cortex. 795
19.9.4 Parallele Verarbeitung in getrennten Kanälen . 799
Weiterführende Literatur . 801
20 Elektrischer und magnetischer Sinn . 803
20.1 Elektrischer Sinn der Fische. 803
20.1.1 Leistungen . 803
20.1.2 Rezeptoren . 805
20.1.3 Zentralnervöse Verarbeitung. 808
20.2 Magnetischer Sinn. 809
20.2.1 Allgemeines. 809
20.2.2 Vögel . 811
20.2.3 Andere Tierformen . 813
Weiterführende Literatur . 813
21 Chemische Sinne. 815
21.1 Chemischer Sinn bei Wirbellosen (excl. Insekten) . 816
21.2 Geschmackssinn. 817
21.2.1 Insekten. 817
21.2.2 Wirbeltiere.'.'.'.'''. 818
21.2.3 Transduktionsprozess. 820
21.3 Geruchssinn. 321
21.3.1 Insekten.] [ [. 82i
21.3.2 Wirbeltiere. . 822
21.3.3 Transduktionsprozess. 224
21.4 Pheromone. 825
21.4.1 Releasepheromone und Primerpheromone. 825
21.4.2 Vomeronasalorgan der Wirbeltiere. 829
Weiterführende Literatur . 831
2 2 Thermischer und Infrrtrotsinn. 833
22.1 Thermorezeption. 833
22.1.1 Wirbeltiere . 835
22.1.2 Arthropoden. 835
22.2 Thermotaktische Orientierung, Praeferendum. 835
22.3 Infrarotrezeptoren. 836
22.3.1 Schlangen. 836
22.3.2 Prachtkäfer. 838
Weiterführende Literatur . 840
Teil 6
Effektoren
23 Produktion mechanischer Energie: Motoiik. 843
23.1 Kontraktile Stiele sessiler Protozoen. 843
23.2 Muskelbewegung. 844
23.2.1 Aufbau der quergestreiften Muskulatur. 845
23.2.2 Molekularer Mechanismus der Muskelkontraktion. 848
23.2.3 Mechanische Eigenschaften des Muskels . 850
23.2.4 Aktivierung des Muskels „schnelle" und „langsame" Fasern . 851
23.2.5 Die elektro-mechanische Kopplung. 854
23.2.6 Die Einzelzuckung. 857
23.2.7 Die Energiebereitstellung für die Muskelkontraktion. 860
23.2.8 Tetanus und Tonus. 863
23.2.9 Steuerung der Muskeltätigkeit über das Rückenmark. 864
23.2.10 Supraspinale motorische Systeme. 867
23.2.11 Glatte Muskeln. 869
23.2.12 Schließmuskeln der Muscheln. 871
23.2.13 Flugmuskeln der Insekten. 872
23.3 Amöboide Bewegung. 874
23.4 Geißel-und Cilienbewegung. 875
Weiterführende Literatur . 879
24 Produktion akustischer Signale. 881
24.1 Allgemeines . 881
24.1.1 Schallerzeugung,-kopplung und-ausbreitung . 882
24.1.2 Schallfrequenzen und Spektren. 882
24.1.3 Schallerzeugung und Frequenzmultiplikation. 883
24.1.4 Schallimpedanzen, Schallübertragung und Resonanzen . 886
24.2 Spezielles.
24.2.1 Orthopteren (Stridulation).
24.2.2 Zikaden (Timbaiorgane) . 890
24.2.3 Fische. 892
24.2.4 Tetrapoden (Larynx und Syrinx) . 894
24.3 Bedeutung akustischer Signale. 899
24.3.1 Akustische Kommunikation bei Insekten. 899
24.3.2 Gesangslemen und-kontrolle bei Vögeln. 900
24.3.3 Echoortung bei Fledermäusen und Zahnwalen. 903
Weiterführende Literatur . 908
25 Produktion elektrischer Energie (elektrische Organe). 909
25.1 Vorkommen: Schwach und stark entladende elektrische Fische. 909
25.2 Aufbau und Funktion der Organe . 910
Weiterführende Literatur . 914
26 Produktion von Licht (Biolumineszenz). 915
26.1 Primäres und sekundäres Leuchten. 915
26.2 Luziferine und Luziferasen. 916
26.3 Biologische Relevanz. 918
Weiterführende Literatur . 919
27 Farbwechsel. 921
27.1 Die Chromatophoren. 921
27.2 Steuerung des Farbwechsels . 923
27.2.1 Nervöse Steuerung . 924
27.2.2 Hormonale Steuerung. 925
27.3 Auslöser des Farbwechsels. 925
Weiterführende Literatur . 926
28 Produktion von Giften und Abwehrstoffen. 927
28.1 Passiv giftige Tiere. 927
28.2 Aktiv giftige Tiere. 927
28.2.1 MaßderToxizität:LD50-Wert . 927
28.2.2 Meerestiere. 929
28.2.3 Terrestrische Tiere. 929
Weiterführende Literatur . . 933
Anhang
Biidqueilenverzeichnis . 937
Sachwortverzeichnis . 947
Die verbreiteten und benutzten Abkürzungen und Symbole. 966
Die 20 natürlichen Aminosäuren. 968
Die Nukleinsäuren und ihre Basen. 968
Vorsätze zur Bildung von dezimalen Teilen bzw. Vielfachen von Einheiten. 969
Einige wichtige Einheiten und ihre Umrechnungen. 969 |
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