Human und Tierphysiologie - Cheatsheet.pdf

Vergleichende Anatomie von Menschen und Tieren

Definition:

Anatomische Strukturen und ihre Funktionen bei Menschen und Tieren vergleichen

Details:

• Verwandtschaft und Evolution: Homologe vs. analoge Strukturen
• Homologie: Ähnlichkeiten aufgrund gemeinsamer Abstammung, z.B. Knochenstrukturen im Vorderbein von Tetrapoden
• Analogie: Ähnlichkeiten ohne gemeinsame Abstammung, z.B. Flügel von Vögeln und Insekten
• Vergleich der Organsysteme (z.B. Herz-Kreislauf, Atmung)
• Unterschiede und Gemeinsamkeiten im Bewegungsapparat
• Funktionale Anpassungen an unterschiedliche Lebensräume und Lebensweisen

Homöostase und Regulationsmechanismen

Definition:

Homöostase: Aufrechterhaltung des inneren Gleichgewichts im Körper. Regulationsmechanismen: Prozesse, die zur Homöostase beitragen.

Details:

• Negative Rückkopplung: Reaktion entgegen der Abweichung
• Positive Rückkopplung: Verstärkung der Ausgangssignale
• Beispiele: Temperaturregulation, Blutzuckerregulation
• Hauptakteure: Hormone, Nervensystem
• Wichtige Formel: Regelkreis; Sensor → Regler → Effektor

Zellkommunikation und Signalwege

Definition:

Zellkommunikation und Signalwege ermöglichen es Zellen, auf Signale zu reagieren und miteinander zu interagieren.

Details:

• Signaltransduktion: Bindung eines Liganden an Rezeptor -> Konformationsänderung -> Signalweiterleitung
• Wichtige Komponenten: Rezeptoren (GPCR, RTK), second messenger (cAMP, Ca²⁺)
• Signalkaskaden: Kinasen- und Phosphatasenketten (z.B. MAPK-Weg)
• Signalintegration: Multiple Signale werden kombiniert -> spezifische Zellantwort
• Zelltypen: Unterschiedliche Zellen verwenden spezifische Signalwege (z.B. Neuronen: Neurotransmitter, Immunzellen: Zytokine)

Modelle biologischer Netzwerke

Definition:

Modelle zur Analyse und Simulation der Interaktionen zwischen biologischen Entitäten (z.B. Proteine, Gene, Zellen).

Details:

• Verwendet zur Vorhersage und Erklärung biologischer Prozesse.
• Beschrieben durch mathematische oder computergestützte Ansätze.
• Können verschiedene Netzwerke umfassen: metabolisch, protein-protein, genetisch u.a.
• Modellierungsmethoden: Differentialgleichungen, stochastische Modelle, Graphentheorie.
• Ziel: Verständnis biologischer Systeme, Krankheitsmechanismen, Entwicklung neuer Therapien.
• Wichtige Konzepte: Knoten (Biomoleküle), Kanten (Interaktionen), Netzwerk-Topologie.

Enzymatik und Stoffwechselwege

Definition:

Enzyme sind Biokatalysatoren, die biochemische Reaktionen beschleunigen und Stoffwechselwege regulieren.

Details:

• Enzyme senken die Aktivierungsenergie \((E_a)\) chemischer Reaktionen
• Substratspezifität und Wirkungsspezifität
• Michealis-Menten-Gleichung: \[v_0 = \frac{{V_{max} [S]}}{{K_m + [S]}}\]
• Schlüssel-Schloss- und Induced-Fit-Modell
• Hemmungstypen: kompetitiv, nichtkompetitiv, allosterisch
• Wichtige Stoffwechselwege: Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette

Nervensystem und sensorische Funktionen

Definition:

Struktur und Funktionen des Nervensystems und sensorischer Organe; Signalübertragung und -verarbeitung.

Details:

• Neuronen: Grundbausteine des Nervensystems, bestehend aus Soma, Dendriten und Axon
• Aktionspotential: Elektrische Signalübertragung entlang eines Neurons, beschrieben durch \textit{Hodgkin-Huxley-Gleichungen}
• Synapsen: Übertragungsstellen zwischen Neuronen, chemische (neurotransmitter-gesteuert) oder elektrische
• Sensorische Systeme: Aufnahme von Reizen durch sensorische Rezeptoren (z.B. Photorezeptoren, Mechanorezeptoren)
• Reizweiterleitung: Umwandlung von Reizen in elektrische Signale und Weiterleitung ans ZNS
• Wahrnehmung: Verarbeitung und Interpretation der Reize im Gehirn
• Verschiedene Nervensysteme: ZNS (Gehirn und Rückenmark) und PNS (peripheres Nervensystem)

Metabolische Prozesse und Energiehaushalt

Definition:

Umfasst alle biochemischen Reaktionen, die in lebenden Organismen ablaufen, um Energie zu gewinnen, aufzubauen und zu nutzen.

Details:

• Katabolismus: Abbau komplexer Moleküle zur Energiegewinnung.
• Anabolismus: Aufbau komplexer Moleküle unter Energieverbrauch.
• ATP als zentrale Energiewährung.
• Zellatmung: Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette.
• Glykolyse: Umwandlung von Glukose in Pyruvat.
• Citratzyklus: Acetyl-CoA in CO2 und GTP/ATP umgewandelt.
• Oxidative Phosphorylierung: Elektronentransportkette und ATP-Synthase.
• Gluconeogenese: Neubildung von Glukose aus Nicht-Kohlenhydratquellen.
• Energie ATP-Bindungsfreie Energie: \(\Delta G = -30,5 kJ/mol\)

Struktur und Funktion von Biomolekülen

Definition:

Biomoleküle: organische Moleküle in Lebewesen; wichtig für Struktur und Funktion biologischer Systeme

Details:

• Proteine: Enzyme, Strukturproteine, Transportproteine, Signalmoleküle
• Kohlenhydrate: Energiequelle (Glucose), Strukturkomponenten (Cellulose), Erkennungsmoleküle
• Lipide: Energiespeicherung (Fette), Membranstrukturen (Phospholipide), Signalmoleküle (Steroid-Hormone)
• Nukleinsäuren (DNA, RNA): genetische Information, Proteinsynthese
• Wasserstoffbrückenbindungen, kovalente Bindungen, van-der-Waals-Kräfte: Stabilisierung der Struktur