Mitschrift Vorlesung Tierphysiologie
Grundprinzipien tierischer Form und Funktion
Evolution: allmähliche Veränderung von vererbbaren Merkmalen von Generation zu Generation
→ Alles in Tierwelt hat bestimmten Nutzen und stellt Vorteil für Tier dar, evolutionär bedingte Anpassung an
die Umweltbedingungen
→ Anpassung ermöglicht Nutzung von Ressourcen
Konvergente Evolution: Gleiche Bedingungen bringen ähnliche Merkmale hervor
Beispiel: Entstehung eines stromlinienförmigen Körpers durch Anpassung an den marinen
Lebensraum
Physiologie - Funktion von lebenden Systemen
Hierarchien des Lebens:
Moleküle (Proteine, Lipide, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren) → Zellen → Gewebe, Organe → Organismus
(Tier/Pflanze) → Population→ Ökosystem
In komplexen Organismen:
→ Aufgabenteilung der Zellen und Gewebe
→ Alle Körperfunktionen sind darauf ausgerichtet, das Leben (der Spezies) zu erhalten (Überleben
und Fortpflanzen)
Wichtige Organe, dessen Hauptbestandteile und
Hauptfunktionen:
Beispiel Muskelgewebe:
• Skelettmuskulatur: Aufgabe: Bewegung, über Sehnen
am Knochengerüst befestigt
• Glatte Muskulatur: Aufgabe: z.B. Kontraktion innerer
Organe, Verengung von Blutgefäßen)
• Herzmuskulatur: Aufgabe: Kontraktion des Herzens,
Ionenaustausch zur Reizweiterleitung über Gap-
Junctions
Beispiel Bindegewebe/Knochen/Blut
• Lockeres Bindegewebe: Teil der Haut, Stützfunktion,
besteht aus Fibroblasten
• Straffes Bindegewebe: Sehnen verbinden Knochen mit
Muskeln
• Knochen: entsteht auch aus Bindegewebszellen, die
sich spezialisiert haben
• Fettgewebe: Fetttröpfchen als Energiespeicher und Wärmepolster (besonders bei Tieren)
• Knorpel/ Chondrocyten: Stütz und Polsterfunktion von Knochen zB.
• Blut
→ Verbindung und Sützung von Geweben/ Organen
Beispiel Epithelien
• Mehrschichtiges Plattenepithel: stark beanspruchte Epithelien zB. In Haut, Speiseröhre
• Kubisches Eptihel: sezernierende Epithelien zB. In Hormondrüsen
• einfaches prismatisches Epithel: sezernierende/ absorbierende Epithelien zB. Dünndarmwand zum
Verdauen
• einfaches Plattenepithel: sehr dünn, durchlässige Epithelien zum Stoffaustausch zB. Innenseite der
Blutgefäße
• mehrreihiges bewimpertes Epithel mit transportierenden Zilien (zB. Im Eileiter, Nasenschleimhaut)
→ Barriere und Stoffaustausch
Stoffaustausch
→ Versorgung und Entsorgung (zB. Von toxischen
Stoffen)
→ Konstanthaltung des inneren Milieus
Stoffaustausch mit der Umgebung:
• bei Einzellern durch die Plasmamembran
• bei einfachen Mehrzellern durch zwei
Zellschichten (zB. Süßwasserpolyp)
, bei komplexen Organismen:
1. Aufnahme (Nährstoffe, O2)
2. Verteilung (z.B. über das Blut)
3. Entsorgung (Stoffwechselprodukte, z.B. CO2)
optimiert durch Oberflächenvergrößerung → effektiver (zB. Zotten beim
Dünndarm oder bei der schwammartigen Struktur in der Lunge)
Wärmeaustausch/Thermoregulation
Am Wärmeaustausch von Tieren mit ihrer Umgebung sind mehrere physikalische
Prozesse beteiligt: siehe mehr unten
1.Konduktion (Wärmeleitung)
Übertragung von Energie (Wärme) zwischen Objekten, die in direktem Kontakt miteinander
stehen
2. Kovektion (Strömung)
Übertragung von Energie (Wärme) durch Bewegung von Luft, Wasser oder Blut über eine
Oberfläche
3. Radiation (Strahlung) bei Sonne
Übertragung von Energie (Wärme) durch elektromagnetische Wellen Strahlung kann Wärme
zwischen Objekten übertragen, die nicht in direktem Kontakt miteinander stehen
4. Evaporation (Verdunstung) bei Schweiß → Kühlung
Übertragung von Energie (Wärme) an der Oberfläche einer Flüssigkeit Moleküle gehen
dabei von der flüssigen in die Gasphase über
Der Aufbau der Haut erklärt die vielfältigen Funktionen:
Durch das dicke Plattenepithel
zB. Tasten, Druck wahrnehmen
Melanocytenpigmente die UV-Strahlung absorbieren können
1.Regulation der Hautdurchblutung: (Konduktion)
Bei Kälte: Arterien und Venen: erstrecken sich in die Dermis und bilden
Querbrückengefäße aus (veränderbarer Durchmesser), Gefäße verengen
sich → geringe Durchblutung, geringe Wärmeabgabe (Vasokonstriktion)
Bei Wärme: Wärmeaustausch zwischen Blut und Dermis kann reguliert
werden, → Starke Durchblutung, hohe Wärmeabgabe um Körper zu
kühlen (Vasodilatation)
Querbrückengefäß wird verengt, Oberflächengefäß geweitet
2. Konvektion (Strömung)
Wärme kann anders wahrgenommen werden je nachdem wie man gekleidet ist oder wie der Wind
bläst (Windchill-effekt)
, 3. Radiation (Strahlung)
Elektromagnetische Strahlung oder Wellen, von der Sonne ausgehend (wir können nur 400- 780
nm davon sehen)
- Tiere geben Infrarotstrahlungen ab (mittlerer Infrarotbereich), auch Menschen mit einer Leistung
von ca. 100 Watt
4. Evaporation (Verdunstung)
- über Schweißdrüsen der menschlichen Haut
- bei Hunden durch Hecheln: Einatmung erfolgt durch die Nase und die Ausatmung durch das
Maul. Beim Ausatmen: Luftstrom über die Zunge begünstigt die Verdunstung von Flüssigkeit. Hund
hat nur wenige Schweißdrüsen (unter den Pfoten). Er kühlt seinen Körper über die Zunge.
Das Gegenstromprinzip zur Minimierung von Wärmeverlusten
Funktionsprinzip: Gegenstrom-Wärmeaustauscher 1. Zuströmenden Blut in den Arterien
-zB. In den Füßen und Beinen der Kanadagans, Delphin überträgt Wärme (schwarze Pfeile)
oder Heizerbienen direkt an Venen
→ antiparallele Anordnung von Arterien und Venen 2. Selbst am Beinende ist so Wärme noch
Gegenstromprinzip bei Heizerbienen: auf die Venen übertragbar
3. Dadurch wird nur ein geringer
- Heizerbienen entkoppeln die Muskulatur von den
Temperaturunterschied zwischen
Flügelbewegungen zufließendem arteriellem (35°C) und
- In den Flugmuskeln erzeugte Wärme bleibt so im Thorax abfließendem venösem Blut (33°C) erzeugt
und geht nicht im Abdomen verloren
- warme Blut wärmt das kalte, in den Thorax einströmende Blut auf, sodass der hintere Teil kalt
bleibt
Wärmeerzeugung beim brütenden Python
Körpertemperatur des brütenden Weibchens ist bis ca. 6°C
höher als die Umgebungstemperatur.
➔ durch Muskelkontraktion
- Absenken der Umgebungstemperatur (Temperaturabnahme)
führt zur Erhöhung der Kontraktionsfrequenz der
Rumpfmuskulatur (Zittern)
→ Sauerstoffverbrauch steigt
→ Temperatur steigt (bei Zellatmung entsteht Wärme)
Temperatukonformer: wechselwarm, ektotherm (externe Wärmequelle)
Temperaturregulierer: gleichwarm , endotherm, interne Wärmequelle)
heterotherm: meist ektotherm , aber Körpertemperatur
zumindest zeitweise durch innere Wärmeproduktion
erhöht
Temperaturregulation: Beispiel Mensch
• Istwert zu warm → Thermostat im
Hypothalamus aktiviert Kühlmechanismen →
Blutgefäße der Haut erweitern sich →
Wärmeverlust
• Istwert zu kalt → Thermostat aktiviert
Aufwärmmechansimen → Blutgefäße in der
haut verengen sich →Körpertemperatur steigt
• Regulierte Erhöhung des Sollwertes: Pyrogene
stimulieren die Bildung von Prostaglandin E2
(PGE2) mittels der Cyklooxygenase. PGE2
verstellt den Sollwert im Hypothalamus
• Aspirin/Paracetamol/Ibuprofen hemmen die
Cyklooxygenase → Fiebersenkung
Zelluläre Kommunikation - Kommunikation zwischen
verschiedenen Geweben/Organen des Körpers
Grundprinzipien tierischer Form und Funktion
Evolution: allmähliche Veränderung von vererbbaren Merkmalen von Generation zu Generation
→ Alles in Tierwelt hat bestimmten Nutzen und stellt Vorteil für Tier dar, evolutionär bedingte Anpassung an
die Umweltbedingungen
→ Anpassung ermöglicht Nutzung von Ressourcen
Konvergente Evolution: Gleiche Bedingungen bringen ähnliche Merkmale hervor
Beispiel: Entstehung eines stromlinienförmigen Körpers durch Anpassung an den marinen
Lebensraum
Physiologie - Funktion von lebenden Systemen
Hierarchien des Lebens:
Moleküle (Proteine, Lipide, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren) → Zellen → Gewebe, Organe → Organismus
(Tier/Pflanze) → Population→ Ökosystem
In komplexen Organismen:
→ Aufgabenteilung der Zellen und Gewebe
→ Alle Körperfunktionen sind darauf ausgerichtet, das Leben (der Spezies) zu erhalten (Überleben
und Fortpflanzen)
Wichtige Organe, dessen Hauptbestandteile und
Hauptfunktionen:
Beispiel Muskelgewebe:
• Skelettmuskulatur: Aufgabe: Bewegung, über Sehnen
am Knochengerüst befestigt
• Glatte Muskulatur: Aufgabe: z.B. Kontraktion innerer
Organe, Verengung von Blutgefäßen)
• Herzmuskulatur: Aufgabe: Kontraktion des Herzens,
Ionenaustausch zur Reizweiterleitung über Gap-
Junctions
Beispiel Bindegewebe/Knochen/Blut
• Lockeres Bindegewebe: Teil der Haut, Stützfunktion,
besteht aus Fibroblasten
• Straffes Bindegewebe: Sehnen verbinden Knochen mit
Muskeln
• Knochen: entsteht auch aus Bindegewebszellen, die
sich spezialisiert haben
• Fettgewebe: Fetttröpfchen als Energiespeicher und Wärmepolster (besonders bei Tieren)
• Knorpel/ Chondrocyten: Stütz und Polsterfunktion von Knochen zB.
• Blut
→ Verbindung und Sützung von Geweben/ Organen
Beispiel Epithelien
• Mehrschichtiges Plattenepithel: stark beanspruchte Epithelien zB. In Haut, Speiseröhre
• Kubisches Eptihel: sezernierende Epithelien zB. In Hormondrüsen
• einfaches prismatisches Epithel: sezernierende/ absorbierende Epithelien zB. Dünndarmwand zum
Verdauen
• einfaches Plattenepithel: sehr dünn, durchlässige Epithelien zum Stoffaustausch zB. Innenseite der
Blutgefäße
• mehrreihiges bewimpertes Epithel mit transportierenden Zilien (zB. Im Eileiter, Nasenschleimhaut)
→ Barriere und Stoffaustausch
Stoffaustausch
→ Versorgung und Entsorgung (zB. Von toxischen
Stoffen)
→ Konstanthaltung des inneren Milieus
Stoffaustausch mit der Umgebung:
• bei Einzellern durch die Plasmamembran
• bei einfachen Mehrzellern durch zwei
Zellschichten (zB. Süßwasserpolyp)
, bei komplexen Organismen:
1. Aufnahme (Nährstoffe, O2)
2. Verteilung (z.B. über das Blut)
3. Entsorgung (Stoffwechselprodukte, z.B. CO2)
optimiert durch Oberflächenvergrößerung → effektiver (zB. Zotten beim
Dünndarm oder bei der schwammartigen Struktur in der Lunge)
Wärmeaustausch/Thermoregulation
Am Wärmeaustausch von Tieren mit ihrer Umgebung sind mehrere physikalische
Prozesse beteiligt: siehe mehr unten
1.Konduktion (Wärmeleitung)
Übertragung von Energie (Wärme) zwischen Objekten, die in direktem Kontakt miteinander
stehen
2. Kovektion (Strömung)
Übertragung von Energie (Wärme) durch Bewegung von Luft, Wasser oder Blut über eine
Oberfläche
3. Radiation (Strahlung) bei Sonne
Übertragung von Energie (Wärme) durch elektromagnetische Wellen Strahlung kann Wärme
zwischen Objekten übertragen, die nicht in direktem Kontakt miteinander stehen
4. Evaporation (Verdunstung) bei Schweiß → Kühlung
Übertragung von Energie (Wärme) an der Oberfläche einer Flüssigkeit Moleküle gehen
dabei von der flüssigen in die Gasphase über
Der Aufbau der Haut erklärt die vielfältigen Funktionen:
Durch das dicke Plattenepithel
zB. Tasten, Druck wahrnehmen
Melanocytenpigmente die UV-Strahlung absorbieren können
1.Regulation der Hautdurchblutung: (Konduktion)
Bei Kälte: Arterien und Venen: erstrecken sich in die Dermis und bilden
Querbrückengefäße aus (veränderbarer Durchmesser), Gefäße verengen
sich → geringe Durchblutung, geringe Wärmeabgabe (Vasokonstriktion)
Bei Wärme: Wärmeaustausch zwischen Blut und Dermis kann reguliert
werden, → Starke Durchblutung, hohe Wärmeabgabe um Körper zu
kühlen (Vasodilatation)
Querbrückengefäß wird verengt, Oberflächengefäß geweitet
2. Konvektion (Strömung)
Wärme kann anders wahrgenommen werden je nachdem wie man gekleidet ist oder wie der Wind
bläst (Windchill-effekt)
, 3. Radiation (Strahlung)
Elektromagnetische Strahlung oder Wellen, von der Sonne ausgehend (wir können nur 400- 780
nm davon sehen)
- Tiere geben Infrarotstrahlungen ab (mittlerer Infrarotbereich), auch Menschen mit einer Leistung
von ca. 100 Watt
4. Evaporation (Verdunstung)
- über Schweißdrüsen der menschlichen Haut
- bei Hunden durch Hecheln: Einatmung erfolgt durch die Nase und die Ausatmung durch das
Maul. Beim Ausatmen: Luftstrom über die Zunge begünstigt die Verdunstung von Flüssigkeit. Hund
hat nur wenige Schweißdrüsen (unter den Pfoten). Er kühlt seinen Körper über die Zunge.
Das Gegenstromprinzip zur Minimierung von Wärmeverlusten
Funktionsprinzip: Gegenstrom-Wärmeaustauscher 1. Zuströmenden Blut in den Arterien
-zB. In den Füßen und Beinen der Kanadagans, Delphin überträgt Wärme (schwarze Pfeile)
oder Heizerbienen direkt an Venen
→ antiparallele Anordnung von Arterien und Venen 2. Selbst am Beinende ist so Wärme noch
Gegenstromprinzip bei Heizerbienen: auf die Venen übertragbar
3. Dadurch wird nur ein geringer
- Heizerbienen entkoppeln die Muskulatur von den
Temperaturunterschied zwischen
Flügelbewegungen zufließendem arteriellem (35°C) und
- In den Flugmuskeln erzeugte Wärme bleibt so im Thorax abfließendem venösem Blut (33°C) erzeugt
und geht nicht im Abdomen verloren
- warme Blut wärmt das kalte, in den Thorax einströmende Blut auf, sodass der hintere Teil kalt
bleibt
Wärmeerzeugung beim brütenden Python
Körpertemperatur des brütenden Weibchens ist bis ca. 6°C
höher als die Umgebungstemperatur.
➔ durch Muskelkontraktion
- Absenken der Umgebungstemperatur (Temperaturabnahme)
führt zur Erhöhung der Kontraktionsfrequenz der
Rumpfmuskulatur (Zittern)
→ Sauerstoffverbrauch steigt
→ Temperatur steigt (bei Zellatmung entsteht Wärme)
Temperatukonformer: wechselwarm, ektotherm (externe Wärmequelle)
Temperaturregulierer: gleichwarm , endotherm, interne Wärmequelle)
heterotherm: meist ektotherm , aber Körpertemperatur
zumindest zeitweise durch innere Wärmeproduktion
erhöht
Temperaturregulation: Beispiel Mensch
• Istwert zu warm → Thermostat im
Hypothalamus aktiviert Kühlmechanismen →
Blutgefäße der Haut erweitern sich →
Wärmeverlust
• Istwert zu kalt → Thermostat aktiviert
Aufwärmmechansimen → Blutgefäße in der
haut verengen sich →Körpertemperatur steigt
• Regulierte Erhöhung des Sollwertes: Pyrogene
stimulieren die Bildung von Prostaglandin E2
(PGE2) mittels der Cyklooxygenase. PGE2
verstellt den Sollwert im Hypothalamus
• Aspirin/Paracetamol/Ibuprofen hemmen die
Cyklooxygenase → Fiebersenkung
Zelluläre Kommunikation - Kommunikation zwischen
verschiedenen Geweben/Organen des Körpers
