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Mikroskopische Untersuchungen zeigen eine klare Unterscheidung der Muskelzellen in quer gestreifte Muskelfasern, glatte Muskelzellen und Herzmuskelzellen.
Die Querstreifung der quer gestreiften Muskelfasern, welche zur Skelettmuskulatur – oder auch bewusste bzw. willkürliche Muskulatur genannt – gehören, ergibt sich aus der horizontal gleichen Anordnung von kontraktilen Elementen, die entweder einfach lichtbrechende oder doppelt lichtbrechende Eigenschaften besitzen. Quer gestreifte Muskelfasern haben mehrere Zellkerne, da viele Zellen miteinander verschmolzen sind. Sie sind in der Lage, gesteuert durch das Bewusstsein für kurze Zeit sehr starke Kräfte zu entwickeln.
Glatte Muskelzellen bieten im Mikroskop ein einheitliches Bild. Es sind spindelförmige Zellen mit je einem Zellkern. Glatte Muskulatur kommt vor allem in Eingeweiden vor. Sie muss ständig in Bewegung sein, um beispielsweise den Nahrungsbrei in den Därmen weiterzutransportieren, braucht aber dafür nicht allzu kräftig zu sein. Sie wird auch unbewusste oder unwillkürliche Muskulatur genannt, da sie keiner direkten Steuerung durch das Bewusstsein unterliegt. Die Herzmuskelzellen weisen zwar eine Querstreifung auf, haben aber andere Besonderheiten, die eine Unterscheidung zur quer gestreiften Muskelfaser zulassen. Die quer gestreifte Muskulatur des Herzens ermöglicht eine kraftvolle Pumpbewegung, um das Blut ständig durch den Körper zu transportieren.
Die Unterschiede im Feinbau der jeweiligen Zellarten ergeben sich aus ihren unterschiedlichen Funktionen und Wirkungsorten.

Nervensysteme (NS) wirbelloser Tiere sind äußerst vielgestaltig.
Nesseltiere und Stachelhäuter sind radiärsymmetrisch gebaut und zeigen dementsprechend ein radiärsymmetrisches NS. Der Süßwasserpolyp besitzt ein diffuses Nervennetz. Bei den Stachelhäutern ist ein zentraler Ring mit Radiärnerven in jedem Arm ausgebildet. Mit der Evolution fand eine fortschreitende Zentralisation der NS und eine Cephalisierung (Kopfbildung) statt. Bei den meisten bilateralsymmetrisch (zweiseitig gleich) gebauten Tieren ist auch ein bilateralsymmetrisches NS ausgebildet. Sie besitzen ein peripheres Nervensystem (PNS) und ein zentrales Nervensystem (ZNS).

Das Ohr besteht aus Außenohr (Ohrmuschel, Gehörgang), Mittelohr (Trommelfell, Gehörknöchelchen) und Innenohr (Schnecke als Hörsinnesorgan, Vorhof und Bogengänge als Gleichgewichtsorgan). Mittel- und Innenohr liegen geschützt im knöchernen Schädel.

Menschen, die durch Krieg oder Unfall bein- und/oder armamputiert wurden, klagen häufig über Schmerzen in dem nicht mehr vorhandenen Körperteil.
Solche Schmerzen werden als Phantomschmerzen bezeichnet. Beim Phantomschmerz liegt ein sogenannter Nervenschmerz vor. Bei dieser Schmerzart ist das Schmerz leitende System selbst gestört oder geschädigt, es handelt sich sozusagen um einen „Nerveneigenschmerz“.
Phantomschmerzen beruhen auf Spontanerregungen von schmerzempfindlichen Nervenzellen, die dem verlorenen Körperteil zugeordnet sind, sie bilden ein „Schmerzgedächtnis“. Die Übererregbarkeit entsteht wahrscheinlich als Folge des mit dem Operationstrauma und der Nervendurchtrennung einhergehenden überdimensionierten Impulseinstroms in das Zentralnervensystem.
Die Ursachen für solche Schmerzempfindungen liegen also offensichtlich darin begründet, dass es kein eng begrenztes Areal des Gehirns für Schmerzempfindung gibt, die motorischen und sensiblen Hirnareale des amputierten Körperteils jedoch noch vorhanden sind und ein gutes Schmerzgedächtnis vorliegt.

„Ich kann sie/ihn nicht riechen“, wird umgangssprachlich häufig als Ausdruck der Abneigung gebraucht.
Was ist daran von biologischer Bedeutung?
Obwohl der Geruchssinn des Menschen im Vergleich zu vielen Tieren unterentwickelt ist und duftproduzierende Drüsen ebenfalls zurückgebildet sind, können sich Stimmungen (z. B. Angst, Zorn, Zuneigung) auch in kaum wahrnehmbaren Absonderungen der Haut bemerkbar machen.
Tiere nutzen Absonderungen der Haut oder besonderer Duftdrüsen zur Biokommunikation. Die abgegebenen Pheromone (chemische Botenstoffe) dienen der chemischen Informationsübermittlung zwischen den Tieren und werden bereits in geringsten Mengen von Artgenossen wahrgenommen.
Pheromone sind bei der Partnerfindung, der Pflege der Nachkommen, der Revierabgrenzung, der Nahrungsbeschaffung usw. von Bedeutung.
Pheromone können nur bedingt den Hormonen zugeordnet werden. Chemische Signalwirkung und geringe Wirkungsmenge entsprechen chemischen Botenstoffen und damit Hormonen. Die Abgabe außerhalb des Körpers unterscheidet sie von den Hormonen, die in besonderen Drüsen im Körperinneren abgegeben werden.

Phytohormone sind von Pflanzen synthetisierte Stoffe, die schon in kleinen Mengen steuernd auf pflanzliche Entwicklungs- und Differenzierungsvorgänge einwirken, z. B. auf Keimung, Wachstum, Samenreife, Blattabwurf, Blütenbildung, Differenzierung und Verzweigung. Es gibt viele Parallelen zur Wirkung von Hormonen bei den Tieren aber auch Unterschiede. So lässt sich bei Pflanzen im Gegensatz zu Tieren häufig keine Trennung von Bildungs- und Wirkungsort beobachten. Auch gibt es bei Pflanzen keine fest umrissenen Hormondrüsen. In unterschiedlichen Geweben und Organen können Phytohormone gegensätzliche Reaktionen hervorrufen. Indolessigsäure fördert z. B. das Streckungswachstum in Sprossen, hemmt aber in gleicher Konzentration das Wachstum der Wurzeln.
Bei der Phytohormonforschung spielen Mutanten, die für bestimmte Hormone nicht sensibel sind, eine große Rolle. Auf diese Art und Weise konnten Phytohormonrezeptoren festgestellt werden.
Die Hormonwirkung beruht auf der Aktivierung bestimmter Gene. Die biochemischen Reaktionsketten, die dieser Aktivierung zugrunde liegen, sind in vielen Fällen noch nicht vollständig aufgeklärt.
Man unterscheidet Auxine, Cytokinine, Gibberelline, Ethylen, Brassinosteroide, Oxylipine (Fettsäurederivate) und Peptide (Systemin, Phytosulfokine).

* 02.10.1835 in Lyons, Frankreich
† 22.03.1922 in Vendranges, Frankreich

LOUIS-ANTOINE RANVIER war französischer Arzt und Pathologe, der im 19. Jahrhundert gearbeitet hat. Sein Hauptforschungsgebiet war das Nervensystem und die Erregungsleitung. Obwohl er einige Merkmale des Nervensystems beschrieb, ist er durch die Entdeckung des Myelins und der nach ihm benannten Ranvier'schen Schnürringe berühmt geworden.

Viele Jugendliche denken, dass es positiv ist, zu rauchen. Man scheint erwachsen, fühlt sich als Mitglied der Rauchergruppe, ist neugierig oder rebelliert gegen Verbote.
Dabei wird ignoriert, dass das Rauchen süchtig machen kann und viele gesundheitliche Probleme, wie Verengung und Verkalkung der Blutgefäße, Erkrankungen der Atemorgane und des Verdauungssystems, hervorruft.
Das u. a. im Tabak enthaltene Nicotin ähnelt dem Acetylcholin der Synapsen von Nervenzellen, geht an seiner Stelle Verbindungen mit den ACH-Rezeptormolekülen ein und blockiert sie. Infolge werden mehr Rezeptormoleküle gebildet, die bei Nicotinentzug überflüssig sind und Entzugsprobleme bedingen.
Trotz Aufklärung sind Jugendliche in steigender Zahl von der Nicotinsucht betroffen.

Mit den Reiz aufnehmenden, erregungsleitenden, erregungsübertragenden und reagierenden Zellen und Zellstrukturen haben Tiere und Menschen die Möglichkeit, Reize der Umwelt wahrzunehmen, d. h., Informationen aufzunehmen, sie zu verarbeiten und zu speichern und in Abhängigkeit von Erfahrungen und Randbedingungen sinnvoll zu reagieren.

Das Zentralnervensystem (ZNS) der Wirbeltiere besteht aus Gehirn und Rückenmark. Das menschliche Rückenmark ist ein ca. 40-50 cm langer Nervenstrang mit einem Durchmesser von ca. 0,5 cm. Das Rückenmark verläuft im Rückenmarkskanal der Wirbelsäule und vereinigt dort die Rückenmarksnerven (Spinalnerven), welche den Wirbelkanal in der Höhe des zugehörigen Wirbels verlassen. Es ist von innen nach außen von drei Rückenmarkshäuten umgeben.
Der Querschnitt durch das Rückenmark zeigt außen die weiße Substanz und innen um den Zentralkanal eine graue Substanz in Form eines Schmetterlings.
Das Rückenmark stellt einen Leitungs- und Reflexapparat zwischen Gehirn und peripherem Nervensystem dar. Es leitet Informationen in das und aus dem Gehirn. Das Rückenmark erhält afferente Informationen von der Haut und den Muskeln und sendet motorische Befehle an die Muskeln (Effektor).
Beim Menschen gliedert sich das Rückenmark in folgende ineinander übergehende Rückenmarkssegmente: 8 Hals-, 12 Brust-, 5 Lenden-, 5 Kreuzbein- und 1-2 Steißbeinsegmente.

Alles, was mit den Ohren gehört werden kann, ist Schall. Schall geht von Schallquellen aus. Seinem Wesen nach ist Schall eine longitudinale mechanische Welle, bei der sich zeitlich periodisch der Druck ändert. Schall breitet sich in einem Stoff mit einer bestimmten Geschwindigkeit, der Schallgeschwindigkeit, aus. Er kann reflektiert, gebrochen und absorbiert werden. Da Schall eine mechanische Welle ist, treten bei Schallwellen auch Beugung und Interferenz auf.

Der Schlaf ist ein Privileg, das nur wenige Lebewesen genießen. Im streng wissenschaftlichen Sinne schlafen nämlich nur Säugetiere und einige Vogelarten. Viele Menschen scheinen, unabhängig vom Alter, unter Schlafstörungen zu leiden. Schlaflabore versuchen, die Ursachen hierfür zu ermitteln und renommierte Forschungsinstitute gehen den Fragen nach: „Warum schlafen wir?“, „Was ist Schlaf?“, „Wie viel Schlaf brauchen Tiere und Menschen?“ usw.
Der Schlaf ist ein Zustand des Gehirns, der ein bewusstes Wahrnehmen der Umwelt einschränkt, indem die Organisation der Hirntätigkeit verändert wird und Reparaturleistungen an den Nervenzellen vollzogen werden können. Gleichzeitig sind körperliche Aktivitäten auf ein Minimum reduziert. Es scheint also, als ob Schlaf einen besonders intensiven Erholungszustand eines Organismus darstellt. Eine wahrhaft interessante Phase des Schlafs ist der REM-Schlaf, während dessen Träume entstehen können.

Sinneszellen und freie Nervenendigungen nehmen Reize aus der Umwelt auf und wandeln sie in Erregungen um. Sinnesorgane sind spezielle Organe zur Aufnahme von bestimmten Reizen. Sie bestehen aus zahlreichen Sinneszellen, die von Schutz- und Hilfseinrichtungen umgeben sein können. Die Sinneszellen sind auf die Aufnahme bestimmter Reize spezialisiert.

Stress wird als Zustand bezeichnet, der durch außergewöhnliche psychische und physische Belastung eines Organismus auftritt und mit vielfältigen Reaktionen, die im Extremfall zu Erkrankungen führen, beantwortet wird. HANS SELYE (1907-1982) führte 1936 diesen Begriff ein. Reize, die Stress hervorrufen, werden als Stressoren bezeichnet.
Die Zustandsänderungen, die durch Stress entstehen, betreffen das Nervensystem: die catecholaminergen Neurone (sympathisches NS), Teile des Hypothalamus und des limbischen Systems; sowie das Hormonsystem: Adenohypohyse, Schilddrüse, Nebennierenmark und Nebennierenrinde.
Hoher Adrenalinspiegel, der nerval und hormonell entsteht, führt zur Mobilisierung der Körperfunktionen speziell des Betriebsstoffwechsel und wird als „fight or flight“-Syndrom bezeichnet.
Man unterscheidet Eustress, eine Mobilisierung der Körperfunktionen bei geringer Belastung und Distress, eine Dauerbelastung der Körperfunktionen mit möglicher Schädigung des Organismus.
Stressoren (Hitze, Wassermangel) treten auch bei Pflanzen auf. Ihre Regulationsmechanismen sind anders als bei Menschen und Tieren.

Die Anfänge der Körperbemalung und Tätowierung reichen bis in die Altsteinzeit zurück. Archäologische Funde belegen, dass bereits dort rotfarbige Mineralien wie Hämatit und Ocker zum Färben einzelner Körperteile verwendet wurden.
Körperbemalungen dienten nicht nur zum Verschönern der Körpers, sie machten vor allem die Stammeszugehörigkeit kenntlich und wurden für religiöse und rituelle Zeremonien benutzt.
Im Mittelalter wurden Diebe und Verbrecher als Zeichen der Schande tätowiert.
Die Geschichte der modernen Tätowierung in Europa begann Ende des 17. Jahrhunderts. An den fürstlichen Höfen wurden zu der Zeit nämlich tätowierte Insulaner aus der Südsee bestaunt und von Empfang zu Empfang gereicht. Daraufhin setzte eine regelrechte Modewelle ein. Tätowierungen wurden salonfähig. JAMES COOK, der berühmte Seefahrer, war es, der das Wort „Tattow“ in die englische Sprache einführte.

Unter Tee im allgemeinen Sinne versteht man Getränke, die durch Abkochen bestimmter Pflanzenteile hergestellt werden. Tee im engeren Sinne ist der Aufguss von Blättern der Teepflanze (Camellia sinensis). Die Teeblätter, die das anregend wirkende Alkaloid Koffein enthalten, werden vor Ort zum fertigen Endprodukt – grüner und schwarzer Tee – verarbeitet. Die erste schriftliche Erwähnung des Getränks stammt aus dem China des dritten Jahrtausends v. Chr. In China und Japan war und ist der Tee nicht nur Getränk, sondern auch kultisches Objekt (Teehäuser, Teezeremonie). Holländische und vor allem britische Schiffe brachten den Tee ab dem 17. Jahrhundert nach Europa, wo er in Großbritannien und Irland zum Nationalgetränk wurde.

Wie wir Schall empfinden, hängt in starkem Maße von der Tonhöhe und der Lautstärke ab. Beides sind keine physikalischen, sondern physiologische Größen. Die Tonhöhe wird durch die Frequenz (Schnelligkeit der Druckschwankungen) bestimmt. Je größer die Frequenz der Schwingungen ist, desto höher ist der Ton. Die Lautstärke wird durch die Amplitude der Schwingungen (Größe der Druckschwankungen) bestimmt. Je größer die Amplitude der Schwingungen ist, desto lauter ist der Ton. Die Lautstärke wird in der Einheit Phon (phon) angegeben und kann mit Schallpegelmessern bestimmt werden.

Tiere und Menschen können auf Umweltreize sehr schnell und zielgerichtet reagieren.
Das gelingt nur, wenn die durch Außenreize entstandene Erregung von einer Nervenzelle zur anderen bzw. von Nervenzellen zum reagierenden Organ (z. B. Muskel) übertragen werden.
Entscheidende Schaltstellen für die Erregungsübertragung sind die Synapsen. In den chemischen Synapsen gelingt die Erregungsübertragung durch Transmittersubstanzen, die von der präsynaptischen Membran zur postsynaptischen Membran gelangen und dort elektrische Synapsenpotenziale auslösen. Sie werden deshalb auch als Neurotransmitter bezeichnet.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Steuerung, Regelung, Informationsverarbeitung".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Als Albinismus bezeichnet man einen vererbten Pigmentmangel. Bei dieser Krankheit kommt es zu Störungen der Herstellung und somit zu einem Mangel an Melaninen – Farbpigmenten, die sich in der Haut mit allen ihren Anhängen (Haare, Fingernägel) und in den Augen befinden. Sie schützen die Körperregionen vor schädlicher UV-Strahlung. Die meist autosomal-rezessiv vererbte Krankheit führt deshalb zu weißer Haut, weißem Fell bzw. Federn und heller Augenfarbe. Die Ursachen der Krankheit lassen sich meist in Fehlern des Stoffwechsels der Aminosäure Tyrosin finden. Durch Ausbruch der Krankheit besteht bei den betroffenen Menschen ein erhöhtes Hautkrebsrisiko bei starker Sonneneinstrahlung und/oder es kommt zu Beeinträchtigungen der Sehfähigkeit. Bei Tieren wird durch Albinismus die Fitness und damit die Überlebenschance erheblich beeinträchtigt, da die sonst schützende Tarntracht nicht ausgebildet wird und somit Fraßfeinde schneller auf die Albinos aufmerksam werden.

Bonellia viridis („Meerquappe“) gehört zur Gattung der Echiurida (Igelwürmer) und ist an Nordsee- und Atlantikküsten, vor allem aber im Mittelmeer verbreitet. Bonellia ist bekannt als Beispiel für extremen Geschlechtsdimorphismus und phänotypische (modifikatorische) Geschlechtsbestimmung. D. h. das Geschlecht wird beim Igelwurm Bonellia viridis modifikativ durch äußere Faktoren bestimmt. Trifft eine Larve auf ein Weibchen, entwickelt sie sich zu einem im Uterus parasitierenden Zwergmännchen. Ohne Kontakt entstehen dagegen Weibchen.

* 30.11.1927 in Cleveland Heights, Ohio
† 08.08.2003 in Lorain, Ohio

Das berühmte HERSHEY-CHASE-Experiment kennt fast jeder, der sich ein wenig mit der Geschichte der Biologie, insbesondere der Gentechnik beschäftigt hat. Kaum einer weiß jedoch, wer sich hinter dem Namen CHASE verbirgt.

Es handelt sich um die amerikanische Biologin MARTHA CHASE, die damals in den 1950er Jahren als Assistentin in ALFRED HERSHEYs (1908-1997) Labor arbeitete und mit ihm zusammen das Experiment, welches die DNA als den Träger der genetischen Information identifizierte, entwickelte. Das Ergebnis dieses Experiments war ein Meilenstein in der Entwicklung der Molekularbiologie.

Die Chorea Huntington gehört zu den schwerwiegendsten und häufigsten autosomal dominanten Erbkrankheiten. Sie tritt phänotypisch erst spät, meist nach dem 40. Lebensjahr auf und äußert sich im fortgeschrittenen Zustand in unkontrollierten veitstanzartigen Bewegungen, die auf eine allmähliche Degeneration der Neuronen im Gehirn zurückzuführen sind. Die Gehirndegeneration führt zu mentalen Veränderungen und später zu Persönlichkeitsveränderungen, die schließlich zum Tode führen. Das Fehlen jeglicher Therapie zum gegenwärtigen Zeitpunkt führt zu schwerwiegenden sozialen Problemen.

Durch endogene und exogene Faktoren verursacht treten an DNA-Molekülen immer wieder Schäden bzw. Fehler auf. Ebenso können im Verlauf der Replikation des Erbmaterials Fehler entstehen. Derartige Schäden können u. a. sein: fehlende Basen, veränderte Basen, inkorrekte Basenpaarung, Deletion oder Insertion einzelner oder mehrerer Nucleotide in einem der beiden DNA-Stränge, Pyrimidin-Dimere, Strangbrüche (Einzelstrangbruch) oder die kovalente Quervernetzung der DNA-Stränge. DNA-eigene Reparatursysteme dienen der Schadensbehebung und sichern somit das Überleben einzelner Zellen und Organismen. Bei der Replikation entstehende falsche Basenpaarungen können direkt durch die Fehlerbehebungs-Funktion von DNA-Polymerasen eliminiert werden. Im weiteren Verlauf des Zellzyklus auftretende DNA-Schäden können u. a. durch Krebs verursachende Chemikalien, ultraviolette Strahlung oder freie Radikale hervorgerufen werden. DNA-Reparatur-Prozesse sind im gesamten Organismenreich weitverbreitet und verlaufen in allen Organismen ähnlich, aus technischen Gründen sind sie jedoch an Mikroorganismen, besonders Escherichia coli, am gründlichsten untersucht.

Das Down-Syndrom ist noch unter anderen Namen bekannt: als Langdon-Down-Syndrom, als Trisomie 21 und als Mongolismus. Benannt wurde es nach dem britischen Arzt JOHN LANGDON HAYDON DOWN (1828-1896), der es als Erster beschrieb. Das Down-Syndrom wird durch eine Chromosomenanomalie verursacht, bei der das Chromosom 21 dreimal (daher auch Trisomie 21) und nicht wie normal nur zweimal vorliegt. Es äußert sich in Entwicklungsstörungen vor und nach der Geburt und äußerlich vor allem in der schrägen Stellung der Augenlidachse, die an mongolide Gesichtszüge erinnert und die zu dem ersten Namen des Syndroms – Mongolismus – geführt hat. Diese Bezeichnung ist jedoch veraltet und irreführend (v. a. weil die oft mit dem Syndrom einhergehenden geistigen Beeinträchtigungen diskriminierend für den Volksstamm der Mongolen waren) und wird heutzutage nicht mehr verwendet. Neben den körperlichen Auswirkungen, wie beispielsweise angeborenen Herzfehlern und Anomalien des Magen-Darm-Trakts ist nämlich auch die geistige Entwicklung merklich gestört, doch ist diese Störung individuell recht unterschiedlich ausgeprägt.