als PDF - Nordrhein-Westfälische Akademie der
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Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften VORTRÄGE N 292 GÜNTHER GERISCH Periodische Enzymaktivierung als Kontrollfaktor m ul tizell ulärer Entwicklung JENS BLAUERT Neuere Ergebnisse zum räumlichen Hören Westdeutscher Verlag 259. Sitzung am 1. März 1978 in Düsseldorf CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Gerisch, Günther: Periodische Enzymaktivierung als Kontrollfaktor multizellulärer Entwicklung / Günther Gerisch. Neuere Ergebnisse zum räumlichen Hören/ Jens Blauert. - Opladen: Westdeutscher Verlag, 1980 (Vorträge / Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften: Natur-, Ingenieur- u. Wirtschaftswiss.; N 292) ISBN 3-531-08292-2. NE: Blauert, Jens: Neuere Ergebnisse zum räumlichen Hören © 1980 by Westdeutscher Verlag GmbH Opladen Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag GmbH Printed in Germany ISSN 0066-5754 ISB1'J 3-531-08292-2 Inhalt Periodische Enzymaktivierung als Kontrollfaktor multizellulärer Entwicklung von Günther Gerisch, Basel Zyklisches AMP als Hormon eines Mikroorganismus . . . . . . . . . . . . Chemotaxis: Signalübertragung von Zelloberflächenrezeptoren auf das kontraktile System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Signalfortpflanzung von Zelle zu Zelle: Zyklisches AMP stimuliert die Synthese von zyklischem AMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Die periodische Signalbildung beruht auf autonomen Oszillationen der Adenylzyklase-Aktivität...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das zeitliche Muster der Signalbildung ist bestimmend für die Steuerung der Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9 11 13 14 16 17 21 Neuere Ergebnisse zum räumlichen Hö.ren von Jens Blauert, Bochum Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zur Entstehung der Ohrsignale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zur Auswertung der Ohrsignale durch das Gehör . . . . . . . . . . . . . Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a) Kopfbezogene elektroakustische Übertragung . . . . . . . . . . . . . b) Elektronische Nachhallunterdrückung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) T rommelfellimpedanzmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Schlußwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. 2. 3. 4. 39 40 43 46 46 48 51 53 54 55 57 Periodische Enzymaktivierung als Kontrollfaktor multizellulärer Entwicklung von Günther Gerisch, Basel Zyklisches AMP als Hormon eines Mikroorganismus Hormone steuern in vielzelligen tierischen Organismen die Aktivitäten von Zellen und koordinieren die Funktion der Organe. Die Ansprechbarkeit einer Zelle auf ein bestimmtes Hormon hängt in erster Linie von ihrem Besitz an Rezeptormolekülen ab. Die Art der Antwort ist spezifisch für einen Zelltyp. Sie wird während der Entwicklung des Organismus einer Zelle aufgeprägt und ist Ausdruck ihrer Differenzierung. Dies bedeutet, daß das an die Hormonrezeptoren angekoppelte, von Zelltyp zu Zelltyp verschiedene Signalübertragungssystem darüber entscheidet, auf welche Weise eine Zelle auf ein bestimmtes Hormon reagiert. Viele Hormone binden an Rezeptoren auf der Zelloberfläche. An der Zellmembran findet dann eine Signalumwandlung statt. Das in der Zelle als „secondary messenger" wirkende Agens ist in diesem Fall nicht mit dem Hormon, dem „primary messenger" identisch. Als „secondary messenger" dienen zyklische Nucleotide, oder auch Calcium, dessen Konzentration im Cytoplasma sich nach Hormongabe ändern kann. Diese Aussagen treffen in der Regel nicht auf Steroidhormone zu, die die Plasmamembran der Zelle durchdringen, danach durch Rezeptoren im Cytoplasma abgefangen und zum Kern transportiert werden. Doch gibt es auch einen Fall, wo ein Steroid, Progesteron, offensichtlich seine Wirkung durch Bindung an Rezeptoren auf der Zelloberfläche entfaltet, und zwar durch Regulation des cyclo-AMPSystems. Dies ist die Induktion der Reifung von Oocyten zu befruchtungs~ fähigen Eizellen beim Krallenfrosch, Xenopus laevis (MALLER und KREBS, 1977). Bei einem Mikroorganismus, über den hier berichtet werden soll, Dictyostelium discoideum, wirkt ein zyklisches Nucleotid, Adenosin-3', 5' -monophosphat (cAMP) selbst wie ein Hormon. Das heißt, es trifft von außen auf die Zelle und entfaltet seine Wirkung, indem es an Rezeptoren auf der Zelloberfläche gebunden wird. Dictyostelium discoideum ist aus verschiedenen Gründen besonders geeignet für die Analyse chemischer Signalübertragung zwischen Zellen. Als Mikro- Neuere Ergebnisse zum räumlichen Hören von Jens Blauert, Bochum 1. Einleitung Wenn man naturwissenschaftlich gebildete Mitmenschen danach fragt, welches wohl der wichtigste Sinn des Menschen sei, so wird mit größter Häufigkeit der Gesichtssinn genannt. Dies ist nur teilweise richtig. Für die zwischenmenschliche Kommunikation ist nämlich der Gehörsinn zweifellos wichtiger als der Gesichtssinn. Wir erkennen dies u. a. daran, daß die soziale Entwicklung von Gehörlosen in aller Regel wesentlich stärker gestört ist als diejenige von Blinden. Auch die tägliche Erfahrung liefert bestätigende Hinweise: Zum Beispiel wird ein Fernsehzuschauer durch eine Bildstörung in der Regel in seinem Verständnis der Sendung wesentlich weniger beeinträchtigt als durch eine Tonstörung. Die Nachrichtentechnik hat die besondere Bedeutung akustischer Signale für die zwischenmenschliche Kommunikation seit langem erkannt. Die akustische Übertragungstechnik gelangte schon früh zu einer hohen Blüte; wir blicken heute z.B. auf 100 Jahre Telefongeschichte zurück. Die Übertragung akustischer Signale wurde wesentlich intensiver fortentwickelt als die Übertragung von Bildsignalen, obwohl die grundlegenden Erfindungen (Bell-Telefon 1876, Nipkow-Bildwandler 1884) nur wenige Jahre auseinander lagen. Heute ist die Übertragungstechnik für akustische Signale soweit verfeinert, daß prinzipiell eine völlig originalgetreue Übertragung in dem Sinne möglich ist, daß einem Zuhörer an einem Empfangsort zu einem Empfangszeitpunkt auditive Wahrnehmungen (,,Hörereignisse") vermittelt werden können, die sich nicht merkbar von denen unterscheiden, die der gleiche Zuhörer am Aufnahmeort zum Aufnahmezeitpunkt hätte. Eine derart originaltreue Übertragung ist bisher nur im Bereiche des Gehörsinnes technisch möglich. Zur Originaltreue der Höreignisse gehört u. a., daß die Orte und Ausdehnungen, d. h. die räumlichen Merkmale dieser Hörereignisse bei der Wiedergabe denen bei der Aufnahme völlig entsprechen. Um dieses Ziel technisch erreichen zu können, sind Kenntnisse über die Beziehungen notwendig, die zwischen den akustischen Signalen an den Ohren eines Zuhörers und den Orten und Ausdehnung der Hörereignisse bestehen, die diese.r Zuhörer hat.
