Leitfaden Erwartungshorizont Hilbig – OBOE Funktionelle Anatomie

Leitfaden
Erwartungshorizont Hilbig –OBOE
Funktionelle Anatomie
GEWEBE
1. Epithelgewebe
2. Binde- und Stützgewebe
3. Nervengewebe
Epithelgewebe
• Das Deckepithel bedeckt alle Körperoberflächen, sowohl außen als auch
innen.
• Schutz vor mechanischen, chemischen und thermischen Einflüssen sowie
vor Mikroorganismen und Austrocknung.
• Resorption z. B. im Darm und in den Körperhöhlen (Bauch- und
Brustfell)
• Grenzschicht-Funktion ist den Austritt von Körperflüssigkeiten zu
verhindern
• Grenzschicht-Funktion ist die Aufnahme lebensnot-wendiger Stoffe in
den Körper selektiv zu regulieren.
• Epithelien entwickeln daher eine Vielzahl verschiedenartiger
Funktionen, nach denen eine Unterteilung dieses Gewebes erfolgen kann
in:
• Schutzepithelien
• die den Organismus z. B. gegenüber mechanischen, chemischen,
physikalischen oder mikrobiellen Einflüssen schützen
• Resorptionsepithelien
• die als semipermeable »Barrieren« die Aufnahme von Stoffen von
außen nach innen aktiv oder passiv ermöglichen
• Drüsenepithelien
• die Stoffe unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung
sezernieren und diese nach außen (exokrin) oder nach innen
(endokrin) abgeben
• Exkretionsepithelien
• die der Abgabe und der Ausscheidung körperschädlicher
Substanzen dienen
• Transport- und Verteilungsepithelien
• die im Organismus die innere Auskleidung von Gefäßen und
Körperhöhlen für den Stoff- und Flüssigkeitstransport bilden
(z. B. Endothelien oder Mesothelien),
• Sinnesepithelien
• die der Wahrnehmung von Sinneseindrücken nachkommen,
1
• Keimepithelien
• die eine Sonderstellung während der Differenzierung und
Reifung der männlichen oder der weiblichen Keimzellen
einnehmen.
Embryonale Entwicklung des Epithelgewebes
• Die „ältesten“Gewebe sind die Epithelgewebe
• sie entstehen in der Individualentwicklung als erste Gewebeform in
Gestalt der beiden Keimblätter
• Ektoderm und
• Entoderm.
– Die einfachsten heute lebenden Metazoen, die Schwämme, besitzen
als einziges echtes Gewebe - neben einer Art Bindegewebe - nur
Epithelien.
Das Epithelgewebe entwickelt sich aus allen drei Keimblättern.
Aus dem Ektoderm bilden sich:
– Epithel der Haut, und dessen Derivate, wie Talg- und
Schweißdrüsen sowie der kutanen Schleimhaut der Mundhöhle
einschließlich des Nasenraumes und des Afters, des
Scheidenvorhofs, des Harnröhrenanfangs männlicher Tiere
– Sinnesepithelien und Anteile des Gesichts- Geruchs-, Geschmacksund Gehörsinns
Aus dem Entoderm bilden sich
– das Epithel des Magen-Darm-Kanals sowie seiner Anhangsdrüsen
(Leber, Bauchspeicheldrüse),
– der Atmungsorgane,
– der Harnblase und des größten Teils der Harnröhre,
– der Schilddrüse und
– des Thymus sowie
– des Mittelohrs.
Aus dem Mesoderm bilden sich:
– Mesothelien, die Körperhöhlen (Brust-, Bauch- und Beckenhöhle)
auskleiden und innere Organe als sog. Serosaschicht überziehen.
– Bildung von mesodermalem Endothel (Angiothel) sämtlicher
innerer Wandauskleidungen des Blut- und Lymphkreislaufsystems.
• Die Zellen sind eng aneinander gelagert und nur durch eine
dünne Schicht der Interzellularsubstanz verbunden.
• Sie sind scharf begrenzt und oft polar differenziert.
• Der Kern ist meist klein und der Zellform angepasst.
2
Einteilung des Epithels nach dem Aufbau
• Einschichtiges Plattenepithel
• innere Auskleidung der Körperhöhlen (Bauchfell, Brustfell, Herzbeutel,
Niere
• Endothel der Gefäße und des Herzens, die Auskleidung der
Lungenalveolen sowie die innere Deckschicht der Cornea und das
Pigmentepithel der Netzhaut
Aufbau der Haut
Stratum basale oder S. cylindricum = Keimschicht. Hohe, zylindrische Zellen,
die durch Teilung für das Wachstum der Epithelschicht sorgen. Wurzelfüßchen
ragen in die Basalmembran. Mit der Basalmembran sitzen die Zellen dem
Papillarkörper des Bindegewebes auf (Pigmenteinlagerung; Bräunung der Haut).
Stratum spinosum = Zone der Riffelzellen. Polygonale Zellen, die durch
Tonofibrillen mechanisch beanspruchbar sind. Die Zellen haften mit sog.
Desmosomen oder Haftplatten besonders fest aneinander. Die Tonofibrillen sind
statistisch ausgerichtet. Der Kern ist kugelig (Pigmenteinlagerung möglich).
• Stratum granulosum. In den Zellen treten Keratohyalin-Körnchen als
Vorstufe des Horns auf. Die Desmosomen bilden sich zurück
• Stratum lucidum. Die Zellen und die Kerne werden platt. Das
Keratohyalin wandelt sich in Pareleidin um, das im Mikroskop hell
erscheint
• Stratum corneum. Paraleidin wird in Hornsubstanz (Eleidin)
umgewandelt. Die Kerne der platten Zellen sind zugrunde gegangen, sind
tot und werden als Schuppen (Str. disjunctum) abgestoßen
• Besonders differenzierte Epithelzellen sind die Drüsenzellen. Sie können
einzeln, eingeordnet in ein normales Epithel, auftreten; oder es bilden
viele derartige Zellen zusammen ein Drüsenepithel. Die vielzelligen
Drüsen sind meist in das darunterliegende Gewebe eingesenkt. Die
Anordnung der Zellen und die Form der Drüsen können sehr
unterschiedlich sein.
Die Aufgabe von Drüsenzellen ist die Synthese und die Abgabe von
Sekreten.
• Merokrine Sekretion (z. B. Bauchspeicheldrüse). Die Vorstufen der
Sekrete werden im Ergastoplasma gebildet. Die Sekrete entstehen in den
Vakuolen des Golgi-Apparats und werden durch Vesikel abgegeben.
• Apokrine Sekretion (z. B. Schweißdrüsen der Tiere, Milchdrüse). Die
sekretierenden Zellen treten kuppenartig in das Drüsenlumen vor. Der
apikale Teil schnürt sich komplett mit Zellteile, die das Sekret enthalten
ab.
• Holokrine Sekretion (z. B. Talgdrüsen). Die gesamte Drüsenzelle wird
abgeschnürt, degeneriert unter Zellkernverlust und wird abgeschieden
3
Das Binde- und Stützgewebe kann unterteilt werden in:
1. ungeformtes Binde- und Stützgewebe
o embryonales Binde- und Stützgewebe
§ Mesenchym (Säugerföten)
§
Bindegewebe (Nabelschnur)
o Fettgewebe
§ Uni- und plurivaculäres Fettgewebe
o reticuläres Binde- und Stützgewebe (z.B. Leber, Niere)
o faseriges Binde- und Stützgewebe
§ lockeres
§ straffes (Corium)
2. geformtes Binde-und Stützgewebe
o Sehnen und Bänder:
§ Sehne längs & quer ; Archillessehne Ligamentum nuchae
(Rind)
o Knorpelgewebe
§ Hyalines ( Nasenflügel, Gelenkknorpel)
§ Elastisches (Epiglottis)
§ Faseriges (Bandscheibe)
o Knochengewebe
§ Geflechtknochen (Oberschenkelkopf)
§ Lamellenknochen (Röhrenknochen)
§ Dentin (Zahnbein)
Bau und Funktion von Nervensystemen
• Das Nervensystem dient der Nachrichtenübermittlung.
• Bei den primitivsten Organisationsformen wird diese Funktion von den
Sinneszellen selbst übernommen.
• Bei differenzierteren Organismen ist zwischen Sinneszelle und
Muskelzelle eine weitere Zelle geschaltet, welche die
Nachrichtenübermittlung übernimmt: die Nervenzelle. Sie kann die
Erregung auf zahlreiche Muskelzellen oder weitere Nervenzellen
übertragen: es kommt zur Ausbildung eines Nervennetzes.
• Bei den Wirbeltieren hat sich neben dem vegetativen (=viszerales oder
autonomes Nervensystem, das aus zwei antagonistische Bestandteile, den
Sympathikus und den Parasympathikus besteht) das animalische
Nervensystem gebildet, das aus einem zentralen Nervensystem, ZNS
(Gehirn und Rückenmark) und einem peripheren Nervensystem (den
Nerven von Kopf, Rumpf und Extremitäten) besteht.
• Das ZNS dient der bewußten Wahrnehmung, der willkürlichen Bewegung
und der Nachrichtenverarbeitung (Integration).
4
Verknüpfung von Nervensystem, Organismus und Umwelt
• Unterscheidungen verschiedener Sensibilitäten:
– exterozeptive Sensibilität (Haut, Schleimhaut)
– propriozeptive Sensibilität (Muskel- und Sehnenrezeptoren,
vegetativ sensible Versorgung der Eingeweide)
• Unterscheidung unterschiedlicher Motorik
– umweltbezogene oikotrope Motorik (quergestreifte willkürliche
Muskulatur)
– idiotrope Motorik (glatte Eingeweidemuskulatur)
Histologie
• Nervengewebe besteht aus
– Gliazellen ( Stütz- und Hüllzellen)
– Neuronen (Nervenzelle: reif = Teilungsunfähig)
• Nervenzellen sind extrem polar gebaute Zellsysteme
• Dendriten vergrössen funktionelle Oberfläche und sind
Erregungsempfänger
• Axon leitet die Erregung weiter
• Perikaryon ist das trophische Zentrum (40-60µm Durch-messer mit
Zellfortsätzen z.T grosser Länge; max. 7m)
• Synapsen sind Übertragungs und Modulationsstellen
Sinnesorgane
Chemische Sinne (Geschmack, Geruch)
Geschmackssinn
• Papillen auf der Zungenoberfläche enthalten Geschmacksknospen
mit chemosensorischen Zellen.
• Die Geschmackszellen bilden Synapsen mit afferenten Neuronen.
• In jeder Geschmacksknospe befinden sich Zellen unterschiedlicher
Rezeptor-Geschmacks-Spezifität.
• Salz- und Sauergeschmack wird ionotrop vermittelt, Süß-, Bitterund Umamigeschmack metabotrop.
• Zwei Familien von Rezeptorproteinen, T1R und T2R, stehen am
Beginn der metabotropen Signaltransduktion.
• Verschiedene Kombinationen von dimeren Rezeptoren erzeugen
unterschiedliche Selektivität in Geschmackssinneszellen.
5
Geruchssinn
Das Riechepithel beim Menschen
Riechzellen sind primäre Neurone
Jede einzelne Riechzelle exprimiert nur eine Sorte Duftstoffrezeptor
• Die chemorezeptiven Zellen sind nicht sehr selektiv. Sie sind dadurch
in der Lage, eine Vielzahl von Geschmacksstoffen (z.B. Bitterstoffe)
oder Duftstoffen zu detektieren.
• Chemosensitive Zellen haben nur eine relativ kurze Lebenszeit
(wenige Wochen) und werden aus Basalzellen nachgebildet. Solch ein
regelmäßiger Umsatz von Sinneszellen (im Fall der Riechzellen von
Neuronen!) ist bei anderen Sinnesorganen nicht bekannt.
• Die zentrale Verarbeitung der Geschmacks- und Geruchsinformation
erfolgt nicht über getrennte Kanäle. Es ergibt sich daher keine
topographische Abbildung der Sinnesinformation im Gehirn.
• Die Kodierung der chemischen Information erfolgt nicht über
einzelne Fasern sondern über das Aktivitätsmuster vieler Fasern in
den afferenten Nerven.
Lichtsinnesorgane (Auge)
Aufbau des Auges
Zellulärer Aufbau der Retina
6
Akustische Organe (Gehör)
Äußeres und inneres Ohr
Hautsinne & Thermosensoren
Beim Menschen ist die Haut mit einer Oberfläche von 1,5 - 1,8 m² und einem
Gewicht von mehr als 3 kg das größte sensorische Organ. Spezialisiert auf
mechanische, thermische und chemische Reize, gibt uns die Haut eine Vielzahl
lebenswichtiger Informationen über unsere unmittelbare Umgebung. In diesem
Abschnitt der Vorlesung werden die Sinneszellen für mechanische Stimulation
sowie die Thermorezeptoren der Haut beschrieben. Die Schmerzwahrnehmung
durch die Haut wird in einem extra Abschnitt diskutiert.
• Die Haut besitzt eine Vielzahl unterschiedlicher Sinneszellen für die
Detektion mechanischer Reize.
• Unterschiedliches Adaptationsverhalten bestimmt die sensorischen
Eigenschaften der einzelnen Sensoren
• Die Sensorendichte bestimmt die Empfindlichkeit der Haut
• Die Hauttemperatur wird von Kalt- und Warmsensoren gemessen.
7
• Die Kaltsensoren besitzen Menthol-aktivierbare, Temperatur- gesteuerte
Ionenkanäle.
• Die Warmsensoren werden durch Capsaicin-aktivierbare, Temperaturgesteuerte Ionenkanäle erregt.
Verhaltensforschung Ethologie
• Teildisziplin der Biologie, die sich mit der Erforschung des Verhaltens
der Tiere befasst. Grundlage der Forschung sind naturwissenschaftlich
orientierte Methoden (Ethogrammanalyse, Kategorisierung von
Funktionskreisen, Attrappenversuche, neurophysiologische
Untersuchungen)
• Verhalten eines Tiere sind komplexe Reaktion in seiner Umwelt. Es ist
das Resultat von des Zusammenspiels von Nervensystem, Sinnesorganen,
Endokrinum und den Erfolgsorganen (z.B. Bewegungsapparat, Mimik,
Lautäußerungen)
Verhalten ist die Gesamtheit aller an Lebewesen beobachtbaren (messbaren,
feststellbaren) Reaktionsweisen und Zustandsänderungen auf Reize hin.
• Verhaltensreaktionen dienen zumeist der Kommunikation eines
Individuums mit seiner Umwelt (e Verbesserung der Überlebenschancen;
inner- u. zwischenartlichen Information).
• Die Information zur Ausbildung von Verhaltensäußerungen kann
entweder im Genom gespeichert sein (e Artgedächtnis oder
Erbkoordination) oder individuell durch Erfahrung erworben werden (e
Individualgedächtnis).
• Die Speicherung von individuell erfahrenen Informationen (durch
Lernen) setzt einen Organismus in die Lage, sein ererbtes, "inneres
Modell" von der Umwelt ständig an neue Umgebungseigenschaften
anzupassen (und bei höheren Arten sogar Vorhersagen über künftige
Ereignisse zu machen), d.h. planvoll zu handeln und somit in
zunehmendem Maße Unabhängigkeit von der Umwelt zu erlangen.
• Angeborene Verhaltensweisen
• Undbedingte Reflexe (= erblich festgelegte stereotype
Reaktionsweisen auf Außenreize)
• Eigenreflexe
• Fremdreflexe
• Automatismen (= erblich festgelegte Reaktionen auf
Innenreize)
• Taxien (= erblich festgelegte Einstellungsrichtungen
gegenüber Außenreizen)
• Erbkoordinationen (= erblich festgelegte, formstarre,
artspezifische Verhatensmuster)
8
• Instinkthandlungen (Simultanverschränkung von Taxien
und Erbkoordination zu Funktionskreisen; Beutefang,
Nahrungsaufnahme, Teilabachnitte des Sexualverhaltens
oder der Brutpflege)
Erbkoordinationen
Hierarchie Schema der Motorik, Instinktbewegungen
• Elementarbewegungen
– Primäre Bewegungskoordination ohne Funktionsbezug
(Stereotypien)
• Grundkoordinationen
– Primäre Gebrauchssysteme (Laufen)
– Elementarbewegungen (Auslösung durch AAM)
– Obligatorische Lernvorgänge (Schutz- & nahrungsverhalten
– Instinktbewegungen (Beißen, Fliehen, Ducken, Futteraufnahme)
• Neutralkoordinationen
– Ohne spezielle „Dränge“(Spiel- &Neugierverhalten)
• Erwerbmotorik
– (Instinktbewegungen mit eingeschalteten obligaten Lernvorgängen)
(nach Tinbergen & Tembrok)
Erbkoordinationen
Angeborene Auslösemechanismen
• Von angeborenen Auslösemechanismen spricht man, wenn ein Tier
unabhängig von Lernerfahrung aus einen Auslöse-oder Schlüsselreiz
sinnvoll reagiert.
• Experimentelle Atrappenversuche
Beobachtung:
• Heinroth (1911) und Lorenz beobachteten, dass sich Jungtiere vieler
Nestflüchter wahllos verschiedenen bewegten Objekten anschlossen.
• Phänomen PRÄGUNG
• Lorenz: Prägung kann sich nur in einer bestimmten Entwicklungsphase
vollziehen
• Sensible Phase von Hühnerküken
• Determination durch
– Fortbewegung
– Angstreaktion
Angeborene Übersprungshandlungen
• Übersprungshandlungen sind ähnliche oder von normalen Mustern
Abgeleitete artspezifische Bewegungsfolgen
• In dieser Situation erscheinen sie sinnlos und irrelevant zu dem vorher
und nachher gezeigten Verhalten
• Übersprungshandlungen treten immer dann auf, wenn ein aktivierter Trieb
daran gehindert wird, sich durch seine Endhandlung zu entladen.
9
Hormone und Verhalten
• Die Hormonabhängigkeit des Fortpflanzungsverhaltens läßt sich ableiten
aus:
• Messung der Hormonkonzentration im Blut und Korrelation des
Verhaltens
• Gleichzeitigem Auftreten von Fortpflanzungsverhalten und Aktivität der
Keimdrüsen
• Verhaltensänderungen nach Hormongaben oder operativer Entfernung der
Keimdrüsen
Evolution des Sozialverhaltens
• Sozialverhalten hat die Aufgabe, Artgenossen zusammenzuführen
(soziale Attraktion) und das Zusammenleben zu regulieren (soziale
Koordination)
• Selektionsvorteile
– Gefahrenvermeidung
– Nahrungserwerb
Zusatzinfo Systematik und Baupläne Tierreich
Wichtige Großgruppen der Protisten
Diagnose: Morphologische Merkmale, Vorkommen
(Parasitismus/Krankheitserreger)
Zoomastigophora: Kinetoplastida; Trypanosomatidae
Ø Schlafkrankheit:
ü Trypanosoma rhodesiense und gambiense (Blut. Lymphe, Liquor
cerebrospinalis, Nervensystem)
Ø Chagas-Krankheit
ü
Trypanosoma cruzi (Vermehrung im Macrophagensystem dann
Lymphknoten, Darm, Leber {Mega-Organe} und Herz =
Verdünnung der Ventrikel-Muskulatur
Ø Leishmaniosen:
ü
Leishmania donovani Eingeweideleishmaniose (Milz, Leber,
Knochenmark)
ü
Leishmania tropica (Orientbeule, Hautgeschwüre)
Sarcomastigophora: Sarcodina; Rhizopoda
– Amoebina: keine feste Gestalt; Cytoplasma in Ecto- und Endoplasma
getrennt; Pseudo- und Lobopodien; Encystierungen
– Foraminifera: Schale mit Poren ein- und mehrkammrige Formen; Gehäuse
aus organischer Grundsubstanz mit Kalk- und Siliciumdioxid
Auflagerungen; Fossil wichtig für Biostratigraphie (Erdöl)
– Radiolaria: Kapsel mehrfach mit Axopodien Kieselskelette mit enormer
Formenfülle; Sedimentbildner
10
Sporozoa, Coccidia
Überwiegend Parasiten von Mensch & Tier;
z.B. Eimeria, Isospora, Cryptosporidium, Toxoplasma, Sarcocystis,
Plasmodium
Differenzierung von Mikro- (m., begeißelt)- & Makrogamont (w., unbewegl.
Makrogamet)
• Toxoplasmose (Mensch, Säuger, Vögel) Infektion durch Oocysten über
Verzehr von rohem Fleisch / Eier oder Katzenkot; Mensch
(Zwischenwirt): Toxoplasma in Makrophagen, Tochtercysten im ZNS,
Muskeln und Lungen (Antikörperprobleme durch Stadienwechsel); ca.
50% Durchseuchung in Europa; opportunistische Entwicklung bei AIDS
• Plasmodiidae (Malaria - Zoonosen; insgesamt 160 Arten)
• Malaria - weltweit am weitesten verbreitete Krankheit –
Infektionszyklus!
• Plamodium vivax
• Plasmodium ovale
• Plasmodium malariae
• Plasmodium falciparum
Ciliophora, Holotricha, Peritricha, Spirotricha, Chonotricha, Suctoria
• Lebensweise: planktonisch limnisch & marin; Bioindikatoren; wenige
Parasiten; Größe: 50-300µm;
• Bauplan: (am höchsten differenzierte Protozoa); Bewegungsorganellen:
Cilien
• Zellorganelle: Pellicula, Cytostom, Cytopharynx, Cytopyge, Exkretion:
kontraktile Vakuolen, Trichozysten, Kerndualismus (Makro- und
Mikronucleus: somatischer und generativer Kern)
• Fortpflanzung: Querteilung und Konjugation
Wichtige Großgruppen der Metazoa
Porifera; (Schwämme, Mesozoa)
Diagnose:
• Gruppe ca. 5.000 sessiler, mariner und limnischer Ubiquisten
• Gestalt vielfältig, schlauch-, becher-, pilz- oder krustenförmig abhängig
von Milieu und Ernährung
Baupläne der Schwämme
• Urmund schließt sich (Anwuchsplatte) und wird durch Poren in der
Körperoberfläche ersetzt
• Ascon-Typ: Suboscular[Darm]raum einheitlich mit Gastrodermis
ausgekleidet
• Sycon-Typ: Zentral[Darm]raum (Auskleidung: Pinakozyten) mit
Radialtuben
• Leucon-Typ: Zerlegung des Darmhohlraumes in Geißelkammern (ca. 10
8
)
11
• Organisation: Drei Zellschichten (Epi- oder Ectodermis und Gastro-,
Choano- oder Entodermis) mit dazwischen liegender Mesegloea
(Bindgewebe), Gastralraum ;
Geißelkammern, Poren und Ausströmöffnung
• Vermehrung: Überwiegend Zwitter; (Spermien entwickeln sich aus
Choanocyten und Eizellen aus Archaeocyten) Frei schwimmende
Larvenstadien (Amphiblastula, Parenchymula) mit Metamorphose
Cnidaria (Nesseltiere) Hydrozoa, Scyphozoa, Cubozoa, Anthozoa
Diagnose:
• Radiärsymmetrische marine oder limnische Metazoa (ca.10.000 Arten)
mit echten Organen und Geweben
• Adulte Tiere behalten Larvalachse bei
• Ektodern, Entoderm, Mesogloea, Gastralraum
Baupläne der Nesseltiere
• Stützstrukturen, Epithelmuskelzellen, Nervennetz, Sinneszellen, Gonaden,
Nesselkapseln (Cnidien)
• Organisationsformen:
• Polyp (sessil)
• Meduse (pelagisch) im Generationswechsel
• Alle Medusen sowie Polypen von Arten ohne Medusengeneration
pflanzen sich geschlechtlich fort - überwiegend getrenntgeschlechtlich;
Vermehrung mit sexuellem oder vegetativen Zyklus
• Entodermale Keimzellen
• Befruchtung außen im Wasser oder im Gastralraum, Gonophoren &
Bruttaschen
• Larve: Planula &Actinula
• Vegetative Vermehrung durch Knospung, Längs- und Querteilung sowie
Abschnürungen
• Bildung von Kolonien (Tochterorganismen
• Ernährung: räuberisch
EUMETAZOA:
Bilateria (Coelomata); Protostomia
• Lophotrochozoa (Spiralia)
– Plathelminthen
– Nemertini
– (Gastrotricha; Acanthocephala; Rotatoria = Spiralia)
• Lophophorata:
• Bryozoa, Entoprocta, Brachiopoda, Phoronida
• Trochozoa:
• Mollusca, Sipunculida, Echiurida, Pogonophora, Annelida
• Ecdysozoa
– Nemathoda
– Arthropoda
12
Definition Spiralia
• Alle Stämme der Protostomia mit Ausnahme einiger Ecdysozoa sind
charakterisiert durch die Spiralfurchung:
• Mesoderm entstammt der 4d Zelle; liefert Urmesodermzellen die Coelom
und Metacoel bilden
• Proto- und Mesocoel entwickeln sich nicht mehr (Ausnehme: Mesocoel
bei den Sipunculida und einigen Annelida)
• Spiralfurchung am deutlichsten bei Anneliden, Molluscen, Nemertinen,
Plathelminthen
• Bei Arthropoda umstritten
Plathelminthes:
Turbellaria (Strudelwürmer, freilebend)
Trematodes (Saugwürmer, parasitisch)
Monogena (Ectoparasiten)
Cestodes (Bandwürmer, parasitisch)
• Plathelminthes sind bilaterale Protostomier ohne echte Leibeshöhle
(Schizocoelia) aus Mesoderm mit Mund (Urmund) aber ohne After
• Ubiquisten mit enormen abiotischen Toleranzen
– Meer, Süßwasser, Bodenbewohner sowie Grund- und Höhlengewässer,
Ekto- & Endoparasiten
– Temperatur –50 - +47°C
– Färbungen: weiß, durchsichtig, bunt (grün mit Symbionthen)
• 16000 Arten ca.30% freilebend; befallen als Ekto- oder Endoparasiten
erfolgreich alle Tierstämme
Trematodes
Kleiner Leberegel (Dicrocoelium dendriticum)
Endwirt: Schafe, Drehkrankheit; Zwei Zwischenwirte, 1cm lang; Miracidium
schlüpft erst in Landschnecke (Helicella); In Atemhöhle sammeln sich
Cercarien; Ameisen (Formica) fressen Sekret & Cercarien; Cercarien verbreiten
sich in Ameise; eine wandert ins Unterschlundganglion; Auslösung von
Mandibelkrampf;Festbeißen in Pflanze; Endwirt Schaf
Schistosoma haematobium (20mm; Pärchenegel, Blasen-Bilharziose,
Schistosomiasis)
lebt in Harnleiter & Blase des Menschen; 200 Mio in Afrika & Orient befallen
Cestodes
Darmlose Endoparasiten(~3500 Arten), die Nahrung durch Körperoberfläche
(dichter Microvillisaum) aufnehmen
Bauplan:
• Kopf (Scolex) mit Haftorganen (Sauggruben, Saugnäpfe, Haken) Hals
Gliederkette (Proglottiden) an Sprossungsstelle klein, wachsen mit
Entwicklung der Genitalapparate
• Zyklus des Schweinebandwurms
• Echinococcus mit „Knospenbildung“
13
Lophotrochozoa: Annelida
1. Polychaeta
– Errantia: Nephtyidae, Nereidae, Aphroditidae,
– Sedentaria: Arenicolidae,Spiomorpha, Arenicolidae, Capitellidae,
Hermelliomorpha, Serpulimorpha
2. Myzostomida
3. Clitellata
• Oligochaeta (Regenwürmer)
• Hirudinea (Blutegel)
4. Echiurida
Bauplan: Geschlossenes Blutgefäßsystem, Wandungen aus Coelomepithel,
dorsales Längsgefäß; Ventralgefäß und Ringgefäße (segmentale
Seitenschlingen), Darmblutsinus; Blut enthält Hämoglobin oder Chlorocruorin
Exkretionsorgane, 1 Paar Metanephridien pro Segment, Protonephridien mit
Solenocyten (Nephtidae, Phyllodocidae)
Nervensystem: Strickleiternervensystem, Ganglion im Prostomium mit zumeist
3 Zentren, 2 ventrale Hauptnerven, Schlundring & später Bauchstrang, Pro
Segment ein Bauchganglienpaar, je Bauchganglion 3-5 Seitennerven, bei
Polychaeten Bildung eines tetraneuralen Nervensystems, (Podialganglien)
Sinneszellen & freie Nervenendigungen: Lamellenkörper in Epidermis;
Wimpergruben; Lichtsinnesorgane (Grubenaugen, Linsenaugen,
Komplexaugen); Statocysten; Antennen & Palpen
Fortpflanzung und Entwicklung: Ungeschlechtliche Vermehrung selten
(Bildung von Tierketten durch Querteilung); Clitellata sind Zwitter; Übrigen
Gruppen zumeist getrenntgeschlechtlich, Äußere Befruchtung bei marinen
Arten; bei Land- und Süßwasserformen Befruchtung durch Receptaculum
seminis; Bei Hirudineen innere Befruchtung; Entwicklung läuft über
Spiralfurchung mit typischer Zellgenealogie, die bei dotterreichen Eiern
abgewandelt ist.
Ecdysozoa: Nematoda Nematomorpha, Loricifera, Kinorhynchia, Priapulida,
Onychophora, Tardigrada, Arthropoda
Nematoda, (Rund- oder Fadenwürmer)
Taxonomie: 16.000 Arten in 2 U-Klassen mit mehreren Ordnungen
• Adenophorea (Aphasmida)
• Secernentea (Phasmida)
Sytematische Stellung: relativ isoliert stehen Gastrotrichen nahe
Vorkommen: Besiedeln alle Biotope; Boden (8Mio/m²), Salz- & Süßwasser
sowie Parasiten bei Tieren & Pflanzen
Größte Tiere sind Parasiten; 0,2 bis 50cm max. 70cm Onchocerca volvolus;
Dracunculus medinensis (Mensch) 800cm Placentonema gigantissimum
(Pottwal-Placenta)
14
Bauplan:Cuticula dreischichtig, mit „surface-coat“Hypodermis mit
Muskelzellen; Turgordruck in Pseudoleibeshöhle; Exkretion über Drüsen
oder H-Zellen; Nervensystem, apikaler Schlundring; Sinnesorgane Chemound Mechanorezeptoren (Ozellen); Fortpflanzung: getrenntgechlechtlich
(Zwitter oder Parthenogenese) Lebenszyklen unterschiedlich
Humanpathogene Nematoden
Loa loa im Bindegewebe des Augenbulbus
Dracunculus mediensis (Medinawurm); Weibchen im Bindegewebe der
Haut; Hautöffnung zum Entlassen der Jugendstadien; Infektion: Trinkwasser
-Verschlucken von infiziertem
Cyclops = Zwischenwirt
Wucheria bankrofti; Erreger der Elefantiasis; Infektion: Mückenstich
Pflanzenpathogene Nematoden
Zuckerrübenbefall, Roggen, Weizen; (Anguina tritici) Luzerne-Wurzeln;
Dahlie Blatt (Schwammparenchym)
Ecdysozoa: Onychophora (Stummelfüßer); 160 Arten
Bauplan
Homonom gegliederter, wurmförmiger Körper; Dünne Cuticula ohne
Wachsschicht; Körperoberfläche drüsig: Wehrsekrete, Schleimstoffe
• Segmentale Stummelbeine ohne Gelenke ("Turgorextremität"), mit 1 Paar
beweglichen Krallen
• Kopf mit 3 paarigen Extremitäten: Antennen, Mundhaken (Kiefer,
"Mandibeln"), Oralpapillen
Mit 1 Paar Blasenaugen an Basis der Antennen
• Paarige Nephridien mit Mündung an Basis der Beine
• Unregelmäßig angeordnete Büscheltracheen
• Mehrere Kommissuren pro Segment
Entwicklung, Reproduktion
• Getrenntgeschlechtlich; Gonaden paarig (Ovar oft verwachsen) mit
Mündung an Hinterende
• Befruchtung über Spermatophorenübertragung; oft transcutane Injektion
des Spermas
• Ovipar oder vivipar
Ernährung, Lebensweise
• Oft räuberisch; Beute wird mit Wehrsekret (aus Oralpapillen)
bewegungsunfähig gemacht; meist extraintestinale Verdauung der mit den
Mundhaken geöffneten Beute
• In tropischen bis subtropischen Wäldern der Südhemisphäre
15
Arthropoda: Euarthropoda (Gliederfüßer); > 1 Mio. Arten
Bauplan
Cuticula aus a-Chitin und Proteinen ==> regelmäßige Häutungen, Verlust von
ektodermalen Cilien
Cephalisation: Archi-, Proso-, Deuto- und Tritocerebrum (==> Syncerebrum)
Mixocoel; offenes Blutgefäßsystem
Nephridien mit Sacculus (Coelomrest!)
Dorsales kontraktiles Blutgefäß (Herz)
Paarige (vermutlich zweilappige) Extremitäten pro Segment
Entwicklung
Zygote (dotterreich) ==> superfizielle Furchung ==> Anlage von Segmenten
==> Adultus
Keine ungeschlechtliche Vermehrung
Chelicerata (Spinnentiere)
ca. 60 000 Arten
Bauplan:
• Körpergliederung in Prosoma (7 Segmente mit 6 Paar Extremitäten) und
Opithosoma (12 oder 13 Segmente)
• Antennensegment mit Cheliceren (= 1. Extremität; homolog zu 2.
Antennen der Crustacea)
• Extremitäten ursprünglich als Spaltbeine (nur noch bei Xiphosura); bei
anderen Gruppen Laufbeine aus Coxa, Trochanter, Femur, Patella, Tibia,
Tarsus und Praetarsus
• Facettenaugen in Einzelaugen aufgelöst
•
Gonaden außer bei Xiphosura unpaar mit Mündung im 2.
Opisthosomasegment
• Reproduktion, Entwicklung, Lebenszyklus Außer bei Xiphosura innnere
Befruchtung; vielfältige Formen der Spermaübertragung
(Spermatophoren, Penis, Pedipalpen)
Ernährung, Lebensweise
Ursprünglich marin; rezente Taxa vor allem terrestrisch, Meist räuberisch
System
Recent 12 monophyletische Gruppen zum Teil unklarer verwandtschaftlicher
Beziehung (Beispiele):
Ursprünglichere Gruppen:
1. Pantopoda (Asselspinnen)
2. Xiphosura (Schwertschwänze)
3. Scorpiones (Skorpione)
Stärker abgeleitete Gruppen:
6. Araneae (Spinnen)
8. Pseudoscorpiones (Pseudoskorpione)
9. Solifugae (Walzenspinnen)
16
10. Opiliones (Weberknechte)
12. Acari (Milben)
Mandibulata: Antennata und Crustacea
Crustacea (Krebstiere)
• Taxonomie: Krebse umfassen 12 Gruppen mit ca. 60.000 Arten
– Entomostraca (= niedere Krebse)
– Malacostraca (= höhere Krebse)
• Entwicklung über Larven-Stadien (Nauplius)
• Lebensweise:
– Marin, limnisch (terrestrisch)
– Räuber, Filtrierer, Weidegänger, Parasiten
• Körper
– Cephalon (Kopf), Thorax (Brust), Abdomen (Pleon, Unterleib) oder
– Cephalothorax (Peraeon) und Pleon
• Extremitäten
– Spaltfüße, Mundwerkzeuge, Schreitbeine, Schwimmbeine,
Blattbeine
• Nervensystem
– Strickleiternevensystem mit Ganglien
• Sinnesorgane
– Augen, Antennen, Statocysten
• Darmkanal
– Mund mit Hautfalten (Ober- & Unterlippe) –Vorderdarm (+
Kaumagen) –Mitteldarm (+ Drüsen) - After
• Atemorgane
– Extremitätenanhänge (Kiemen), Carapaxinnenflächen
(=Atemhöhle)
• Blutgefäße
– Gefäße offen - enden im Mixocoel, Herz mit Ostien & Arterien im
Pericardialsinus, Haemolymphe
• Exkretion
– Osmoregulation über Maxillar- oder Antennenephridien
(Ultrafiltration durch Podocyten = Primärharn, Rückresorptionim
Tubulus, (Harnblase)
• Geschlechtsorgane
– Heterogonie (& Parthenoggenese) Entwicklung indirekt über
Larvenstadien (Nauplius, Zoea)
17
Ecdysozoa; Arthropoda; Antennata (= Tracheata); Weit über 1,5 Mio. Arten
Bauplan:
• Körpergliederung in Kopf (kapselartig aus Acron und 6 Segmenten) und
ursprünglich homonom gegliedertem Körper
• Extremitäten des Kopfes: 1. Antennen, Mandibeln, 1. und 2. Maxillen
Körperextremitäten einästig (uniramisch; gilt nicht streng,
Coxalbläschen!)
• Terrestrische Lebensweise mit Luftatmung; segmentale paarige Tracheen
(Tracheen jedoch nach neueren Untersuchungen mehrfach konvergent
innerhalb der Tracheata entstanden!)
• 2. Antennen reduziert (Interkalarsegment) ==> nur ein Paar Antennen
(Fühler)
• Ektodermale Malphighische Schläuche
• Indirekte Spermaübertragung über Spematophoren
• Lebensweise: Primär terrestrisch; viele Mermale in Zusammenhang mit
terrestrischer Lebensweise entwickelt (Tarcheen, Malphighische
Schläuche)
System:
5 monophyletische Gruppen unklarer verwandtschaftlicher Beziehung:
1. Chilopoda (Hundertfüßer)
2. Symphyla (Zwergfüßer)
3. Pauropoda (Wenigfüßer)
4. Diplopoda (Doppelfüßer)
5. Insecta (Insekten)
Antennata: Insecta (= Hexapoda; Insekten); weit über 1 Mio. Arten
Bauplan:
• Antennata mit sehr einheitlichem Körperbau aus drei Regionen mit
insgesamt 20 Segmenten: Kopf (Acron und 6 Segmente), Thorax (3
Segmente: Pro-, Meso- und Metathorax) und Abdomen (11 Segmente);
Extremitäten des Kopfes: 1 Paar Antennen, Oberlippe (Labrum),
Mandibeln, Maxillen, Unterlippe (Labium)
• Thorax mit 3 Paar Laufbeinen; Zum Teil mit Flügeln an Meso- und
Metathorax; Charakteristischer Bau des Laufbeins: Coxa, Trochanter,
Femur, Tibia, Tarsus (1-5 gliedrig), Praetarsus mit meist 2 Krallen
• Exoskelett aus dorsalen Tergiten, ventralen Sterniten und lateralen
Pleuriten
• Segmentale Tracheenöffnungen (Stigmen)
• Offenes Blutgefäßsystem; Rückengefäß mit Herz
• Nervensystem: Oberschlundganglion aus Proto- (Innervation des
optischen Apparates), Deuto- (Innervation der Antennen) und
Tritocerebrum; Unterschlundganlion, strickleiterartiges ventrales
18
Nervensystem; Verschiedene Haarsensillen zur Wahrnehmung von
Erschütterung, Geruchsstoffen, Feuchtigkeit, Temperatur etc
• Hochentwickeltes endokrines System: Corpora allata (==>
Juvenilhormon), Prothoraxdrüsen (==> Ecdyson)
Reproduktion, Entwicklung, Lebenszyklus:
Getrenntgeschlechtlich; Übertragung von Spermatophoren oder innere
Befruchtung; Meist dotterreiche Eier; Entwicklung über superfizielle Furchung;
Meist einjährig; teilweise > 10 Jahre
Ernährung, Lebensweise
Ernährung extrem variabel: Detritusfresser, Pilzfresser, Pflanzenfresser, Räuber,
Parasiten, Parasitoide, Primär terrestrisch, vor allem Larvenstadien sekundär
auch aquatisch
System
Traditionell werden 30-35 Gruppen ("Ordnungen") von Insekten unterschieden.
(Beispiele)
1. Diplura (Doppelschwänze)
2. Collembola (Springschwänze)
6. Ephemeroptera (Eintagsfliegen)
7. Odonata (Libellen)
8. Plecoptera (Steinfliegen)
12. Dermaptera (Ohrwürmer)
13. Mantodea (Fangschrecken)
14. Blattodea (Schaben)
15. Isoptera (Termiten)
16. Ensifera (Langfühlerschrecken)
17. Caelifera (Kurzfühlerschrecken)
24. Heteroptera (Wanzen)
25. Neuropteroida (Netzflügler i.w.S.)
26. Coleoptera (Käfer)
27. Hymenoptera (Hautflügler)
28. Lepidoptera (Schmetterlinge)
29. Trichoptera (Köcherfliegen)
31. Diptera (Zweiflügler)
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Gehirnteile die dieselbe Funktion haben, sind mit
gleicher Farbe gekennzeichnet.
In der langen Evolutionsgeschichte der Arten traten
vor
etwa 600 Millionen Jahren zum ersten Mal Fische
auf.
Gehirn eines
Knochenfisches
Vor etwa 300 Millionen Jahren erlebten Kriechtiere
und Reptilien das Licht der Welt.
Gehirn eines Reptils
Vor etwa 140 Millionen Jahren tauchten die ersten
Vögel auf und belebten die Erde.
Und etwa gleichzeitig "betraten" auch die ersten
Säuger die Erde.
Gehirn einer Vogels
Arbeitsaufträge:
•
•
•
Welche Gehirnteile werden jeweils mit den
gleichen Farben gekennzeichnet?
Nennen sie die Kernfunktionen dieser
Hirnregionen bei den dargestellten Vertebraten
Wie lässt sich die unterschiedliche Größe dieser
Gehirnteile erklären?
Gehirn eines Säugers
Das Zurückzucken bei einem Schmerz ist ein (zutreffendes Ankreuzen)
o Monsynaptischer Reflex
o Polysynaptischer Reflex
o Eine schnelle Gedächtnisleistung
Mammalia haben exklusive nur bei ihnen vorkommende Bauplanmerkmale
(richtige Aussagen ankreuzen)
o sekundäres Kiefergelenk
o Milchdrüsen
o Nieren
o Haare
32
o Herz
Unter Parasitismus versteht man (richtige Aussagen ankreuzen)
o Neutrales Nebeneinanderleben
o Teilhabe an der Nahrung eines anderen
o Schmarotzen auf Kosten eines anderen
o Vergesellschaftung mit gegenseitigem Nutzen
o Sexuelle Partnerschaft
Zu den genetisch fixierten, angeborenen Verhaltensweisen zählen (richtige
Aussagen ankreuzen)
o Eigenreflexe
o Phototaxis
o Prägung
o Planhandlungen
o Instinkte
o Vorstellungsreflexe
o Gedächtnis
o Automatismen
o Geotaxis
Bei den Tieren haben sich unterschiedliche Augentypen entwickelt. Ordnen Sie
den Augentypen entsprechende Tiere zu.
1. Lochkameraaugen
2. Grubenaugen
3. Facettenaugen
4. Blasenaugen
5. Kameraaugen mit Akkomodationseinrichtung
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
Spinne
Mya arenaria
Octopus
Rattus
Nautilus
Napfschnecke
Astacus
Drosophila
Laufkäfer
j. Mensch
33