Bio Tutorial IV

IV. Embryonale Entwicklung. Hormonale Regulation
1. Lebewesen können sich auf zwei Arten fortpflanzen. Bei der
ungeschlechtlichen Fortpflanzung bilden sich neue Individuen, wenn sich
z.B. Einzeller (Protisten) in Tochterzellen aufteilen oder wenn vielzellige
Pflanzenteile wie Zwiebeln, Knollen oder Ableger zu ganzen Organismen
heranwachsen. Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung entstehen neue
Lebewesen in den meisten Fällen erst dann, wenn sich zwei
verschiedenartige Keimzellen vereinigen. Z.B. höhere Tiere pflanzen sich
ausschliesslich geschlechtlich fort. Die Fähigkeit zur ungeschlechtlichen
Fortpflanzung hat den Vorteil, dass der Fortbestand einer Art auch bei
einem einzigen Restindividuum gewährleistet ist. Die geschlechtliche
Fortpflanzung führt aber zu einer Rekombination des Erbmaterials. Die
dadurch erhöhte genetische Variabilität verbessert die Überlebenschancen
in einer sich ändernden Umwelt beträchtlich.
Parthenogenese: eingeschlechtliche Fortpflanzung. Bsp: Bienenköniginnen
legen befruchtete und unbefruchtete Eier. Aus befruchteten Eiern gehen
Arbeitsbienen und Königinnen hervor. Die Drohnen entwickeln sich aus
unbefruchteten Eiern. Da in diesem Falle nur je eine Geschlechtszelle den
Ursprung bildet, spricht man hier von Parthenogenese.
Keimbahn: Weitergabe der Gene von Generation zu Generation.
2. Nach der Befruchtung der tierischen Eizelle teilt sich die Zygote zunächst in
zwei Tochterzellen, dann vier, acht, usw. Während diesem Teilungsprozess
trennen sich die Tochterzellen nicht voneinander. Ausserdem werden sie
zunehmend kleiner, da die Zygote zunächst ihre ursprüngliche Grösse
behält. Diese Form der Zellteilung bezeichnet man als Furchung, weil die
neu entstandenen Zellgrenzen auf der Eioberfläche wie Furchen
erscheinen. Durch weitere Teilungsschritte wird die Anzahl der
Furchungszellen ständig vergrössert. Schliesslich entsteht eine massive,
vielzellige Keimkugel, die auch Morula genannt wird. Bald scheiden die
Furchungszellen Flüssigkeit ab, weichen auseinander und bilden die Wand
der nun entstandenen Hohlkugel. Diesen Entwicklungszustand bezeichnet
man als Blasenkeim oder Blastula. Ihr Hohlraum, auch Furchungshöhle
oder Blastocoel genannt, stellt die primäre Leibeshöhle dar. Mit der Bildung
der Blastula ist die Phase der Furchung abgeschlossen. In der folgenden
Entwicklungsphase wird das Zellmaterial vielfältig verlagert und
umgeschichtet. Gleichzeitig nimmt der Keim an Grösse und Länge zu. Der
dritte Entwicklungsabschnitt ist durch weitere Ein- und Ausstülpungsvorgänge sowie durch zunehmende Zelldifferenzierung in den Keimblättern
gekennzeichnet. Aus dem Ektoderm z.B. gehen Oberhaut, Sinnesorgane,
Nervensystem, Vorder- und Enddarm hervor.
3. Krebszellen enthalten im Gegensatz zu normalen Zellen mutierte DNASequenzen. Dadurch sind die Rückkopplungsmechanismen, die das
Wachstum normaler Zellen beschränken, bei Krebszellen unwirksam.
Krebszellen können daher unbegrenzt wachsen und fremde Gewebe
infiltrieren, wo sie Ableger (Metastasen) bilden.
4. Durch die Erforschung von Krebszellen und deren Wachstum könnten
Rückschlüsse über die Funktionsweise der Rückkopplungsmechanismen
normaler Zellen gezogen werden. Ausserdem könnte es helfen zu
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verstehen wie und woher der Zellverband weiss wo, wie schnell und in
welcher Form Zellteilung betrieben werden muss. Das würde auch zum
Verständnis von Entwicklungsprozessen beitragen.
5. Das Nervensystem benutzt zur Übermittlung von Informationen elektrische
Impulse. Das gewährleistet eine sofortige und sehr schnelle Reaktion auf
Umwelteinflüsse. Wird eine Information über längere Zeit hinweg benötigt,
ist die elektrische Übermittlung unzweckmässig. Sie würde zuviel Energie
erfordern. Statt dessen werden für längerfristig wirksame Anweisungen an
den Körper hochspezifische Stoffe verwendet, die Hormone. Beim
endokrinen Mechanismus werden die Hormone direkt an das
Kreislaufsystem abgegeben und im Körper verteilt, wo sie dann in anderen
Geweben ihre spezifische Wirkung entfalten. Beim autokrinen sowie beim
parakrinen Mechanismus wirken die Hormone nur lokal über die
interstitielle Flüssigkeit entweder auf die eigene Zelle (autokriner
Mechanismus) oder auf benachbarte Zellen (parakriner Mechanismus).
6. Nein, bei Pflanzen sind Hormone durchaus auch zu beobachten. Diese
benutzen hormonelle Gradienten, durch die jede Zelle der Pflanze ein
genaues Wissen über Polarität und Vorhandensein eines Apex erhält.
7. Die Keimzellen weiblicher Säugetiere werden in den Eierstöcken oder
Ovarien gebildet. Die Entwicklung einer Eianlage zur reifen Eizelle erfolgt in
einem als Follikel bezeichneten Bläschen. Beim Follikelsprung (Ovulation),
löst sich eine befruchtungsfähige Eizelle aus einem der beiden Ovarien.
Diese Vorgänge werden durch die weiblichen Geschlechtshormone
gesteuert, die in den Eierstöcken entstehen. Sie gelangen auf dem
Blutwege zur Gebärmutter und beeinflussen hier die Veränderungen in der
Schleimhaut. Das Follikelhormon z.B. bildet sich in den reifenden
Eibläschen. Dieses zu den Östrogenen gehörenden Hormon bewirkt, dass
die Uterusschleimhaut nach der Menstruation in der sogenannten
Aufbauphase anwächst. Nach dem Eisprung wandelt sich der geplatzte
Follikel in den Gelbkörper um. Dieser produziert nun das
Gelbkörperhormon oder Progesteron. Unter dessen Einfluss wird die
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Schleimhaut während der Auflockerungsphase stark durchblutet, mit
Drüsen durchsetzt und dadurch für die Aufnahme einer befruchteten
Eizelle vorbereitet. Wenn keine Befruchtung erfolgt, stirbt der Gelbkörper
ab, und die Produktion von Progesteron versiegt. Nun wird die
Uterusschleimhaut abgebaut und im Verlauf der Menstruation
abgestossen. Die Funktionen der Eierstöcke werden von der Hypophyse
gesteuert. Sie wirkt über die Sexualhormone der Ovarien auf den
weiblichen Zyklus ein. Am wichtigsten sind die Hormone des
Hypophysenvorderlappens. Das Follikel-stimulierende Hormon FSH
verursacht die Reifung der Eibläschen un den Anstieg des
Östrogenspiegels. Als zweites Hypophysenhormon wird das
Luteinisierungshormon LH erzeugt. Befinden sich FSH und LH in einem
bestimmten Mengenverhältnis im Blut, so kommt es zum Follikelsprung.
Ausserdem bewirkt LH die Gelbkörperbildung. Das luteotrope Hormon LTH
veranlasst schliesslich den Gelbkörper, Progesteron zu produzieren.
8. Durch die Nahrungsaufnahme gelangt Glucose in den Blutkreislauf. Diese
kann in Form von Glykogen in der Leber gespeichert werden. Beim
gesunden Menschen ist der Blutzuckerspiegel, bzw. die
Glucosekonzentration im Blut, trotz ruckartiger Aufnahme durch die
Nahrung, oder ruckartigem Verbrauch durch Muskelarbeit, stets konstant.
Dies ist durch Hormone geregelt, dessen Ausschüttung durch die
Hypophyse, bzw. durch den Hypothalamus gesteuert wird. So können z.B.
Nebenniere und Bauchspeicheldrüse durch ein Hypophysen-hormon dazu
angeregt werden Adrenalin und Glukagon zu produzieren. Diese Hormone
bewirken, dass das in der Leber gespeicherte Glykogen wieder in Glucose
umgewandelt, und in den Blutkreislauf gegeben wird. Dadurch erhöht sich
der Blutzuckerspiegel. Bei einem zu hohen Blutzuckerspiegel wird von der
Bauchspeicheldrüse das Hormon Insulin abgegeben. Dieses bewirkt den
Aufbau von Glykogen und somit die Senkung der Glucosekonzentration im
Blut.
Bei einem Diabetiker ist die Bauchspeicheldrüse nicht mehr in der Lage
Insulin zu produzieren, welches das einzige blutzuckersenkende Hormon
ist. Diabetiker müssen das notwendige Insulin um ihren Blutzuckerspiegel
konstant zu halten also in Form von Spritzen zu sich nehmen.
Angela Braun
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