Přírodovědecká fakulta MU Brno Srovnávací fyziologie živočichů Martin Vácha Vítězslav Bičík Richard Petrásek Vladimír Šimek Brno 2002 ]j Doktorské studium - Microsoft: Internet Explorer MM Soubor Úpravy Zobrazit Oblíbené Nástroje Nápověda (^ Zpět T ',íj ~ [*} \£\ í*j) jQ Hledat ^? Oblíbené ^jf* Média Adresa «fQ http://www.sci.rinuni.cz/lisfz/vyuka.htrinl Přejit Odkazy £^ Katedra srovnávací fyziologie živočichu a obecné zoologie Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity Brno, C Apidologie Výživa Imunologie hmyzu Neurobiologie Tkáňové kultury Imunologie Neuroetologie Výuka Aktuality Lidé a kontakty Publikace Projekty Diplomové práce Doktorské studium Témata prací Výuka Plánek fakulty Informační systém MU Stránky fakulty Stránky MU Stránky Biofyzikálního ústavu ''$£& V Úvodní strana I Obsah I English Zde je k dispozici přehled předmětů vyučovaných katedrou a také některé učební texty. Dokumenty doc. Vladimíra Ptáčka Dokumenty dr. Martina Váchy: Příklady testovacích otázek z Fyziologie živočichů Učební text Srovnávací fyziologie živočichů ve formátu PDF ke stažení: kap1-3. kap 4-6. kap 7-9. kap 10-11. kap 12-13. kap 14-15. kap 16-18. Dokumenty doc. Aleny Žákovské KOMPLETNÍ Níže jsou k dispozici dokumenty ve formátu *.doc (Winword), které Vám mohou sloužit jako hrubý podklad k přednáškám z IMUNOLOGIE. Texty obsahují také některé informace, které na přednáškách nezazní. Je tedy na studentech, aby porovnali tento text s tím co zazní na přednášce. Dokumenty se zde budou objevovat průběžně, takže zde naleznete dokument vztahující se k nejbližší chystané přednášce. Mějte prosím na paměti, že se nejedná o učebnicový text, ale snahu doktorky Žákovské Vám studentům vyjít vstříc a budte prosím tolerantní k možným Přehled kapitol 1. POSTAVENÍ FYZIOLOGIE MEZI OSTATNÍMI VĚDAMI 2. FYZIOLOGICKÉ PRINCIPY 3. HOMEOSTÁZA, ADAPTACE A REGULACE 4. OBECNÁ NEUROFYZIOLOGIE 5. PŘEMĚNA LÁTEK A ENERGIÍ - METABOLIZMUS 6. TEPLOTA, JEJÍ VLIV A UDRŽOVÁNÍ 7. PROBLÉM VELIKOSTI A PROPORCÍ TĚLA 8. FYZIOLOGIE POHYBU 9. FUKCE TĚLNÍCH TEKUTIN 10. CIRKULACE 11. FYZIOLOGIE DÝCHACÍHO SYSTÉMU 12. FYZIOLOGIE TRÁVENÍ A VSTŘEBÁVÁNÍ 13. EXKRECE A OSMOREGULACE 14. HORMONÁLNÍ ŘÍZENÍ 15. NERVOVÁ SOUSTAVA 16. SPECIÁLNÍ FYZIOLOGIE SMYSLŮ 17. BIORYTMY / / Genotype Random processes 'Learning1 EVOLUTION '''Acclimation' \ / \ / \ i J Produces DEVELOPMENT Biochemistry ^ PHENOTYPE Physiology V=> Behaviour Morphology .> ENVIRONMENT Natural selection Různé prostředí a různé úkoly při udržování osmolality těla Salt gland: hypertonic NaCI Reptiles, birds ~ 1000 mOsm Kidney No drinking \ Isotonic urine 300 mOsm (slightly hyperosmotic in some birds) Mammals Gut V^ Hypertonic urine (1200-1500 mOsm) m 1000 mOsm ve sladké vodě Active uptake Osmotic influx of NaCI of water Diffusiona loss of sa v mori Food only (no drinking) <10mOsm Salts and water in faeces hyposmotic urine Diffusional uptake of salts Efflux of water t Gills Active extrusion of Na+ (K\ CI") Kidney: low filtration rate Food 1000 mOsm Faeces and urine (- 4-00 mOsm) ("Mg, iSO+> Dobře adaptován na chlad Blackcap warbler 1 Different migratory routes of blackcap warblers. Blackcaps living in southern Germany and Scandinavia first go southwest to Spain before turning south to western Africa. Blackcaps living in eastern Europe go southeast before turning south to fly to eastern Africa. Other members of the species that breed in central Germany fiy in a westerly direction to southern Britain, where they remain for the winter. - V. ■ J^-vr- ■ V {a) Human (Phylum Chordata) Lung Diaphragm (b) Insect (Phylum Arthropode) Spiracle (c) Land snail (Phylum Mollusca) Lung (mantle cavity) | Shell (g jí Meadow vole PI (ŕ?,) White rhino These piles of tightly packed forage are sized correctly relative to the sizes of the animals. r^ in 1 week, the vole eats about six times its body weight to meet its energy needs. k MA«* 650 kg 1900 kg \ v The rhino, on the other hand, eats only a third of its body weight in 1 week to meet its energy needs. (a) Species of carnivorous mam ma J s M 10-0 e m DC I U r., I 01 Least weasel Mammalian carnivores as different in size as weasels, cheetahs, and dofphins tenet to follow a single allometric relation between resting metabolic rate and body weight \ im- Ghost bat • (carnivorous)- American1 mink J African hunting dog Eurasian river otter' •• Cheetah' ' ...... J___L J..I I ill I i i i il J__........ 10 100 1000. 10,000 Body weight (g) on log scale {b) Individuals of a species of crab 0.100 r s-i _SJ '-J rä C '■*> So m 0.005 - ___. _ v Metabolic rate and body weight are often (although not always) related allometrically among individuals of a single species. 100,000 Figure 5.10 Metabolic rate aru linearly on log-log coordinate; a function of body weight for m: mařily vertebrate flesh, plotted o points represent individual sped to them, (b) A log-log plot of we a function of body weight In a cí [Pachygrapsus crassipes) at a bod point represents a particular indi fitted to the points. See Appendi layouts, {a after McNab 1986; b a- J___I___L I I I J___' i i I i I 10 Body weight (g) on log scale 100 E K O L O G I E E O L O G I E G E N E T F Y Z 1 1 K O L A O G 1 E C Y T M OB O L I L EO o G 1 KL UO E k? RE N 1 F YC ZH 1 E KM A i LE N 1 Ekosystémy Společenstva Populace Organizmy Orgánové systémy Orgány Buňky Organe ty Membrány Makromolekuly Molekuly Atomy Subatomárni částice Energie Informace Látky Látky Informace Energie Glykolipid Tra ns mem brä nový kanálový protein Glioosacharidový řetězec Trans mem brán oyý protein Glyko protein Periferní protein Figure C Types of weak, noncovalent bonds that are important in protein structure The bonds are illustrated where they stabilize a hairpin fold in a protein molecule, Region of hydrophobic and van der Waals interactions i Protein fold (a) Secondary structure (linear presentation) Extracellular fluid Hydrophihc Cell amino acid membrane y string III Lilii i lyiJULliciiiiru------------ secondary structure of the entire protein molecule, each cylinder represents an Qt-he1ix(seeBox2.1). race, noL tne inner, lyiopiasuiii täte i^ic h^uil^i;, mui i^lw hydrate groups are thought to serve as attachment sites for extracellular proteins and as cell recognition sites. The word fragment glyco refers to carbohydrates (after the Greek glykcros, "sweet") Figure 2.4 The structure of a transmembrane protein—a voltage-gated Na+ channel—illustrating several modes of presentation Domain 1 Cytoplasm Domain II (M Simplified three-dimen-tional structure enclosed in a sketch of the envelope of the molecule Extracellular fluid (c) Stylized version of chemical structure showing snbunits (d) Sem i realistic symbol This molecule consists of four domains each of which includes six a-helices. (e) Schematic symbol (f) Stylized version of chemical structure showing associated protein molecules Cell membrane Cytoplasm For different purposes, the protein can be represented in a variety of ways. A protein of this sort may be associated in the membrane with other transmembrane proteins (e.g., ß) or peripheral proteins (e.g.,7). Figure 2.7 Types of junctions betw protei ns that together form the pore Intercellular space Cytoskeleton Cell membranes Connexin protein >rotein filaments Tight function Septate junction Desmosome J. ("spot weld") ~Y^ Occluding junctions 1 Tight junctions and septate junctions occlude the intercellular space between two cells because not only do the cell membranes meet or fuse at such junctions, but alio the junctions form continuous bands around cells. in tight junctions, the cell membranes of the two cells make contact at ridges. Adesmosome is a localized spot where the contact between cells is strengthened. Gap junction (eommunicatin junction) A gap junction is a localized spot where the cytoplasms of two ceils communicate through tiny pores, as symbolized by the double-headed arrows. ^ 0078 Detail kanálku tvořeného 6 podjednotkami Kanálek - konexon Bunky < Transcelulární transport Paracelulární transport S (a) An epithelial cell Apical region of cell membrane The band of tight junctions (septate j unctions in many invertebrates) goes completely around each cell. It acts as a fence between the apical region of the ceil membrane and the basolateraf region, which includes the lateral parts of the membrane below the tight junctions and the basal part Basolateral region of cell membrane (b) Schematic representation of an epithelial cell ijuuinjirinniuuuuinnnnmiiww*-—a,*»! *#* * * membrane ■ Tight junction Basolateral region of cell membrane a) Prosta difúze S S b) Usnadněná difúze c) Prostup iontovými 5 kanály d) Sekundární aktivní transport e) Primární aktivní transport Přenášena molekula Transportní protein ^»^Elektrochemický Mfd j i gradient o LigandC\ *> wíJDi Přenášená molekula S Elektrochemický gradient Přenášená molekula Membrána v klidu Depolarizovanái membrána Velké částice Vznikající vezikul lont Koncentrace Gradient Intra/Extra Rovnovážný potenciál Intracelulární Extracelulární Na+ 12 mmol/l 145 mmol/l 1:12 +67 mV K+ 155 mmol/l 4 mmol/l 39:1 -98 mV Cľ 4 mmol/l 123 mmol/l 1:31 -90 mV volný Ca2* 10^ mmol/l 1,5 mmol/l 1:15.000 +129 mV fixní anionty 155 mmol/l 1 1 f-1 -■ - fLťí v í ^I—^v/^l 8 mV y ATP "\ ( NaK 1 **-K+ ADP+P J l pumpa J 'V ' './/í *—Na+ ' i Na+_* aß fy jT, ■ i 157 mV r- \.p_* '. - * i 1 n. P 4 # Intracelulární prostor 'Membrana 1 Extracelulární prostor EXTRA- celularně Na+ gradient INTRA- celularně ATP K* g rad ient ADP+ Pi neuroaktivní látka receptor vápníkový kanál pumpa výměník m 2, Na © VESMÍR Mechanizmy regulující v buňce koncentraci vápníku: PLC - f osfolipá-za C, DG - diacylglycerol, CICR - indukované uvolňování vápníku prokázat, kem. (viz Afl-nnV» r\ Homeostáza, adaptace, regulace Optimum a jeho hranice Indefinite > C/5 5000 5> 1000 Zone of Resistance 100 Zone of Tolerance Lower critical temperature Upper critical temperature _1_ 5 10 15 Water Temperature (°C) Zone of Resistance r-selection Environment Stability Abiotic stress Energy Low High Low Individuals Body size Lifespan Maturity Small Short Early Reproduction Pattern Generation time Fecundity Offspring Parental care Semelparous Short High Many, small Absent Populations Density Stability Range Competition Biotic interactions Fluctuating Fluctuating High Low Few, simple Overview Small Rapid reproductive output Colonists Generalists Jt-selection A-selection High High Low High High Low Large Small or large Long Long Late Late Itero parous Either Long Either Low Low Few, large Either Common Possible High Low, orfluctuatin Steady Fluctuating Low Either High Low Many, complex Few, simple Large Very varied Slow reproductive output Usually slow Climax communities Simple climax Specialists Specialists © "(Ď Q External environment (E) ------------'Conformer', but some regulation at extreme low E ............ 'Regulator', but less efficient at extremes ------------Typical 'partial' regulator, conforming in relatively normal conditions but regulating as conditions get more difficult ------------Essentially a conformer (parallel to E = I line), but internal environment has constant excess of measured variable ------------Regulator but unable to survive too much change (starts to conform and then dies) —— Mixed conformer/regulator: regulates (approximately) above some species-specific level (a) Temperature conformity When a salmon enters a river from the sear its body temperature (including blood temperature) changes if the river water is warmer or cooler than the ocean water,. t Water temperature (b) Chloride' regulation ŕ-------------------------------------------^ rr,buT its blood CI" concentration remains almost constant, even though river water is very dilute in CÍ" and seawater is very concentrated rn C!"- Water Cl concentration Ústa Cirkulační transportní systém - krev Transportní povrch -žábra Vnější prostředí Ledviny Kontaktní rozhraní musí mít velkou plochu /// -Mesentery Lumen * Basal clefts Brush border Tight junction ledvinny tubulus o o- 0 0 Aorta kapiláry Capillaries Arterioles Arteries Longitudinal i»Z! muscle Ef^ Circular muscle -Serosa Muscular is Muscularis mucosa Lamina propria Epithelium —Submucosa ffy, Mucosa strevo "Gland outside tract Mammal Cuticle Epithelium Basement membrane Trachea Longitudinal muscle Circular muscle Insect A Smyslový systám £ Motorický systém Somatický nervový sys. teplota Q) teplota Poruchová veličina Akční veličina Regulovaná veličina Řídící veličina x Komparátor Regulační odchylka