ÁLLATÉLETTAN I. Tantárgyfelelős: Oktató: Tanszék: Állatanatómiai és Élettani Tanszék Megkövetelt előzmény: Képzés: Biológus, biológiatanár Periódus: 2 Óraszám: 2+0+0 Kredit: 3 Számonkérés: Kollokvium A tantárgy átfogó képet ad az állati és emberi szervezet működéséről, alapvető életjelenségeiről, az életfolyamatok törvényszerűségeiről, azok szabályozási mechanizmusairól, molekuláris alapjairól. Megismerteti a hallgatókat az élettan klasszikus és modern vizsgáló módszereivel, azok gyakorlati kivitelezésével. A megfelelő gyakorlati és elméleti tudásanyag megszerzése alkalmassá teszi a hallgatót önálló kísérletek megtervezésére és kivitelezésére. Alapokat szolgáltat a középiskolai biológia oktatásához és a tudományterület műveléséhez. Általános bevezető: az élettan fizikai és kémiai alapjai. Az atomtól a szervezetig. Az élettan fizikai és kémiai alapjai. A víz kémiai és fizikai tulajdonságai. A víz mint oldószer és biológiai közeg. A víz molekula ionizációja. A pH biológiai jelentősége, biológiai puffer rendszerek. Biológiai molekulák szerveződése. Energetika és enzimek, a kémiai energiaátalakítás, kapcsolt reakciók. Metabolikus szabályozó mechanizmusok. Az ATP szintézis: glikolízis, Szent-Györgyi-Krebs ciklus, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció. Metabolizmus oxigén jelenlétében és hiányában. A homeosztázis fogalma. Élettani szabályozó (feedback) mechanizmusok. A biológiai membránok szerkezete, funkciói, membránszerveződés, termodinamikai törvényszerűségei. A membránon át történő anyag transzport. A membrán passzív és aktív elektromos sajátosságai. A jelátvitel mechanizmusa. A test folyadékterei és a testfolyadékok. A test folyadék kompartmentje: az extra- és intracellularis tér. A zárt keringési rendszerű állatokban az extracellularis tér: vérplazma, az interszticiális folyadék, a nyirok és a testüreg folyadék. A homeosztázis. A vér, fogalma, funkciói. A vérplazma kémiai összetevőinek élettani szerepe. A vér szerepe az ozmotikus és a sav-bázis egyensúly fenntartásában. A vér puffer anyagai. A sav-bázis egyensúly zavarai (acidosis, alkalosis). A vérképzés és a vérsejtek élettartama. A vér alakos elemei. A vér szerepe a légzési gázok szállításában. A szerológiai agglutináció és a vércsoportok. A haemostasis és a véralvadás. A fehérvérsejtek sejttani jellemzői és funkciói. A nyirok, képződése, összetétele, funkciói. A coelomafolyadék. A keringési rendszer. Az anyagszállítás (nedvkeringés) fejlődéstörténete az állatvilágban. Anyagszállító mechanizmusok az állatok körében. A nyitott keringési rendszer szerkezeti és élettani jellemzői. A szív. Típusai: kamrázott szív, tubuláris szív, pulzáló edények, ampulláris járulékos szívek. A halak, kétéltűek, hüllők, madarak/emlősök szívének funkcionális anatómiája, működése. A szív elektromos tevékenysége. Ingerkeltő régiója. Pacemaker potenciálok. Működési áram. Az ingerület terjedése. Az elektrokardiogram. A szív extracardialis beidegzése és vérellátása. A szívműködés energetikája és a szívmunka. Verőtérfogat, szívfrekvencia, perctérfogat. Frank Starling mechanizmus. Mechanikai változások a szívműködés során. A véredények és a perifériás keringés. A vérfolyadék
áramlásának fizikai törvényszerűségei (hemo-dinamika). A laminaris és a turbulens áramlás. Az artériás vérnyomás. A szív-érrendszer központi idegrendszeri szabályozása (az artériás vérnyomás szabályozása). A hajszálérműködés morfofiziológiája. Transzportfolyamatok a kapillárisfalon át. A vérátáramlás idegi és helyi szabályozása. A fizikai munka és exrém körülmények (búvárkodás, keszon) hatása a szív és érrendszere. Magaslati alkalmazkodás. A gázcsere. Oxigén és széndioxid a vérben. A vérpigmentek, az oxigén és széndioxid szállítása. A gerinces tüdő funkcionális anatómiája. A tüdő térfogat és kapacitás. A tüdő vérkeringése. A gázcsere mechanizmusa, a gázcserét befolyásoló faktorok. A nyirokkeringés morfofiziológiája. A légzőszervek. A légzés fogalma, biológiai jelentősége és részfolyamatai (külső és belső légzés). Az állatok csoportosítása oxigénigényük szerint. A diffúz légzés és a légzőszervekkel megvalósuló (lokalizált) légzés. A zsinórférgek lokalizált légzése. A gyűrűsférgek légzése. Az ízeltlábúak (rákok, rovarok, pókszabásúak) légzése. A puhatestűek és a tüskésbőrűek légzőszervei. A gerincesek kopoltyúi. Bőrlégzés. Az úszóhólyag szerkezete és működése. A tüdő fejlődéstörténete. A szerv funkcionális anatómiája a gerincesekben. A tüdő szellőzésének mechanizmusa a tüdővel légző különböző gerincesekben. A tüdőlégzés idegi szabályozása. Magaslati alkalmazkodás. A kiválasztás és az ozmoreguláció. A kiválasztás és az ozmoreguláció fogalma, biológiai jelentősége. A két folyamat kapcsolata. Az ozmoreguláció szervei. Ozmoregulátor és ozmo-konformer szervezetek. Az egysejtűek lüktető űröcskéinek szerkezete és működése. Kiválasztó- és ozmoregulációs szervek a gerinctelenekben: a.) nyomásszűréssel (filtrációs mechanizmussal) működő szervek (proto-nephridia, metanephridia) és b.) nyomásszűrést nélkülöző, szekréciós szervek (vasa Malpighii). Kiválasztó-, ion és ozmoregulációs szervek a gerincesekben. Tengeri és édesvízi állatok ozmoregulációja. A szárazföldi állatok ozmoregulációja (szélsőségek). A vese onto- és filogeniája. A pro-, meso- és metanephros szerkezeti jellemzői. A kiválasztás folyamata a gerinces vesében (glomuruláris filtráció, tubuláris felszívódás, tubuláris szekréció). Az emlősvese anatómiája. A nephron finomszerkezete és működése. A nephron vizeletkoncentráló tevékenysége. A hipertonikus vizelet képzése. A vese-clearence fogalma, mérése. A vese szerepe a testfolyadékok pH-jának szabályozásában. A veseműködés idegi és humorális szabályozása. Az aglomerularis és tubularis vesék. Az extrarenalis ozmoreguláció szervei (kopoltyúk; madarak, hüllők sómirigyei). Táplálkozás, emésztés, felszívódás. A táplálkozás fogalma, biológiai jelentősége, típusai. Táplálék féleségek. Tápanyagok hidrolízise (szénhidrátok, zsírok, fehérjék). Kalorimetria. Az emésztés biológiai jelentősége, intra- és extracellularis módjai. Táplálkozási formák és emésztési folyamatok az egysejtűek és a gerinctelen szervezetek (szivacsok, űrbelűek, férgek, ízeltlábúak, puhatestűek és tüskésbőrűek) körében. A táplálékfelvétel formái és módjai az állatvilágban (abszorpció, endocitózis, filtráció, szúrás, csőr, fogak, toxinok). A tápcsatorna evolúciós fejlődése. A tápcsatorna motilitása. A szájüreg képletei (nyelv, fogazat, nyálmirigyek). A gyomorműködés fejlődéstörténete. Az egy- és a többüregű gyomor szerkezete és működése. A bélcső szövettana és működése. A máj szövettana és élettani szerepe. Az epe jelentősége. A cellulóz mint táplálék. Szimbiotikus táplálék ellátás. Madár, szarvasmarha, nyúl emésztő rendszerének összehasonlítása. Koprofágia. Mérgező növények, állati mérgek. Enzimes emésztés. Az emberi gyomor és bélcsatorna emésztőszervei. A hasnyálmirigy exokrin működése. A megemésztett tápanyagok felszívódása. Energiatermelés és az állatok hőháztartása. Az anabolizmus és katabolizmus. A respirációs kvóciens. Az állatok hőmérséklete és a metabolizmus. Hőtermelés, hőleadás. Adaptáció. A szervezet hőmérsékletének fenntartása (termosztát reguláció). A fizikai munka és a hőtermelés. A láz. Az alvás, hibernáció, téli álom.
Permeabilitás és transzport. Sejtmembránok szerkezete, membránszerveződés. A membrán permeabilitás fizikai faktorai (diffúzió, ozmózis, ozmotikus tonicitás, ionmegoszlás). A sejt ozmotikus tulajdonságai (ionmegoszlás, sejttérfogat). Passzív permeabilitás (diffúzió a membrán csatornákon keresztül). A membránon át történő transzport (facilitált, aktív, kotranszport, antiport). Membrán szelektivitás. Endocitózis, exocitózis. Epitheliális transzport. Ionok szerepe az ingerképzésben, elemi ingerületi folyamatok. A membrán passzív és aktív elektromos sajátosságai (vezetőképesség, kapacitás, ellenállás, elektromos potenciál, idő és térkonstans). A membrán aktív elektromos sajátosságai. Nyugalmi potenciál (Donnan és Nernst egyenlet). Akciós potenciál (ionváltozások, ioncsatornák). Elektromosan aktivált ioncsatornák. Pacemaker potenciál. Az ingerület tovaterjedése és átadása. Az elektromos szignál és az ingerület tovaterjedése. A jelátvitel formái, a szinapszis (kémiai és elektromos) szerkezete és funkciója. A neurotranszmisszió és farmakológiai befolyásolása. Aktiváló és gátló posztszinaptikus receptorok és csatornák. Az acetilkolin receptor csatorna. Állatélettan I – Vizsgakérdések 1.A szervezet puffer rendszerei. 2. Híg oldatok törvénye (Raoult), fagyáspontcsökkenés, forráspont emelkedés, ozmózis nyomás emelkedése. 3. Ozmotikus rendszerek evolúciója. Ozmotikus koncentráció. Ionos koncentráció baktériumokban, vízi élőlényekben, vér elektrolitok gerincesekben. 4. Az extracelluláris és intracelluláris folyadék kémiai összetétele. Az intracelluláris és intravazális tér elhelyezkedése. 5. A szervezet folyadékkompartmentjei. Napi vízfelvétel és leadás. 6. Specializálódott extracelluláris folyadékok: synovialis, peritonealis, pericardialis, intraocularis, cerebrospinalis. 7. Diffúzió a kapilláris membránon át a plazma és az intersticiális folyadék között. Aktív transzport a sejtmembránokon át. 8. A vérplazma összetétele: negatív és pozitív ionok, fehérjefrakciói, egyéb összetevők (nem elektrolit komponensek). A vér által szállított anyagok és bomlástermékek. 9. A vér alakos elemei. Szövetnedv és nyiroknedv, A nyirokkeringés. 10. A hemoglobin mennyisége a vérben, vastartalma, oxigénkötő képessége. A vér pH-ja, puffer rendszerei, izotónia, izoionia. 11. A véralvadási kaszkád. Alvadási faktorok. 12. Extracelluláris folyadék szállítási rendszer: 1. a keringési rendszer általános szerveződése, folyadék áramlása a vér kapillárisok és a sejtek között. 13. Az embrió szív kialakulása. Magzati keringés. Az újszülött vérkeringése. A magzati és anyai hemoglobin oxigénaffinitása. Hemoglobin génexpresszió magzatban és csecsemőben. 14. A hemoglobin és mioglobin szerkezete és oxigéntelítési görbéje. Mioglobin, alfa és béta globin gének evolúciós eredete. 15. A hemoglobin oxigén leadásának (deszaturációjának) függése a hőmérséklettől, a pH-tól (Bohr effektus), 2,3-biszfoszfogliceráttól. 16. A szénmonoxid affinitása a hemoglobinhoz. Methemoglobinaemia. 17. Szénsav ⇔ bikarbonát átalakulás a vörösvértesteken belül. Bikarbonát és klorid cseretranszport az eritrociták membránjában és széndioxid szállítás. 18. ABO vércsoport antigének szerkezete. Vércsoportok eloszlása a Földön. Emberi szervek vérellátása. Szerveket ellátó fő verő- és visszerek. 19. A coronaria keringés.
20. A szív anatómiája, saját vérkeringése, ingerképzése, ingerlékenysége, kontraktilitása. A pitvarok és kamrák működésének időrendje. 21. A vér áramlási sebessége az aortában, nagy artériákban, arteriolákban, kapillárisokban, venulákban, vénákban. 22. Kis és nagy vérkör. 23. Az erek szöveti szerkezete, szerepük a vérkeringés fenntartásában. Az érrendszer részei, az erek funkciói. Az egyes érterületek keresztmetszeteinek aránya. A vérnyomás változása az érrendszer egyes szakaszaiban. 24. A szív ingerképző és ingervezető rendszere. Cardialis alkalmazkodás: kronotróp, dromotróp, inotróp, batmotróp hatás. 25.A verőtérfogat és pulzusszám változás testi munkánál. Magaslati alkalmazkodás: hematokrit, vvt szám, kapillárisok száma, mioglobin mennyisége, szív-, mellkas mérete. 26. A szívizomzat szövettani és fiziológiai sajátságai. 27. Elektrokardiogram (EKG). A szívizomzat egymást követő ingerületi fázisai és a vektorhurkok kialakulása. Standard bipoláris (Einthoven) elvezetés: I, II, III, Goldberger-féle unipoláris végtagelvezetések, Wilson-féle unipoláris mellkaselvezetések. 27. Keringési rendszerek: nyílt, zárt. Pumpa típusok. 28. Halak, kétéltűek, hüllők vérkeringése. 29. Artériás és vénás nyomás álló és fekvő helyzetben. Vérnyomás és testmagasság különböző fajoknál. 30. Madarak és emlősök vérkeringése. 31. Szív teljesítménye. Összefüggés az oxigénfogyasztás és a testsúly között, pulzusszám és testtömeg között, szív és testméret között. Gerincesek szívének mérete. 32. A tüdő gázfrakciói és mérésük. Respirációs levegő, belégzési rezerv, kilégzési rezerv, vitál kapacitás, reziduális térfogat, légzési frekvencia, légzési perctérfogat. 33. Térfogatkorlátozó tüdőmegbetegedések (tágulásos, rostos elfajulás), légmell 34. A légzőrendszer felső szakaszának főbb légútjai. 35. A légzőrendszer alsó szakaszának oszlási generációi. Pulmonális légcsere és annak zavarai. 36. Emlősök tüdejének térfogata. Felületi feszültséget csökkentő vegyületek szerepe. 37. A légzés szabályozása. Agytörzsi respirációs neuronok. Artériás kemoszenzitív sejtek. 38. Légzés vízben. Gázok oldékonysága, diffúziója a vízben. Légzés diffúzióval és légzőszervekkel. Gázcsere és víz áramlás a kopoltyún át. 39. Légzés levegőn: kopoltyú, tüdő, trachea. 40. Halak bőr-, száj-, gyomor-, vékonybél-, uszóhólyag-, tüdőlégzése. 41. Békák bőr- és tüdőlégzésének szezonális ingadozása. 42. Madarak légzése. Légzsákok. A gázcsere légzési ciklusai. 43. Rovarok légcső rendszere. 44. Tüdő két típusa: diffúziós, ventillációs. Légzési mozgások: nyomó pumpa, szívó pumpa. A légzés mechanikája: modell a szívó pumpa szemléltetésére. A tüdő pleura lemezei. 45. Táplálék féleségek: kis részecskéket szűrő berendezések, plankton fogyasztók. Folyékony táplálékok: nektár, tej. Parazita folyadék fogyasztók. 46. Szimbiotikus táplálék ellátás: csalánzók, tömlős állatok, laposférgek, puhatestűek. Mélytengeri kénhidrogén oxidálás, gáz és olaj szivárgás, metanotróf szimbionta baktériumok. 47. Enzimes emésztés: fehérje, szénhidrát, lipid, viasz. A cellulóz mint táplálék: szimbiotikus emésztés (csiga, hajóféreg, garnéla rák, ezüstlazac, termeszek, kérődző, nem kérődző patások, erszényesek). 48. Madár, szarvasmarha, nyúl emésztő rendszerének összehasonlítása. Koprofágia. 49. Mérgező növények (alkaloidák, glikozidák, tannin, olaj, gyanta, oxálsav, enzim inhibitorok, hormon hatású vegyületek). Állati mérgek.
50. Az emberi gyomor - bélcsatorna emésztőszervei. Tej és állandó fogak. Rágás és nyelés. Hányás. 51. A megemésztett tápanyagok felszívódása. A felületnagyobbodás 3 szintje: bélhámredők, bélbolyhok, mikrobélbolyhok. A belek helyi és külső beidegzése. 52. Emésztés a gyomorban, sósav szekréció. 53. A hasnyálmirigy felépítésének vázlata. Emésztő enzimei. 54. A máj felépítésének vázlata, vérellátása. Epe, epehólyag, epefestékek, epesók. Tankönyvek: Ádám Gy: Élettan biológusoknak Knut Schmidt-Nielsen: Animal Physiology Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve Az emberi test (Medicina 1998) Husvéth F.: Gazdasági állatok élettana az anatómia alapjaival ÁLLATÉLETTAN GYAKORLAT I. Tantárgyfelelős: Oktató: Tanszék: Állatanatómiai és Élettani Tanszék Megkövetelt előzmény: Képzés: Biológus, biológiatanár Periódus: 2 Óraszám: 0+0+3 Kredit: 2 Számonkérés: Gyakorlati jegy A tárgy feladata: az előadott tananyag kísérletes demonstrálása, alapvető metodikai ismeretek és készségek megszerzése. A hallgató megismeri az élettani kutatásokban alkalmazott klasszikus és modern vizsgáló módszereket, a kutatásban és a mindennapi gyakorlatban alkalmazott műszereket és elsajátítja azok kezelését. Mindezek az ismeretek megalapozzák az önálló kísérletes munka tervezését és a középiskolai biológia oktatásához nyújt alapvető segítséget. A vér általános tulajdonsága. A hemoglobintartalom meghatározása. A vér vizsgálata vérkenetben (kétéltű, emlős). A vérplazma (szérum) komponensek kvantitatív meghatározása (albumin, globulin). A vércsoport meghatározása az AB0-rendszerben. Az Rh vércsoport. A vérfesték kimutatása (benzidin próba). A vér alvadási idejének meghatározása, a Ca2+ szerepe a véralvadásban. A vér sejtes elemeinek vizsgálata. Vérkenet készítése, kvalitatív vérkép, vörösvértest szám meghatározása, a fehérvérsejt szám meghatározása. A vörösvérsejtek ozmotikus rezisztenciájának vizsgálata. Az emberi vér hematokrit értékének meghatározása. Vérkeringés és szívvizsgálatok. A vérkeringés megfigyelése béka nyelvében, in situ békaszív készítése és a spontán szívműködés regisztrálása. A hőmérséklet-változtatás hatása az in situ békaszív működésére. A Stannius-féle ligatúrák. Izolált békaszív készítése Straub szerint. A K+ és a Ca2+-ionok hatása az izolált békaszív működésére. Az adrenalin és acetilkolin hatása az izolált békaszív működésére. Emberi szív működése és légzésfunkció vizsgálata. A vérnyomás mérése vértelen úton, emberen. Az elektrokardiogram. A statikus tüdővolumetriás mérések emberen exspirográffal. Elsősegélynyújtás.
Élettani gyakorlat vizsga tételei I. félév 1. Az emberi vér hematokrit értékének meghatározása 2. Hemoglobin tartalom meghatározása a hemoglobin-cianid képződése alapján 3. Vérzési idő meghatározása emberben 4. A vér alvadási idejének meghatározása 5. Vércsoport meghatározás az ABO és az Rh rendszerben 6. Vér vizsgálata festetlen vérkenetben 7. Vörösvérsejtek ozmotikus viszonyainak vizsgálata 8. Vörösvértestszám meghatározása saját vérből 9. Fehérvérsejtszám meghatározása saját vérben 10. In situ békaszív készítése és a spontán szívműködés regisztrálása 11. A hőmérsékletváltoztatás hatása az in situ békaszív működésére 12. Stannius – féle ligatúrák 13. Az emberi szív elektrokardiográfiás vizsgálata 14. Vérnyomás mérése vértelen úton emberen 15. Pletizmográfia 16. 12-elvezetéses EKG ismertetése 17. Szívizomsejtek akciós potenciálja
