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Veröffentlicht von:Warin Lahn Geändert vor über 11 Jahren
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WS2007/2008 Olfaktion
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Emotionen und Verhalten
Olfaktion Emotionen und Verhalten Erinnerung Sozialverhalten Reviermarkierung Aroma Kontrolle der Nahrung Partnerwahl Orientierung in der Umwelt
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Duftstoffwahrnehmung
Olfaktion Duftstoffwahrnehmung Axel, R. Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1995
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Duftstoffwahrnehmung
Olfaktion Duftstoffwahrnehmung Kaupp & Müller, in Deetjen-Speckmann 2004
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Duftstoffwahrnehmung
Olfaktion Duftstoffwahrnehmung Riechschleimhaut Mensch Reh
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Olfaktion Geruchsschwellen
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Abnahme der Riechleistung
Olfaktion Abnahme der Riechleistung
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Duftstoffwahrnehmung
Olfaktion Duftstoffwahrnehmung
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Aufbau des Riechepithels
Olfaktion Aufbau des Riechepithels Riechzellen Stütz- zellen Riech- epithel Basal- zellen Anholt, R.R (1987) Trends in Biochemical Science 12, 58ff Quelle: Kleene + Gesteland (1981) Brain Res. 229: 536
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Olfaktion Säugetiere 5 - 120 Millionen Riechzellen Mensch
ca. 10 Millionen Stütz- zellen Basal- zellen Lebenszeit ca. 4 – 8 Wochen ca Düfte Anholt, R.R (1987) Trends in Biochemical Science 12, 58ff
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Olfaktion c = Cilium Aufgabe: Duftstofferkennung; chemoelektrische Signalwandlung d= Dendrit s = Soma Aufgabe: allg. Zellfunktionen, u.a. Proteinbiosynthese a = Axon Aufgabe: Auslösen und Weiterleiten von Aktionspotentialen
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Duftstoffe erregen Riechzellen
Olfaktion Duftstoffe erregen Riechzellen Duftstoff Depolarisation
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Olfaktion Duftstoff Depolarisation Hyperpolarisation
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion Rezeptoren Spezifität Sensitivität Enzymkaskade Elektrische Antwort Ionenkanal
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion Duftstoff Rezeptor
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion G Protein: Golf
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion Adenylat Zyklase
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion CNG Kanal
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion Cl- Kanal Verstärkung
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Kann die Signalkette durch einen
Olfaktion Kann die Signalkette durch einen Chlorid-Ausstrom verstärkt werden?
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion Ionenverteilung beim Säuger außen innen Na+ 140 mM 3-30 mM K mM 140 mM Ca mM < 1 µM Mg mM einige mM Cl- 140 mM mM
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion Hohe [Cl-] im Neuron Verstärkung
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molekularen Komponenten
Olfaktion Eigenschaften der molekularen Komponenten der Signalkette
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion I
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Signaltransduktion Duftstoffrezeptoren
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Olfaktion Es gibt sehr viele unterschiedliche Duftstoffrezeptoren Duftstoffrezeptoren gehören zur Familie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (Rhodopsin) Im Mausgenom kodieren ca Gene für Duftstoffrezeptoren; davon sind ca. 30% Pseudogene. Beim Menschen gibt es ca Gene für Duftstoffrezeptoren; davon sind ca. 65% Pseudogene.
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Duftstoffrezeptoren Olfaktion
Jede Riechzelle exprimiert nur eine Sorte Duftstoffrezeptor Jede Zelle exprimiert nur ein Allel des Gens (allelische Exklusion) Riechzellen exprimieren das gleiche Allel
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Olfaktion
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Olfaktion DNA Rekombination Deletion Gene Konversion
Expressionskassette Transfer Serizawa et al. (2004), Trends in Genet. 20, 648ff
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Olfaktion Serizawa et al. (2004), Trends in Genet. 20, 648ff
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Olfaktion Serizawa et al. (2004), Trends in Genet. 20, 648ff
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Duftstoffrezeptoren sind nicht sehr spezifisch
Olfaktion Duftstoffrezeptoren sind nicht sehr spezifisch
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Duftstoffrezeptoren sind nicht sehr spezifisch
Olfaktion Duftstoffrezeptoren sind nicht sehr spezifisch
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Olfaktion
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion I
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Adenylat Zyklasen Olfaktion
AC = integrales Membranprotein (9 Gene bekannt) AC löslich (1 Gen bekannt)
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Olfaktion Adenylat Zyklasen
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Olfaktion Adenylat Zyklasen
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Olfaktion WS 06/07
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion I
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Olfaktion Zyklisch Nukleotid gesteuerte Ionenkanäle CNG A2 CNG A4 CNG B1b
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Zyklisch Nukleotid-gesteuerte Ionenkanäle
Olfaktion Zyklisch Nukleotid-gesteuerte Ionenkanäle K1/2 Zeit Hill-Gleichung: I/Imax = Cn/(Cn + K1/2n); K1/2 = EC50, n = Hillkoeffizient
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Olfaktion Adaptation
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Olfaktion Riechzellen adaptieren bei langanhaltender Stimulation
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Adaptation hält einige Sekunden an
Olfaktion Adaptation hält einige Sekunden an
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Ca2+ ist der Botenstoff der Adaptation
Olfaktion Ca2+ ist der Botenstoff der Adaptation
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Ca2+/Calmodulin als Mittler der Adaptation
Olfaktion Ca2+/Calmodulin als Mittler der Adaptation
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Olfaktion Die A2-Untereinheit besitzt eine CaM-Bindestelle
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Olfaktion CaM macht den CNG-Kanal weniger empfindlich für cAMP negative Rückkopplung - Adaptation!
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Olfaktion Der CNG-Kanal aus Riechzellen ist optimal an seine Funktion in der Zelle angepasst: - er ist sehr empfindlich für cAMP, den internen Liganden - er ist stark modulierbar - Phosphorylierung macht ihn empfindlicher für cAMP (Erhöhung der Sensitivität!) - Calmodulin macht ihn weniger empfindlicher für cAMP (Erniedrigung der Sensitivität, Adaptation!)
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Olfaktorische Signaltransduktion
Olfaktion Olfaktorische Signaltransduktion I ?
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Zusammenfassung 1 Olfaktion
Riechzellen benutzen eine G-Protein vermittelte Signalkaskade. cAMP ist der Botenstoff der Olfaktion. Rezeptorpotential / Verstärkung: Öffnung von CNG- und Ca2+-aktivierten Chloridkanälen. Jede Riechzelle exprimiert nur ein Duftstoffrezeptorgen. Ein Duftstoffrezeptor ist relativ unspezifisch und kann viele Duftstoffe detektieren. Der Duftstoff wird erst durch die Analyse ganzer Zellensembles identifiziert. Ca2+-gesteuerte Hemmprozesse beenden den Rezeptorstrom und damit die Aktivität der Riechzelle nach wenigen Sekunden.
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Weiterleitung der Signale
Olfaktion Weiterleitung der Signale 4000 Glomeruli 10 Millionen Riechzellen Axel, R. Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1995
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Projektion der Neurone zum Bulbus
Olfaktion Projektion der Neurone zum Bulbus Bleibt die Spezifität bei der Projektion in den Bulbus erhalten?
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Olfaktion Die „Geruchskarte“
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Repräsentation im Bulbus
Olfaktion Repräsentation im Bulbus Alle Riechzellen, die auf einen Glomerulus konvergieren, exprimieren den gleichen Duftstoffrezeptor. Es gibt (meist 2) Glomeruli für jeden Duftstoffrezeptor in jeder Bulbushälfte.
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Olfaktion Aktivitätsmuster
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Olfaktion Aktivitätsmuster
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Zusammenfassung 2 Olfaktion
Die Axone von Riechzellen gleicher Selektivität konvergieren auf die gleichen Glomeruli im Riechkolben. In den Glomeruli wird das olfakto-rische Signal auf Mitralzellen über-tragen.
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