Aus dem Amerikanischen von Monika Niehaus und Sebastian Vogel. Deutsche Bearbeitung von Bernd Walz. Mit Liber 590 Abbildungen PEARSON.

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1 Christopher D. Moyes Patricia M. Schulte Tierphysiologie Aus dem Amerikanischen von Monika Niehaus und Sebastian Vogel Deutsche Bearbeitung von Bernd Walz Mit Liber 590 Abbildungen PEARSON Studium ein Imprint von Pearson Education Munchen Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort XIII TEIL I Die zellularen Grundlagen der Tierphysiologie Kapitel 1 Grundlagen der Physiologie: Eine Einfiihrung Uberblick Physiologie gestern und heute Kurze Geschichte der Tierphysiologie Teilgebiete physiologischer Forschung Einheitliche Prinzipien der Physiologie Physik und Chemie: Die Grundlagen der Physiologie Physiologische Regulation Phanotyp, Genotyp und Umwelt Physiologie und Evolution 18 Kapitel 2 Die Chemie des Lebendigen Uberblick Chemie und Physik des Lebendigen Energie Chemische Bindungen Eigenschaften des Wassers Losungsmittel und geloste Stoffe ph und Ionisierung des Wassers Biomolekiile Kohlenhydrate Lipide Proteine Nucleinsauren Enzyme 56 Kapitel 3 Zellstoffwechsel und Physiologie Uberblick Intermediarstoffwechsel Oxidativer Stoffwechsel Glycolyse Kohlenhydratbiosynthese Lipidstoffwechsel Integration der Reaktionswege im Energiestoffwechsel Zellphysiologie Membranstruktur Membrantransport Strukturmerkmale tierischer Zellen Physiologische Genetik und Genomik 107

3 Kapitel 4 Hormone und Signalubertragung Uberblick 4.2 Biochemische Grundlagen der Zell-Zell-Kommunikation Allgemeine Eigenschaften der Signalubertragung von Zelle zu Zelle Ausschiittung einer Botensubstanz aus der Signalzelle Transport zur Zielzelle Ubertragung des Signals zur Zielzelle Signaliibertragungswege Intrazellulare Rezeptoren Ligandengesteuerte Ionenkanale Signalubertragung durch Rezeptorenzyme Signalubertragung durch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Systeme fur die Signalubertragung zwischen Zellen Autokrine und parakrine Signalubertragung Signalubertragung zwischen Zellen im Nervensystem Signalubertragung zwischen Zellen im endokrinen System Exokrine Signalubertragung zwischen Zellen Die Regulation der Signalubertragung Die Evolution der Zell-Zell-Signaliibertragung 155 Kapitel 5 Neuronale Struktur und Funktion Uberblick Signalgebung bei einem Wirbeltier-Motoneuron Elektrische Signale in Neuronen Signale in den Dendriten und im Zellkorper Graduierte Potenziale sind Kurzstreckensignale Signale im Axon Signalubertragung an der Synapse Vielfalt neuronaler Signalgebung Strukturelle Vielfalt von Neuronen Vielfalt der Signalfortleitung Vielfalt der synaptischen Ubertragung Evolution von Neuronen 213 Kapitel 6 Zellbewegungen und Muskeln Uberblick Cytoskelett und Motorproteine Mikrotubuli Mikrofilamente Muskeln: Aufbau und Regulation Die Struktur des kontraktilen Apparats in der quergestreiften Muskulatur der Wirbeltiere Regulation der Kontraktion in quergestreifter Muskulatur der Wirbeltiere Erregung 249

4 TEILII Integrierende physiologische Systeme 273 Kapitel 7 Sensorische Systeme Uberblick Allgemeine Eigenschaften der Rezeptorzellen Klassifizierung von Rezeptorzellen Reizcodierung sensorischer Systeme Chemorezeption Das olfaktorische System Das gustatorische System Mechanorezeption Beriihrungs- und Druckrezeptoren Gleichgewicht und Horen Photorezeption Photorezeptoren Struktur und Funktionsweise verschiedener Augentypen Thermorezeption Magnetfeldorientierung 326 Kapitel 8 Funktionelle Organisation des Nervensystems Uberblick Organisation von Nervensystemen Evolution der Nervensysteme Struktur und Funktion des Saugergehirns Das periphere Nervensystem Autonome Bahnen Somatische motorische Bahnen Integrative Funktionen des Nervensystems Koordination von Verhalten Lernen und Gedachtnis 366 Kapitel 9 Kreislaufsysteme Uberblick Kreislaufsysteme Bestandteile von Kreislaufsystemen Evolution von Kreislaufsystemen Herzen Arthropodenherzen Wirbeltierherzen Herzzyklus Kontrolle der Herzkontraktion Der Kreislauf Physik der Blutstromung Konstanz des Gesamtflusses, iiber alle Teile des Kreislaufsystems gesehen BlutgefaBe bei Wirbeltieren Blutfluss im Kreislaufsystem von Wirbeltieren Regulation des Wirbeltierkreislaufs Blut Zusammensetzung des Blutes Wirbeltierblut 426

5 Kapitel 10 Atmungssysteme Uberblick 10.2 Atmungsstrategien Zur Physik von Atmungssystemen Atmungssysteme: Verschiedene Typen Ventilation und Gasaustausch Ventilation und Gasaustausch im Wasser Ventilation und Gasaustausch in der Luft Gastransport in die Gewebe Sauerstofftransport Kohlendioxidtransport Regulation des Atmungssystems bei Wirbeltieren Regulation der Ventilation Umweltbedingter Sauerstoffmangel Kapitel 11 lonen-und Wasserhaushalt Uberblick lonen- und Wasserhaushalt Strategien fur eine ionale und osmotische Regulation Die Rolle der Epithelgewebe Stickstoff-Exkretion Die Nieren Nierenbau und -funktion Regulation der Nierenfunktion Evolutionare Vielfalt in Bau und Funktion von Exkretionssystemen 537 Kapitel 12 Verdauung Uberblick Beschaffenheit und Erwerb von Nahrstoffen Nahrstoffe Nahrungssuche und Nahrungsaufhahme Zusammenwirken von Verdauung und Stoffwechsel Verdauungssysteme Stoffwechselablaufe zwischen Mahlzeiten 589 Kapitel 13 Fortbewegung Uberblick Lokomotorische Systeme Muskelfasertypen Energiestoffwechsel Durchblutung und Sauerstofftransport zur Muskulatur Skelettsysteme Die Ubersetzung von Kontraktion in Bewegung Fortbewegung im Lebensraum Schwerkraft und Auftrieb Stromungsdynamik Aerodynamik und Hydrodynamik Leben an Land Die Energetik der Fortbewegung 641

6 Kapitel 14 Thermoregulation Uberblick Warmeaustausch und thermoregulatorische Strategien Kontrolle der Warmeflusse Thermoregulatorische Strategien Wechselnde Korpertemperaturen meistern Makromolekulare Struktur und Metabolismus Leben bei hohen und niedrigen Korpertemperaturen Erhalt einer konstanten Korpertemperatur Thermogenese Regulation der Korpertemperatur 681 Kapitel 15 Fortpflanzung Uberblick Sexuelle Fortpflanzung Hormone im Dienst der Fortpflanzung Geschlechtsbestimmung Oogenese Spermatogenese und Fertilisation Fortpflanzungszyklus von Saugern 717 Anhang 729 A Mathematische Grundlagen 730 B Literaturverzeichnis 733 C Index 745