Benutzer:Nematocera/Chronobiologie

1. Welche Art von biologischen Rhythmen gibt es, wie beeinflussen sie unterschiedlichste biologische Abläufe?
2. Ist der Rhythmus endogen? Wenn ja, wo ist der Rhythmus generierende Oszillator, der Schrittmacher lokalisiert und wie funktioniert dieser?
3. Welches sind exogene (äußere), rhythmische Faktoren, die sogenannten Zeitgeber, und wie wirken sie auf die biologische Uhr? Entrainment/Masking

Arten von biologischen Rhythmen

Es werden je nach Periodenlänge vier Kategorien unterschieden:

• Infradiane Rhythmen (von lat. infra, unter, und dies, Tag = die Frequenz liegt unter der eines Tages, ein Takt dauert also länger als 24 Stunden). Dazu gehören circannuale Rhythmen, also saisonale Rhythmen wie beispielsweise der Jahreszyklus (ungefähr 365,25 Tage lang) (Vogelzug, Winterschlaf, Mauser), so genannte semilunare Rhythmen, die assoziiert sind mit dem Gezeitenzyklus und zum Beispiel den Abstand zwischen zwei Springfluten (bei Voll- und Neumond) oder zwei Nipptiden (bei Halbmond) takten (ungefähr 14,25 Tage) (Ablaichen der Ährenfische (Grunions) bei Springflut am Strand), oder circalunare Rhythmen, die einem Mondzyklus folgen (ungefähr 28,5 Tage) (Palolowurm).

• Circatidale Rhythmen. Sie folgen der etwa alle 12,5 Stunden wiederkehrenden Folge von Ebbe oder Flut. Sie sind wichtig für viele Bewohner der Brandungszone. Strandlebende Winkerkrabben gehen zum Beispiel nur bei Ebbe auf Nahrungssuche, im Wasser lebende Krebse schwimmen dagegen nur bei Flut im Wasser umher.

• Ultradiane Rhythmen (von lat. ultra, über, und dies, Tag = die Frequenz liegt über der eines Tages, das Ereignis kommt also mehrmals täglich vor, im Allgemeinen ein exaktes Vielfaches eines Tages, was diese Rhythmen von den circatidalen Rhythmen unterscheidet). Rhythmen, die kürzer als 24 Stunden sind, beispielsweise Fresszyklen bei Feldmäusen, der 90-minütige Schlafzyklus des erwachsenen Menschen oder die pulsatile Freisetzung von Hormonen der Hirnanhangdrüse.

• Circadiane Rhythmen (von lat. circa, ungefähr, und dies, Tag). Rhythmen, die circa 24 Stunden lang sind, beispielsweise Schlaf-/Wachzyklus beim Mensch, Blattbewegungen bei Pflanzen.

Pflanzen

Bei Pflanzen wurde bis jetzt keine zentrale Steuerung der inneren Uhren oder Schrittmacher gefunden. Zur Zeit wird davon ausgegangen, dass die Steuerung physiologischer Vorgänge, insbesondere der Photosynthese und häufiger, damit verbundener Bewegungen, von mehreren, über die ganze Pflanze verteilten Uhren gesteuert wird.

Für andere, täglich vorkommende Ereignisse, zum Beispiel die Erneuerung des Photosyntheseapparates, konnte auch eine direkte Lichtwirkung auf die Genexpression nachgewiesen werden. Für den Lichtsammelkomplex (Lhc) in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten findet täglich eine Proteinsynthese statt. Dabei regelt Licht die Transkription und Translation der beteiligten kernkodierten Gene. So sind bei der Tomate zur Zeit (2004) 19 solcher Lhc-Gene bekannt. Intensive Forschung findet zur Zeit auf dem Gebiet des Transfers solcher Lhc-Gene und ihrer Promoter statt.