Zirkadiane Uhr

entnommen aus:

flexikon.doccheck.com

 Zitat:

Synonyme: 

Innere Uhr, 

biologische Uhr,

 zirkadianer Rhythmus

 

jameda.de

1 Definition

Die zirkadiane Uhr ist die Fähigkeit eines Organismus, 

• weitgehend unabhängig von äußeren Faktoren, die auf die jeweilige Tages-, Nacht- oder sogar Jahreszeit hinweisen könnten, 

sich zur Zeit orientieren zu können und die periodisch durchgeführten Tätigkeiten, wie z.B.  

• Schlafen,  

• Nahrungsaufnahme, 

• Winterschlaf,

• Fortpflanzung 

• etc. 

in einem relativ konstant bleibenden Rhythmus durchzuführen. 

 

bild.de//zeitumstellung

Durch die wechselnde Tageslänge - in Folge des Jahreszeiten-Wechsels - ist eine ständige Resynchronisation der Inneren Uhr notwendig.

• Die Innere Uhr muss heutzutage jedoch häufig durch einen raschen Wechsel der geographischen Lage, wie z.B. nach einen Transatlantikflug, sehr kurzfristig resynchronisiert werden, 

• die Folge einer anfänglich fehlenden Übereinstimmung ist der bekannte Jet-lag. 

Schlaf-Wachstörung bei Abweichung vom 24-Stunden-Rhythmus

 
non-24.com

2 Physiologie

Die Synchronisation und Anpassung geschieht durch spezielle Photorezeptoren in der äußeren Körnerschicht der Retina. 

• Die so genannten photosensitiven Ganglienzellen enthalten das Photopigment Melanopsin und liegen zwischen den beiden Schichten der Ganglien- und amakrinen Zellen. 

Sie projizieren über den Tractus retinohypothalamicus zum Nucleus suprachiasmaticus des Hypothalamus. 

 

medi-lum.ch

Der Nucleus suprachiasmaticus ist die zentrale "Schaltstelle" der zirkadianen Uhr und koordiniert weitere periodisch wechselnde Körperfunktionen:

• Körpertemperatur

• Hormonsekretion

• Blutdruckschwankungen

• Herzfrequenz

• Urinproduktion

blog.de

3 Molekulare Grundlagen

Ron Konopka und Seymour Benzer vom California Institute of Technology fanden das period–Gen (per), 

• dessen Fehlen bei der Fruchtfliege Drossophila zu einem vollkommenen Fehlen jeglicher Rhythmik geführt hat, 

eine Mutation erzeugte eine kürzer- oder längerperiodische Rhythmik als übliche 24 Stunden. 

Transkriptionsrhythmen

 

mpg.de

Bei den Säugetieren, v.a. bei der Maus fanden sich zahlreiche zirkadiane - Rhythmik – assoziierte Gene:

• CRY (Cryptochrome)

• CLOCK (Circadian locomotor output cycles kaput)

• BMAL 1 (brain and muscle, ARNT-like)

• PER 1 (Period 1)

• PER 2 (Period 2)

• PER 3 (Period 3)

• Vasopressin - Prepropressophysin (VP) (clock controlled genes; ccg)

Diese Gene steuern in komplexer Zusammenwirkung die Transkription und Translation von autoregulatorischen Feedback–Schleifen, die recht genau 24 Stunden in Anspruch nehmen. 

BMAL 1 und PER 2 werden u.a. durch Licht und Temperatur gesteuert und wirken als positive Verstärker. 

• Ihre Transkription setzt mit Tagesbeginn und Lichteinfall ein. 

 

mpibpc.mpg.de

BMAL 1 und CLOCK binden als Dimer an die regulatorische DNA-Sequenz (E-box) und veranlassen die Transkription von CRY, PER 1, PER 2, PER 3 und CCG.

• Die Transkripte verlassen nach bekanntem Mechanismus den Nucleus und werden im Zytoplasma modifiziert.

Steigt die Konzentration von PER 2 und CRY im Zytoplasma, assoziieren diese zu einem Dimer und diffundieren zurück in den Nucleus. 

• Hier steigert PER 2 die Transkription von CLOCK und BMAL 1 während CRY an das CLOCK-BMAL 1–Tandem bindet, und diese an einer weiteren Stimulation der Transkription hindert.

 

mbi-berlin.de

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