Blitzschutz lokaler Netzwerke. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Computer

 Kommentare zum Artikel

Eines der Probleme, mit denen Entwickler lokaler Computernetzwerke konfrontiert sind, besteht darin, die Widerstandsfähigkeit der Netzwerkausrüstung gegenüber verschiedenen äußeren Einflüssen sicherzustellen. Eine besondere Rolle kommt Blitzschutzgeräten zu. Mit der Entwicklung von „Heimnetzwerken“ wird dieses Problem noch akuter, da ein großer Teil der Geräte aufgrund statischer Elektrizität ausfällt.

Das Thema Blitzschutzgeräte ist traditionell eines der am meisten diskutierten Themen unter Funkamateuren und Profis und ist von zahlreichen Mythen und Ungenauigkeiten umgeben. Der vorgeschlagene Artikel gibt eine Antwort auf die Frage: Ist es möglich, den Auswirkungen von Blitzentladungen zu widerstehen, die für die Geräte zu stark sind, und werden Wege und Methoden zum Schutz aktiver Geräte festgelegt?

Versuche zum Schutz vor Blitzentladungen waren schon lange vor unserer Zeitrechnung bekannt. Bei archäologischen Ausgrabungen in Ägypten wurden Inschriften an den Wänden zerstörter Tempel gefunden, woraus folgt, dass die um die Tempel herum installierten Masten dem Schutz vor „himmlischem Feuer“ dienten.

Die oszillierende Natur einer Blitzentladung wurde bereits vor der experimentellen Arbeit von G. Hertz nachgewiesen. Es erwies sich als wichtig, dass eine Blitzentladung zusätzlich zu einem erheblichen elektrostatischen Potenzial, das durch die Bewegung von Wassertropfen, Staubpartikeln und Eisstücken mit hoher Geschwindigkeit verursacht wird, als leistungsstarker Funksender fungiert, der starke elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die spektrale Zusammensetzung dieser Strahlung liegt im Bereich von mehreren Hertz bis zu mehreren zehn Kilohertz, wobei die höchste Dichte im Bereich von 5...8 kHz liegt. Aus diesem Grund ist die transformatorische Entkopplung von Geräten von Informationsleitungen durch Twisted Pair (LVVP) oft leistungslos. Große Leistungsstörungen passieren den Trenntransformator, ohne ihn zu zerstören, aber die Elektronik zu beschädigen.

Studien haben gezeigt, dass die Dauer solcher Impulse zwischen 1 und 500 Mikrosekunden oder mehr liegen kann und die Spannung zwischen Hunderten von Volt und mehreren zehn Kilovolt liegen kann. Als Ergebnis von Langzeitstudien verschiedener Labore auf der ganzen Welt wurden gemittelte Parameter von Blitzentladungsimpulsen ermittelt. Auf Strom- und Telefonleitungen mit einer in Kilometern gemessenen Länge sind Spannungsimpulse bis 20 ... 25 kV und Stromstöße bis 10 kA möglich. In kürzeren, Hunderte Meter langen Leitungen werden Spannungsimpulse bis zu 6 kV und Ströme bis zu 5 kA induziert, in Leitungen, die innerhalb von Gebäuden verlaufen, bis zu 6 kV und bis zu 500 A.

Laut den auf der Website veröffentlichten Statistiken , beträgt der Prozentsatz des „Überlebens“ von Geräten, die an Freileitungen aus ungeschirmtem Twisted-Pair-Kabel angeschlossen sind, nur 2 %. Die Zahlen, die der Autor bei der Betreuung des lokalen Netzwerks eines der Unternehmen insgesamt erhalten hat, bestätigen das Gesagte voll und ganz.

Und der Ausfall von Geräten, die an Koaxialkabelleitungen angeschlossen sind, ist selbst in Backsteingebäuden keine Seltenheit. Auf solchen Freileitungen „leben“ die Geräte ohne besondere Schutzmaßnahmen praktisch nicht.

Wir stellen sofort fest, dass es keinen absoluten Schutz gegen solche Auswirkungen gibt, aber es ist zweifellos möglich, Verluste auf der Grundlage eines vernünftigen Kompromisses zwischen Kosten, Komplexität und Wirksamkeit der Schutzvorrichtungen zu minimieren. Natürlich ist es schön, „klassische“ Methoden zu nutzen: Umstellung auf Glasfaserkabel, Verzicht auf offene Leitungen, Abschirmung des Kabelsystems, aber manchmal ist all dies für mittlere und kleine Netzwerke aufgrund der hohen Kosten und der Komplexität der Installation nicht verfügbar.

Betrachten Sie also die Hauptursachen für Geräteausfälle während eines Gewitters.

1. Die Bildung statischer Elektrizität an Kabeln und Geräten durch den Einfluss stationärer Ladungen, die sich in einer Gewitterwolke ansammeln.

Luftleitungen sind am anfälligsten für statische Aufladungen. Darüber hinaus kann es auch bei trockenem Wetter im Winter bei Schneefall und im Sommer bei sogenannten „Sandstürmen“ zu einer erheblichen Aufladung kommen. Die Hauptschutzmethode besteht darin, die Entfernung statischer Elektrizität sicherzustellen, indem die Abschirmung und (oder) eine leitende Traverse geerdet wird und an beiden Enden des Kabels Ableiter installiert werden. Hier stehen die korrekte Erdung und die Zuverlässigkeit der Ableiter im Vordergrund, an die hohe Anforderungen zur Ableitung erheblicher Ströme gestellt werden.

2. Induktion von Hochspannungsimpulsen im Kabelsystem, die durch die Einwirkung eines starken elektromagnetischen Feldes entstehen, das durch Blitzentladungen erzeugt wird.

Wenn das verwendete LVVP nicht abgeschirmt ist, wird durch die Einwirkung einer starken elektromagnetischen Welle bei jedem Verdrillungsschritt eine kleine Spannung im Bereich von einigen Millivolt induziert. Wenn das LVVP perfekt ausgeführt ist und die Fläche der Schaltkreise gleich ist, liegt die gesamte induzierte EMF nahe bei Null. In Wirklichkeit ist die Verdrillungssteigung bei weitem nicht gleich, so dass es zu keiner vollständigen gegenseitigen Kompensation elementarer EMFs kommt und je länger das Kabel ist, desto höher kann die Spannung zwischen den Leitern eines Paares aufgrund eines elektromagnetischen Impulses sein, der durch einen Blitz erzeugt wird. Diese Spannung kann mehrere hundert Volt erreichen.

Die Hauptschutzmethode ist die Abschirmung, die Installation von Potentialausgleichsschutzvorrichtungen an den Enden des Kabels, bei denen die maximale Spannung zwischen zwei beliebigen Drähten im Kabel 7 ... 10 V nicht überschreitet. Ein Potential von mehr als Hunderten Volt gegenüber Erde reduziert den Ableiter.

3. Spannungsspitzen im Netz.

Dies ist ein ziemlich häufiger Grund für den „vollständigen“ Ausfall von Geräten. In einem 220-V-Netz treten häufig Spannungsspitzen von bis zu mehreren tausend Volt auf. Die Gründe hierfür sind der Betrieb von Sicherungen im Umspannwerk, Blitzentladungen und Störungen durch andere leistungsstarke Energieverbraucher.

Traditionelle Schutzmethoden – Erhöhung der Zuverlässigkeit von Standardstromversorgungen, Einsatz unterbrechungsfreier Stromversorgungen und Schutzgeräte gegen Überspannung im Netzwerk.

4. Ändern des Potentials von Erdungsgeräten.

Es entsteht, wenn sich ein Blitz in der Nähe der Erdoberfläche entlädt. Der Hauptgrund für Geräteausfälle ist ein großer Potenzialunterschied an den Erdungsschienen von Geräten, die weit voneinander entfernt installiert sind. In diesem Fall fließt ein sehr großer Ausgleichsstrom durch die Kabelleitungen und I/O-Schaltkreise, der die elektronischen bzw. elektrischen Geräte zerstört. In diesem Fall können Verluste minimiert werden, indem die Regeln für die Installation von Erdungsgeräten strikt eingehalten werden.

Eine der Spitzenpositionen im Vertrieb nehmen Blitzschutzgeräte (LG) für den Hausgebrauch ProtectNet von ARS ein. Allerdings sind diese HDL-HAs angesichts ihres sehr günstigen Preises und ihrer äußeren Attraktivität nicht ohne Nachteile. Die darin verwendeten Metalloxid-Varistoren haben zwar eine hohe Geschwindigkeit und einen sehr niedrigen Preis, sind jedoch nicht in der Lage, Geräte an ungeschirmten Freileitungen zuverlässig zu schützen. Die Restspannung an ihnen kann um ein Vielfaches höher sein als die maximal zulässige Spannung für das geschützte Gerät. Dies erklärt sich aus der nicht idealen Strom-Spannungs-Kennlinie der Varistoren und der Abhängigkeit der Spannung von der Amplitude des durch sie fließenden Stromimpulses. Es ist auch zu berücksichtigen, dass die Schutzelemente ihre Parameter allmählich ändern und sich verschlechtern, wenn ein Strom nahe dem Grenzwert durch sie fließt. In diesem Fall verringert sich der Innenwiderstand der Varistoren und sie schließen letztendlich die geschützte Leitung. Fast nach ein paar Jahren Betrieb an Freileitungen gehen die Schutzeigenschaften der Geräte verloren und die Verluste nehmen zu, sodass ein Einsatz in Hochgeschwindigkeitsnetzen über große Entfernungen nicht mehr möglich ist.

In vielen im Inland hergestellten UGs werden als Ableiter entweder Neonlampen oder „Neon“-Lampen aus Leuchtstofflampenstartern verwendet. Dies liegt vor allem an den geringen Kosten solcher Schutzelemente. Nach Meinung des Autors ist eine solche Lösung nicht sehr erfolgreich, da Neonlampen eine hohe Durchschlagfestigkeit und eine geringe Geschwindigkeit aufweisen.

Langzeittests eines ungeschirmten HDTV-100-Megabit-Netzwerks mit einer Länge von hundert Metern, das sich zwischen Gebäuden erstreckte, zeigten, dass das Gerät, dessen Diagramm in Abb. 1. Es handelt sich um eine mehrphasige Diodenbrücke auf Basis von VD1-VD16-Dioden, deren Diagonale eine Schutzdiode VD17 enthält, die die Spannung zwischen zwei beliebigen Leitungsleitern auf einen Pegel von etwa 8 V begrenzt. Die Verwendung von Transil-Begrenzungsdioden ist auf erhebliche Unterschiede in den Parametern solcher Geräte gegenüber Zenerdioden zurückzuführen. Beispielsweise beträgt die Reaktionszeit der Klemmdiode weniger als einige Pikosekunden und die Spitzenverlustleistung (innerhalb von 1 ms) beträgt 1500 W.

(zum Vergrößern klicken)

An den XS1-Anschluss wird eine Leitung angeschlossen, und an den XS2-Anschluss werden Netzwerkgeräte angeschlossen. Das Kabel, das das UG mit den Netzwerkgeräten verbindet, muss eine Mindestlänge haben. Jeder Leiter des Informationskabels ist über gasgefüllte Ableiter F1-F4 mit der Erde verbunden, die die Entfernung statischer Elektrizitätspotentiale über 90 V gewährleisten. Die speziellen Ableiter Epcos T83-A90X ermöglichen den Durchgang eines gepulsten Stroms von 10 kA mit einer Dauer von 8/20 μs, der für eine Blitzentladung charakteristisch ist. Der Einsatz von Doppelableitern erfolgt ausschließlich aus wirtschaftlichen Gründen. Stattdessen können Sie alle Ableiter verwenden, die die oben genannten Anforderungen erfüllen. Anstelle der Dioden 1N4007 (VD1-VD16) können Sie alle ähnlichen Gleichrichterdioden importierter und inländischer Produktion mit einer zulässigen Sperrspannung von mindestens 1000 V verwenden, die bei Frequenzen über 10 kHz betrieben werden können.

Die Montage des UG erfolgt auf einer Leiterplatte aus doppelseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm. Eine Zeichnung der Leiterplatte des Geräts ist in Abb. dargestellt. 2.

Die Folie auf der Platine an der Seite der Elemente dient als Abschirmung; sie wird nur in der Nähe der Anschlussdrähte der Teile entfernt, wodurch die Löcher versenkt werden. Der mittlere Anschluss der Ableiter wird von der Seite der Teile her direkt mit der Folie verlötet. Der Schutzleiter wird in ein Loch mit einem Durchmesser von 2 mm eingeführt und an beiden Seiten der Platine angelötet. Um Übersprechen zu reduzieren, können die Jumper 1 und 2,3, 6 und 4, 5 und 7, 8 und 3 paarweise mit zwei oder drei Windungen verdrillt werden. Das Aussehen der zusammengebauten UG-Platine ist in Abb. dargestellt. XNUMX.

Das Gerät wird in eine handelsübliche Doppelsteckdose RG45B eingebaut (Bild 4).

Da bei dieser Buchse die Nummerierung der Steckerpins XS1 und XS2 zueinander vertauscht ist, mussten auf der Leiterplatte Brücken verwendet werden. Bei einer anderen Montagemöglichkeit können die UG-Brücken entfallen. Die regulären Messeranschlüsse werden von der Buchsenplatine entfernt und stattdessen gebogene Stifte angelötet (Abb. 5), auf denen die UG-Platine montiert wird (Abb. 6).

Wenn nicht alle acht Leiter des Kabels geschützt werden müssen, kann das UG nach dem vereinfachten Schema in Abb. montiert werden. 7. Unbenutzte Leiter werden miteinander verbunden und über den Ableiter F2 (Epcos N81-A90X) mit der Erde verbunden.

(zum Vergrößern klicken)

Um Stromquellen vor kurzen Spannungsstößen im 220-V-Netz zu schützen, wird ein Gerät verwendet, dessen Schaltung in Abb. 8 dargestellt ist. XNUMX. Es wird in die Unterbrechung des Netzkabels so nah wie möglich an der Stromversorgung einbezogen, beispielsweise in eine Netzsteckdose eingebaut.

Wenn die Länge des Niederspannungsstromkreises (9 ... 12 V) des Geräts mehrere Meter oder mehr beträgt und die Stromversorgung beispielsweise über freie Paare oder ungeschirmte Drähte erfolgt, muss ein UG installiert werden, das gemäß dem Schema in Abb. zusammengebaut wird. 8, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von zwei nur eine 1.5KE18-Klemmdiode verwendet wird, die über die Kathode mit dem Leistungsplus verbunden ist. Bei einer Unterbrechung des Niederspannungs-Gleichstromkreises wird das Gerät so nah wie möglich an das aktive Gerät angeschlossen.

Alle Arten von UG erfordern einen obligatorischen Anschluss an Erde oder Schutzneutralleiter. Wir gehen davon aus, dass dies in unserem Fall ein und dasselbe ist. Fehlt es, werden alle Maßnahmen zum Blitzschutz praktisch auf Null reduziert.

Lassen Sie uns auf die wichtigsten Punkte zum Anschluss des UG an die Erde eingehen. Gemäß den Elektroinstallationsregeln (PUE) besteht das Stromnetz in Wohngebäuden aus einer Phase (L), einem Arbeitsnullpunkt (N) und einem Schutznullpunkt (PE), die mit dem Schalttafelgehäuse auf dem Treppenabsatz und dem Mittelkontakt der Steckdose in der Wohnung verbunden sind. Wenn Ihr Haus nach 1998 gebaut wurde, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass an den Steckdosen ein Schutznullleiter angeschlossen ist. Sie können das Vorhandensein überprüfen, indem Sie eine Glühlampe mit einer Spannung von 220 V relativ zur Phase zuerst an den Neutralleiter und dann an den mittleren Kontakt der Steckdose anschließen. In beiden Fällen sollte die Lampe hell und gleichmäßig brennen. Wenn beim Anschließen der Lampe an den Mittelkontakt der Fehlerstromschutzschalter (RCD) in der Abschirmung ausgelöst wird, bestätigt dies nur das Vorhandensein eines Schutznullpunkts

Wenn der Schutznullpunkt nicht in den Raum gebracht wird, müssen Sie ihn selbst durchführen. Hierzu ist ein Draht mit einem Querschnitt von mindestens 1,5 mm2 erforderlich, je größer desto besser. Ein Ende des Kabels wird unter einem beliebigen freien Bolzen der mit dem Schalttafelgehäuse verbundenen Sammelschiene befestigt, das andere Ende wird mit dem Erdungskontakt der Steckdose oder des UG verbunden. Es ist nicht zulässig, eine Heizbatterie oder Wasserleitungen als Schutznull zu verwenden. Einer der Gründe ist der hohe Widerstand einer solchen „Erdung“. Darüber hinaus kann in einigen Fällen das Potenzial der Batterie von Null abweichen, beispielsweise wenn ein Nachbar aufgrund eines Bruchs im Neutralleiter in der Verkabelung Rohre als Arbeitsnull verwendet, was strengstens verboten ist. Und obwohl im Keller eines Gebäudes theoretisch eine Potentialausgleichsanlage vorhanden sein sollte, ist in der Praxis alles vorhanden.

Wenn in Stadtwohnungen alles mehr oder weniger klar ist, ist es beispielsweise für Eigentümer von Landhäusern nicht einfach, sich für die richtige Wahl der Schutzerdung zu entscheiden. Normalerweise werden ländliche Häuser über Freileitungen mit einer Spannung von 220 V versorgt, und es ist gefährlich, den Arbeitsnullpunkt als Schutznullpunkt zu verwenden. Im Notfall (Bruch des Neutralleiters der Stromleitung, Sturz eines Baumes auf die Stromleitung usw.) kann am Neutralleiter ein Potenzial ungleich Null bis zur Phasenspannung auftreten.

In diesem Fall können natürliche Erdungselektroden als Schutzerdungseinrichtung verwendet werden. In Absatz 1.7.70 der PUE heißt es dazu: „Es wird empfohlen, als natürliche Erdungsleiter zu verwenden: Wasser- und andere im Boden verlegte Metallleitungen, mit Ausnahme von Rohrleitungen für brennbare Flüssigkeiten, brennbare und explosive Gase und Gemische, Kanalisation und Zentralheizung; Mantelrohre von Brunnen; Metall- und Stahlbetonkonstruktionen von Gebäuden und Bauwerken, die mit dem Boden in Kontakt stehen; Metallshunts von Wasserbauwerken, Leitungen, Toren usw.; verlegte Bleiummantelungen von Kabeln im Boden. Aluminiummäntel von Kabeln dürfen nicht als natürliche Erdungsleiter verwendet werden. Wenn Kabelmäntel als einzige Erdungsleiter dienen, müssen sie bei der Berechnung der Erdungsgeräte berücksichtigt werden, wenn die Anzahl der Kabel mindestens zwei beträgt; Erdungsleiter von Hochspannungsleitungsstützen (VL), die über einen Blitzschutzdraht mit der Erdungseinrichtung der elektrischen Anlage verbunden sind Freileitung. Wenn das Kabel nicht von Freileitungsstützen isoliert ist; Nulldrähte Freileitungen bis 1 kV bei wiederholter Erdung Weichen mit einer Freileitungsanzahl von mindestens zwei; Gleise der wichtigsten nicht elektrifizierten Eisenbahnen und Zufahrtsstraßen bei bewusster Anordnung von Brücken zwischen den Schienen.

Ich möchte auch darauf hinweisen, dass es laut PUE „nicht erlaubt ist, Null-Arbeits- und Null-Schutzleiter verschiedener Gruppenleitungen zu kombinieren …“, d. Tatsache ist, dass sich bei einer nahen Blitzentladung in den Boden das Potenzial von Erdungsgeräten, wie oben erwähnt, erheblich ändert. Darüber hinaus kann der Potenzialunterschied zwischen entfernten Erdungspunkten sehr groß sein und bei einer „harten“ Erdung an beiden Enden kann ein erheblicher Ausgleichsstrom durch die Kabel und Geräte fließen.

UG-Versorgungs- und Informationsleitungen, ähnlich den beschriebenen, können nicht nur zum Schutz von HDPE, sondern auch für Telefon-, Feuer- und Einbruchmeldeleitungen, Videoüberwachungssysteme und andere Informations- und Versorgungsleitungen von aktiven Geräten verwendet werden, die in einer Entfernung von mehr als mehreren zehn Metern entfernt sind und insbesondere im Freien betrieben werden.

Autor: D. Malorod, Kowrow, Gebiet Wladimir

Siehe andere Artikel Abschnitt Computer.

Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel.

<< Zurück

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Kunstleder zur Touch-Emulation 15.04.2024

In einer modernen Technologiewelt, in der Distanz immer alltäglicher wird, ist es wichtig, die Verbindung und das Gefühl der Nähe aufrechtzuerhalten. Jüngste Entwicklungen bei künstlicher Haut durch deutsche Wissenschaftler der Universität des Saarlandes läuten eine neue Ära der virtuellen Interaktionen ein. Deutsche Forscher der Universität des Saarlandes haben ultradünne Folien entwickelt, die das Tastgefühl über eine Distanz übertragen können. Diese Spitzentechnologie bietet neue Möglichkeiten der virtuellen Kommunikation, insbesondere für diejenigen, die weit von ihren Lieben entfernt sind. Die von den Forschern entwickelten ultradünnen, nur 50 Mikrometer dicken Folien lassen sich in Textilien integrieren und wie eine zweite Haut tragen. Diese Folien fungieren als Sensoren, die taktile Signale von Mama oder Papa erkennen, und als Aktoren, die diese Bewegungen an das Baby weiterleiten. Durch die Berührung des Stoffes durch die Eltern werden Sensoren aktiviert, die auf Druck reagieren und den ultradünnen Film verformen. Das ... >>

Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

Die Pflege von Haustieren kann oft eine Herausforderung sein, insbesondere wenn es darum geht, Ihr Zuhause sauber zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine neue interessante Lösung vorgestellt, die Katzenbesitzern das Leben erleichtert und ihnen hilft, ihr Zuhause perfekt sauber und ordentlich zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine einzigartige Katzentoilette vorgestellt, die den Kot automatisch ausspülen kann und so Ihr Zuhause sauber und frisch hält. Dieses innovative Gerät ist mit verschiedenen intelligenten Sensoren ausgestattet, die die Toilettenaktivität Ihres Haustieres überwachen und nach dem Gebrauch eine automatische Reinigung aktivieren. Das Gerät wird an die Kanalisation angeschlossen und sorgt für eine effiziente Abfallentsorgung, ohne dass der Eigentümer eingreifen muss. Darüber hinaus verfügt die Toilette über einen großen spülbaren Stauraum, was sie ideal für Haushalte mit mehreren Katzen macht. Die Petgugu-Katzentoilettenschüssel ist für die Verwendung mit wasserlöslicher Streu konzipiert und bietet eine Reihe zusätzlicher ... >>

Die Attraktivität fürsorglicher Männer 14.04.2024

Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Vererbter Stress 30.10.2015 In letzter Zeit sagen sie immer öfter, dass die Lebensweise der Eltern, ihre Lebenserfahrung beeinflusst, wie ihre Nachkommen sein werden. Beispielsweise wirken sich Hunger oder psychische Belastungen, die die vorherige Generation ertragen musste, auf die Psyche und den Stoffwechsel der nächsten Generation aus. Vor zwei Jahren veröffentlichten Forscher der Emory University einen Artikel in Nature Neuroscience, in dem sie sagten, dass verängstigte Mäuse Babys hatten, die vor denselben Dingen Angst hatten wie ihre Eltern. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist die erhöhte Prädisposition für Diabetes und Fettleibigkeit bei Kindern und Enkeln von Niederländerinnen, die die berühmte Hungersnot im Winter 1944 überlebten. (Hier geht es nach unserem Verständnis nicht um die Besonderheiten der niederländischen Hungersnot, sondern um die Tatsache, dass Biologen und Mediziner dieser historischen Situation Beachtung geschenkt und versucht haben, sie zu untersuchen.) Solche Beobachtungen haben sich jetzt gehäuft, wir wiederholen es , genug schon, aber hier gibt es ein Problem: Weder Hunger, noch psychischer Stress, noch andere ähnliche Einflüsse von außen erzeugen Mutationen, verändern nicht den genetischen Code, der in der Sequenz von Nukleotiden in der DNA ausgedrückt wird. Es stellt sich die Frage, wie das alles vererbt wird. Es wird angenommen, dass solche Effekte epigenetischen Mechanismen zu verdanken sind, die die Aktivität von Genen kontrollieren. Es gibt verschiedene Arten von ihnen, von denen die wichtigsten die Methylierung der stickstoffhaltigen DNA-Basen, die Modifikation von Histonen (DNA-Verpackungsproteinen) und die Wirkung von regulatorischen RNAs sind. Sowohl Methylgruppen als auch modifizierte Histone und regulatorische RNAs können die Funktion bestimmter Gene für lange Zeit, fast ein Leben lang, verändern, und solche Mechanismen werden oft unter dem Einfluss äußerer Faktoren aktiviert. Darüber hinaus kann nach einigen Daten die Natur epigenetischer Veränderungen vererbt werden. Wie genau das passiert – und ob es passiert – ist jedoch immer noch eine hitzige Debatte. Um zur nächsten Generation überzugehen, müssen Modifikationen in Keimzellen erhalten bleiben, aber vorerst zeigten alle Experimente, dass bei Tieren, wenn Keimzellen reifen, alle epigenetischen Markierungen gelöscht werden. Aber vor zwei Jahren veröffentlichte Science einen Artikel, der besagt, dass in einigen Teilen der DNA von Keimzellen solche Markierungen noch erhalten sind (in diesem Artikel sprachen wir über DNA-Methylierung). Und letztes Jahr berichteten Experten der Universität Zürich, dass einige regulatorische RNAs als Träger von Stresserfahrungen von den Eltern auf die Nachkommen dienen können: Nachdem Mäuse gestresst waren, tauchten regulatorische Moleküle sowohl im Hippocampus und Blutserum als auch in Spermien auf. Und die Jungen, die nach der Befruchtung mit solchen Spermien gewonnen wurden, zeigten in Verhalten und Stoffwechsel die gleichen Post-Stress-Merkmale, die ihre Eltern hatten. Alles deutete darauf hin, dass zumindest die mit regulatorischen RNAs verbundenen epigenetischen Einstellungen von Generation zu Generation weitergegeben werden könnten. Es blieb nur, den kausalen Zusammenhang zwischen solchen RNAs und der übertragenen Wirkung direkt zu bestätigen. Dies wurde von Tracy Bale und ihren Kollegen an der University of Pennsylvania durchgeführt. Bisher haben sie Hinweise darauf gesammelt, dass die Nachkommen von Männchen, die Stress ausgesetzt waren (sei es ständiges weißes Rauschen, oder der Geruch eines Raubtiers, oder regelmäßige Bewegungseinschränkungen), auf solche Umstände bereits schwächer reagieren, was insbesondere macht sich in einem niedrigeren Spiegel des Stresshormons Corticosteron bemerkbar. Andererseits wurde festgestellt, dass sich mehrere Arten von regulatorischen RNAs in den Spermien von gestressten väterlichen Mäusen anreichern (genauer gesagt werden sie aufgrund ihrer geringen Größe im Vergleich zu anderen RNA-Klassen als mikroregulatorische, microRNA bezeichnet). In ihren neuen Experimenten, die in einem Artikel in PNAS beschrieben wurden, nahmen die Forscher miRNAs und injizierten sie in befruchtete Eier normaler Mäuse, wonach sie in Weibchen implantiert wurden und darauf warteten, dass die Mäuse auftauchten. Anschließend zeigten sie die gleiche verminderte Reaktion auf Stress wie diejenigen, die direkt von verängstigten Männern geboren wurden. Dass es um fremde microRNAs ging, lag auf der Hand, denn das gesamte Erbgut stammte von ganz normalen Eltern, die sich vor nichts fürchteten. Normalerweise unterdrücken microRNAs die Aktivität von Genen. Wie erwartet funktionierten einige Gene in den Eiern nach dem Einbringen regulatorischer RNAs nicht. Die Autoren der Arbeit versuchten auch, den Zustand des Hypothalamus zu analysieren, einer Gehirndrüse, die eine Vielzahl von physiologischen und Verhaltensreaktionen (von Schlaf und Nahrung bis zur Fortpflanzung) steuert. Der Kortikosteronspiegel hängt unter anderem vom Hypothalamus ab. Tatsächlich funktionierten einige Gene in Mäusen, die aus miRNA-behandelten befruchteten Eiern gezüchtet wurden, anders; merkwürdigerweise waren sie mit Kollagen und extrazellulären Matrixproteinen verwandt. Wie dies mit der Stressreaktion zusammenhängt, ist nicht ganz klar. Möglicherweise beeinflussen Veränderungen in der Synthese von Bindegewebskollagen und Matrixproteinen die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, die zwischen Blut und Gehirn steht – was wiederum die Empfindlichkeit des Hypothalamus für Stresssignale beeinflusst. Im Allgemeinen bleibt abzuwarten, wie Veränderungen in der genetischen Aktivität in den frühesten Entwicklungsstadien zu Veränderungen in der Reaktion auf Stress führen. Mikroregulatorische RNAs wirken hier offenbar indirekt: Ihr Spiegel wird nicht jedes Mal nach der Zellteilung erneuert, und im Gehirn erwachsener Mäuse wird ihre Anzahl ganz normal. Andererseits wäre es interessant herauszufinden, durch welche molekularen Mechanismen Stress miRNAs in Spermien beeinflussen kann und was in diesem Fall mit Spermien der nächsten Generationen passiert. Schließlich ist die Stressreaktion von ziemlich komplexer Struktur, und verschiedene Aspekte davon können durchaus mit verschiedenen RNAs in Verbindung gebracht werden. Die erhaltenen Daten stimmen ziemlich gut mit den Ergebnissen der Zürcher Gruppe überein, über die wir oben gesprochen haben: Sie sprachen auch über die Wirkung von Stress, microRNA und männlichen Fortpflanzungszellen. Übrigens kann nicht nur Stress, sondern auch Fettleibigkeit über die männliche Linie übertragen werden, und es scheint, dass es nur auf Söhne übertragen wird - Forscher der Ohio University berichteten dies vor einigen Jahren (obwohl diese Experimente wiederum an Mäusen durchgeführt wurden). Beachten Sie jedoch, dass es noch ziemlich weit von medizinischen und klinischen Schlussfolgerungen entfernt ist: Wir wissen immer noch nicht, unter welchen Bedingungen die epigenetische Vererbung funktioniert und wie man „Genetik“ von „Epigenetik“ unter normalen Nicht-Laborbedingungen trennen kann.

Weitere interessante Neuigkeiten:

▪ Effektiver Benzinzusatz

▪ Chips von Hochspannungs-DC-DC-Spannungswandlern

▪ Kohlenstoffring

▪ Spezialisiertes Tablet für Schulen Galaxy Tab E

▪ XBOOM Go Jellybean kabelloser Lautsprecher mit langer Wiedergabedauer

News-Feed von Wissenschaft und Technologie, neue Elektronik

Interessante Materialien der Freien Technischen Bibliothek:

▪ Abschnitt der Website Strom für Anfänger. Artikelauswahl

▪ Artikel Todsünde. Populärer Ausdruck

▪ Artikel Warum braucht der Körper Wasser? Ausführliche Antwort

▪ Artikel Tierarzt. Jobbeschreibung

▪ Artikel Monoblock-Autoverstärker basierend auf dem TDA7294-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

▪ Artikel Vorhersage nach Kalender. Fokusgeheimnis

Hinterlasse deinen Kommentar zu diesem Artikel:

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024