Thieme: Der Mensch

Inhaltsübersicht
1
Zelle und Gewebe
2
Blut und Immunsystem
3
Lymphatische Organe
4
Hormonsystem
5
Nervensystem
6
Sinnesorgane
7
Haut
8
Bewegungsapparat
9
Herz, Kreislauf und
Gefäße ■ 242
■
10 Atmung
■
■
■
35
64
72
■
■
1
■
90
137
157
■
11 Ernährung
171
■
275
■
296
12 Nieren und ableitende
Harnwege ■ 346
13 Geschlechtsorgane
■
14 Regulations- und
Anpassungsvorgänge
Anhang
■
420
364
■
400
Der Mensch
Anatomie und Physiologie
Johann Schwegler
Runhild Lucius
5. überarbeitete Auflage
635 Abbildungen
Georg Thieme Verlag
Stuttgart · New York
Priv.-Doz.
Dr. med. Dr. med. habil. Johann Schwegler
Zehntwiesenstr. 64c
76275 Ettlingen
www.dr-schwegler.de
[email protected]
Dr. med. dent. Runhild Lucius
Anatomisches Institut der
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Olshausenstr. 40
24098 Kiel
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der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet
diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über
http://dnb.d-nb.de abrufbar.
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4.
1.
Wichtiger Hinweis: Wie jede Wissenschaft ist die Medizin ständigen Entwicklungen unterworfen. Forschung und klinische Erfahrung erweitern unsere Erkenntnisse, insbesondere was Behandlung und medikamentöse Therapie anbelangt. Soweit in
diesem Werk eine Dosierung oder eine Applikation erwähnt
wird, darf der Leser zwar darauf vertrauen, dass Autoren, Herausgeber und Verlag große Sorgfalt darauf verwandt haben,
dass diese Angabe dem Wissensstand bei Fertigstellung des
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Auflage 1996
Auflage 1998
Auflage 2002
Auflage 2006
italienische Auflage 1999
Abbildungsnachweis: Am Ende des Buches finden Sie einen
ausführlichen Abbildungsnachweis. Teilweise Übernahmen
aus Schünke M, Schulte E, Schumacher U: PROMETHEUS.
LernAtlas der Anatomie, Band 1 – 3, 2. Auflage. Illustrationen
von M. Voll und K. Wesker.
Sonstige Abbildungen: Titel: Fotolia/Jeffrey Collingwood,
Fotolia/S. Kaulitzki, Fotolia/V. Yakobchuk; vord. Innenseite
Fotolia/ktsdesign; Kap. 1: PhotoDisc; Kap. 2: Fotolia/V.
Yakobchuk; Kap. 3: creativ collection; Kap. 4: Digital Vision;
Kap. 5, 8, 13: Fotolia/S. Kaulitzki; Kap. 6: Digital Vision;
Kap. 7: PhotoDisc; Kap. 9: S. Müller-Hülsbeck/Flensburg;
Kap. 10: Digital Vision; Kap,. 11, 12: Thieme Archiv;
Kap. 14: Digital Vision;
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Rüdigerstraße 14
70469 Stuttgart
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Layout: Tina Hinkel, Stuttgart
Zeichnungen: Markus Voll, München
Umschlag: Thieme Verlagsgruppe
Satz: Druckhaus Götz GmbH, 71636 Ludwigsburg
gesetzt in 3B2, Version 9.1, Unicode
Druck: Grafisches Centrum Cuno, Calbe
ISBN 978-3-13-100155-9
Auch erhältlich als E-Book:
eISBN (PDF) 978-3-13-152555-0
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geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des
Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen,
Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und
Verarbeitung in elektronischen Systemen.
Vorwort zur 5. Auflage
bringen, werden immer wieder klinische Bezüge herund prominente Krankheiten vorgestellt.
Große Aufmerksamkeit wurde auch auf die Abbildungen gerichtet, deren Aussagekraft durch plastischere und naturgetreuere Darstellung gesteigert werden
konnte. Viele Abbildungen entstammen der beliebten
und erfolgreichen PROMETHEUS-Reihe. Die zugehörenden Legenden behielten ihre gewohnte Ausführlichkeit und erleichtern so das Verständnis der dargestellten Strukturen.
Neu ist das im Anhang zu findende Glossar, das ein
schnelles Nachschlagen von wichtigen medizinischen
Begriffen ermöglicht.
So erscheint dieses Buch nun in „äußerlich“ und „innerlich“ veränderter Gestalt. Dies hängt auch wesentlich damit zusammen, dass es dem Konzept der KDie Neuauflage eines Lehrbuches bietet den Autoren
Reihe (Krankheitslehre) angepasst wurde. Besonders
stets die Chance auf ein kritisches Überdenken der ver-
die Hervorhebungen von Definitionen und Informatio-
mittelten Lehrinhalte und deren Gestaltung. Wenn sich
nen zum Pflegewissen und zur Krankheitslehre haben
wie im vorliegenden Falle die Autorenschaft erweitert,
sich bewährt und werden nun für dieses Lehrbuch
spielen dabei natürlich auch persönliche Einschätzun-
übernommen. Erhalten bleiben die Merksätze am
gen der nötigen Gewichtung mit hinein. Auch wurden
Ende inhaltlich abgeschlossener Textpassagen. So fügt
die zahlreichen Anregungen von aufmerksamen Le-
sich „Der Mensch – Anatomie und Physiologie“ als
sern, die uns in den letzten Jahren erreicht haben, be-
Grundlagenlehrbuch in die K-Reihe ein.
rücksichtigt. Trotz einiger Änderungen wurde wie bis-
Dem Lernenden wird mit diesem Buch das erste
her besonderer Wert darauf gelegt, die oft schwierigen
Hilfsmittel für das Verständnis des menschlichen Or-
anatomischen und physiologischen Zusammenhänge
ganismus an die Hand gegeben. Wir bitten alle Leser
in einer gut verständlichen Ausdrucksweise zu vermit-
ausdrücklich, sich mit Kritik und Verbesserungsvor-
teln. So wird für die zahlreichen medizinischen Fach-
schlägen an die Autoren oder den Verlag zu wenden,
ausdrücke – wenn möglich – eine deutsche Bedeutung
denn nur so kann ein Lehrbuch von Auflage zu Auflage
angegeben, um das Lernen und vor allem das „Behal-
verbessert werden und sich wechselnden Ansprüchen
ten“ zu erleichtern.
anpassen.
Nicht nur die Kapitelabfolge wurde geändert und
Bleibt an dieser Stelle einen herzlicher Dank aus-
wieder nach klassischeren anatomischen Gesichts-
zusprechen an Herrn Karl Gampper, Herrn Michael
punkten geordnet, sondern auch die einzelnen Kapitel
Zepf und Herrn Manfred Lehnert sowie allen am Ent-
wurden vollständig überarbeitet und neu strukturiert.
stehen dieser Auflage beteiligten Mitarbeitern des
So gibt das erste Kapitel Auskunft über die Zelle und
Thieme Verlages. Hervorzuheben ist die aufmerksame
die Gewebearten, deren grundlegende Kenntnis Vo-
redaktionelle Arbeit von Frau Dorothee Halbig-Mathy,
raussetzung für das Verständnis der Organe und
die auch in Zweifelsfällen stets mit Rat und Tat zu Hilfe
deren Funktionsweise ist. Dann werden die Gebiete
kam.
Blut,
Immunsystem
und
die
Steuersysteme
des
menschlichen Körpers erklärt, um später in den einzelnen Organen deren Einflussnahme besser zu verstehen.
Um die zu erlernenden Fakten bereits in einen
Bezug zum kranken, pflegebedürftigen Menschen zu
Kiel im Juli 2011
III
Vorwort zur 4. Auflage
dass für den Unterricht der anatomischen und physiologischen Grundlagen nur mehr knapp 180 Unterrichtsstunden – als Blockunterricht gerechnet also 46 Wochen – zur Verfügung stehen.
Da der menschliche Körper aber nicht weniger kompliziert geworden ist, fordert diese Abkehr vom theoretischen Unterricht, dass jeder Lernende sich die anatomischen und physiologischen Grundlagen zu Hause
allein oder in einer kleinen Lerngruppe selbst erarbeiten muss. Mein Lehrbuch liefert dafür die Grundlage.
Was ist neu an der vierten Auflage? Ich habe die
theoretischen Grundlagen gestrafft und die Kapiteleinteilung der Abfolge der Lerneinheiten im Lehrplan angepasst. Auch die Gewichtung der Kapitel wurde der
Anzahl der zur Verfügung stehenden Unterrichtsstunden angepasst. Das organübergreifende Kapitel ReguZwanzig Jahre staatliche Kostendämpfung haben das
lieren und Anpassen wurde erweitert, ebenso die kli-
Gesundheitswesen in Deutschland nachhaltig ver-
nischen Beispiele für Störungen der Organfunktion.
ändert. Unter dem Druck zunehmend knapper Kassen
Dafür habe ich Blut und Immunsystem gekürzt.
verdichtet sich der Arbeitsalltag von Pflegenden und
Mein Dank gilt der bewährten Thieme-Mannschaft
Ärzten immer weiter. Kliniken werden geschlossen,
um Frau Christine Grützner, die mich wie immer her-
Leistungen verschieben sich zunehmend in den billige-
vorragend unterstützt haben.
ren ambulanten Bereich. Ambulante Operationen, medizinische
Versorgungszentren,
Tageskliniken
Ich bin überzeugt, dass das Buch in der jetzigen
und
Form fit ist und fit macht für die Herausforderungen
Früh-Rehabilitation ersetzen mehr und mehr die klas-
eines zunehmend gestrafften und interdisziplinären
sische stationäre Versorgung.
Pflegeunterrichts.
Vor diesem Hintergrund wurden die Lehrpläne für
Auszubildende im Pflegebereich radikal umgebaut und
in Richtung von mehr praktischer Tätigkeit und „training on the job" verändert. Federführend hierbei war
die Lehrplankommission Nordrhein-Westfalen, die den
ersten ausführlichen Reform-Lehrplan aufgelegt hat.
Erkauft wird die starke Praxisorientierung dadurch,
IV
Ettlingen im Juli 2006
INHALTSVERZEICHNIS
Inhaltsverzeichnis
1 Zelle und Gewebe
1.1
1.2
Zytologie (Zelllehre) . . . . . . . . . . . . . .
1
Zellaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zellorganellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
4
Zellzyklus und Zellteilung . . . . . . . . . .
8
Zellzyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aufbau und Herstellung von
8
Eiweißen (Proteinbiosynthese) . . . .
Transkription und DNA-Replikation
Mitose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Meiose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9
10
13
15
1.3
1.4
Grundgewebearten . . . . . . . . . . . . . . .
17
Epithelgewebe . . . . . . . .
Binde- und Stützgewebe
Muskelgewebe . . . . . . . .
Nervengewebe . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . .
.
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17
21
26
28
29
und Nervengewebes . . . . . . . . . . . . . .
30
Ruhemembranpotenzial . .
Aktionspotenzial . . . . . . . .
Erregungsfortleitung . . . . .
Markhaltige Nervenfasern
.
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31
31
33
33
Blutbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
Bildung roter Blutkörperchen . . . . . . .
Bildung weißer Blutkörperchen . . . . .
44
45
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Elektrische Erregbarkeit des Muskel-
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2 Blut und Immunsystem
2.1
2.2
2.3
Aufgaben und Zusammensetzung des
Blutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
Blutvolumen und Blutbestandteile
Erythrozyten . . . . . . . . . . . . . . . . .
Leukozyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Thrombozyten . . . . . . . . . . . . . . . .
Blutplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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35
36
39
39
40
Blutstillung und Blutgerinnung . . . . .
41
Allgemeine Mechanismen . . . . . . . . . .
Blutstillung (primäre Hämostase) . . .
Blutgerinnung (sekundäre
41
41
Hämostase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fibrinolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wichtige Gerinnungstests . . . . . . . . . .
42
43
44
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2.4
2.5
Immunsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
Grundlagen . . . . . . . . . . . . .
Angeborene Immunantwort
Erworbene Immunantwort .
Antigene und Antikörper . .
48
50
53
55
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Blutgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
Blutgruppenantigene . . . . . . . . . . . . . .
Vererbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Antikörper gegen Blutgruppeneigen-
60
60
61
schaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Blutgruppentests . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
62
V
INHALTSVERZEICHNIS
3 Lymphatische Organe
3.1
Primäre und sekundäre lymphatische
Lymphgefäße und Lymphknoten . . . .
68
65
66
Lymphgefäße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lymphknoten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Milz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
69
69
Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
Hormonsystem und Nervensystem . .
Biochemischer Aufbau . . . . . . . . . . . .
73
73
Schilddrüse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nebenschilddrüsen . . . . . . . . . . . . . . .
82
86
Hormonelle Regelkreise . . . . . . . . . . .
87
Hormonproduzierende Organe . . . . . .
74
Hypothalamus und Hypophyse . . . . .
Nebenniere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
78
Steuerung und Regelung . . . . . . . . . . .
Negative und positive Rückkopplung .
87
88
5.6
Motorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
115
5.7
Innere Uhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
119
Zirkadiane Rhythmen . . . . . . . . . . . . .
Schlafen und Träumen . . . . . . . . . . . .
119
119
Abstrakte Leistungen des Gehirns . . .
121
Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hemisphärendominanz . . . . . . . . . . . .
Lernen und Gedächtnis . . . . . . . . . . . .
121
123
123
Emotion und Motivation . . . . . . . . . . .
126
3.2
Organe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
Primäre lymphatische Organe . . . . . .
Sekundäre lymphatische Organe . . . .
4 Hormonsystem
4.1
4.2
4.3
5 Nervensystem
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
VI
Aufbau des Nervensystems . . . . . . . . .
90
Bestandteile des Nervensystems . . . .
90
Rückenmark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
92
Aufbau des Rückenmarks . . .
Rückenmark- und Hirnhäute
Graue und weiße Substanz . .
Reflexe des Rückenmarks . .
.
.
.
.
92
94
95
97
Vegetatives Nervensystem . . . . . . . . .
101
Sympathisches Nervensystem . . . . . . .
Parasympathisches Nervensystem . . .
Nervensystem des Magen-Darm-
101
103
Trakts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
Gehirn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
Gliederung des Gehirns . . . . . . . . . . .
Blutversorgung des Gehirns . . . . . . . .
Liquorsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
108
110
...
112
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Sensibles Wahrnehmungssystem
.
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5.8
5.9
5.10
Spezielle Anatomie des peripheren
Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . .
127
Plexus cervicalis . . .
Plexus brachialis . . .
Thorax . . . . . . . . . . .
Plexus lumbosacralis
Hirnnerven . . . . . . .
127
127
130
131
132
.
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INHALTSVERZEICHNIS
6 Sinnesorgane
6.1
Auge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
137
Aufbau, Lage und Beweglichkeit . . . . .
Augapfel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sehbahn und zentrale Verarbeitung . .
137
140
144
6.2
6.3
Ohr (Hör- und Gleichgewichtssinn) . . .
147
Äußeres Ohr und Mittelohr . . . . . . . .
Innenohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Schallwahrnehmung und Schallver-
147
150
arbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gleichgewichtsorgan . . . . . . . . . . . . . .
151
152
Geschmacks- und Geruchssinn . . . . . .
154
Geschmackssinn . . . . . . . . . . . . . . . . .
Geruchssinn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
154
155
7 Haut
7.1
Die Haut als Organ . . . . . . . . . . . . . . .
157
Aufbau und Funktionen der Haut . . .
Stoffwechsel der Haut . . . . . . . . . . . . .
158
162
7.2
7.3
Hautanhangsgebilde . . . . . . . . . . . . . .
162
Drüsen der Haut . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haare und Nägel . . . . . . . . . . . . . . . . .
162
165
Tastsinn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
168
Sensoren der Haut . . . . . . . . . . . . . . . .
168
...
189
.
.
.
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.
.
.
189
191
193
194
195
Knie und Unterschenkel . . . . . . . . . . .
198
Knie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Unterschenkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
198
203
Sprunggelenke und Fuß . . . . . . . . . . .
205
Fußknochen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Muskeln der Sprunggelenke und des
205
Unterschenkels . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kurze Fußmuskeln . . . . . . . . . . . . . . . .
Muskeln des Fußrückens . . . . . . . . . .
207
210
211
8 Bewegungsapparat
8.1
Körper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2
8.3
8.4
8.5
Orientierung am menschlichen
171
Becken . . . . . . . . . . . .
Oberschenkelknochen
Hüftgelenk . . . . . . . . .
Bänder . . . . . . . . . . .
Muskeln . . . . . . . . . .
Aktiver und passiver Bewegungsapparat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
174
Knochen- und Gelenktypen . . . . . . . .
174
Wirbelsäule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
177
Knöcherne Wirbelsäule . . . . . . . . . . . .
Bandscheiben und Bänder . . . . . . . . .
177
181
Rumpf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
183
Autochthone Rückenmuskulatur . . . .
Brustkorb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bauchwand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
183
183
187
Becken, Hüfte und Oberschenkel
8.6
8.7
..
.
..
..
..
.
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.
.
VII
INHALTSVERZEICHNIS
8.8
8.9
Schulter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
212
Schultergürtel und Oberarmknochen .
Schultergelenk . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Muskeln des Schultergürtels . . . . . . . .
Muskeln des Schultergelenks . . . . . . .
212
214
215
218
Ellenbogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
221
Unterarmknochen . . . . . . . . . . . . . . . .
Ellenbogengelenk . . . . . . . . . . . . . . . .
Muskeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
221
222
224
8.10
8.11
Handgelenk und Finger . . . . . . . . . . .
225
Knochen und Bänder der Hand . . . . .
Muskeln mit Wirkung auf das
225
Handgelenk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Muskeln der Fingergelenke . . . . . . . . .
Kurze Muskeln der Hand . . . . . . . . . .
227
229
231
..........................
232
Kopf
Knöcherner Schädel . . . . . . . . . . . .
Kopfgelenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mimische Muskulatur . . . . . . . . . .
Vordere und seitliche Halsmuskeln
.
.
.
.
.
.
.
.
232
236
237
240
Kreislaufgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
262
Messung von Puls und Blutdruck . . . .
Kreislaufregulation . . . . . . . . . . . . . . .
262
264
Systematik der Blutgefässe . . . . . . . . .
267
Arterien des Rumpfes . . . . . .
Arterien der Beine . . . . . . . . .
Arterien im Halsbereich . . . .
Arterien des Kopfes . . . . . . . .
Arterien von Achsel und Arm
Systematik der Venen . . . . . .
267
270
270
271
272
272
9 Herz, Kreislauf und Gefäße
9.1
Großer und kleiner Blutkreislauf . . . .
242
9.2
Aufbau der Blutgefäße . . . . . . . . . . . .
244
Hoch- und Niederdrucksystem
Arterien . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kapillaren . . . . . . . . . . . . . . . .
Venen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
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.
244
244
247
249
Herz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
250
Lage und Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mechanische Herzaktion . . . . . . . . . . .
Elektrische Herzaktion . . . . . . . . . . . .
250
257
259
9.3
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9.4
9.5
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10 Atmung
10.1
10.2
10.3
10.4
VIII
Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
275
Nase und Nasennebenhöhlen . . . . . . .
277
Aufgaben der Nase . . . . . . . . . . . . . . .
Anatomie des Nasenraums . . . . . . . . .
Nasennebenhöhlen . . . . . . . . . . . . . . .
277
277
279
Rachen und Kehlkopf . . . . . . . . . . . . .
279
Rachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kehlkopf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
279
280
Luftröhre und Bronchien . . . . . . . . . . .
284
Luftröhre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bronchien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
284
284
10.5
10.6
10.7
Lunge und Pleura . . . . . . . . . . . . . . . .
286
Anatomie der Lunge . . . . . . . . . . . . . .
Pleura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
286
288
Ein- und Ausatmen . . . . . . . . . . . . . . .
290
Lungenvolumina . . . . . . . . . . . . . . . . .
Atemmechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . .
290
291
Austausch zwischen O2 und CO2 . . . . .
294
Lungendurchblutung (Perfusion) . . . .
Ventilation und Perfusion . . . . . . . . . .
Diffusion und Gasaustausch . . . . . . .
294
294
294
INHALTSVERZEICHNIS
11 Ernährung und Verdauung
11.1
11.2
11.3
11.4
Grundlagen der Ernährung . . . . . . . . .
296
Energiebilanz des Organismus . . . . . .
Grundnährstoffe und Ballaststoffe . . .
Vitamine, Mineralstoffe und Spuren-
296
297
elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
299
Verdauung und Stoffwechsel . . . . . . .
302
Stoffwechsel der Eiweiße . . . . . . . . . .
Stoffwechsel der Kohlenhydrate . . . . .
Stoffwechsel der Fette . . . . . . . . . . . . .
302
304
305
Verdauungssystem im Überblick . . . .
308
Verdauungstrakt und Anhangsdrüsen
Wandstruktur von Speiseröhre und
308
Magen-Darm-Trakt . . . . . . . . . . . . . . .
„Innen“ und „Außen“ . . . . . . . . . . . . .
308
311
Mundvorhof und Mundhöhle . . . . . . .
311
Lippen, Wangen und Mundvorhof
Zähne und Kiefergelenk . . . . . . . .
Mundhöhle und Zunge . . . . . . . .
Mundspeicheldrüsen . . . . . . . . . .
311
312
315
317
.
.
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.
11.5
11.6
11.7
11.8
Speiseröhre und Magen . . . . . . . . . . .
319
Speiseröhre . . .
Bauchfell . . . . .
Magen . . . . . . .
Magensekretion
Magenmotorik .
.
.
.
.
.
319
322
323
325
327
Dünn- und Dickdarm . . . . . . . . . . . . .
328
Dünndarm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dickdarm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Darmmotorik und Passagezeiten . . . .
328
329
332
Pankreas und Leber . . . . . . . . . . . . . . .
334
Pankreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Leber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
334
338
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Gallenblase und ableitende
Gallenwege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
344
12 Nieren und ableitende Harnwege
12.1
12.2
12.3
Anatomie der Nieren . . . . . . . . . . . . . .
346
Lage und allgemeine Funktion . . . . . .
Aufbau eines Nephrons . . . . . . . . . . .
346
348
Filtration und Resorption . . . . . . . . . .
350
Glomeruläre Filtration . . . . . . . . . . . .
Tubuläre Resorption . . . . . . . . . . . . . .
350
352
Harnableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
353
Nierenbecken und Harnleiter . . . . . . .
Harnblase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Entleerung der Harnblase . . . . . . . . . .
354
355
357
12.4
12.5
Niere und Wasserhaushalt . . . . . . . . .
358
Störungen des Wasserhaushalts . . . . .
Niere und Säure-Basen-Haushalt . . . .
358
360
Niere und Hormone . . . . . . . . . . . . . .
360
Niere als Zielorgan von
Hormonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hormonproduktion in der Niere . . . .
360
362
IX
INHALTSVERZEICHNIS
13 Geschlechtsorgane
13.1
13.2
13.3
13.4
Männliche Geschlechtsorgane . . . . . . .
364
Hoden und Nebenhoden
Samenwege und Drüsen
Penis . . . . . . . . . . . . . . . .
Hodensack . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
364
367
369
370
Männliche Sexualfunktion . . . . . . . . . .
370
Männliche Genitalreflexe . . . . . . . . . .
Ejakulat (Sperma) . . . . . . . . . . . . . . . .
370
371
Weibliche Geschlechtsorgane . . . . . . .
373
Eierstöcke . . . . . . . . . .
Tube . . . . . . . . . . . . . .
Uterus . . . . . . . . . . . .
Scheide und Vulva . . .
Brust und Brustdrüse
.
.
.
.
.
373
375
375
377
379
Weibliche Sexualfunktion . . . . . . . . . .
381
Weibliche Genitalreflexe . . . . . . . . . . .
Oogenese und Follikelreifung . . . . . . .
381
381
.
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.
.
13.5
Weiblicher Zyklus . . . . . . . . . . . . . . . .
384
Veränderungen im Laufe der
13.6
13.7
13.8
Geschlechtsreife . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phasen des Menstruationszyklus . . . .
384
384
................
387
Befruchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Einnistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Keim, Embryo und Fetus . . . . . . . . . . .
Allgemeine Veränderungen in der
387
387
388
Schwangerschaft . . . . . . . . . . . . . . . . .
391
Plazenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
392
Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Plazentahormone . . . . . . . . . . . . . . . .
Plazentaschranke . . . . . . . . . . . . . . . . .
393
394
394
Fetaler Kreislauf und Geburt . . . . . . .
396
Fetaler Kreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . .
Geburt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
396
397
Schwangerschaft
14 Regulations- und Anpassungsvorgänge
14.1
14.2
Säure- und Basenhaushalt . . . . . . . . .
400
pH-Wert und Puffersysteme . . . . . . . .
Gleichgewicht von Säure und Basen .
400
402
Hoher und niedriger Druck . . . . . . . .
405
Anpassung der Atmung . . . . . . . . . . . .
Anpassung an große Höhen . . . . . . . .
Anpassung an große Tiefen . . . . . . . .
405
406
408
14.3
Hohe und niedrige Temperatur . . . . .
410
Grundwissen „Wärme“ . . . . . . . . . . . .
Anpassung an niedrige oder hohe
410
Temperaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
412
............
414
.......................
416
Physiologische Bedeutung . . . . . . . . .
Pathologische Schmerzformen . . . . . .
Behandlungskonzepte . . . . . . . . . . . .
416
416
417
14.4
Körperliche Belastung
14.5
Schmerz
Anhang
X
Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
420
Abbildungsnachweis . . . . . . . . . . . . . .
434
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
423
Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . .
435
ZYTOLOGIE (ZELLLEHRE)
1
Zelle und Gewebe
1
1.1
Zytologie (Zelllehre)
1.2
Zellzyklus und Zellteilung
1.3
Grundgewebearten
■
■
1.4
1
■
8
Elektrische Erregbarkeit des Muskel- und Nervengewebes ■ 30
17
1.1
Zytologie (Zelllehre)
1.1.1
Zellaufbau
Zelle und Extrazellulärraum
● DEFINITION
Die Zelle (Abb. 1.1) wird als die
kleinste noch selbstständig lebens- und vermehrungsfähige
Einheit des Körpers definiert.
Extrazelluläre Flüssigkeit
Dieses Außenmedium wird extrazelluläre Flüssigkeit
genannt, weil es die gesamte Menge an Körperflüssigkeit umfasst, die sich nicht in den Zellen befindet. Es
sichert den Zellen u. a. einen konstanten pH-Wert, eine
gleichbleibende Ionenkonzentration sowie eine ausreichende Sauerstoff- und Nährstoffversorgung und setzt
Einzellige Lebewesen sind z. B. Pantoffeltierchen oder
sich zusammen aus:
die Malariaerreger. Eine menschliche Zelle kann zwar
– Blutplasma und Lymphflüssigkeit
– interstitieller Flüssigkeit (extrazelluläre Flüssigkeit
aus dem Körper isoliert werden, muss dann aber in
einer ihren Bedürfnisse entsprechenden Nährlösung
zwischen den Körperzellen)
gehalten werden. Im mehrzelligen Organismus sind
Hinsichtlich ihrer Salze entspricht die extrazelluläre
Zellen die einzelnen Bausteine der Gewebe und über-
Flüssigkeit weitgehend der Zusammensetzung von
nehmen in diesem Verbund festgelegte Aufgaben. Auch
verdünntem Meerwasser. Man kann sich vorstellen,
als hochspezialisierte Gewebezellen sind sie auf ein
dass zu Beginn der Entwicklung vielzelliger Lebewesen
sehr genau festgelegtes Außenmedium angewiesen.
aus einzelnen Zellen des „Urmeeres“ ein wenig des
1
ZELLE UND GEWEBE
1
Abb. 1.1 Die Zelle. Jede Zelle besteht aus der Zellmembran
und dem von ihr umschlossenen Zytoplasma. Im Zytoplasma
eingelagert sind der Zellkern und andere Zellorganellen wie
Mitochondrien, Golgi-Apparat und endoplasmatisches Retikulum. Es wird durchzogen von den fädigen Strukturen des Zytoskeletts.
idealen Außenmediums, das Nährstoffe bereitstellte
und gleichzeitig für die Entsorgung der Abfallstoffe
– Lysosomen und andere Vesikel
– Zytoskelett
sorgte, mit in die neue Lebensform genommen wurde.
Zellgröße. Die Größe der einzelnen Zelle schwankt
Die höchste Konzentration hat Kochsalz (NaCl). Es
von Zellart zu Zellart beträchtlich. So haben z. B. Lym-
liegt in Form von Ionen (elektrisch geladene Teilchen,
phozyten einen Durchmesser von nur 5 μm, die
Elektrolyte) vor. Außerdem kommen Kalium-, Kalzi-
menschliche Eizelle dagegen von über 100 μm, also
um-, Magnesium-, Bikarbonationen und negativ gela-
1/
dene Eiweiße (Proteine) vor.
einen Meter lang werden können (!), aber nur wenige
10 mm.
Nervenzellen haben Ausläufer, die mehr als
Mikrometer dick sind.
Zellbestandteile und Zellgröße
Ungeachtet des Grads ihrer Spezialisierung bestehen
alle tierischen und menschlichen Körperzellen aus
denselben Grundelementen:
Was für unseren Körper die Haut, ist für die Körper-
– Zellmembran
– Zytoplasma
zellen die Zellmembran: Sie grenzt die Zelle zur Au-
Das Verhältnis zwischen diesen Elementen variiert al-
(zellinnere) Milieu weitgehend unabhängig von der
lerdings sehr stark. In diese Grundelemente eingebet-
Zusammensetzung der interstitiellen Flüssigkeit zu re-
tet sind:
geln.
–
–
–
–
–
2
Zellmembran
ßenwelt hin ab und ermöglicht es, das intrazelluläre
Zellkern
Mitochondrien
Membranaufbau
endoplasmatisches Retikulum
Bei allen tierischen Lebensformen und so auch bei den
Ribosomen
menschlichen Zellen ist die Zellmembran (Abb. 1.2)
Golgi-Apparat
eine dünne Schicht aus 2 gegensätzlich angeordneten
ZYTOLOGIE (ZELLLEHRE)
Glykokalix
Au§enseite der Zellmembran
(ExtrazellulŠrraum)
1
Carrier
Transporteiwei§
wasseranziehende Seite
wasserabweisende Seite
Phospholipiddoppelschicht
P
P
FS
FS
FS
FS
P
P
Kanal
Innenseite der Zellmembran
(IntrazellulŠrraum)
Abb. 1.2 Zellmembran. Die Zellmembran besteht aus 2 einzelnen Phospholipidschichten, deren wasserabweisende Seiten
sich gegeneinander richten. In dieser Doppelschicht bewegen
sich Eiweißmoleküle (Membranproteine), die wasserlösliche
Stoffe von einer Seite der Membran auf die andere transportieren können. Der Unterschied zwischen Carriern (links) und
Kanälen (rechts) besteht darin, dass ein Carrier zu keinem
Zeitpunkt eine offene Verbindung zwischen Außen- und Innenseite schafft, während ein Kanal einen winzigen verschlossenen Durchgang in der Zellmembran darstellt, der auf einen
bestimmten Reiz hin geöffnet wird. Dieser Reiz kann z. B. die
Bindung eines Botenstoffes (▼) an eine passende Empfangsstelle (Rezeptor) der Zellmembran sein.
Phospholipidschichten, die jeweils nur eine einzige
Funktionen ist der Transport ausgewählter wasserlös-
Moleküllage breit sind. Diese Phospholipide besitzen
licher Stoffe durch die Zellmembran hindurch, die an-
2 Seiten:
sonsten die Membran nicht passieren könnten. Sie bil-
– ein wasseranziehendes (hydrophiles) Ende – das
den spezielle Kanäle für Wasser und Ionen, Transport-
Phosphat (P) –, mit dem sie zum Extra- bzw. zum
eiweiße (Carrier) oder Pumpen.
Intrazellulärraum hin orientiert sind, und
– eine wasserabweisende (hydrophobe) Seite – einen
Glykokalix
Fettsäurerest (FS) – mit der beide Moleküllagen ei-
Die meisten Membranproteine besitzen an ihrer nach
nander anliegen.
außen gerichteten Seite eine Kette aus Kohlenhydraten
Eine reine Phospholipid-Doppelschicht ist ebenso flüs-
(Zuckerverbindungen). An diese Kohlenhydrate, die in
sig wie eine Seifenblase: Das einzelne Phospholipid-
ihrer Gesamtheit Glykokalix genannt werden, binden
molekül kann innerhalb der Membran hin- und her-
sich z. B. Antikörper oder auch spezialisierte Zellen des
schwimmen, diese allerdings nicht verlassen.
Immunsystems.
Aufgrund ihres Aufbaus mit der in der Mitte gelege-
Die Ausstattung der Glykokalix ist bei jedem Men-
nen hydrophoben Schicht bildet die Zellmembran für
schen unterschiedlich und bildet damit die Grundlage
Wasser und darin gelöste Stoffe eine Barriere. Gase
der Unterscheidung zwischen „körpereigen“ und „kör-
und fettlösliche Stoffe können sie dagegen leicht
perfremd“.
durchdringen. Um auch wasserlösliche Stoffe zu transportieren, hat die Zelle besondere Transportmöglich-
Transport großer Moleküle
keiten, die sie sehr genau steuern kann.
Große Moleküle können die Zellmembran durch den
vesikulären Transport überwinden. Dafür gibt es
Transport von Stoffen
2 Möglichkeiten:
Eingelagert in die Phospholipid-Doppelschicht sind Ei-
– Endozytose (in die Zelle hinein)
– Exozytose (aus der Zelle heraus)
weiße, sog. Membranproteine. Eine ihrer wichtigsten
3
ZELLE UND GEWEBE
Verschmelzung mit
Lysosomen
Fremdkšrper wird
von der Zellmembran
umflossen
1
Fremdkšrper wird
durch Enzyme
abgebaut
Lysosom
Zellkern
Abb. 1.3 Endozytose. Die Endozytose – hier am Beispiel eines
aufgenommenen Fremdkörpers – ermöglicht die Aufnahme
von größeren Molekülen aus dem Extrazellulärraum, indem
diese von einem Stück Zellmembran umschlossen, als Vesikel
ins Zellinnere und an ihren Bestimmungsort transportiert werden. Im Falle des Fremdkörpers kommt es zur Verschmelzung
mit einem Verdauungsvesikel (Lysosomen) der Zelle und zum
enzymatischen Abbau des Fremdkörpers.
Endozytose. Ein außerhalb der Zelle gelegenes Teil-
Kalium. Das Zytoplasma jedoch enthält viel Kalium,
chen wird von einem Stück der Zellmembran um-
dagegen nur wenig Natrium. Außerdem findet sich
schlossen und nach innen abgeschnürt. Das entstande-
im Zytoplasma eine große Menge an Proteinen, meist
ne Bläschen (Vesikel) verliert dann seinen Kontakt zur
in Form von löslichen Enzymen, biologischen Katalysa-
Zellmembran und transportiert das aufgenommene
toren für ganz bestimmte Stoffwechselreaktionen.
Material an seinen Bestimmungsort in der Zelle. Diesen Vorgang nennt man Endozytose (Abb. 1.3).
Funktion
Exozytose. Als genaue Umkehrung der Endozytose
Das Zytoplasma dient dem Stoff- und Informationsaus-
verschmelzen Vesikel aus dem Zellinneren mit der
tausch innerhalb der Zelle. Meist macht es einen be-
Zellmembran und geben ihren Inhalt in die extrazellu-
trächtlichen Prozentsatz des gesamten Zellvolumens
läre Flüssigkeit ab.
aus, doch ist dies von Zelle zu Zelle verschieden. Pflan-
Natürlich kann eine Zelle nicht unbegrenzt viele Ve-
zenzellen und ruhende menschliche Lymphozyten bei-
sikel aufnehmen oder abgeben, sonst wäre irgend-
spielsweise besitzen nur 10 – 20 % Zytoplasma, der Rest
wann die ganze Zellmembran „verbraucht“ oder die
besteht aus einer oder mehreren großen Vakuolen
Zelle würde viel zu groß. Deshalb stehen Endo- und
(Pflanze) bzw. dem Zellkern (Lymphozyt).
Exozytose in einem ständigen Fließgleichgewicht, sodass ein beliebiges Phospholipidmolekül sich einmal
als Bestandteil der Zellmembran, ein andermal als
Teil eines Vesikels wiederfindet.
Transzytose. Ein Stoff wird in einem Vesikel verpackt,
durch das Zytoplasma hindurch auf die andere Seite
der Zelle gebracht. Die Tranzytose ist also eine direkte
Kombination von Endo- und Exozytose.
Zytoplasma
● DEFINITION
Zytoplasma nennt man die zähflüssige Innenlösung einer Zelle. Das Zytoplasma füllt den gesamten Zellinnenraum aus, enthält die Zellorganellen und
ist von Anteilen des Zellskelettes (Zytoskelett) durchzogen
(s. u.).
Zusammensetzung
Es besteht aus einer wässrigen Salzlösung, deren Zusammensetzung sich grundlegend von derjenigen des
Extrazellulärraums unterscheidet: Außerhalb der Zelle
findet sich relativ viel Natrium, dagegen nur wenig
4
● M E R KE
Die Zellmembran trennt den Zellinnenraum
(Intrazellulärraum) – bestehend aus Zytoplasma und Zellorganellen – vom extrazellulären Raum. Sie besteht aus
einer doppelten Phospholipidschicht mit eingelagerten
Transporteiweißen für wasserlösliche Stoffe. Gase und
fettlösliche Stoffe können sie frei passieren. Sehr große
Moleküle nutzen den vesikulären Transport. Das Zytoplasma hat eine hohe Konzentration an Kalium und eine
niedrige an Natrium. Im extrazellulären Raum ist der Kaliumspiegel niedrig, der von Natrium hoch.
1.1.2
Zellorganellen
Bei den Zellorganellen handelt es sich um geformte,
mit einer eigenen Membran umgebene Bestandteile
innerhalb des Zytoplasmas, die jeweils auf eine bestimmte Aufgabe des Zellstoffwechsels spezialisiert
sind. Weil in der Zelle – ähnlich wie in einem größeren
Betrieb – Arbeitsteilung herrscht, kann man die Zellorganellen recht gut mit den Abteilungen eines Industrieunternehmens vergleichen.
ZYTOLOGIE (ZELLLEHRE)
Zellkern
innere Mitochondrienmembran
äußere Mitochondrienmembran
Der Zellkern ist die Betriebsleitung und das Archiv mit
den Bauplänen der Zelle. Er enthält die Erbinformatio-
1
nen in Form von Desoxyribonukleinsäure (DNS bzw.
DNS, engl.: „Desoxyribonucleid Acid“) sowie große
Mengen an Proteinen. Seine Aufgaben sind:
– Weitergabe einzelner Erbinformation an ausführende Organellen (Ribosomen, s. u.) in Form von Botenmolekülen (messenger Ribonukleinsäure = mRNS
bzw. mRNA; RNA von engl.: „Ribonucleid Acid“)
– Bildung von Ribosomen
– Verdopplung (Reduplikation) der Erbinformation bei
Abb. 1.4 Aufbau des Mitochondriums. Mitochondrien sind
mit einer doppelschichtigen Wand (Membran) versehen. Jede
Schicht besteht – wie die Zellmembran – aus einer doppelten
Phospholipidschicht. An der stark gefältelten inneren Mitochondrienmembran spielt sich die aerobe Glykolyse ab.
der Zellteilung
Genetische Information
Jeder einzelne Zellkern enthält die genetische Informa-
Mitochondrien
tion des gesamten Menschen. Die DNA ist im Zellkern
Wenn der Zellkern die Betriebsleitung ist, dann sind
in einzelnen Doppelsträngen organisiert, den Chromo-
die Mitochondrien das Blockheizkraftwerk der Zelle.
somen. Die menschliche Körperzelle enthält 46 Chro-
Bei einem Blockheizkraftwerk entsteht aus Brennstoff
mosomen. Diese werden allerdings nur während der
sowohl elektrische Energie als auch Wärme, die zum
Zellteilung sichtbar. Im licht- und v. a. im elektronen-
Heizen verwendet wird.
mikroskopischen Bild erkennt man dunkle Zonen stark
Mitochondrien sind von einer doppelten Membran
aufgewickelter DNA (Heterochromatin) sowie hellere
umgeben (Abb. 1.4). Die innere Membran ist eingefal-
Zonen mit weniger stark verdichteter DNA (Euchroma-
tet, wodurch eine Vergrößerung ihrer Arbeitsfläche er-
tin).
reicht wird.
● DEFINITION
Energiegewinnung. In
den
Mitochondrien
findet
Ein Gen ist ein kleiner Abschnitt eines
Chromosoms mit der ererbten Arbeitsanleitung für ein bestimmtes Protein.
hauptsächlich die Energiegewinnung durch Sauerstoff
Nach neueren Untersuchen schätzt man, dass der
übrig bleiben, heißt der Vorgang auch Zellatmung.
verbrauchenden Nährstoffabbau (aerober Stoffwechsel
bzw. aerobe Glykolyse) statt. Weil Sauerstoff (O2) verbraucht wird und Kohlendioxid (CO2) und Wasser
Mensch ca. 25 000 Gene besitzt.
Kernmembran
Statt Strom erzeugt das „Kraftwerk“ Mitochondrium
auf diese Weise ATP (Adenosintriphosphat), das für die
verschiedenen energieverbrauchenden Prozesse in der
Der Zellkern wird von einer Kernmembran umhüllt,
Zelle verwendet werden kann. Zellen mit einem sehr
die aus 2 Lagen der von der Zellmembran her bekann-
hohen Energiebedarf (Herzmuskel, Darm, Drüsen, Nie-
ten Phospholipid-Doppelschicht besteht, der inneren
re) haben sehr viele Mitochondrien, während relativ
und der äußeren Kernmembran. Zwischen den beiden
träge Zellen (Bindegewebszellen, Knorpel- und Kno-
Doppelschichten befindet sich ein spaltförmiger Hohl-
chenzellen) nur spärlich mit Mitochondrien bestückt
raum, der mit dem endoplasmatischen Retikulum in
sind.
Verbindung steht.
Wärmeerzeugung. Die Mitochondrien versorgen uns
In der Doppelmembran befinden sich Kernporen,
durch die Eiweißstoffe aus dem Zytoplasma in den
Kern gelangen können und Ribonukleinsäure aus dem
nicht nur mit Stoffwechselenergie in Form von ATP,
sondern – ökologisch sinnvoll – auch mit Wärme, die
unvermeidlich bei jedem Stoffwechselvorgang ent-
Kern ins Zytoplasma austreten kann.
steht. (Abb. 1.5). Manchmal wird die Wärmeerzeugung
Nucleolus (Kernkörperchen). Ein Bereich des Zell-
sogar zum Hauptzweck, z. B., wenn sich als Anpassung
kerns, in dem RNA für die Ribosomen gebildet wird,
an eine mehrere Tage anhaltende Kältebelastung die
färbt sich kräftiger an als der Rest des Kerns und wird
Zahl der Mitochondrien erhöht oder im braunen Fett-
Nucleolus (Kernkörperchen) genannt.
gewebe (S. 23), wo die Mitochondrien ausschließlich
Wärme produzieren.
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ZELLE UND GEWEBE
bestehen selber aus je 2 Eiweißkomponenten, die derEnergieträger
(z. B. Pyruvat)
art aneinander gelagert sind, dass sie eine langkettige
CO2
Boten-Ribonukleinsäure (Boten-RNS bzw. MessengerRNA oder kurz mRNA) umschließen können, welche
1
die
ATP
Informationen
aus
dem
Zellkern
enthalten
(Abb. 1.6, a). Während diese mRNA wie ein Montageband an den Ribosomen vorbeiwandert, lesen diese die
O2
Information für das zu bildende Protein von der mRNA
H2O
Wärme
Abb. 1.5 Funktion des Mitochondriums. Bei der aeroben
Glykolyse entsteht aus Abbauprodukten von Kohlenhydraten,
Eiweißen und Fetten, z. B. dem Pyruvat (Brenztraubensäure),
unter Verbrauch von Sauerstoff (O2) Energie. Diese wird in
Form von ATP gespeichert. ATP ist ein wieder aufladbarer
Energiespeicher und die „Energiewährung“ des Stoffwechsels.
Außerdem werden Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O) und Abwärme frei.
ab und übersetzen den genetischen Code in die entsprechende Abfolge von Aminosäuren (Abb. 1.6). Die
am rER produzierten Proteine sind für den Export bestimmt.
Außer den am endoplasmatischen Retikulum gebundenen, gibt es auch frei im Zytoplasma liegende
Ribosomen. Diese produzieren Proteine für den internen Betrieb der Zelle.
Golgi-Apparat
Nach Produktion der Eiweiße im endoplasmatischen
Endoplasmatisches Retikulum
Beim endoplasmatischen Retikulum (ER) handelt es
sich um ein kanalartiges Netzwerk von Röhren und
Schläuchen innerhalb der Zelle, das von einer einfachen Membran umgeben ist. Es ist Produktionsort
und Lagerhalle zugleich.
Raues endoplasmatisches Retikulum (rER)
Entlang der Membran des ER sitzen die Ribosomen, die
für die Produktion von Proteinen aus freien Aminosäuren (Grundbausteine der Proteine) zuständig sind. Die
produzierten Eiweiße werden ins Lumen des ER abgegeben und können dort weiterverarbeitet werden.
Außer diesem rauen endoplasmatischen Retikulum
(„rau“ wegen des elektronenmikroskopisch sichtbaren
Besatzes mit Ribosomen) gibt es auch ein glattes ER.
Glattes endoplasmatisches Retikulum (gER)
Das gER braucht keine Ribosomen, denn hier werden
je nach Zellart Fette und fetthaltige Hormone (Steroidhormone) hergestellt. Außerdem finden Entgiftungsreaktionen und spezielle Stoffwechselprozesse körpereigener und -fremder Stoffe, wie etwa bei der Galleproduktion, statt. Bei der Muskelkontraktion spielt das
endoplasmatische Retikulum als Kalziumspeicher eine
Retikulum ist der Golgi-Apparat Ort der „Endmontage“
und „Qualitätskontrolle“, der „Verpackung“ und „Sortierung“. Beispielsweise werden hier die für die Glykokalix charakteristischen Zuckerreste an neu hergestellte Membranproteine angeheftet, die für den Einbau in
die Zellmembran bestimmt sind (Glykoproteine = Zuckereiweißverbindungen).
Aufbau
Im Elektronenmikroskop sieht der Golgi-Apparat wie
eine aufeinander getürmte Ansammlung von Scheibchen, Bläschen und Röhren aus, die auf engstem
Raum zusammengedrängt sind (Abb. 1.7). Diesen Stapel durchwandern die Proteine vom rER aus in Richtung Plasmamembran, werden auf ihrem Weg kontrolliert und verpackt. An der Ausgangsseite des Golgi-Apparates fällt die letzte und definitive Entscheidung, an
welche Stelle z. B. die gebildeten Glykoproteine eingebaut werden sollen.
Wie alle anderen Vesikel sind auch die des GolgiApparates nur von einer einfachen Membran umschlossen. Vom Golgi-Apparat schnüren sich ununterbrochen Vesikel mit fertigen Proteinen ab, die sich zur
Plasmamembran hinbewegen und dort mittels Exozytose exportiert werden.
Schlüsselrolle.
Vesikel und Lysosomen
Ribosomen
Die Ribosomen produzieren Proteine. In der „Produktionstechnik“ des endoplasmatischen Retikulums sind
die Ribosomen die eigentlichen Fließbandarbeiter. Sie
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Vesikel sind die universell verwendbare Verpackung
der Zelle für alles, was nicht unmittelbar mit dem Zytoplasma in Berührung kommen darf (Abb. 1.8). Entweder, weil es so flüchtig wäre, dass es vom intrazellulären Stoffwechsel zu schnell abgebaut würde, oder
ZYTOLOGIE (ZELLLEHRE)
a
Ribosom
mRNA
1
Aminosäuren
Eiweißkette = Protein
b
c
gebundene Ribosomen
freie Ribosomen
Abb. 1.6 Ribosomen. Die Ribosomen entnehmen der mRNA
die Information für den Aufbau der Eiweiße aus Aminosäuren
(Translation).
a Ein mRNA-Strang bewegt sich an den Ribosomen entlang.
Das rechte Ribosom hat schon eine längere Strecke abgelesen
als seine linken Nachbarn und deshalb schon eine längere Eiweißkette produziert.
b Gebundene Ribosomen geben die gebildeten Proteine ins
Lumen des rER ab.
c Freie Ribosomen geben sie ins Zytoplasma ab.
Sekret
1
Neurotransmitter
2
3
1 Membranstapel des Golgi-Apparates
2 Golgi-Vesikel
3 Kernanschnitt
Abb. 1.7 Golgi-Apparat. Auf dieser quer getroffenen elektronenmikroskopischen Aufnahme erkennen Sie den scheibenförmigen Aufbau des Golgi-Apparats aus Membranstapeln. Hier
werden die für den Export bestimmten Eiweiße vor der Abgabe
nach außen chemisch verändert (z. B. mit einem Kohlenhydrat
verbunden).
weil es für die Zelle selbst schädlich wäre. Letzteres
trifft auf den Inhalt der Lysosomen zu. Diese sind Verdauungsorganellen, die als Vesikel große Mengen an
Enzymen enthalten und Fremdkörper oder zugrunde
gegangene eigene Zellbestandteile abbauen können.
Transport- Verdauungs- Sekretionsvesikel
vesikel
vesikel
synaptische
Vesikel
Abb. 1.8 Vesikel. Als „Verpackungsmaterial“ erfüllen zytoplasmatische Vesikel verschiedene Aufgaben. Sie isolieren das Zytoplasma vor der Berührung mit aufgenommenen oder für die
Abgabe bestimmten Substanzen und schützen so auch das
Zellinnere vor den eigenen Verdauungsenzymen.
● M E R KE
In jedem Zellkern befindet sich die gesamte
DNA des Organismus. Der Innenraum des Zellkerns steht
mit dem Zytoplasma durch Kernporen in Verbindung. Die
Mitochondrien erzeugen auf aerobem Weg aus Stoffwechselprodukten Energie, die in Form von ATP gespeichert
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