Inhaltsverzeichnis - Heller
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Inhaltsverzeichnis 1. Grundlagen............................................................................................................ 11 1.1 Begriffsklärung................................................................................................. 11 1.2 Die Zelle........................................................................................................... 11 Was Dozenten zu diesem Thema gerne gefragt haben ............................................ 15 Antworten .................................................................................................................. 16 2. Atmung: O2 – Aufnahme über die Lunge ............................................................... 17 2.1 Die Atemwege ................................................................................................. 17 2.2 Inspiration ........................................................................................................ 20 2.3 Exspiration ....................................................................................................... 20 2.4 Druckverhältnisse in Thorax und Lunge .......................................................... 20 2.5 Atemvolumina und Lungenkapazitäten............................................................ 24 2.6 Strömungswiderstände .................................................................................... 25 2.7 Lungenfunktionsstörungen .............................................................................. 27 2.8 Prinzip der Atemregulation .............................................................................. 28 2.9 Zusammenhang zwischen Atmung und Homöostase...................................... 31 Was Dozenten zum Kapitel Atmung gerne gefragt haben ........................................ 33 Antworten .................................................................................................................. 34 3. Das Herz ............................................................................................................... 38 3.1 Aufbau des Herzens ........................................................................................ 38 3.2 Merkmale der Herzmuskulatur......................................................................... 39 3.4 Die Herzaktionsphasen.................................................................................... 41 3.5 Erregungsbildung und –leitung des Herzens ................................................... 44 3.6 Grundlagen des EKG – Elektrokardiogramm................................................... 46 3.6 Regulation der Herztätigkeit ............................................................................ 47 Was Dozenten zum Kapitel Herz gerne gefragt haben ............................................. 50 Antworten .................................................................................................................. 51 4. Das Herz-Kreislauf-System ................................................................................... 54 4.1 Grundlagen der Kreislaufdynamik ................................................................... 54 4.2 Hochdruck- und Niederdrucksystem................................................................ 61 4.3 Blutdruck.......................................................................................................... 62 4.4 Kreislaufregulation ........................................................................................... 63 Was Dozenten zum Thema Kreislauf gerne gefragt haben....................................... 67 Antworten .................................................................................................................. 68 5. Das Blut................................................................................................................. 72 5.1 Eigenschaften und Aufgaben des Blutes ......................................................... 72 5.2 Blutstillung/ Hämostase ................................................................................... 74 5.3 Transport von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Blut .................................. 76 5.4 Säure-Base-Haushalt ...................................................................................... 80 5.5 Immunsystem .................................................................................................. 81 5.6 Blutgruppen ..................................................................................................... 85 Was Dozenten zum Thema Blut gerne gefragt haben .............................................. 87 Antworten .................................................................................................................. 88 6. Der Nerv ................................................................................................................ 93 6.1 Aufbau eines peripheren Nervs ....................................................................... 93 6.2 Grundeigenschaften einer Nervenfaser ........................................................... 94 6.3 Leitungsgeschwindigkeit eines Aktionspotentials ............................................ 97 6.4 Reizung eines Nerven ..................................................................................... 98 6.5 Synapse......................................................................................................... 101 9 6.6 Bahnung und Hemmung................................................................................ 103 Was Dozenten zum Thema Nerv gerne gefragt haben ........................................... 106 Antworten ................................................................................................................ 107 7. Der Muskel .......................................................................................................... 110 7.1 Aufbau eines Skelettmuskels......................................................................... 110 7.2 Muskelkontraktion.......................................................................................... 112 7.3 Neuromuskuläre Endplatte ............................................................................ 114 7.4 Muskelstoffwechsel........................................................................................ 118 7.5 Muskelzuckung .............................................................................................. 119 7.6 Ruhedehnungskurve...................................................................................... 121 Was Dozenten zum Thema Muskel gerne gefragt haben ....................................... 123 Antworten ................................................................................................................ 124 8. Das Zentrale Nervensystem/ ZNS....................................................................... 127 8.1 Reflexe........................................................................................................... 127 8.2 Organisation des motorischen Kortex............................................................ 133 8.3 Motorische Bahnsysteme .............................................................................. 134 8.4 Rezeptoren .................................................................................................... 140 8.6 Das sensomotorische System ....................................................................... 148 8.7 Aufsteigende Bahnen .................................................................................... 149 Was Dozenten zum Thema ZNS gerne gefragt haben ........................................... 154 Antworten ................................................................................................................ 156 9. Das Vegetative Nervensystem (VNS) ................................................................. 162 9.1 Parasympathikus ........................................................................................... 162 9.2 Sympathikus .................................................................................................. 164 Was Dozenten zum VNS gerne gefragt haben ....................................................... 167 Antworten ................................................................................................................ 168 10. Elektroenzephalogramm ................................................................................... 169 Literaturverzeichnis ................................................................................................. 171 10 1. Grundlagen 1.1 Begriffsklärung (physis = die Natur, logos = Lehre) Die Physiologie befasst sich mit physikalischen (Optik, Sinne), biochemischen (Enzyme) und informationsverarbeitenden (Gehirn) Funktionen von Lebewesen. Sie beschäftigt sich somit mit lebenden Organismen, deren Lebensvorgängen und Äußerungen Funktion von Organen und Organellen Abstimmung der Organfunktionen aufeinander 1.2 Die Zelle Def.: Strukturell abgrenzbares, eigenständiges und selbsterhaltendes System. Sie ist die kleinste lebende Einheit, die selbstständig existieren kann. Man bezeichnet sie auch als Elementarorganismus. Grundfunktionen eines Organismus (1) Stoffwechsel (Metabolismus): Aufnahme, Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen in einem Organismus sowie die Abgabe der Stoffwechselendprodukte, d.h. energiereiche Verbindungen werden abgebaut. Bsp: Kohlenhydrate & Fette werden zu energiearmen Verbindungen Energie wird frei. C6H12O6 + 6 O2 6CO2 + 6 H2O Man unterscheidet: • Anabolen Stoffwechsel: aufbauender Stoffwechsel, der für Zellwachstum und Erhaltung verantwortlich ist. • Katabolen Stoffwechsel: durch den Abbau energieliefernder Substanzen wird die Energieproduktion und der Vorrat an Energie sicher gestellt. Die freie Energie wird zur Bewegung und zum Aufbau von Zellbausteinen genutzt. (2) Wachstum (3) Bewegung: Auf einen Reiz wird durch Bewegung reagiert. – Lageveränderung (z.B. Lichtausrichtung von Blättern) – Ortswechsel von Organellen, Zellen, Organismen (4) Vermehrung (5) Vererbung: Gene werden an Nachkommen weitergegeben. 11 Merksatz: Die Zelle ist die kleinste Einheit, in der sich sämtliche Grundfunktionen des Lebens nachweisen lassen. Grundtypen von Zellen – prokaryotische Zellen: keinen echten Zellkern (z.B. Bakterien) – eukaryotische Zellen: besitzen Zellkern mit Kernmembran (z.B. Pflanzen, Tiere) Hinweis: Viren sind keine Zellen, da sie immer eine Wirtszelle für die Grundfunktionen benötigen. Abb.: Aufbau einer eukaryotischen Zelle 1) Mitochondrien, 2) Golgi-Apparat, 3) Golgi-Vesikel, 4) Ribosomen, 5) glattes ER, 6) Nukleus mit Nukleulus, 7) Zytoplasma, 8) Lysosomen Die Organellen eukaryotischer Zellen Zellmembran/Plasmamembran: • Barriere gegen Außenwelt • Gezielter Stoffaustausch • Trennt Intra- & Extrazellulärraum Cytoplasma (Grundsubstanz): • Enthält die von Membranen umgebenen Zellorganellen sowie Proteine u.a. Bestandteile • Transportmedium Nukleus (Zellkern) – Steuerrad der Zelle: • Enthält chromosomale DNA ( = Erbinformation) – Chromatin: Substanz der Erbinformation – Chromosomen: Kondensiertes Chromatin • Ausgangspunkt der RNA- & Proteinsynthese Mitochondrien –Kraftwerke der Zelle: • Bildung von ATP (energiereiche Verbindung) unter O2-Verbrauch 12 – Adenosintriphosphat (ATP) ADP (Adenosindiphosphat) + P (Phosphat) Energie wird frei ATP ist der Energieträger / die Energiewährung der Zelle, allerdings kein Energiespeicher (wie z. Bsp.: Fette, Kohlenhydrate) Endoplasmatisches Retikulum (ER) • Raues ER - RER (mit Ribosomen) – Zuständig für Proteinsynthese (Translation der mRNA) – Transport von Material durch die Zelle • Glattes ER/smooth ER - SER (ohne Ribosomen) – Synthese von Lipiden, Fettsäuren, Steroiden – Ionenspeicher – Entgiftung der Zelle Golgi-Apparat • Modifizierung, Sortierung und Verpackung von Molekülen (z.B. Proteine aus dem RER) • Bildung und Speicherung sekretorischer Vesikel (z.B. Zymogengranula) • Bildung von lysosomalen Proteinen Lysosomen • Enthalten abbauende Enzyme • Beseitigen ausgediente Organellen, unerwünschte und gefährliche Substanzen Die Zellmembran/Plasmamembran Aufbau: Die Zellmembran besteht aus Phospholipiden, das sind kleine Moleküle, die aus einem hydrophilen (wasserlöslichen) und einen lipophilen (fettlöslichen) Anteil bestehen. Der hydrophile Bereich wird durch einen Phosphatrest, der lipophile durch Fettsäurereste gebildet. Die Membran besteht aus einer Doppelschicht von Phospholipiden. (siehe Abbildung: Aufbau einer Zellmembran) Abb.: Phospholipid Verhalten im Wasser: Werden Phospholipide in Wasser gelöst, lagern sie sich zu Micellen oder zu einem „Lipid-Bilayer“ zusammen. Der „Lipid-Bilayer“ ist die Grundlage zur Bildung einer Zellmembran Selektivität der Zellmembran: Fettlösliche (lipophile) Stoffe sind in der Lage, eine Lipidmembran zu passieren (z.B. Steroidhormone) Kleine hydrophile Stoffe (z.B. H2O) können ebenfalls eine Lipidmembran passieren 13 Große hydrophile sowie geladene Stoffe (Ionen) können nur durch bestimmte Membranproteine passieren: Kanäle, Carrier oder Pumpen (z.B. Natrium-, Kaliumkanal) • Kanäle können sich öffnen oder schließen aufgrund von bestimmten Reizen geregelter Stoffaustausch Abb.: Aufbau einer Zellmembran mit Lipid-Bilayer Diffusion: Konzentrationsausgleich durch Teilchenwanderung: Wanderung von Teilchen vom Ort höherer zum Ort niedrigerer Konzentration. Durch die Selektivität der Zellmembran entsteht osmotischer Druck 14 Was Dozenten zum VNS gerne gefragt haben 1. Nennen Sie Funktionen des Sympathikus und des Parasympathikus! (siehe 9.1, 9.2) 2. Beschreiben Sie die Rezeptoren des Parasympathikus! (siehe 9.1) 3. Beschreiben Sie den groben Verlauf des Sympathikus und seine Neurotransmitter! (siehe 9.2) 167 Antworten 1.) • Parasympathikus: – Herabsetzen der Herztätigkeit (Minderung der Schlagfrequenz und der Erregungsleitungsgeschwindigkeit) – gesteigerte Peristaltik – entspannt die Schließmuskeln an Urethra und Anus – Kontraktion der glatten Muskulatur der Harnleiter – erhöhte Sekretion der exokrinen Drüsen wie Gallenblase und Pankreas • Sympathikus: – gesteigerte Herztätigkeit – Blutdrucksteigerung – Steigerung der Glykolyse – Steigerung der Durchblutung und des Tonus der Skelettmuskulatur – Dilatation der Bronchien – Kontraktion der Schließmuskeln zur Sicherung der Kontinenz – Pupillenvergrößerung (Mydriasis) – Herabsetzung der Peristaltik und Drüsentätigkeit 2.) • man unterscheidet zwei verschiedene cholinerge Rezeptoren – nikotinische Rezeptoren (Acetylcholin und Nikotin haben am Rezeptor die gleiche Wirkung): kommen an der motorischen Endplatte und in vegetativen Ganglien vor – muskarinische Rezeptoren (Muskarin und Ach führen am Rezeptor zu einer Erregung): kommen v.a. in vegetativen Ganglien, im Herzen, in der glatten Muskulatur, im Gehirn und im Verdauungstrakt vor 3.) Die Axone verlassen das RM mit den motorischen Fasern der Spinalnerven und begleiten sie kurz • unmittelbar danach treten sie als Ramus communicans albus (leicht myelinisiert) in das zugehörige Grenzstrangganglion ein • hier werden sie auf das 2. Neuron umgeschaltet oder ziehen noch weiter zu einem prävertebralen Ganglion kurzer Weg von 1. zu 2. Neuron (der Weg vom 2. Neuron zum Erfolgsorgan ist dementsprechend länger) • manche Fasern schließen sich als Ramus communicans griseum (hat keine Myelinschicht) wieder dem Spinalnerv an und ziehen bis zu der motorischen Endplatte des jeweiligen Muskels (dort Innervation von Blutgefäßen, Schweißdrüsen oder glatten Muskeln der Haarschaften) Neurotransmitter: • Acetylcholin (zwischen dem 1. und 2. Neuron) • Noradrenalin: (zwischen 2. Neuron und Erfolgsorgan) • Ausnahme Schweißdrüsen: Acetylcholin ist der alleinige Transmitter 168 10. Elektroenzephalogramm (nicht prüfungsrelevant, steht aber im Curriculum) = Ableitung von Gehirnströmen. Man kann die Aktivität von Nervenzellen entlang der Hirnrinde in Form von elektrischen Potentialen ableiten elektrischen. Vorgehensweise: • Um die Aktivität sichtbar zu machen, werden über Elektroden an der Kopfhaut die postsynaptischen Potentiale abgeleitet, verstärkt und aufgezeichnet • ein Verstärker ist nötig, da sich die abgeleiteten Spannungen im Mikrovolt-Bereich befinden • es werden an genau definierten Stellen 19 Elektroden an der Kopfhaut angebracht • wenn man die Gehirnströme bei geöffneten Augen misst, entstehen sog. β-Wellen, die eine hohe Frequenz aufweisen • Messungen am entspannten Patienten mit geschlossenen Augen führen zu sog. α-Wellen, die eine niedrigere Frequenz aufweisen Abb.: Elektroenzephalogramm Abb.: α-Wellen 169 Abb.: β-Wellen Nutzen des EEGs: • wichtiges diagnostisches Mittel zur Diagnose neurologischer Erkrankungen • schmerzlose Untersuchungsmethode • Beurteilung der neonatalen Reife EEG im Schlaf: das Gehirn reguliert die Schlaftiefe, dabei wechseln sich während jedem Schlaf Tiefschlafphasen mit Zyklen in denen man leichter zu erwecken ist ab • bei einem gesunden Schlaf kann man über EEG-Ableitungen sehen, wie sich Nervenzellverbände synchronisieren • die Aktionspotentiale werden im gleichen Rhythmus gefeuert • je nach Schlaftiefe kann man ein charakteristisches Muster ableiten; dieses Muster symbolisiert unterschiedliche Schlafstadien: – Stadium I: leichter Schlaf, kurz nach dem Einschlafen; im EEG zeigen sich Alpha-Wellen – Stadium II: synchrone synaptische Aktivität – Stadium III: Übergang zum Tiefschlaf: die wellenförmigen Ableitungen werden noch langsamer und gleichmäßiger – Stadium IV: Tiefschlaf – REM-Schlaf (rapid eye movement): der Schlafende macht hastige unbewusste Bewegungen mit den Augen; im EEG lassen sich desynchronisierte Wellen ableiten und es treten Betawellen auf EEG bei Neugeborenen: Unterschiede: • die Phasen der Aufmerksamkeit und vollkommenen Wachheit sind bei Neugeborenen (NG) kürzer (Vigilanzstadien) • die Grundaktivität ist anders als • bei NG kann man eine differenzierte Aussage über den Reifegrad des neonatalen Gehirns treffen und die bioelektrische Reife bestimmen (auf 2 Wochen genau) 170
