Thieme: Physiologie
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Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Wer liest schon Einleitungen? 2 Stefan Silbernagl 1.1 1.2 2 Woher weiß man, was in diesem Buch steht? Ob Zelle oder Organismus: ein offenes System mit innerem Milieu Funktion und Interaktion von Zellen 2 7 16 Christoph Korbmacher mit einem Beitrag von Bernhard Brenner 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Zelluläre und molekulare Physiologie Subzelluläre Komponenten und Funktionen Transportwege durch die Zellmembran Ionale Zusammensetzung von Intra- und Extrazellulärflüssigkeit Homöostatische Mechanismen Hormone und Mechanismen der Signaltransduktion Zellverbände und Zell-Zell-Kontakte Kommunikation benachbarter Zellverbände Zelluläre Motilität Bernhard Brenner 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 6 16 16 23 34 36 38 44 50 52 Elektrophysiologische Grundlagen Elektromechanische Koppelung Regulation der Pumpleistung des Herzens Erregungsausbreitung am Herzen Grundlagen der Elektrokardiographie Aussagemöglichkeiten des EKG Molekulare Ursachen von HerzKreislauferkrankungen 146 150 151 157 161 166 Das Kreislaufsystem 174 170 Heimo Ehmke 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 7 Funktion des Kreislaufsystems Das Gefäßsystem Hämodynamik: Physik des Kreislaufs Stofftransport in Austauschgefäßen Kreislaufregulation Kreislauffunktion unter Belastung Der Lungenkreislauf Kreislauffunktion und Lebensalter 174 177 183 192 197 209 216 219 Blut: Ein flüssiges Organsystem 224 Barbara Walzog und Joachim Fandrey 3 Membranpotenzial und Signalübertragung in Zellverbänden 60 Andreas Draguhn 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4 Wozu ein Membranpotenzial? Ionengradienten, Umkehrpotenziale und Ruhemembranpotenzial Aktionspotenziale Synaptische Übertragung Elektrische Kopplung Elektrophysiologische Messverfahren Muskulatur 60 61 65 76 91 92 5 Skelettmuskulatur Glatte Muskulatur Herzmuskulatur Das Herz 5.2 5.3 5.4 5.5 8 Atmung 258 Rosemarie Baumann und Armin Kurtz 8.1 8.2 98 119 127 8.4 8.5 8.6 8.7 134 Klinische Bedeutung und Systematik von Herzerkrankungen Bedeutung des Herzens für den Kreislauf Druck-Volumen-Veränderungen während des Herzzyklus Regulation der Koronardurchblutung Beziehungen zwischen Energiestoffwechsel und Herzfunktion 224 225 228 234 247 98 Jürgen Schrader, Axel Gödecke, Malte Kelm 5.1 Eigenschaften und Funktionen des Blutes Zusammensetzung und Volumen des Blutes Zelluläre Bestandteile des Blutes Abwehrmechanismen des Körpers Blutstillung, Blutgerinnung und Wundheilung 8.3 Bernhard Brenner 4.1 4.2 4.3 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 134 134 8.8 8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 Funktionelle Anatomie der Lunge Der konvektive Transport der Atemgase in der Lunge, Lungenvolumina und Ventilation Diffusion der Atemgase O2 und CO2 über die alveoläre Membran Der Transport von Sauerstoff im Blut Der Transport von Kohlendioxid im Blut Durchblutung der Lunge Die mechanischen Eigenschaften von Lunge und Thorax Atemarbeit in Ruhe und bei Belastung Obstruktive und restriktive Störungen Grundlagen der künstlichen Beatmung Die Atemregulation Störungen der Sauerstoffversorgung: Hypoxie Atmung unter besonderen Umweltbedingungen 136 140 143 aus: Klinke u. a., Physiologie (ISBN 9783137960065) © 2010 Georg Thieme Verlag KG 258 262 272 275 282 285 292 301 301 301 302 308 312 IX X Inhaltsverzeichnis 9 Säuren-Basen-Haushalt 316 Gerhard Burckhardt 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 Protonen, pH, Säuren und Basen Puffer Säuren-Basen-Status im arteriellen Blut Säuren-Basen-Gleichgewicht Intrazellulärer pH 316 318 320 321 326 10 Die Funktion der Nieren 330 Stefan Silbernagl 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 Überblick Renale Clearance Die Nierendurchblutung Die Filtration des Primärharns Aktive Na+-Resorption und die Folgen Harnkonzentrierung und Diurese Tubulärer Transport organischer Stoffe Phosphat-, Calcium- und MagnesiumAusscheidung 10.9 Die Niere im Dienst des Säure-BasenHaushalts 10.10 Renin und Nierenhormone 10.11 Nierenstoffwechsel 10.12 Nierenversagen und künstliche Niere 330 333 335 339 344 355 359 11 384 Salz- und Wasserhaushalt 12.11 Energiehaushalt und Kontrolle des Körpergewichts 12.12 Regulation der Nahrungsaufnahme 483 489 13 500 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 Was heißt Konstanz der Körpertemperatur? Wärmebildung Wärmetransfer im Körper Wärmeaustausch mit der Umwelt Aktive Regulation Physiologie und Umwelt Hyperthermie, Hypothermie und Fieber 500 502 502 503 505 509 511 14 Endokrines System 516 Ralf Paschke, Karlheinz Voigt 14.1 366 370 375 377 378 14.2 14.3 14.4 14.5 Hans Oberleithner 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 Die Zelle und ihr Mantel Körperwasser Die Natriumbilanz Die Wasserbilanz Die Säurebilanz Die Kaliumbilanz Die Calcium- und Phosphatbilanz Die Magnesiumbilanz 12 Funktion des Magen-Darm-Trakts, Energiehaushalt und Ernährung 384 385 388 395 399 402 406 411 Allgemeingültiges zum Magen-Darm-Trakt 12.2 Mundhöhle und Mundspeicheldrüsen 12.3 Ösophagus und Schlucken 12.4 Magen 12.5 Pankreas 12.6 Dünn- und Dickdarm: Flüssigkeits- und Elektrolyttransport 12.7 Dünn- und Dickdarm: Nährstoffverdauung und -absorption 12.8 Motorik von Dünn- und Dickdarm 12.9 Physiologie der Leber 12.10 Die Anforderungen des Organismus an die Ernährung 14.6 14.7 15 416 12.1 416 428 431 432 443 448 Allgemeine Endokrinologie: Was sind Hormone, wozu dienen sie und wo werden sie gebildet? Hypothalamus-Hypophysen-System Wachstumshormon (STH = Somatotropes Hormon, GH = Growth hormone) Prolactin Hypothalamus-Hypophysen-NebennierenSystem: Mineralo- und Glucocorticoide Hypothalamus-Hypophysen-SchilddrüsenSystem Der Inselapparat des Pankreas: Insulin und Glucagon Sexualfunktionen, Schwangerschaft und Geburt 516 529 533 536 537 547 554 564 Lorenz Rieger, Ulrike Kämmerer, Dominique Singer 15.1 15.2 Michael Gekle Temperaturregulation und Wärmehaushalt Michael Gekle, Dominique Singer 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8 16 Physiologie der weiblichen Geschlechtsorgane Physiologie der männlichen Geschlechtsorgane Sexualität, Befruchtung und Implantation Plazentafunktion Physiologie des Fetus Physiologie der Schwangeren Physiologie der Geburt und Laktation Anpassung des Neugeborenen an das extrauterine Leben 564 Leistungsphysiologie 596 570 571 576 579 583 585 588 Heimo Maibäurl 454 467 469 479 16.1 16.2 16.3 16.4 Die Bedeutung von körperlicher Aktivität Muskel-Aufbau Energiebereitstellung Atmung bei Belastung aus: Klinke u. a., Physiologie (ISBN 9783137960065) © 2010 Georg Thieme Verlag KG 596 596 600 605 Inhaltsverzeichnis 16.5 16.6 16.7 16.8 16.9 16.10 16.11 16.12 16.13 17 Kreislaufregulation bei Belastung Blut-/Plasmavolumen und Sauerstofftransport bei Belastung Thermoregulation und Flüssigkeitshaushalt Ernährung im Sport Leistungsdiagnostik Doping Sport im Alter Sport in Prävention und Rehabilitation Sport in großer Höhe Das zentrale Nervensystem – Grundlage bewussten Menschseins 606 17.4 17.5 18 Somatoviszerale Sensibilität 644 629 636 638 Karl Meßlinger 19 21.3 21.4 21.5 Grundbegriffe der somatoviszeralen Sensibilität Mechanische Oberflächensensibilität Thermosensibilität Tiefensensibilität und Propriozeption Viszerale Sensibilität Nozizeption und Schmerz Spinale sensorische Systeme Zerebrale sensorische Systeme Schmerz und Schmerzhemmung 644 647 650 652 653 655 659 664 669 Hören und Sprechen: Kommunikation des Menschen 676 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 19.7 19.8 19.9 Schall Hörempfindungen Aufgaben des Mittelohres Funktion des Innenohres Kodierung im Hörnerv Klinisch wichtige Innenohrpotenziale Zentralnervöse Verarbeitung von Schallreizen Hörschäden und Hörprüfungen Der periphere Sprechapparat 676 677 678 680 684 686 686 688 691 20 Gleichgewichts-, Lage- und Bewegungssinn 696 Rainer Klinke Aufgaben des Gleichgewichtssystems Physiologie des peripheren Vestibularorgans Das zentrale vestibuläre System Störungen des vestibulären Systems 696 696 700 704 Visuell-visuomotorisches System Auge und optische Abbildung auf der Netzhaut Okulomotorik Die Netzhaut: primäre sensorische Prozesse und neuronale Signalverarbeitung Das zentrale Sehsystem 708 Geschmack und Geruch 742 708 714 718 727 22.1 22.2 22.3 Die Bedeutung der Chemosensibilität Der Geschmackssinn Der Geruchssinn 742 743 749 23 Sensomotorische Systeme: Körperhaltung und Bewegung 758 Heiko J. Luhmann 23.1 23.2 23.3 758 761 23.5 23.6 23.7 Sensomotorik im Überblick Rückenmark: Struktur, Funktion, Symptome Supraspinale Kontrolle spinaler Verschaltungen Sequenzielle Aktivierung von Kortexarealen bei zielmotorischen Bewegungen Motorische Areale des zerebralen Kortex Basalganglien: Struktur, Funktion, Symptome Kleinhirn: Struktur, Funktion, Symptome 24 Neurovegetative Regulation 800 23.4 775 778 779 786 792 Pontus B. Persson 24.1 24.2 24.3 24.4 Rainer Klinke 20.1 20.2 20.3 20.4 708 Andreas Draguhn 624 624 625 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 18.9 21.1 21.2 22 Grundfunktionen des Nervensystems Nerven- und Gliazellen Initiale Schritte der Informationsverarbeitung – Objektive Sinnesphysiologie Reizverarbeitung in neuronalen Netzwerken Wahrnehmungen und Empfindungen 18.1 Sehsystem und Augenbewegungen Ulf Eysel 609 611 613 615 618 618 618 619 Rainer Klinke 17.1 17.2 17.3 21 24.5 25 Das Vegetativum Organeffekte Funktionen des Rückenmarks Vegetative Kerngebiete in der Medulla oblongata Hypothalamus und limbisches System – homöostatische Regulationen und emotionelle Verhaltensweisen Integrative Funktionen des Gehirns 800 803 807 810 811 816 Hans-Christian Pape 25.1 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6 25.7 Grundlage kognitiver Funktionen Organisation des Cortex cerebri Kognition versus Emotion – Das limbische System Motivation – Belohnung und Abhängigkeit Lernen und Gedächtnis Lernabhängige synaptische Plastizität Hirnentwicklung: Entwicklungs- und erfahrungsabhängige Plastizität aus: Klinke u. a., Physiologie (ISBN 9783137960065) © 2010 Georg Thieme Verlag KG 816 818 821 826 828 833 837 XI XII Inhaltsverzeichnis 25.8 25.9 26 Linkes Gehirn/Rechtes Gehirn – Sprache Nicht-invasive Verfahren zur Messung von Hirnfunktionen Wachheit und Schlaf: Rhythmen des Gehirns im Muster des Elektroenzephalogramms 842 29 845 Maßeinheiten, Kurven und ein wenig Mathematik Stefan Silbernagl 29.1 29.2 29.3 Messgrößen und Maßeinheiten Potenzen und Logarithmen Graphische Darstellung von Messdaten 888 895 896 30 Normalwerte 900 850 Hans-Christian Pape 26.1 26.2 26.3 26.4 Das Elektroenzephalogramm Wachheit und Schlaf Der zirkadiane Rhythmus Schlafstörungen 850 855 860 862 27 Blut-Hirn-Schranke, Liquor cerebrospinalis, Hirndurchblutung und Hirnstoffwechsel 866 Zusammengestellt von Stefan Pummer und Stefan Silbernagl Sachverzeichnis 905 Abkürzungsverzeichnis 939 Wolfgang Kuschinsky 27.1 27.2 28 Blut-Hirn- und Blut-Liquor-Schranke Hirndurchblutung und Hirnstoffwechsel 866 871 Altern und Tod 878 Michael Kühl 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 Was ist Altern? Physiologische Veränderungen im Alter Ursachen des Alterns Menschliche Progerie-Erkrankungen Der Tod 888 878 879 880 884 885 aus: Klinke u. a., Physiologie (ISBN 9783137960065) © 2010 Georg Thieme Verlag KG