IntroSys Unifr

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N. E.
Diese Lernkarten decken physiologische und biochemische Prozesse auf Universitätsniveau ab, mit Fokus auf Zellen, Blut, Druck, Lunge, Herz und Niere. Sie erklären Mechanismen wie die Regulation von Blutdruck, die Funktion der Nieren und die Rolle von Hormonen wie Aldosteron und Parathormon. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Medizinstudenten, die sich auf komplexe Zusammenhänge in der Physiologie und Biochemie vorbereiten.
Flashcards
147
Students
22
Language
German
Category
Medical
Level
University
Created / Updated
03.01.2018 / 20.05.2022

Flashcards

Was ist ein Puffer

Substanz, die H+ und OH- neutralisieren kann (und damit auch deltapH). Eine Pufferlösung besteht aus einer schwachen Säure (saurer Puffer) uns seiner konjugierten schwachen Base (basischer Puffer). 

Beispiel zur Erläuterung: 

[H+] normal in Wasser = 100 nmol/L = 10^-7 M -> pH =7. Wird dem Wasser nun eine starke Säure hinzugefügt, nimmt die Konzentration der Protonen in direkter Proportion mit der Quantität der Säure zu. Ist aber ein Puffer vorhanden, bindet sich der grösste Teil des H+ an die konjugierte Base des sauren Puffers, was die Änderung der [H+] verkleinert. Gleiches Prinzip funktioniert mit einer starken Base und dem basischen Puffer. 

Was bestimmt die Wirksamkeit eines Puffers

  • Nähe pK des Puffers zum pH der Lösung
  • Konzentration der Edukte: 
    • Ist die Konzentration des Puffers hoch in der Lösung, führt dies zu einer "Neutralisation" von grösseren Mengen H+ oder OH-. 

Die wichtigsten Puffer im Körper

  • Milchsäure - Lactat (pK 3.9)
  • Essigsäure - Acetat (pK 4.7)
  • CO2 - HCO3 (pK 6.1)
  • H2PO4 - HPO42- (pK 6.8)
  • NH4+ - NH3 (pK 9.2)

Wie reguliert das Amtungssystem die [H+]

Das Atmungssystem kontrolliert die Ausscheidung der Lunge von 20'000 mmol CO2 welches täglich produziert wird, während die Ventilation ausgeglichen wird. Hyperventilation begünstigt die Ausscheidung von CO2.

Wie regulieren die Nieren die [H+]

Die Nieren stellen den normalen pH-Wert wieder her (dauert einige Tage), indem sie die Säure- und Basen-Ausscheidung angleichen. Sie kontrollieren, wie viel HCO3- im Urin verloren gehen und können neues herstellen. So können die täglich, durch den zellulären Metabolismus, produzierten 60 mmol H+ eliminieren. 

 

Renin-Angiotensin-Aldosteron Mechanismen

 

diese 3 Hormone regulieren den Wasserhaushalt des Körpers. Sie sorgen für den richtigen Blutdruck und das richtige Blutvolumen

Sobald Blutdruck und Blutvolumen sinken wird die Niere stimuliert. Diese schüttet Renin (Enzym) aus, dass das in der Leber produzierte Angiotensinogen zu Angiotensin 1 (10 Aminosäuren) umwandelt. Angiotensein 1 ist noch inaktiv. Beim durchgang durch die Lunge, die ACE (Angiotensin converting Encyme) hat, wird es zu Angiotensin 2 (8 Aminosäuren). Angiotensin 2 bewirkt eine erhöhung des Blutdruckes und Blutvolumens durch...

  • erhöhter Input
    • erhöhter Durst
    • erhöhter Salzapetit
  • tieferer Output
    •  Aldosteron und ADH (antidiuretikum) Ausschüttung
      • gesteigerte Natrium und Wasser Resoption in der Niere 
      • Urin wird konzentrierter
    • Vasokonstriktion
      • Gefässverengung

Die Gleichung von Henderson-Hasselbalch

Kalziumhaushalt

Wenn man zu wenig Kalzium im Blut hat, wird das PTH (Parathormon) aktiviert. Es wirk direkt und indirekt

  • direkt
    • mehr renale Kalzium-Absorbtion
    • Kalziumabgabe durch Knochenabbau
  • indirekt
    • aktivierung von Vitamin B
      • erhöhte Kalziumabsorbtion im Darm

Quellen der täglichen Säure-"Aggression"

  • CO2 Produktion: 
    • 15000 - 20000 mmol pro Tag. Da die Lungen aber CO2 eliminieren, ensteht hier keine Nettoproduktion
  • Produktion von fixen Säuren und Basen: 
    • Der Katabolismus von gewissen organischen Substanzen produziert: 
      • Phosphorsäure, Schwefelsäure, Salzsäure, etc. 
      • Metabolismus dieser Substanzen produziert ca. 220 mmol H+/Tag. Dieses wird auf der einen Seite durch den Katabolismus von basischen Salzen, anionischer Aminosäuren (ca. 160 mmol H+/Tag)
      • Nettobildung H+/Tag = ca. 60 mmol -> durch die Nieren eliminiert.
  • Aufnahme von stark fleischhaltiger Nahrung -> Produktion von H+ erhöht
  • Aufnahme von vegetarischer Nahrung -> Nettoproduktion von HCO3- erhöht

Allgemeiner tubulärer Mechanismus der Säure-Base-Regulation (3 Schritte)

  1. H+ und HCO3--Moleküle werden im Inneren der tubulären Zellen aus H20 und CO2 gebildet, katalysiert durch Carboanhydrase. 
  2. H+ sekretiert in tubuläre Flüssigkeit (Antiport Na+/H+; H+-ATPase- oder H+-K+-ATPase-Pumpe), während das gebildete HCO3- durch die basolaterale Membran transportiert wird.
  3. Sekretiertes H+ wird durch die Puffer der tubulären Flüssigkeit neutralisiert
    1. Bindet sich H+ an HCO3-, ergibt dies H2O und CO2 -> indirekte Reabsorption des filtrierten HCO3--Ions
    2. Bindet sich H+ an einen nicht-Bikarbonat-Puffer, welcher im Urin beseitigt wird, bildet sich neues HCO3- (Neogenese von Bikarbonat), welches gebraucht wird, um sich an die H+ zu binden, welche vom Metabolismus produziert werden. 

Regulation des arteriellen O2-Druckes

 

Der O2-Druck wird reguliert durch EPO (Erythropoetin). Diese regen im Knochenmark die Bildung von Erythrocyten an, welche Hb enthalten.

ausgelöst wird eine EPO produktion durch

  1. niedriger Hb gehalt im Blut
  2. sehr niedriger O2-Partialdruck

Sobald eines dieser beiden (oder beide) vorkommen sinkt der O2-Prartialdruck in der Niere. Dadurch schüttet sie EPO aus, welches im Knochenmarkt Erythozyten synthetiesiert und somit den Hb-Spiegel erhöht und einem erniedrigten                O2-Partialdruck entgegenwirkt.

 

 

 

 

 

Theorie des Kontrollsystems (3 Basiskomponenten)

  • Sensor oder Detektor, der den Zustand der kontrollierten Variabel kontrolliert
  • Befehlszentrum, welches das Niveau der Variabel mit einem Vergleichswert vergleicht
  • Effektor, der die gewünschten Befehle ausführt, um die aktuellen Bedingungen zu wechseln, beizubehalten

Negatives vs. positives Feedback

Negatives Feedback (häufigster Kontrollmechanismus): Die Rückantwort widersetzt sich den Änderungen der kontrollierten Variabel.

Positives Feedback (selten): Rückantwort verstärkt die Anfangsänderung, betont die Änderungen der kontrollierten Variabel.

 

Kontrolle von PaCO2

CO2 wird laufend vom Zellmetabolismus produziert und muss über Lungen elimiert werden, sonst folgt Azidose. Die zentralen Chemorezeptoren können PCO2 über pH feststellen. Wird der PaCO2 erhöht, folgt eine stimulation der Ventilation, was die Eliminierung des überschüssigen CO2 zur Folge hat.

 

Hypothalamus-Hypophysen Feedback

der Hypothalamus ist eine kleine Region im Hirn, der sehr viele Hormone (releasing-Hormone) produziert. Er koordiniert endokrine Funktionen. Er gibt die Homorne an die Hypophyse weiter.

z.B.

  • gibt er CRH an die Hypophyse weiter. Diese pordoziert ACTH, wellches in den Nebennieren wikrt und die Ausschüttung von Cortisol födert. .
  • er kann auch TRH an die Hypophyse abgeben. Diese gibt dann TSH frei, welches an der Schilddrüse wirkt und T3/T4 produziert.

Regulationsschleife Glucose

Wird Glucose der Zirkulation hinzugefügt, folgt das Mischen der totalen Menge Glucose im Blut im Blutvolumen. beta-Zellen im Pankreas (Sensor und Kontrolle) detektieren die Glucose und schütten Insulin aus. 

homonelle Regulation durch negatives Feedback andhand von Cortisol

Wenn man jemandem Cortisol spritzt, wird sich dieses hemmend auf Cortisol-erhöhende Vorgänge auswirken.

  1. Hypothalamus bemerkt einen tiefen Cortisolspielgel
  2. er produziert CRH
  3. CRH wirikt in der Hypophyse ACTH-Stimulierend
  4. ACTH wird ausgeschüttet
  5. ACTH erhöht die Cortisolproduktion in der Niere
  6. es wird mehr Cortisol produziert
  7. Cortisol hemmt die CRH und/oder ACTH produktion

 

Addison-Krankheit

insuffizienz der Nebenniere

durch das Ausfallen der Nebenniere fehlt das negative Feedback und es fehlen viele zentrale Hormone

 

 

Diabetes Typ 1

Insulinresistenz

Probleme bei der PaCO2-Regulation

Hypothalamus-Hypoophysen unabhängige Hormonregulationen

  1. homoöstase von Glucose
  2. Rening-Angiotensin-Aldosteron System
  3. Herz-Nieren System mit ANP
  4. Homoöstase von Kalzium
  5. Homöostase der roten Blutkörperchen

Regulation der Cortisolsekretion

Da sich Cortisol und ACTH gegenseitig negativ regulieren (Je mehr Cortsol -> desto weniger ACTH und umgekehrt, sieht die Regulation aus wie auf dem Bild. 

Klassifikationsarten von Hormonen

  1. nach Löslichkeit
    • Hydrophil
    • Lipophyl
  2. nach Wirkungsort
    • endokrin
    • autokrin
    • parakrin
  3. Hypothalamus-Hypophysen Abhängige Regulation oder andere
  4. Strukturell (müssen wir nicht wissen)

Probleme zwischen den ACTH- und Cortisolaxen

Regulation der Schilddrüsenhormone

Regulation der [O2] arteriell

Regulation der Osmolalität des extrazellulär-Raums

Sobald im extrazellulärren Raum die Osmolalität (pro kg Lösungsmittel) steigt, nimmt dies der Osmolalität-Rezeptor im Hypothalamus war und reagiert auf 2 Arten.

  1. Sekretion von ADH in der Hypophyse, welches die Natrium und Wasserrezeption in der Niere födert (Urin wird konzentrierter)
  2. das Salz-Aufnahme Zentrum wird stimuliert und wir wollen mehr Salz aufnehmen.

so kann der Körper der erhöhten extrazellulären Osmolalität entgegenwirken.

[Hb]-Regulationsschleife

Das Konzept des Gewinns

Gewinn (in diesem Fall) ist der Quotient aus Korrektion über dem "residual error". 

das Verhältnis von ADH und Durst

die ADH-Sekretion ist nicht gleich dem Durstgefühl. Hierbei gibt es 2 Schwellen. Bei einer Osmolalität (des Plasmas) von....

  • 285 wird ADH sekretiert und gesprechertes Wasser freigegeben
  • 295 wird aktiv ein Durstgefühl vernommen

Schadvolles positives Feedback

Beispiel leichter Blutverlust (Kontrollmechanismen greifen gut, Überleben wahrscheinlich) gegenüber hoher Blutverlust (rot), wobei Blutdruck enorm sinkt und Symptome einsetzen, welche Blutdruck noch mehr senken, da das Herz diesen nicht mehr ausgleichen kann. 

Helfendes positives Feedback

Beispiel an Entbindung: Zu Beginn der Entbindung führen uterine Kontraktionen zu moderaten Dilatation des Gebärmutterhalses, was Nervenenden stimuliert. Diese leiten Informationen zu Hirn, welches Ocytocin über Hypophysehinterlappen ausschüttet. Dies wiederrum bewirkt eine erhöhte Kontraktion des Uterus-Muskels und somit zu einer erhöhten Dilatation des Gebärmutterhalses usw. 

 

Feedback vs. feedforward

Feedback: Korrigiert Störung nach Eintreten der Störung.

Feedforward: Korrigiert Störung indem es vorrausschauend handelt. 

Zusammenhang der Niere und ADH

Sobald die ADH konzentration im Plasma steigt, kann diere Niere Teile, die vorher Wasserundruchlässig waren, für Wasser durchlässig machen und so die Wasserresobtion steigern. Für kleine Änderungen der Osmolalität braucht es grosse Plasmaänderungen von ADH. ADH reguliert den Wasserhaushalt also auf 2 Wegen. Man kann es sich volgendermassen vorstellen

ADH wird bei erhöhter Plasmaosmolalität ausgeschüttet d.h. man hat eine relativ hohe Teilchenkonzentration bei relativ wenig Wasser. Die ADH-Ausschüttung selbst erhöht die Osmolalität aber auch. Da wir aber viele Teile im Plasma haben braucht es ummengen and ADH, um kleine veränderungen des Plasmas zu bewirken. Das ADH-Durst verhältnis braucht aber auch nur kleine Unterschiede.

d.h ADH reguliert den Wasserhaushalt durch seine Wirkung, aber auch durch seine Existenz an sich. (mühsam, aber Montani legt wert auf solche tiefen "Zusammenhänge")

Welches sind die wichtigen Nährstoffklassen und was sind ihre Energiewerte?

  • Proteine
    • Energiewert 4.1 kcal/g
  • Kohlenhydrate
    • Energiewert 4.1 kcal/g
  • Fette
    • Energiewert 9.3 kcal/g

Was ist der durchschnittliche Energieumsatz eines Menschen und wie setzt er sich zusammen?

Energieumsatz = Grundumsatz (ca. 1600-2000 kcal) + zusätzliche Energie 

Vitamine

Sind unerlässlich für das Abspielen eines essentiellen Metabolismus, haben keine energetische Funktion und können vom Organismus nicht selbst fabriziert werden.

Einfluss der aktiven NaCl-Resoption in der Niere

Durch die aktive Resoption wird ein konstanter Gradient von 200 zwischen Intra und Extrazellulär hergestellt. Dieser wird durch Pumpen herbeigeführt. Der Gradient von 200 entspricht dem Pumpenmaximum. Somit haben wir extrazellulär eine deutlich höhere Konzentration im aktiven Pumpzustand als Extrazellulär.

Schichten in der Verdauungswand

Es gibt 4 verschiedene Schichten, bei denen die Komponenten je nach Segment des Verdauungskanals variieren: 

  • Tunica mucosa (bedeckt das innere der Tube und beinhaltet: 
    • Lamina epithelialis (an der Oberfläche mit mikroskopischen Drüsen)
    • Lamina propria (mit Blut- und Lymphgefässen)
    • Lamina muscularis mucosae (aus glatter Muskulatur, enhält gastro-entero-endokrine Zellen (Hormonkontrolle der Verdauungsfunktionen)
  • Tela submucosa (lockeres Gewebe, enthält Nerven und Bestandteile des enterischen NS (ENS)
  • Tunica muscularis (fast immer aus glatten Myozyten bestehend, welche nachfolgende Strukturen bilden (beinhaltet auch Teile des enterischen NS): 
    • Stratum circulare interne
    • Stratum longitudinale externe
  • Tunica serosa oder Adventitia

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