Biomedizin

Extrazellulär:

- Natrium
- Calcium (stark kontrolliert)
- Chlorid

Intrazellulär:

- Proteine (gleichen die negative Ladung des Chlorids aus)
- Kalium

Osmolarität ist die Summe aller Ionen unabhängig von der Ladung bzw. sie gibt die Anzahl der osmotisch aktiven Teilchen pro Liter Lösung bzw. Untersuchungsmaterial an.
Der Körper hat überall eine Osmolarität von 290 mOsm/Liter und ist somi isoosmolar.

Wenn die Osmolarität kleiner als 290 mOsm ist handelt es sich um eine hypoosmolare Lösung.
Wenn die Osmolarität grösser als 290 mOsm ist handelt es sich um eine hyperosmolare Lösung.

Ist der Unterschied des osmotischen Druckes

Osmose bezeichnet die Diffusion einer Flüssigkeit durch eine selektiv-permeable Membran entlang eines Konzentrationsgefälles der Lösungsmittel im Bezug auf die gelösten Teilchen. Die Diffusion erfolgt in Richtung der höheren Konzentration.

Osmotischer Druck = c (Konzentration) x R (Gaskonstante) x T (absolute Temperatur)

Sie haben polare hydophile Köpfe und hydrophobe Fettsäureketten.

- Phospholipide
- Sphingolipide
- Cholesterin

Passiver Transport: Ermöglicht die Diffusion in Richtung des Konzentrationsgefälls (hohe Konzentration --> niedriger Konzentration)

- freie Diffusion: Braucht keine Membranproteine und ist nicht settigbar und kann nicht gehemmt werden. Die Triebkraft wird durch den Konzentrationsgradienten geliefert (Gase; hydrophobe Substanzen (Steroidhomone)).

--> Die Menge von Molekülen de in einer bestimmten Zeit über die Membran druchdringen sind von 3 Parametern abhängig (Fick'sches Diffusionsgestz):

- Diffusionsfläche
- Diffusionskoeffizient
- Schichtdicke bzw. Membrandichte

- erleichtere Diffusion: Ermöglicht den Transport von grösseren Molekülen durch spezifische Transportproteine. Die Triebkraft wird durch den elektrochemischen Gradienten des Substrates geliefert (Carriers; Kanäle). Sie sind sättigbar und es besteht eine macimale Konzentration (Anzahl Kanäle + Fähigkeit Moleküle pro Zeit zu transportieren).

Es handelt sich um einen Wasserkanal, d.h. sie bestehen aus Tetrameren mit 4 Wasserkanälen welche mit einer alpha_Helix in der Membran verankert sind. Sie sind nur für Wasser permeabel (nicht für Salze / Proteine). Menschen besitzen 11 Aquaporin-Isoformen.

Es sind porenbildende Transmembranporteine.

- Spannungsabhängige Ionenkanäle: Wenn ein Konzentratoinsunterschied intra- und extrazellulär besteht; kommt es zu einer Überspannung; durch die Spannungsänderung öffnen sich die Kanäle (hängt vom Membranpotenzial; der Spannungsdifferenz ab).

- Ligandabhänige Ionenkanäke (extra- und intrazellulär): Kanäle die sich öffnen sobald ein Ligand am Rezeptor gebunden hat.

- Mechanische Kanäle: Kanäle, die sich durch mechanische Spannung an der Zelloberfläche öffnen (Wellenlänge; Gehör)

Uniporter: Kann ein Molekül nur in eine Richtung transportieren.

Symporter: Kann auch andere Moleküle mittransportieren aber nur in eine Richtung.

Antiporter: Es findet einen Austausch statt.

Primäre aktive Transport: Der Transport findet gegen den Konzentrationsgradienten statt durch die Hydrolyse von ATP.

Sekundär aktiver Transport: Der Konzentrationsgradient wird vom primären AT aufgebaut und die Triebkraft kann als Transport für andere Substrate genutzt werden (Kotransporter; Natrium und Glucose)

- Transport (Akitv & Passiver Transport)

- Enzymatische Aktivität: Ein membranbeständiges Protein kann enzymatische Eigenschaften entwickeln; wodurch es verschiedene Schritte eines Stoffwechelpfades katalysiert werden können.

- Signaltransduktion: Rezeportprotein mit einer komplementären Bindungsstelle zur Form des Botenstoffs; die Bindung verursacht eine Konformationsänderung die eine weiterleitung des Siganls mit sich bringt.

- Zell-Zell-Erkennung: Glycoproteine werden als spezifischer Erkennungsmarker für andere Zellen bzw. um den Zelltyp zu erkennen.

- Zwischenzellverbindung: Wechselwirkung von Membranproteinen benachbarter Zellen durch tight junctions und gab junctions.

- Verankerung des Cytoskeletts und der extrazellulären Matrix (ECM); Zellgestalt aufrechterhalten durch Bindung von Mikrofilamenten an Membranproteine.

Direkter Zell-Zell Kontakt: Benachbarte Zellen kommunizieren durch die passenden Rezeptoren und Liganden.

Gab junctions: Es besteht eine direkte Verbindung des Cytoplasmas benachbarter tierischer Zellen und dies erlaubt die direkte Diffusion von im Cytosol gelösten Siganlmolekülen.

G-Protein gekoppelte Rezeptoren:

Tyrosin-Kinasen-Rezeptoren
Ionen-Kanal Rezeptoren
intrazelluläre Rezeptoren

Signalmolekül bindet am entsprechenden Rezeptor; es kommt zu einer Konformationsänderung des Rezeptors; was eine Bindung des G-Proteins erlaubt. Sobald alles zusammen ist wird das GDP ausgetauscht und es spalten sich je nach dem Untereinheiten ab.

Es handelt sich um eine intrazelluläre Substanz deren Konzentration als Antwort auf ein Primärsignal verändert wird. Es dient der Weiterleitung eines von aussen kommenden Signals, dass die Zellmembran nicht passieren kann.

- cAMP (zyklisches AMP)
- Inositoltriphosphat (IP3) / Diacylglycerin (DAG)
- Calciumionen

Ein Signalmolekül bindet am Rezeptor wodurch das G-Protein aktiviert wird und eine Untereinheit abgespalten wird. Es das Adenylylcyclase welche ATP in den second messanger cAMP umwandelt und nun ist dieses Enzym aktiviert.

Gliazellen (gli gr. Leim) wurden früher als Stütz- und Haltezellen bezeichnet. Sie unterstützen aber noch viele weitere neuralen Funktionen:

- Signalweiterleitung; Bildung der Myelinschicht
- Schutz von Infektionen und Nährstoffversorgung
- pH Wert regulieren
- Kaliumkonzentration konstanthalten

PNS (peripheres Nervensystem):
- Mantelzellen: Umhüllen den Zellkörper der Nervenzellen
- Schwann'sche Zelle: Isolation durch Myelinschicht

ZNS (zentrales Nervensystem):
- Oligodendrozyten: Isolation
- Microgalia: Immunzellen des ZNS
- Astrozyten: Ionenhaushat (Signalübertragung)
- Ependymzellen: Funktion wie die Mantelzellen

-60 mV bis -80 mV

Eine sempermeable Wand trennt das Zellinnere vom Zelläusseren wobei die Ionenkonzentrationen sich unterscheiden. Die Ionenflüsse durch die Zellmembran erzeugen elektrische Signale bzw. eine Änderung des Membranpotenzials. Die gesteuerten Ionenkanäle kontrollieren die Ionenpermeabilität.

Das Membranpotenzial kann durch die Nernst-Gleichung berechnet werden.

Das Membranpotenzial befindet sich in Ruhe bei ungefähr -70 mV. Wenn ein Reiz den Schwellenwert (-50 mV) übersteigt kommt es zu einem Aktionspotenzial. Dies läuft nach dem Alles-oder-Nichts-Gesetz ab. Bei übersteigen des Schwellenwerts öffnen sich die  Natriumkanäle (Depolarisation) und es kommt zum Natriumeinstrom in die Zellen. Ab einem gewissen Potenzial schliessen sich diese wieder und die Kaliumkanäle öffnen sich und es kommt zu einem Kaliumausstrom (Repolarisation). Das Membranpotenzial sinkt wieder, sogar unter das Ruhepotenzial (Hyperpolarisation). Das Ruhepotenzial wird druch die Natrium-Kalium-Pumpe (3 Natrium raus, 2 Kalium rein) wieder hergestellt.