Physiologie 1

• Molekulargenetik 
• Signalübertragung / Membrantransport 
• Biochemie des Stoffwechsels 
• Zellanatomie /Biophysikalische Membraneigenschaften 

• Funktion von Geweben und des physiologischen Systems des Gesamtorganismus 

• Vielzellige Organismen können viele Parameter ihrer inneren Umwelt selbst regulieren (Regulierer vs. Konformer) 
• Regulationsmechanismen beschleunigen oder verlangsamen viele physiologische Abläufe mithilfe antagonistischer Steuerung häufig negative Rückkopplungsschleifen inkl. Normalwert (Homöostase) 
• Systeme mit besonders schneller und starker Regulierung unterliegen meistens einer positiven Rückkopplung 
• Neg. RK: hält Variable konstant, pos. RK: verstärkt Veränderung 

• Große Teile des Phänotyps werden von den Genen im Genom (Genotyp) festgelegt 
• Epigenetik: Regulation von Transkriptionsprozessen, vererbbar ohne die Gensequenz zu verändern 
• aüßere Einflüsse --> Phänotypische Plastizität (reversibel <-> irreversibel

zufällige Schwankungen der Häufigkeit bestimmter Genotypen ( z.B. Waldbrand) 

Anpassung beruht auf der Variation eines Merkmals, dass durch natürliche Selektion o.Ä. entstanden ist, vererbt werden kann und den Fortpflanzungserfolg verbessert (vgl. AB-Resistenzen), Gendrift

• Physiologische Vorgänge gehorchen den Gesetzen von Physik und Chemie 
• Viele physiologische Vorgänge werden reguliert 
• Genotyp und Phänotyp sind verknüpft 
• Phänotyp ist ein Produkt der Evolution 

• Umgeben von Doppelmembran (Kernhülle) 
• Kommunikation mit Cytosol über Kernporen 
• Enhält das Hauptgenom, DNA- und RNA-Synthese sowie Prozessierung 

• Setzt äußere Membran des Zellkerns fort 
• System von Membranröhren, große Ausdehnung 
• Hauptort der Membranneubildung der Zelle 
• Synthese der meisten Lipide sowie Proteine zur Verteilung auf andere Organellen und an die Plasmamembran 
• Auf cytosolischer Seite oft mit Ribosomen bedeckt (Makromoleküle der Proteinsynthese, dann raues ER) 
• Glattes ER: Steroidhormonsynthese in Nebenniere, Entgiftung von Alkohol in Leber, … 

• Modifikation, Sortierung, Verpackung von Proteinen und Lipiden zur Sekretion/Versand an andere Organellen 

• Membranumschlossene Abschnürung zum Transport von Proteinen und anderen Molekülen zwischen den Zellkompartimenten 

• Verteilerstation: Sortierung von aufgenommenen Molekülen, evtl. Rückführung zum Golgi-Netzwerk 

• Erhalten geschädigte oder zellfremde Moleküle  
• Proteolytischer Abbau, auch von beschädigten gesamten Organellen 

• Kraftwerke der Zelle 
• Von zwei Membranen umgeben  
  • Mitochondrienmatrix innen, Intermembranraum zwischen den Membranen 
• Matrix: Ausstattung für Citratcyclus 
• Innere Membran: Enzyme für oxidative Phosphorylierungen und Transporte

• Netzwerk aus Proteinfasern 
• Gerüst für Zellmembran und Strukturanker für Organellen 
• Filamente des Cytoskeletts als Schienensystem an dem Vesikel entlangbewegt werden können 
• Bewegungsvorgänge möglich durch Motorproteine wie Myosin, Kinesin und Dynein

Mikrotubuli  

• Lange starre Röhren aus Tubulin 
• halten Organellen an ihrem entsprechenden Platz in der Zelle 

Mikrofilamente 

• kleine biegsame Ketten aus Actin 

Intermediärfilamente 

• Durchmesser zwischen Mirkotubuli und Mikrofilamenten, bestehend aus Monomeren 

• Temperaturabhängigkeit der Fluidität der Membran
• Heterogenität der Membranen 
• Lipid Rafts als Cholesterin und Glycolipid-angereicherte Abschnitte für Proteine mit längeren Transmembrandomänen 
• integrale und periphere Membranproteine

Extrazellulär

• Na⁺
• Ca²⁺
• Cl^-
• HCO^3-

^{Intrazellulär}

• K⁺
• A^-

• Ca-Na-Antiport
• Glukose-Na-Symport
• (3)Na-(2)K-Pumpe als ATPase, gegen den Gradienten

• Membrankanäle meist sehr spezifisch für ein bestimmtes Ion 
• Festladungen in der Kanalwand 
• Minima: Bindung an Festladung 
• Spontane Oszilierung zwischen Konformationen zur Überwindung der Energiebarriere 

Gesamtheit der chemischen Reaktionen durch die biologische Moleküle in den Zellen ineinander umgewandelt werden

 Molekülbausteine werden zu komplexen Makromolekülen verbunden

Abbau komplexer Makromoleküle 

Produktion der für die Biosynthese erforderlichen chemischen Energie (durch Katabolismus)

• Lebenswichtig da auch ohne Sauerstoff möglich 
• schnellste Produktion von ATP (notwendig für best. Gewebe) 
• Zwischenprodukte wichtige Substrate für andere Reaktionswege

1. Glukose +ATP-ADP => Glukose-6-phosphat (G6P) / Hexokinase (HK)
2. Glukose-6-phosphat => Fruktose-6-phoshat (F6P) /Phosphoglucoisomerase (PGI)
3. F6P +ATP-ADP => F1,6BP / Phosphofructokinase (PFK)
4. F1,6BP => Glycerinaldehyd-3-phosphat (GA3P) + Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) / Aldolase
5. DHAP => GA3P / Triosephosphatisomerase (TPI)
6. GA3P + 2 NAD+ - NADH => 1,3 Bisphosphoglycerat (2x ab hier alles) (1,3BPG) / GA3P-dehydrogenase
7. 1,3 BPG + ADP - ATP => 3-Phosphoglycerat (3-PG) / Phosphoglycerokinase (PGK)
8. 3-PG => 2-PG / Phosphoglyceratmutase (PGM)
9. 2-PG - H₂0 => Phosphoenolpyruvat (PEP) / Enolase
10. PEP + ADP - ATP => Pyruvat / Pyruvatkinase
11.  

• Mitochondrien: Entstehung von Acetyl-CoA aus verschiedenen Stoffwechselprodukten 
• Acetyl-CoA als Ausgangssubstrat des Citratcyclus (in Mitochondrien - innere Membran)
• Abbau zu CO 2 , chemische Energie in Form von Reduktionsäquivalenten (NADH, FADH2) und GTP gespeichert 
• Innere Mitochondrienmembran: Oxidation durch  Elektronentransportsystem oxidiert, freiwerdende Energie wird in einen elektrochemischen Protonengradienten umgewandelt 
• ATPasen nutzen diesen zum Aufbau von ATP 

• Relevant für Vielzahl von Geweben, Herz deckt 70% des Energiebedarfs aus Fettsäuren
• Ort: Mitochondrien 
• Endprodukt: Acetyl-CoA (=> Citratzyklus) 
• Ausgangssubstrat: CoA-Ester
  • Kurze FS: Aktivierung in Mitochondrien 
  • Lange FS: Aktivierung in Cytosol, dann Transport in Mitochondrien über Carnitinshuttle 
• Oxidation:  
  • zyklisch, Reduktion der FS um 2 C in Form von Acetyl-CoA pro Durchlauf,  
  • zwei Reduktionsäquivalente als Energiegewinn plus anschl. Citratzyklus 

1. Aktivierung  (ATP, CoASH - AMP+PPi)
2. Dehydrierung (FAD =>FADH2) / Oxidation
3. Hydratisierung
4. Dehydrierung /Oxidation (NAD+ => NADH +H+
5. Thiolyse CoASH => Acetyl-CoA 

1. Aktivierung  (ATP, CoASH - AMP+PPi)
2. Dehydrierung (FAD =>FADH2) / Oxidation
3. Hydratisierung
4. Dehydrierung /Oxidation (NAD+ => NADH +H+
5. Thiolyse CoASH => Acetyl-CoA 

• Transkription
• Translation
• Modifikation der Synthese/des Ablesens
• Aktivierung und Abbau 

• normalerweise inaktiv um Histone geschlungen = superspiralisiert
• Veränderung der Chromatinstruktur lässt Transkription zu

• Ribosom
• Initiationsfaktoren
• Elongationsfaktoren
• Hilfsproteine