Physiologie - 1. Grundlagen

Zusammenschluss verschiedener Organe zur Erfüllung einer Funktion.

Organsysteme des Menschen:

• Haut
• Stütz- und Bewegungsapparat
• Respiratorisches System: Atmungssystem
• Kardiovaskuläres System: Herz-Kreislaufsystem
• Lymphohämatopoetisches System
• Nervensystem
• Gastrointestinalsystem: Verdauungssystem
• Urogenitalsystem: Fortpflanzungssystem und Harntrakt
• Sinnesorgane
• Hormonsystem
• Immunsystem

Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustandes (inneres Milieu) eines offenen dynamischen Systems durch einen internen regelnden Prozess.

Beispiele:

• Osmoregulation: Wasserhaushalt
• Thermoregulation: Körpertemperatur
• Blutdruck
• Blutzucker
• Säure-Basen-Haushalt: pH-Wert
• Metabolismus: Energieregulation

Regulation der Zusammensetzung der Extrazellulärflüssigkeit: Verhältnis von Wasser zu Natrium, Chlor, Kalium, Kalzium.

Körperwasser: ca. 60 % des Körpergewichts.

• Intrazellulär: ca. 66%
• Extrazellulär: ca. 33%
  • Interstitiell (Zwischenzellgewebe): ca. 22%
  • Transzellulär (Liquor, Gelenkflüssigkeit): ca. 2%
  • Intravasal (Blutgefässe): ca. 9%
• Rest: ca. 1% im Magen-Darm-Trakt

(lat. diffundere: ausgiessen, verstreuen, ausbreiten)

Selbsttätige Vermischung von Stoffen aufgrund eines Konzentrationsgefälles vom höher zum weniger konzentrierten Ort bis zur gleichmässigen Verteilung.

Brownsche Molekularbewegung: ungerichtete Zufallsbewegung von Teilchen aufgrund ihrer thermischen Energie.

(gr. osmos: Eindringen, Stoss, Schub, Antrieb)

Übertritt von Wasser oder anderem Lösungsmittel von einer weniger in eine stärker konzentrierte Lösung durch eine semipermeable Membran, die für das Lösungsmittel, jedoch nicht für die darin gelösten Stoffe durchlässig ist.

Beispiele:

• Wasserrückresorption in Nieren

Puffersysteme des Blutes zur Regulation des pH-Werts.

Offen:

• Kohlensäure-Hydrogencarbonat-Puffer

Geschlossen:

• Hämoglobin-Puffer
• Proteinatpuffer
• Phosphatpuffer

Konzentration an Wasserstoffionen (H⁺-Ionen) in wässriger Lösung:

pH = -log₁₀ (H⁺) oder H⁺ = 10^-pH

pH-Werte allgemein:

• neutral: 7.0
• sauer (azid, mehr H⁺-Ionen): < 7.0
• basisch (alkalisch, weniger H⁺-Ionen): > 7.0

pH-Werte im Blut:

• neutral: 7.35 - 7.45
• sauer: < 7.35, Azidose
• basisch: > 7.45, Alkalose

Kurztest mit Lackmuspapier: sauer: rot, basisch: blau

CO₂ wird nach aussen abgegeben.

Kohlensäure-Hydrogencarbonat-Puffer:

HCO₃^- + H⁺ ⇔ H₂CO₃ ⇔ CO₂ + H₂O

zu basisch (zuwenig H⁺-Ionen): aus Kohlendioxid und Wasser erstellte Kohlensäure spaltet sich in Hydrogencarbonat-Ion (früher Bicarbonat-Ion) und Proton

zu sauer (zuviel H⁺-Ionen): Hydrogencarbonat-Ion bindet sich mit Proton zu Kohlensäure, diese zerfällt zu Kohlenstoffdioxid und Wasser

Regulierung:

• kurzfristig: reduzierte bzw. verstärkte Atmung
• langfristig: Nieren halten Protonen zurück bzw. scheiden sie aus

CO₂ wird nicht nach aussen abgegeben.

• Hämoglobin-Puffer:
  sauerstofftransportierende Proteine der Erythrozyten (rote Blutkörperchen) im Sauerstoffkreislauf
• Proteinatpuffer: Plasmaproteine
• Phosphatpuffer: anorganisches Phosphat

Stoffwechsel

Gesamtheit der biochemischen Prozesse im Organismus, die als Folge zur Umwandlung von Stoffen führt.

• Metabolit: beteiligter Stoff
• Katalysator: nicht beteiligter Stoff, Auslöser, Umwandler

Arten:

• anabol
• katabol
• amphibol: anabole und katabole Schritte

Biokatalysator, Katalysator für biochemische Reaktionen

Eigenschaften:

• Enzymnamen beschreiben die katalysierte Reaktion und enden auf -ase
• mehrheitlich Proteine
• oft auf Coenzyme (vielfach Vitamine) angewiesen

Energieverbrauch durch Aufbau körpereigener Stoffe aus einfachen Bausteinen.

Beispiele:

• Photosynthese
• Baustoffwechsel: Aufbau und der Erhaltung der Körpersubstanz

Erzeugung von energiereichen Stoffen aus energieärmeren Stoffen mit Hilfe von Lichtenergie.

6H₂O + 6CO₂ = C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Wasser und Kohlendioxid = Traubenzucker (Glukose) und Sauerstoff

Katalysatoren: Blattgrün und Sonnenlicht

Energielieferung durch Abbau von chemisch komplexen Nahrungsstoffen (Nährstoffen) zu einfacheren Stoffen.

Beispiele:

• Energiestoffwechsel: Aufrechterhaltung der Körperfunktionen

Organische und anorganische Stoffe, die von Lebewesen zu deren Lebenserhaltung aufgenommen und im Stoffwechsel verarbeitet werden.

Makronährstoffe:

• Eiweisse (Proteine)
• Kohlenhydrate (Saccharide)
• Fette (Lipide)

Mikronährstoffe:

• Vitamine
• Mineralstoffe
• Spurenelemente

Proteine, bestehen aus Aminosäuren.

Funktionen:

• Baustoffwechsel: Strukturproteine, z.B. Hauptbestandteil des Muskels
• Energiestoffwechsel: Citratzyklus
• Enzyme (Biokatalysatoren)
• Transportproteine
• Ionenpumpen

Saccharide, bestehen aus Glucose (Monosaccharid).

Funktion: Rasche begrenzte Energiebereitstellung.

Kurzfristig wird Glucose als Glycogen in der Leber und im Muskelgewebe gespeichert. Wenn die Versorgung der Gewebe mit Kohlenhydraten größer ist als ihr Verbrauch, wird der Überschuss in Fett umgewandelt und gespeichert.

Unterteilung entsprechend Grösse bzw. Verkettung:

• Monosaccharide (Einfachzucker)
• Disaccharide (Zweifachzucker)
• Polysaccharide (Mehrfachzucker)

Lipide, bestehen aus Glyzerin und Fettsäuren.

Funktionen:

• Langsame länger andauernde Energiebereitstellung
• Schutz- und Isolationsfunktion (Haut)
• Vehikel für fettlösliche Vitamine

Arten:

• Triglyzeride (Neutralfette): 1 Glycerinmolekül und 3 Fettsäurenmoleküle
  • gesättigte Fettsäuren: Einfachverbindungen
  • einfache ungesättigte Fettsäuren: Doppelverbindungen
  • mehrfach ungesättigte Fettsäuren: zwei- oder dreifache Doppelverbindungen
• andere Lipide:
  • Cholesterin
  • Phospholipide: 1 Glyzerinmolekül und 2 Fettsäurenmoleküle, z.B. Lecithin für den  Aufbau Zellmembran

Lebensnotwendige organische Nährstoffe, welche der Organismus nicht selbst herstellen kann.

Funktion: oft Coenzyme (Hilfsenzyme)

fettlöslich (lipophil):

• A: Retinol
• D: Cholecalciferol (D2, D3)
• E: Tocopherol
• K1: Phyllochinon
• K2: Menachinon

wasserlöslich (hydrophil):

• B1: Thiamin
• B2: Riboflavin
• B3: Niacin (Nicotinsäureamid und Nicotinsäure)
• B5: Pantothensäure
• B6: Pyridoxin
• B7 (H): Biotin
• B9, B11: Folsäure
• B12: Cobalamin
• C: Ascorbinsäure

Lebensnotwendige anorganische Nährstoffe, welche der Organismus nicht selbst herstellen kann.

• Mengen- oder Makroelemente
• Spuren- oder Mikroelemente

Makroelemente, Mineralstoffe mit mehr als 50 mg pro kg Körpergewicht.

Kalzium (Ca²⁺): Blutgerinnung, Muskulatur, Nervensystem, Knochen

Chlor (Cl^-): Wasserhaushalt, Säuren-Basengleichgewicht, Nieren-Magensekretion

Kalium (K⁺): Zelle, Mitochondrien, Ribosmen, Erythrozyten, Nerven, Muskeln

Magnesium (Mg²⁺): Muskelzuckungen

Phosphor (P⁺): Phosphorsäuren

Schwefel (S^-): einige Aminosäuren

Natrium (Na⁺): Wasserhaushalt (osmotischer Druck)

Mikroelemente, Mineralstoffe mit weniger als 50 mg pro kg Körpergewicht.

• Eisen (Fe): Ausnahme: ca. 60 mg
• Kobalt (Co)
• Chrom (Cr)
• Kupfer (Cu)
• Mangan (Mn)
• Molybdän (Mo)
• Selen (Se)
• Zink (Zn)
• Iod (I)
• Fluor (F)
• Silizium (Si)
• Vanadium (V)

• Knochen: Gerüst, Skelettsystem
• Muskeln
• Bänder und Sehnen

• Flexion/Extension: Beugung/Streckung
• Anteversion/Retroversion: Bewegung ventral/dorsal
• Abduktion/Adduktion: Abspreizen/Anziehen
• Innen-/Aussenrotation
• Pronation/Supination: Ein-/Auswärtsdrehung