Physiologie: Energiehaushalt & Temperaturregulation
Physiologie: Energiehaushalt (Quellen, Speicherung, Gewinnung, Umsatz, Regulation) & Temperaturregulation (Wärmebildung, -regulation, Effektoren, Grenzsituationen)
Physiologie: Energiehaushalt (Quellen, Speicherung, Gewinnung, Umsatz, Regulation) & Temperaturregulation (Wärmebildung, -regulation, Effektoren, Grenzsituationen)
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Flashcards
Was beinhaltet Energiehaushalt?
- Energieaufnahme
- Im wesentlichen Nahrung
- Kohlenhydrate, Fette, Proteine
- Energiestoffwechsel
- Umwandlung von Energieformen
- z.B. Glukose in Wärme
- Energiespeicherung
- ATP, Kreatinphosphat, Glykogen, Fett
- Energieabgabe
- Mechanische Arbeit
- Wärme
Was bedeuten Kohlenhydrate für den Energiehaushalt
- Hauptnahrungsquelle für Menschen
- Nährwert: 4 kcal/g
- Grösstenteils pflanzlich (Wurzeln, Samen, Früchte)
- Mono- und Disaccharide
- Saccharose, Glukose, usw.
- Polysaccharide
- Stärke (rasch oder langsam verdaulich)
- Zellulose (für Menschen unverdaulich)
Was bedeuten Proteine für den Energiehaushalt?
- Für Menschen: mehr tierische als pflanzliche Proteine
- Polypeptide aus 20 verschiedenen Aminosäuren
- 4 kcal/g
- 9 Aminosäuren sind essentiell
- Proteine sind wichtige Bausteine für alle Strukturen und Funktionen des Körpers
- z.B: Zellen,Wachstum, alle Organe, Muskeln, Nerven
Was bedeuten Fette für den Energiehaushalt?
- Wichtige Energielieferanten 9 kcal/g
- Triglyceride, gesättigte und ungesättigte Fettsäuren
- Cholesterin
- Zellmembranbestandteil
- Vorläufer von Steroidhormonen
- Phospholipide
- Zellmembranbestandteil
- Vorläufer von Botenstoffen (IP3)
Welche Moleküle Moleküle dienen der kurzzeitigen Speiherung von Energie, welche der langzeitigen Speicherung?
- Kurzzeit
- ATP
- Creatinphosphat
- Glucose
- Langzeit
- Glycogen
- Fett
Eigenschaften von ATP, woher kommt es?
Adenosintriphosphat: Energiewährung, Konvertierbar, sofort nutzbar; 30.6kJ/mol
- ATP Erzeugung aus Glucose
- (Ana)Arobe Glycolyse
- Citratzyklus
- Oxidative Phosphorylierung
- (Ana)Arobe Glycolyse
- ATP aus Fettsäueren
- Beta-Oxidation in Mitochondrien
Was ist Glykogen, wo wird es gespeichert, wie hoch ist der Energiegehalt?
- Polysaccharid aus Glucose
- ~ 5’000 kDa, 17.2 kJ/g Energiegehalt
- Speicherung in Granula in Leber und Skelettmuskel! • Abbau zu Glukose in Leber
- Etwa 1 % des Körpergewichts
- Energiespeicherung für Ruhebedarf von ~33 Stunden
Was kann man über Fett bezüglich Energie sagen?
- In Fettzellen, Leber- und Muskelzellen
- 39.5 kJ/g Energiegehalt
- Spaltung in Fettsäuren und Glyzerin mittels Lipasen
- Abbau zu Glukose in Leber
- Etwa 10 - 20 % des Körpergewichts
- Energiespeicherung für Ruhebedarf von ~ 60 Tagen
Was haben Proteine für die Energiespeicherung für eine Bedeutung?
- Normalerweise als Energiespeicher nicht relevant
- Hauptaufgabe: Struktur- und Funktionsproteine
- Beim Fasten oder Hungern bis zu 15 % des Energiebedarfs
- 18.1 kJ/g Energiegehalt
- Etwa 14 % des Körpergewichts
- Maximal 50 % mobilisierbar
- Energiespeicherung für Ruhebedarf von ~10 Tagen
Wie wird der Energiehaushalt kurzfristig Reguliert?
- Nahrungszufuhr
- Dehnungsrezeptoren im Magen
- Anstieg der Glucose im Plasma
- Modulatoren
- Ghrelin ("Hungerhormon"), produziert im leeren Magen
- Cholecystokinin ("Sattheitshormon"), im Duodenum produziert
- Emotionen, Umfeld
Wie wird der Energiehaushalt langfristig Reguliert?
- Kontrolle der Fettspeicher, halten des Sollgewichts.
- Hunger- und Sattheitszentren im Hypothalamus (anabol/katabol)
- Hormone:
- Leptin
- Von Adipozyten prodzuiert
- Hemmt Hunger
- Insulin
- Im Pankresa gebildet (Beta-Zellen)
- Hemmt Hunger
- Viel Körperfett: Insulinresistenz
- Adiponectin
- Von Adipozyten produziert
- Multiple metabolische Effekte
- Korreliert negativ mit Adipositas
- Leptin
Verbrauch von Energie durch?
- Grundumsatz
Minimale tägliche Energiemenge zur Aufrecherhaltung der Körperfunktion bei völliger Ruhe
Richtwert: 7’000 kJ pro Tag (bei 70 kg Gewicht) (ca. 80 Watt). Kann durch körperliche Belastung fast verdoppelt werden (Arbeitsumsatz). Extremwerte bei Spitzensportlern
Energieverbrauchende Prozesse
Muskelarbeit (Wirkungsgrad 15 - 25 %). Aufrecherhalten der Körpertemperatur Metabolismus, Homöostasemechanismen Zellulär: Stoffwechsel, Zellteilung, Ionengradienten, Aktionspotentiale, Zellsignale
Wodurch können Temperaturschwankungen entstehen?
- Physiologische Schwankungen:
- körperliche Aktivität
- Emotionen
- Menstruationszyklus
- Kern-Schale
- Zirkadiane Oszillationen
Was ist eine normale Körpertemperatur?
Zwischen 36°C und 37°C
Welche 4 Mechanismen des Wärmeaustausches mit der Umwelt gibt es?
- Wärmeleitung (Konduktion)
- Wärmeströmung (Konvektion)
- Wärmestrahlung (Radiation)
- Verdunstung (Evaporation)
Abkühlung über Wärmeleitung (Konduktion)?
Wärmetransport in unbewegtem Medium oder über Kontaktflächen Proportional zu Temperturgradient und Austauschfläche. Konduktivität von Wasser 25x grösser als Luft -> Unterkühlungsrisiko!
Abkühlung über Wärmeströmung (Konvektion)?
Wärme wird gradientunabhängig weggeblasen (Ventilator) Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst Wärmetransfer. Isolierende unbewegte Luftschicht (Kleider) "Wind-Chill Faktor"
Wärmeaustausch durch Währmestrahlung (Radiation)?
Wärme strahlt vom wärmeren zum kühleren Objekt (∆T). Auch über grosse Entfernungen (Infrarotlicht, Sonne). Strahlung folgt Temperaturgradient in 4. Potenz!
Abkühlung über Verdunstung?
Schwitzen 1 - 4 Liter pro Stunde (kurzfristig) Reservemechanismus Perspiratio insensibilis ~ 1 L / Tag (konstant, via Haut, Schleimhäute). Verdunstungswärme von Wasser: 2250kJ/l
Wie kann den Wärmeaustausch mit der Umwelt reguliert werden?
- Hautdurchblutung
- Schweissdrüssen
- Muskelkontraktion
- Braunes Fettgewebe
- Verhaltensänderung
Regulation der Wärme via Hautdurchblutung?
Wichtig zur Regulation der Wärmeabgabe Vasodilatation durch Reduktion der Sympathikusaktivität Änderung 0.5 - 10x
Diese Regulation verändert die Schalentemperatur
Regulation der Wärme via Schweissdrüsen?
50 - 400 Drüsen / cm Aktive Hautkühlung (Schalentemperatur) Hypotoner Schweiss (CFTR und ENaC) Sympathisch innerviert, via muskarinische Acteylcholinrezeptoren
ENaC:EpithelialNa+channel CFTR: Cysticfibrosistransmembrane conductance regulator (Teil eines Cl- Kanals)
Regulation der Wärme via Muskelkontraktion?
Wirkungsgrad 15-25%, Rest des Energieverbrauchs ergibt Abwärme. Erhöhung des Grundtonus Muskeltittern
Diese Regulation verändert die Wärmeproduktion
Regulation der Wärme via braunes Fettgewebe?
Braunes Fettgewebe (Neugeborene, Kleinsäuger). Reich an Mittochondrien. Zitterfreie Thermogenese. Beta-Oxidation entkoppelt von ATP Synthese
Wärmeproduktion gesteuert durch UCPI (uncoupling protein; Thermogenin)
Regulation der Wärme via Verhaltensänderungen
Zusammenkauern bei Kälte, Bekleidung, Behausung, Schattenzonen aufsuchen, Ventilator, Fell aufrichten, Gänsehaut etc.
Folgen von Hyperthermie und Sonnenstich?
- Wärmestau (Hyperthermie)
- Erhöhung der Kerntemperatur, Thermoregulation überfodert
- Hirnödem, Krämpfe, Delirium, Koma, Tod
- Sonnenstich
- Überhitzung des Kopfes
- Reizung der Hirnhäute (Meningismus)
- Übelkeit, Erbrechen
Maligne Hyperthermie?
Hypothermie?
- Kerntemperatur unter 35°
- Periphere Vasokonstriktion ⇒ Reduktion des Wärmeverlusts
- Muskelzittern ⇒ Steigerung der Wärmeproduktion
- Bei weiterem Absinken
- Herzrhytmusstörungen <27°
- Bewusstseinstrübung
- Kammerflimmern ~ 20°
- Künstliche Hypothermie
- Herzchirurgie (Reduktion des Metabolismus -> mehr Zeit)