MG 2

= krankhafte Ablagerungen in Arterien

= Elastizitätsverlust und Verhärtung der Arterien

= „Arterienverkalkung“

- Schäden der Arterienwand und der Gefässmuskelschicht - Bewegungsmangel
- Rauchen
- Diabetes mellitus
- Hypertonie
- Alter

- Herzinfarkt
- Schlaganfall
- Niereninsuffizienz

- Bewegung

- Cholesterinsenkung
- Bypassoperation
- Aufdehnung und Stents

Schlüsselrollen für die Arteriosklerosenentstehung spielen das LDL- Cholesterin, reaktive Sauerstoffradikale, das Stickstoffmonoxid (NO), das vom Endothel der Gefässe gebildet wird, und eine Endothelverletzung.

Normalerweise besteht ein Gleichgewicht zwischen NO und Sauerstoffradikale. NO kommt eine Schutzfunktion hinzu, indem es u.a. Gefässe entspannt, das Einwandern von Makrophagen in die Intima vermindert und die Thrombozytenaggregation hemmt.

Häufen sich nun Sauerstoffradikale im Blut an, wird die Verfügbarkeit von NO herabgesetzt und dadurch seine Schutzfunktion vermindert. Kommt es hierdurch zu Endothelschädigung, heften sich Monozyten am Endothel an, nisten sich als orsständige Makrophagen in die Intima ein und führen zu einer Entzündung.

Bei zu hohem LDL-Cholesterin-Spiegel nehmen nun die Makrophagen in hohem Ausmass LDL-Cholesterin auf und es bilden sich Schaumzellen (—> Hauptbestandteil der arteriosklerotischen Plaques). Diese können reissen und Thromben im Gefäss herbeiführen. Durch Einlagerung von Kalksalzen in die geschädigte Intima entstehen Verkalkungen. Die Gefässe werden zunehmend enger bis zum Verschluss.

• entzündlich-rheumatische Erkrankungen - z.B. rheumatoide Arthritis

• nicht-entzündliche, degenerative rheumatische Erkrankungen - v.a. Arthrosen

• Erkrankungen des Bewegungsapparates infolge Stoffwechselkrankheiten - z.B. Gicht
- Osteoporose

Bei einer Fibrose enthält ein Gewebsverband zu viel kollagenes Bindegewebe.

• Ursachen:
- länger dauernde Entzündungen (etwa: rheumatische Erkrankungen)
- nicht-entzündliche Ödeme (z.B. stauungsbedingte Unterschenkelödeme) - Nekrosen von Funktionsgeweben (Parenchym) mit narbiger

Bindegewebsvermehrung (z.B. beim Herzinfarkt)
- schwere alkoholtoxische Leberschädigung mit Leberzelluntergang

—> Fibrosen bewirken eine Verhärtung (Sklerosierung) und Elastizitätsabnahme des betroffenen Gewebes —> kann zu schweren Funktionsstörungen führen (z.B. Beweglichkeit eines Gelenkes, Dehnungsfähigkeit der Lungen, Durchgängikeit eines Gefässes beeinträchtigt)

Die Zelle

• Zellmembran
• Nukleus (=Zellkern)
• Zellorganellen (=„Zellorgane")
• Zytoplasma (=Grundsubstanz / gesamter lebender Inhalt der Zelle)

Zytoplasma - Zellorganellen = Zytosol

Auch Zellplasma genannt. Darin spielen sich die ganzen Stoffwechselprozesse ab.

Die Grenzschicht zwischen Innen und Aussen. Sie scheidet extrazelluläre Flüssigkeit von intrazellulärer Flüssigkeit.

Sie ist wie die „Haut“ und das „Sinnesorgan“ der Zelle. Sie nimmt Reize auf und verhält sich dementsprechend situativ bedingt auch anders.

Die Zellmembran unterliegt einem einheitlichen Bauplan: der Lipid- Doppelschicht.

Diese Lipid-Doppelschicht besteht aus lauter kleiner Phospholipide.

Ein Phospholipid besteht aus einem hydrophopen/liphophilen Schwanz und einem hydrophilen/lipophoben Kopf. So stellen sie das Gerüst der Membran dar.

Eingelagert in die Membran sind verschiedene Proteine. Diese sind für die meisten Membranfunktionen verantwortlich. Je nachdem sind sie:

• Rezeptor
• Enzym
• Transportprotein

Diese Proteine entscheiden welche Stoffe ins Zellinnere eintreten und welche nicht (=selektive Permeabilität / Semipermeabilität).

Manche dieser Proteine sind nur an die Membran angelagert, andere durchdringen sie (=Transmembran-Proteine),

Zusätzlich sorgt Cholesterin in der Lipid-Doppelschicht für Stabilität.

Sie entscheiden welche Stoffe ins Zellinnere eintreten und welche nicht (=selektive Permeabilität).

• Rezeptoren
• Enzyme
• Transportproteine

Unter Stoffwechsel (Metabolismus) versteht man sämtliche im Organismus ablaufende chemische Reaktionen.

• Energiestoffwechsel

• Leistungsstoffwechsel

Im Energiestoffwechsel wird die energiereiche Nahrung abgebaut (Katabolismus) und die dabei frei werdende Energie (Verbrennungsenergie) in erster Linie in Form von ATP konserviert.

Im Leistungsstoffwechsel benutzt die Zelle das ATP für energieverbrauchende Leistungen:

• Transport und Bewegung
• Wahrnehmung und Informationsverarbeitung • Aufrechterhaltung des inneren Milieus
• Aufbau von Zellsubstanz (Anabolismus)

Energieerzeugung ohne Sauerstoff. Die im Zytoplasma stattfindende Glykolyse ist der erste Teil des Glukosestoffwechsels, das ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Pyruvat* umwandelt. Obwohl die Energieausbeute gering ist (pro gespaltene Glukosemolekül nur zwei ATP) hat die Glykolyse den Vorteil, dass die Zellen auch bei Sauerstoffmangel Energie erzeugen können.

*in verschiedenen Stoffwechselvorgängen von Bedeutung

Acetyl-Coenzym-A ist das zentrale Molekül des Energiestoffwechsels. Steht genügend Sauerstoff zur Verfügung, so tritt das Endprodukt der Glykolyse, das Pyruvat, ins Mitochondrium ein und verbindet sich mit Coenzym-A (CoA- SH) unter Abspaltung von CO2 zum Acetyl-Coenzym-A ~ hierbei fällt kein ATP an, es wird aber NAD zu NADH reduziert. NADH kann später in der Atmungskette verwertet werden und so Energie bringen.

Acetyl-Coenzym-A ist ein zentrales Molekül im gesamten Energiestoffwechsel. Neben dem Glukoseabbau führt auch der Fettsäureabbau und der Abbau einiger Aminosäuren zu Acetyl-CoA.

= Tricarbonsäure-, Zitronensäure-, Krebszyklus

Der Zytratzyklus findet in den Mitochondrien statt. Pro eingeschleustes Acetyl-Coenzym-A entsteht ein energiereiches Phosphat (Guanosintriphosphat —> GTP), das direkt ein ADP in ATP überführen kann. Als reduzierte Co-Enzyme fallen NADH und FADH2 an, die in der Atmungskette verwertet werden.

Der Zitratzyklus ist nicht nur von Bedeutung für den Glukoseabbau. Verschiedene katabole Stoffwechselvorgänge münden indirekt oder direkt in den Zitratzyklus und gleichzeitig liefert der Zitratzyklus Ausgangsstoffe für viele anabole Stoffwechselreaktionen.

= Elektronentransportkette

In den ersten 3 Schritten werden durch Reduktionsreaktionen Elektronen an Co-Enzymen gebunden. Die Atmungskette führt nun diese Elektronen dem Sauerstoff zu, dabei entstehen Wasser und eine grosse Menge von Energie, die zur Regeneration von ATP verwendet werden.

Die „Regeneration“ des ATP besteht darin, dass ADP mit einem Phosphat verbunden wird. Atmungskette und Phosphorlyierung von ADP sind unmittelbar verknüpft —> oxidative Phosphorylierung

Im Verlauf der Atmungskette werden die Elektronen von NADH und FADH2 nicht auf einmal auf den Sauerstoff übertragen, sondern von den beteiligten Enzymen und Coenzymen „schrittweise“ weitergereicht sodass „schrittweise“ 32 ATP-Moleküle entstehen.

Glukose + 36 ADP + 36 Phosphat + 6 O2 —> 6CO2 + 6 H2O + 36 ATP

• Laktat
• Wasser
• Kohlendioxid

Zellmembranen stellen aufgrund ihrer Semipermeabilität für viele Substanzen ein Hindernis dar, da sie begrenzt durchlässig ist. Daher unterscheidet man unter aktiven und passiven Transportprozessen.

Transport durch die Membran ohne Verbrauch von Energie:

• Diffusion

• Osmose
• Filtration

Prozess der nur mit Zufuhr von Energie stattfindet.

= Konzentrationsausgleich

Die Zellmembran verhindert den Austausch zwischen Zytosol und extrazellulärer Flüssigkeit und hilft somit einen Zustand aufrechtzuerhalten, der gegen die Natur geht, da sich zwei Flüssigkeiten immer miteinander vermischen möchten.

In den Flüssigkeiten sind die jeweiligen Teilchen aufgrund ihrer kinetischen Energie (=Brown’sche Molekularbewegung) stets in Bewegung. Die Zellmembran steht massiv unter Spannung. Naturgegeben beginnen sich die Teilchen zu vermischen - vom Ort höherer Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration (wie z.B. Tintentropf im Wasser).

= Lösungsmitteltransport

Osmose ist die einseitige Diffusion eines Stoffes (im Menschen immer Wasser) durch eine semipermeable Membran. Wasser kann diese Membran immer passieren, grössere Moleküle wie Zucker oder Salz allerdings nicht.

Da immer ein Konzentrationsausgleich zwischen Innen- und Aussenraum bestrebt wird, fliesst das Wasser von dort wo es mehr Wasser hat (weniger gelöste Teilchen), in Richtung dessen Ort mit weniger Wasser (mehr gelöste Teilchen). Osmotischer Druck besteht solange, bis es zum Ausgleich der Konzentrationen auf beiden Membranseiten kommt. Ist dieser Zustand erreicht, fliesst in beide Richtungen die gleiche Menge an Wasser (=isotonischer Zustand).

Beispiel: Kirsche, schrumpelige Haut im Bad

Die osmotische Regulation bezeichnet einen biochemischen Vorgang, der den Konzentrationsausgleich von gelösten Stoffen innerhalb eines Organismus zum Ziel hat.

Die Osmoregulation führt im Falle eines biochemischen Ungleichgewichts zur Entstehung von Ödemen.

Durch das Ineinandergleiten von Aktin- und Myosinfilamenten verkürzen sich die Sarkomere, und es entsteht eine Muskelkontraktion. Für die Kontraktion werden Nervenimpulse von Motoneuronen, ATP-Moleküle und Kalzium gebraucht. Das Eindringen von Kalzium-Ionen verursacht eine Ausschüttung von Azetylcholin, deren Moleküle an Rezeptoren binden und die Durchlässigkeit des Sarkolemms für Natrium- und Kalium-Ionen verändert, wodurch die elektrische Erregung des Motoneurons auf die Myofibrillen der Skelettmuskelfaser weitergeleitet wird.

Damit ein Neuron Informationen in elektrische Impulse übersetzen kann, braucht es mindestens zwei verschiedene Zustände: einen Ruhezustand („Aus) und einen Aktionszustand („Ein“). Wie beim Computer — ein oder aus — alles oder nichts.

Der Ruhezustand entspricht bei der Nervenzelle das Ruhepotenzial.

Die Ionenpumpen regulieren den Austausch von Natrium- und Kaliumionen durch die Membran und gewährleisten so aktive Aufrechterhaltung des Spannungzustandes, also des Konzentrationsunterschieds der Ionen zwischen der Innen- und der Aussenseite der Zellmembran.

Sogar im Ruhezustand besteht über der Zellmembran eine Spannung (ca. 70mV). Das Zellinnere ist gegenüber dem Zelläusseren negativ geladen, deshalb spricht man von -70mV.

Aufrechterhaltung des Spannungzustandes = Ruhe(membran)potenzial

Dieser Konzentrationsunterschied von Ionen innerhalb und ausserhalb der Zelle ist Voraussetzung für die Erregbarkeit einer Zelle und möchte deshalb aufrecht erhalten werden, was die Natrium-Kalium-Pumpe macht.

In einem Pumpzyklus werden unter ATP-Verbrauch drei positive Natrium- Ionen hinausbefördert und im Gegenzug werden zwei positiv geladene Kalium-Ionen in die Zelle gebracht.

Pro Zyklus verliert der Zellinnenraum ein positiv geladenes Teilchen und wird im Ergebnis negativer.

• Kernkörperchen
• Chromatin (=DNA-Fäden)
• Nuklear-Sol (=Kernflüssigkeit) • Kernhülle
• Kernpore