Anatomie VL 02 Grundlagen Physiologie - Ambulantes Zentrum für ...

Einführung in die Anatomie und Physiologie 

11.Grundlagen Grundlagen der Physiologie 

Frank Käßner , AZLS Cottbus

Vorlesungsplan 

Vorlesungsplan 

15. 4. 2010 Grundlagen der Physiologie, Zelle und Gewebe 

29. 4. 2010 Physiologie des Bewegungsapparates, des Blutes und 

des endokrinen Systems 

27 27.5. 5 2010 Physiologie des Herz- Herz und Gefäßsystems 

10. 6. 2010 Physiologie der Atmungsorgane 

24.6. 2010 Physiologie der Verdauungsorgane, Harnwege und 

und Geschlechtsorgane; Fortpflanzung und Geburt 

8.7. 2010 Physiologie des Gehirns, Nervensystem und der Sinnesorgane 

Dr. med. Frank Käßner Ambulantes Zentrum für Lungenkrankheiten und Schlafmedizin

Inhaltsübersicht 

1 1. Grundlagen der Physiologie/ Pathophysiologie 

2. Grundlagen der Physiologie der Zelle 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 


Einführung in die Physiologie und Pathophysiologie 

Literatur 

-“Der Körper des Menschen“ (Adolf Faller, Michael Schünke, 2008) 

-“Der Mensch, Anatomie und Physiologie“ (Johann S. Schwegler, 2002) 

-“Physiologie“ Physiologie ( Behrends et all all, 2009 ) 

Weitere Quellen: 

www.physiologie-online.com 

p y g 


Grundlagen der Physiologie/ 

Pathophysiologie 

Physiologie: (griech.)Physis + Logos = 

Lehre von natürlichen Lebensvorgängen 

umgangssprachlich hli h hheißt ißt physiologisch h i l i h : „ natürlich“, tü li h“ „nicht i ht pathologisch th l i h “ 

Pathophysiologie: Lehre von krankhaften Veränderungen 

Anatomie:(griech.): „Zergliederung“ Wissenschaft vom Bau der 

Lebewesen Anatomie: Hardware 

Physiologie: Software 




-Begriffsprägung : 1525 

-Jean Francois Fernel (1497-1558) 

-französischer Arzt und Astronom(!) () 

(entdeckte das Rückenmark,bestimmte 

Erdumfang mittels Meridianmessung 

Paris-Amiens) 




• Ph Physiologie i l i war i in d der AAntike tik d der BBegriff iff für fü die di gesamte t NNaturwissenschaft- t i h ft und d auch h di die 

moderne Physiologie bietet das gesamte Spektrum experimenteller und analytische Methoden...., 

nun allerdings in Anwendung an das Lebendige und seine Funktionen.... auch insofern- aber nicht 

nur ddeshalb- h lb iist t die di Physiologie Ph i l i di die MMutter tt aller ll Di Disziplinen i li d der kli klinischen i h MMedizin...“ di i “ (J (J. C C. 

Behrends) 

• „Die Physiologie sucht nach dem Unterschied zwischen dem Ganzen und der Summe seiner 

Teile. Die Suche führt vielleicht am nächsten an das heran, was Leben und Krankheit ausmacht.“ 

(H. Ehmke) 

• „Die Physiologie y g ist ein riesiger g Abenteuerspielplatz p p für neugierige g g Menschen. Sie bietet eine 

gigantische Vielfalt von spannenden Forschungsfragen, die letztlich alle darauf zielen, den 

Menschen zu verstehen “ (St. Frings) 

• „Das Faszinierende der Physiologie entsteht, wie bei anderen Wissenschaften auch, im Auge des 

Betrachters. Aber dieses ist ein physiologischer Prozess und das ist das Faszinierende.“ (E. 

Wischmeyer) 



1. Grundlagen der Physiologie 

1.Grundlagen der Physiologie 


2.Grundlagen der Physiologie der Zelle 



11.Grundlagen Grundlagen 


1. 1. Stoffmengen und Konzentrationen 

1.1. Stoffmengen und Konzentrationen 

1.2. Osmose 

1.3.Stofftransport 


1. Grundlagen der Physiologie 1. 1. Stoffmengen und Konzentrationen 

11.1. 1 Stoffmenge und Konzentration 

Di Die unterschiedliche t hi dli h KKonzentration t ti eines i I Ions oder d MMoleküls l kül i in 

Zellkompartimenten ist Grundvoraussetzung für alle zellulären Prozesse. 

Um die Konzentration eines Moleküls anzugeben, benötigt man 

ein Maß für seine Menge: 

Masse 

Kg Kg, gg, mg 

Stoffmenge mol, mmol 

Volumen l, ml m³ 

1 Liter = 10x10x10 cm³ 




• 1 mol enthält 6,022 x10²³ Teilchen (Avogadro – Konstante) 

• Dies entspricht der Anzahl von ¹²C – Atomen in 12 g reinem Kohlenstoff 

• Die atomare Masseeinheit wird definiert als 1/12 eines Kohlenstoffatoms ¹²C und 

wird in Da (Dalton) angegeben. 

• Das relative Molekulargewicht eines Atoms oder Moleküls wird auf diese 

Masseneinheit bezogen, d. h. reines ¹²C hat die Massenzahl 12. 

• Aus der Massenzahl (Atom- oder Molekulargewichtstabelle) lässt sich demnach 

ableiten ableiten, wie ie viel iel Gramm einer Substanz S bstan man benötigt benötigt, um m eine bestimmte 

Konzentration in einem Lösungsmittel herzustellen. 

• Wieviel Gramm NaCl muß man in 1 Liter lösen lösen, um eine Lsg Lsg. der Konzentration 

von 1mol/ l zu bekommen, wenn die Massenzahl von NaCL 58,44 Da beträgt? 



11 1.1. St Stoffmenge ff und d Konzentration 

K t ti 

Molare Konzentration -mol/l mol/l (Volumen) 

Molale Konzentration -mol/kg (Masse) 

Aktivität: Durch die in höher konzentrierten Lösungen 

wirkenden Anziehungskräfte können sich nicht alle Teilchen 

völlig ölli unabhängig bhä i voneinander i d bewegen. b Deshalb D h lb ist i t die di 

wirksame Konzentration/Aktivität A kleiner als die wirkliche 

Konzentration c: 

A= c x f 

der Aktivitätskoeffizient f ist eine komplexe Funktion der 

Ionenstärke I 




Ph- Wert: beschreibt die Konzentration freier Wasserstoffionen ([H+]) 

Eigenschaften von Proteinen sind stark von der sie umgebenen 

H+Ionenkonzentration abhängig 

Diese kann sich um mehrere Zehnerpotenzen ändern 

Ph =-log [H+] (negativer dekadischer Logarithmus) 

Magen: ph =1 

Blut: ph= ph 7,36-7,44 7,36 7,44 

< 7,36 =Azidose 

>7,44 = Alkalose 

Urin: ph= 4,5-8,0 

=Ionenkonzentration 100 mM 

=Ionenkonzentration 39nM (39,8 x 10 ־9) 

Ionenkonzentration 39nM (39,8 x 10 9) 

schmaler ph-Bereich wird durch Puffer 

gesichert: 

CO2/HCO3־ und Proteine (vor allem Hb) 



Referenzskala für Urinteststreifen ( “U “U-stix” stix” ) 


Blutgase 

• 02/ CO2 , mmHg, g, kPa 


• P Gas = F Gas x P gesamt 

• Jedes Gas übt üb innerhalb e a b eines e es Gasgemischs Gasge sc s eeinen e Teildruck e d uc 

( Partialdruck P Gas) des Gesamtdrucks (P gesamt) aus, der seinem 

Anteil am Gemisch (Fraktion F Gas) proportional ist. 

• Dalton Gesetz : einzelne Partialdrücke addieren sich zum 

Gesamtduck eines Geasgemisches 

• Henry- Gesetz : CGas= PGas x α Gas (Löslichkeitskoeffizient) 

• Die Konzentration eines in Flüssigkeit gelösten Gases ist seinem 

PPartialdruck ti ld k proportional ti l 


Blutgasanalyse [1/3] 

Aus wenigen Tropfen Blut 

Bestimmung von 

- Sauerstoff 

- Kohlensäure 

- Säuregrad (pH) 

- KKohlenmonoxid hl id (Rauchen) 

(R h ) 




• Normwerte: 

• Hypoxämie 


• Hyperkapnie 

• Respiratorische Partialinsuffizienz 

• Respiratorische Globalinsuffizienz 






„pink puffer“ „Blue bloater“ 


1. Grundlagen der Physiologie 1. 1. Stoffmengen und Osmosen 


-pO2

11.Grundlagen Grundlagen 

1. Grundlagen der Physiologie 1.2. Osmose 


1.2. Osmose 

1.3.Stofftransport 


11.2. 2 Osmose 


• …Diffusion eines Lösungsmittels durch eine semipermeable 

Membran. Ursache dafür sind die Konzentrationsgradienten der 

Stoffe Stoffe, für die diese Membran nicht permeabel ist ist. 

• Der Reflexionskoeffizient σ gibt die Membran an: 

• 0= völlig durchlässig 

• 1= völlig undurchlässig für gelöste Teile ( ideal semipermeabel) 

– Beispiel:Lipidmembranen: 

• Keine Durchlässigekeit für gelöste Stoffe 

• ohne geeignete Transportproteine: 

• Ionen oder Wasserkanäle (Aquaporine) 


Experiment: 

Wasser Wasser 


Wasser strömt entlang seines 

Konzentrationsgefälles in die Zuckerlösung 

ein, während die Zuckermoleküle durch die 

semipermeable Membran an der Passage 

gehindert ge de werden e de 

Der hydrostatische Druck, bei dem sich Wasserein- und Wasseraustrom schließlich 

die Waage halten entspricht dem osmotischen Druck p osm, den die gelösten 

Teilchen ausüben. 


Van`t Van t Hoff 

• Nach van‘ t Hoff gilt: 

• P osm = R x T x σ x c 


– R= allgemeine g Gaskonstante , T= absolute Temperatur p in Kelvin 

– σ =Reflexionskoeffizienz, C=Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen 

• Im menschlichen Organismus wird der hydrostatische Druck wesentlich 

durch die Na+-Konzentration bestimmt, da Na+ extrazellulär das 

dominierende Kation darstellt. 

• Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen: 

– Osmolarität (bezogen auf Volumen der Gesamtlösung) 

– Osmolalität (bezogen auf Masse des Lösungsmittels) 

• Der osmotische Druck Druck, der durch große Makromoleküle (Kolloide (Kolloide, 

überwiegend Proteine) entsteht, wird auch als kolloidosmotischer oder 

onkotischer Druck bezeichnet. 


Beispiele: 

• Diabetes mellitus 


• Insulinmangel, Hyperglycämie, Hyperurämie, Diurese 

osmotisch bedingte vermehrte Wasserausscheidung 

Zunehmendes Durstgefühl 

• Ödeme 

• Flüssigkeitsansammlungen im interstitiellen Raum 

Erniedrigung des kolloidosmotischen Drucks im Blut( meist durch Eiweißverlust ( 

Proteinurie) 

Austreten durch die Gefäße in das Gewebe 

• Cave:Infusionen sollten immer isoton sein sein, d.h. d h den gleichen 

osmotischen Druck wie das Blutplasma erzeugen! 


1.Grundlagen 

1. Grundlagen der Physiologie 1.3 Stofftransport 


1.2. Osmose 

1.3. Stofftransport 


11.3. 3 Stofftransport 


• Ungleichmäßige Verteilung von Molekülen 

• im menschlichen Körper Kompartimentierung ( Zellen, 

OOrganellen) ll ) 

• Akti Aktiver TTransport t 

– Diffusion 

– Filtration 

– Konvektion 

• Passiver Transport 


11.3.1. 3 1 passiver Transport 

A Diffusion 


• Bewegung von Stoffen in wässrigen Lösungen oder Gasen , aber auch durch 

Lipidmembranen. Ursache ist die zufällige thermische Eigenbewegung der Moleküle 

(Brown‘sche Molekularbewegung), die den Ausgleich von Konzentrationsunterschieden 

bewirkt. 

• Eine Bewegung von Substanzen erfolgt immer entlang des Konzentrationsgradienten vom 

Ort der höheren zum Ort der niedrigeren Koenzentration. Der Konzentrationsgradient ist 

somit die chemische Triebkraft der Diffusion. 

• Lipiddoppelschicht einer Zellmembran: 

– nur für lipophile Substanzen oder mit Hilfsmitteln zu passieren 

– 1 1. Fick‘sches Fick sches Diffusionsgesetz: J = -D D x A x ∆c 

– D= Diffusionskoeffizient; A= Fläche; ∆c= Konzentrationsgradient 

• Pro Zeiteinheit transportierte Stoffmenge ist proportional zu Konzentrationsgradient und 

Flä Fläche h der d MMembran. b 


11.3. 3 1. 1 passiver Transport 

Einfache Diffusion 


• Bewegung von Stoffen in wässrigen Lösungen oder Gasen , aber auch durch 

Lipidmembranen ohne Hilfe von Transportproteinen. 

– Membranpassage von Steroidhormonen 

– Diffusion von O2 aus den Alveolen der Lunge in das 

– Blut der Lungenkapillaren 



131 1.3.1. Passiver Transport 

Einfache Diffusion 

1.3 Stofftransport 

Fläche aller Lungenbläschen 

eines Menschen: ca. 100 m 2 


131 1.3.1. passiver Transport 


Störungen der Diffusion 












Stö Störungen der d Diffusion Diff i 










Fluß (l/Sek.) exspiratorisch 

Spitze deutlich 

„Nadel möglich” 

sehr steiler 

Anstieg bis 

zur Spitze 

Kurve beginnt und 

endet im Nullpunkt 

Delle möglich 

Großer „Bauch” auch 

bei der Einatmung 

Fluß (l/Sek.) ( ) 

inspiratorisch 

Volumen (l) 

Kurve läuft aus 

– kein Abbruch 





Fluß (l/Sek.) 


Lungenemphysem 

Normalbefund: gestrichelte Kurve 

Volumen (l) 

Wichtig: 

Der Verlauf der 

Fluß Fluß-Volumen-Kurve 

Volumen Kurve 

gibt Aufschluß über 

die Art der Atemwegserkrankung! 




B Filt Filtration ti 


Unter Filtration versteht man den Stofftransport p durch einen 

Filter ( oder eine Membran) aufgrund eines hydrostatischen 

Druckgradienten 

Aszites 

....Ansammlung freier Flüssigkeit 

in der Bauchhöhle. Ursachen: 

Erhöhter Pfortaderdruck 

Erniedrigter kolloidosmotischer 

Druck aufgrund Eiweißmangel 

Erhöhte parazelluläre 

Transportraten p infolge g erhöhter 

Membranpermeabilität 

(entzündlich, toxisch, karzinogen) 




• C Konvektion 

• Wird Materie oder Energie mithilfe von Trägerstoffen 

ttransportiert ti t spricht i ht man von KKonvektion kti 

• Ein Transport mittels passiver Membrantransportproteine 

(Kanäle) folgt immer dem chemischen (oder osmotischen) und 

bei geladenen Teilchen zusätzlich dem elektrischen Gradienten 

elektrochemische ee toc e sc eTriebkraft eb at 

• Passive Transporter: 

– Ionenkanäle, Aquaporine(Wasserkanäle), junktionale 

– Kanäle (Gap-junction –oder tight –junction- Kanäle) 




C Störungen der Konvektion 

z.B. Mukoviszidose, , zystische y Fibrose ( (CF) ) 

5 ½ jähriger Junge mit Mucoviscidose 

....autosomal rezessive vererbte 

„Krankheit Krankheit vom zähen Schleim“ Schleim 

Mutation CFTR(zystischer – 

Fibrose-Transmembran- 

Regulator) 

defekte defekte Chlorid- Ionen- Kanäle 

gestörter Wasser und 

Elektrolyt-Transport 

Bildung von zähem Schleim in 

allen exokrinen Drüsen 

(Bronchialsystem, Pankreas, 

Gallenwege, Schweißdrüsen, 

Gonaden, Dünndarm) 



132 1.3.2. aktiver Transport 


• Beim aktiven Transport werden Substanzen mithilfe von 

Carriern unter Aufwendung von Energie entgegen ihre 

Konzentrationsgradienten transportiert 

• A Primärer aktiver Tansport 

• B Sekundärer aktiver Transport 



132 1.3.2. aktiver kti TTransport t 


Aktive und passive p Membrantransporter p 



11.3. 3 2. 2 primär aktiver Transport 

• BBeim i primär i ä aktiven kti TTransport t bi binden d CCarrier i zu 

transportierende Moleküle auf der einen Membranseite und 

geben g sie auf der anderen Seite wieder frei. Bei diesem 

Transport wird direkt ATP verbraucht. 

• Beispiele: 

• Na+K+-ATPase 

– (in allen Zellen Transport von 3 Na + ins Interstitium und 2 K+ ins Zytosol) 

• H+ H+-K+ATPase 

K+ATPase 

– (liefert H+ für Bildung der Magensäure) 

• Wird dabei eine Nettoladung transportiert, handelt es sich um 

einen elektrogenen Transport 



11.3. 3 2. 2 sekundär aktiver Transport 

• BBeim i sekundären k dä aktiven kti Transport T t wird i d die di potenzielle t i ll 

chemische Energie (Triebkraft) eines bestehenden Gradienten, 

der zuvor unter ATP- Verbrauch aufgebaut g worden ist, , 

ausgenutzt, um andere Ionen oder Substanzen gegen ihre 

Konzentrationsgradienten zu transpüortierengekoppelter 

Transport 

• Antiporter: transportieren Moleküle im Austausch 

gegeneinander, gege e a de , aalso so in entgegengesetzter e tgege geset te Richtung c tu g 

– Na+Ca²+-Antiporter: Ca²+-Transport in der Herzmuskelzelle 

(Erschlaffung) 

• Symporter: transportieren Moleküle in die gleiche Richtung 

– Na+Glucose- Symporter:Aufnahme von Glucose im Verhältnis 1:1 mit Na+ 

unter Ausnutzung des Na+ - Gradienten in Enterozyten im Darm 




• Transport über Zellverbände 

• Großflächige Barieren, die bestimte Bereiche des Körpers von 

anderen d abgrenzen:Epithelien b E ith li i in HHaut, t Magen, M DDarm,Lunge L 

sowie Endothelien der Blutgefäße und Gliazellen des ZNS 

• Blut Blut-Hirn-Schranke, Hirn Schranke Blut Blut-Liquor- Liquor Schranke 

• Transzellulärer Transport 

• Parazellulärer Transport 

• IInterzellulärer t ll lä TTransport t 



1. Grundlagen der Physiologie der Zelle 1.3 Stofftransport 

Transport über Zellverbände 




• Transzellulärer Transport 


• Substanzen werden durch die Zellen hindurch transportiert. 

• Vereinfachung durch funktionelle Polarisierung der Zellen 

• Durch die Expression unterschiedlicher Transportproteine in 

der basolateralen und apikalen Membran können Substanzen 

auf f der d einen i SSeite it d der ZZelle ll aufgenommen f und d auf f der d anderen d 

Seite wieder abgegeben werden. 




• PParazellulärer ll lä TTransport t 


• Substanzen werden zwischen den Zellen hindurch transportiert. 

• Hierbei hängt die Transportrate von der Fenestrierung („Löchrigkeit“) („Löchrigkeit ) des 

Epi- oder Endothels ab.Die Zellen sind durch den aus Tight junctions und 

Desmosomen gebildeten Schlussleistenkomplex miteinander verbunden. 

• Tight junctions (Zonula occludens) bestehen aus drei Proteinklasen:den 

junktionalen Adhäsionsmolekülen ( JAM), den Claudinen und den 

Occludinen. Die genaue Protein- Zusammensetzung der Tight junctions 

bestimmt die Dichtheit des Epithels. 

• Lecke Barrieren (proximaler Tubulus der Niere oder Dünndarm) +++ 

• Wichtige Transportart: Solvent drag (Mitreißen von in H20 gelösten 

Teilchen 

• Relativ dichte Barrieren (Blut-Hirn-Schranke, Dickdarm) + 

• Undurchlässige Barrieren (Blase, Epidermis) - 





Intrazellulärer Transport 

• Substanzen werden zwischen benachbarten Zellen transportiert 

transportiert. 

• Konnexone ( Gap junctions, Nexus) sind porenförmige 

ZZellverbindungen, ll bi d di die z.B. B EEpithelzellen, i h l ll Nervenzellen N ll oder d 

Herzmuskelzellen miteinander verbinden. Sie dienen dem Ionen- und 

Stofftransport zwischen benachbarten Zellen und bilden. 

• Bakterielle Gifte können durch eine gesteigerte cAMP abhängige 

Aktivierung g von CL¯- Kanälen die CL¯- Sekretion in den Darm 

erhöhen: 

aufgrund von Osmose Erhöhung der Flüssigekitssekretion 

osmotische Diarrhoe 

nichtrespiratorische Azidose (Flüssigkeit- und Elekrolytverlust) 

Eksikkose 

Cave: hypovolämischer Schock 




1. Grundlagen der Physiologie/ Pathophysiologie 





2 2. Physiologie/ Pathophysiologie der Zelle 

Die Zelle ist der Grundbaustein des menschlichen Körpers 

sowie aller Tiere und Pflanzen. Sie ist die kleinste 

selbstständig lebende Einheit. 

Einzeller Mehrzeller 

O2- Transport 

Erythrozyt y y 

Erregungsleitung 

Nervenzelle 

Vermehrung 

Keimzelle 

Anzahl der Zellen im menschlichen Organismus: 75x10¹² 

Anzahl der Zellen als Erythrozyten im Blut: 25x10¹² 

Anzahl der Zellen im Nervensystem: 100x10٩ 



2 2. Ph Physiologie/ siologie/ Pathoph Pathophysiologie siologie der Zelle 

Zellgröße: 

5 μm (Bindegewebszellen- 15 μm( weibliche Eizelle) 

bi bis 1 m (N (Nervenzellen ll mit i FFortsätzen) ä ) 

Zellform: 

rund (Eizellen) 

mit Fortsätzen (Nervenzellen, Bindegewebszellen) 

spindelförmig, spindelförmig, platt (Muskelzellen) 

kubisch, hochprismatisch (Epithelzellen) 

Zelleigenschaften 

Stoffwechsel und Energiegewinnung 

Vermehrung und begrenzte Lebensdauer 

Reizaufnahme Reizaufnahme und Reizbeantwortung 




• Flüssiger Zellleib (Zytoplasma) 

• Zellkern (Nucleus) 

• Zellmembran (Plasmalemm) 

• Zellorganellen 

• Zelleinschlüsse 



2. Physiologie/ y g 

Pathophysiologie der Zelle 



2. Physiologie/ y g 

Pathophysiologie der Zelle 




Zellmembran: 

Plasmalemm hat einen typischen yp dreischichtigen g Aufbau 

aus zwei wasserlöslichen Komponenten und einer 

fettlöslichen Komponente(Lipiddoppelschicht aus 2 Lagen 

von Lipidmolekülen (Phospholipide, Cholesterin) 

Glykokalix:dünne 

SSchicht hi ht kkomplexer l 

Zuckermoleküle 

(Einheitsmembran= 

Barierre zwischen 

Zellinnerem und 

extrazellulärem Raum) 




Transport großer Moleküle: 

Durch vesikulären Transport können können große 

Moleküle die Zellmembran überwinden: 

Endozytose/ Phagozytose(in die Zelle hinein) 

Exozytose( Verschmelzen von Vesikeln mit der Zellmembran 

und Abgabe von Stoffen aus der Zelle hinaus in die extrazellulär 

Flüssigkeit) 

Vesikel: abgeschnürte Membranbläschen mit extrazellulärem Medium 




• Zytoplasma und Zellorganellen 

• Das Zytoplasma umgibt den Zellkern. Es besteht aus: 

– Hyeloplasma oder Zytosol( intrazelluläre Flüssigkeit) 

– ZZellorganellen ll ll ( erfüllen füll St Stoffwechselfunktionen) 

ff h lf kti ) 

– Zelleinschlüsse (Paraplasma- Stoffwechselprodukte der Zelle) 

• Zellorganellen: g 

- endoplasmatisches Retikulum 

- Ribosomen 

- Golgi- Golgi Apparat 

- Lysosomen 

- Zentriolen 

- Mitochondrien 

• Geformte Bestandteile, die sich auf besondere Aufgaben spezialisiert haben 

• Arbeitsteilung g wie in Abteilungen g 

eines Betriebes 




• Zellkern 

• ....außer Erythrozyten bei allen Zellen- manchmal mehr 

• Betriebsleitung und Archiv für die Baupläne der Zellen 

• DNS/ DNA ( Desoxyribonukleinsäure bzw.desoxyribonucleid acid) 

enthalten Erbmaterial ( Gene) 

23 Chromosomenpaare enthalten ca. 2x30.000 – 40.000 Erbmerkmale 

KKaryogramm 




• Zellkern 

• Die DNA hat 3 wichtige Funktionen: 

– Speicherung der genetischem Information( genetischer code) 

– Übertragung der Information der Biosynthese von Eiweißen 

– Identische Verdoppelung (Replikation) der genetischen 

Information bei der Zellteilung 




Replikation 

Verdoppelung des genetischen Materials 




Mitose 

Zellteilung 

Spiralisierung Streckung AAufteilung ft il der d Ch Chromosomen 

Streckung 

Auseinanderrücken der 

Tochterchromatiden 

2 Chromatiden 

Durchtrennung 




Meiose 

Reduktions- oder Reifeteilung 




• CCave: BBestimmte ti t MMedikamente dik t kö können ZZellkern llk zerstören! tö ! 

• -> Zytostatika 

• Verhinderung einer geregelten Zellteilung 

• Unspezifiische Wirkung Wirkung, d d. h h. .an an allen Zellen 

• Besonders schädigend an Zellen mit hoher Zellerneuerungsrate 

(Haarfollikel, ( , Zellen des Verdauungstraktes, g , blutbildendes 

Knochenmark, Keimzellen der Hoden 

• gesetzlich t li h vorgeschriebene h i b VVorkehrungen k h i im U Umgang mit it 

Zytostatika 




Mitochondrien 

Wenn der Zellkern die Betriebsleitung ist, dann sind die 

Mitochondrien toc o d e das „ „Blockheizwerk“ 

oc e e 

Energiegewinnung durch O2 verbrauchenden Nährstoffabbau 

(aerober Stoffwechsel, aerobe Glycolyse) 

Erzeugung von ATP und Wärme 



Ribosomen 

In der „Produktionskette“ des endoplasmatischen Retikulums sind die 

Ribosomen sie eigentlichen „Fließbandarbeiter“ 

Produktion von Eiweißen 

2 Eiweißketten, die derart gelagert sind, dass sie eine langkettige 

Boten- RNS bzw. Messenger g RNS umschließen können, , die die 

Informationen aus der Zellkern erhalten und neue Peptidketten 

produzieren können 



Golgi Golgi- Apparat 

Ort der „Endmontage“ und der „Qualitätskontrolle“ 

Anheften von für die Glycokalix typischen Zuckerreste an neu 

hergestellte Membranproteine für den Einbau in die Zellmembran 

( Glykoproteine) 




Zytoplasmatische Vesikel 

„Verpackungsmaterial“ 

vom Mykoplasma abgegrenzte Bläschen mit einem typischen 

Durchmesser von 0,1- 1 μm 




• Zytoskelett 

• Bilden in der Fabrik „ Zelle“ das „Tragegerüst“ „Transportwege“ und 

„Förderbänder“ 

Fö d bä d “ 

– relativ starre Mikrotubuli (Mikrovilli oder Zilien) 

– bewegliche Mikrofilamente 

• Versorgung von vom Zelleib entfernten Nervenendigungen mit 

Mitochondrien toc o d e bzw. b Synaptischen Sy apt sc e Vesikeln es e 

• Kraftvolle Verkürzung der Muskulatur(Skelettmuskelfasern bestehen 

fast ausschließlich aus regelmäßig g g angeordneten g Zytoskelett y 

(Sarkomer) 

• Zellbeweglichkeit 




• Funktionsstörung von Mikrotubuli 

• Gift der Herbstzeitlosen Colchicin inhibiert die Funktion der 

Mikrotubuli 

– Störungen der Zellbeweglichkeit und Zellteilung 

– (Atem)Lähmungen, Krämpfe 

• -therapeutischer Einsatz von Colchicin bei Gicht: 

• Hemmung der Beweglichkeit von Phagozyten, die die im Rahmen 

der 

• Gicht entstehenden Harnsäurekristalle phagozytieren 

• dadurch Hemmung der Entzündung 

• Cave:Nebenwirkungen von Colchicin ( Diarrhoe, Erbrechen) 




• Elektrische Vorgänge an Zellen 

• A)Das Ruhemembranpotential 

– durch unterschiedliche Verteilung im intra- und extrazellulären Bereich 

entstehende Potentialdifferenz 




• El Elektrische kt i h VVorgänge ä an ZZellen ll 

• A)Das Ruhemembranpotential 

– Der intrazelluläre Raum weist in Ruhe eine negative Ladung auf ( 60 60-80 80 mV) 

– durch die „ Ionenpumpe“ werden über spezielle Kanäle Kaliumionen in die 

Zelle hineintransportiert und Natriumionen aus der Zelle heraustransportiert 

• Extrazellulärraum 

Ionenpumpe: 1 Enzym Enzym, 

das ATP spaltet (Na+K+-ATPase) 

ENERGIE 

• Intrazellulärraum 





• A)Stö A)Störungen des d RRuhemembranpotentials h b t ti l 

– 02- Mangel ( keine Bildung von ATP) 

– Stoffwechselgifte ( Cyanide) 

• Herzglykoside ( Digitalis= Fingerhut) binden an Na+-K+ ATPase und 

hemmen den Na+- K+ - Antiport. 

• Dadurch wird Ca ²+ nicht mehr so effizient aus der Zelle transportiert. 

• Dadurch steigt es an, was die Kontraktilität der Herzmuskelzellen erhöht. 

(positiv inotrop) 

– Erhöhung der Pumpleistung 

– Senkung der Herzfrequenz ( negativ chronotrop) 

– zudem d HHemmung dder EErregungsüberleitung üb l it am av- KKnoten t ( (negativ ti ddromotrop) t ) 

• Einsatz bei Herzinsuffizienz und Tachycardien 

• Cave: Überdosierung! 





• B)Abweichung vom Ruhepotenzial 

• In fast allen Zellen kann zu einer Abweichung des Ruhepotentials 

kkommen.Als Al elektrisch l kt i h erregbar b bbezeichnet i h t man aber b nur di diejenigen j i 

Zellen, die ein Aktionspotential ausbilden können: 

– Nervenzellen 

– Muskelzellen 

– Si Sinneszellen ll 



Inhalt 

1.Grundlagen der Physiologie/ Pathophysiologie 

2.Grundlagen der Physiologie der Zelle 

3.Grundlagen der Physiologie des Gewebes 



Gewebelehre= Histologie 

• Gewebe sind Verbände von gleichartig differenzierten 

Zellen und deren Abkömmlinge. Sie üben eine oder 

mehrere bestimmte Funktionen aus. 

– Epithelgewebe 

– Binde- und Stützgewebe 

– Muskelgewebe 

– Nervengewebe 



3 3. Physiologie/ Pathophysiologie des Gewebes 

• 1.Epithelgewebe(2/3 aller Zellen) 

− Oberflächenbildende Epithelien 

− Drüsenepithelien 

− Sinnesepithelien 

3. Physiologie/ Pathophysiologie des Gewebes 

• alle Epithelien p sitzen einer dünnen Basalmembran ( Glashaut) ) auf, , die dem 

Epithel mechanischen Halt gibt 

– Bedeckung von äußeren und inneren Oberflächen des Körpers ( Protektion) 

– Verbindung mit der Umwelt durch Stoffausscheidung (Sekretion) und 

Stoffaufnahme ( Resorption) 

• Produktion von Sekreten ( endogene und exogene Drüsen) 

• Beteiligung am Aufbau von Sinnesorganen, Vermittlung von 

Sinnesempfindungen (Netzhaut am Auge) 


Epithelgewebe 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes Epithelgewebe 

Hautgewebe( g ( Epidermis) p ) 

Dünndarmzotten 

In der Phase der 

Je stärker ein Deckepithel 

Wundheilung wachsen 

mechanisch belastet wird, desto 

verhornte Epithelien vom umfangreicher f i h verhornt h t ddas 

Epithel.Bildung einer weißlichen 

Wundrand in die Wunde 

Hornschicht: Leukoplakie 

hinein. 

Cave: Präkanzerose/ Karzinom 


Epithelgewebe 

- 2/3 aller Zellen 

exokrine Drüse 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes Epithelgewebe 

Netzhaut im Auge 


Bindegewebe 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 2.1.Bindegewebe 

• Bindegewebszellen 

• Zwischenzellsubstanz ( Interzellularsubstanz,Extrazellularmatrix) 

Art und Anordnung der Zellen: 

– Lockeres faserarmes Bindegewebe 

– Straffes faserreiches Bindegewebe 

– Retikuläres Bindegewebe 

– Fettgewebe 


3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 2.1.Bindegewebe 

Funktionen des Bindegewebes 

− Bindefunktion ( Umhüllung und Verbindung der Organe, Gefäße und Nerven) 

− Stoffwechselfunktion ( Diffusion von Nährstoffen in der Interzellularsubstanz 

zu den Zellen Zellen- Nährstoffverteilung) 

− Wasserhaushalt ( Speicherung von Flüssigkeit in Spalträumen- cave : 

Ödembildung!) g ) 

− Wundheilung ( Bildung von Granulationsgewebe, das später in 

Nervengewebe übergeht) 

− Abwehr ( z.B. freie Bindegewebszellen wie Leukozyten, Bildung von 

Antikörpern, Phagozytose) 

− Speicherfunktion ( Fettgewebe als Kalorienspeicher) 


Stützgewebe 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 2.2.Stützgewebe 

BBesteht h wie i Bindegewebe Bi d b aus Mesenchym M h ( embryonales b l Bi Bindegewebe): 

d b ) 

– KKnorpel- l und d KKnochengewebe h b 

– Chordagewebe( ähnlich dem Fettgewebe, doch mehr Wasseranteile- z.B: 

Zwischenwirbelscheibe) 

– Zahngewebe 


Muskelgewebe 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 3.Stützgewebe 

• chemische und elektrische Erregung ( wie Nervenzelle) 

• Fähigkeit g zur Verkürzung g ( Kontraktion) ) 

• Fasern bis zu 20 cm Länge 

• Funktion im Wärmehaushalt ( bei Kontraktion wird Wärme frei) 

• Beteiligung am Aufbau von Sinnesorganen, Vermittlung von Sinnesempfindungen 

(Netzhaut am Auge) 


Hypertrophie / Atrophie 

HHypertrophie: t hi MMuskelzuwachs k l h 

Atrophie: Muskelschwund 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 3. Muskelgewebe 

• Schlaffe Lähmung: Unbeweglichkeit des Muskels bei Fehlen 

des Muskeltonus ( Myopathie, zerebrale Lähmung) 

• Spastische Lähmung: Unbeweglichkeit des Muskels bei 

gleichzeitiger Erhöhung des Muskeltonus ( Kinderlähmung) 

• Muskelkater: Keine lokale Anhäufung von Milchsäure 

sondern Folge von Mikroläsionen 

• Leichenstarre: Erstarrung der Muskeln ( Rigor mortis) ca. 4- 

10 h nach Eintritt des Todes 


Neuronen 

3. Grundlagen der Physiologie des Gewebes 4. Nervengewebe 

• Jede einzelne Nervenzelle ( Neuron ) funktioniert wie ein PC, der meist mehrere 

Eingangssignale ( inputs- sog. afferente Signale) erhält, verarbeitet und daraus ein 

einziges Ausgangssignal ( output- sog. efferentes Signal ) herstellt. 

• Neuronen stehen über Synapsen in Verbindung und bilden Neuronenketten bzw bzw. 

Neuronenkreise 

(Neurit) 

(afferent) 

( (efferent) ff t) 


Chemische Synapsen 

• 2 Vorgänge g g führen zu einer 


Depolarisierung der Nervenzellen: 

– 1.) von außen auf das NS 

einwirkende Reize ( Licht, 

mechanische oder thermische 

Reize) 

– 2.) von Synapsen übertragene 

Erregungen von einem Axon auf 

eine andere Nervenzelle 

• Die überwiegende Zahl der 

Synapsen im zentralen und 

peripheren Nervensystem sind 

chemische Synapsen y p 

. 

Synapse 


Funktion von Synapsen 

– Ventilfunktion 

– Bahnungsfunktion 

– Hemmungsfunktion 


– Gedächtnis – und Lernfunktion 

Mechanismus der synaptischen Übertragung: 

– Aktivierung von Transmittern aus den Vesikeln 

– Diffusion durch den synaptischen Spalt zur postsynaptischen Membran 

– die dortigeBindung führt entweder zur Depolarisation ( Weiterleitung der Erregung) oder zur 

Hyperpolarisation ( Hemmung der Weiterleitung) 

– die wichtigsten g Neurotransmitter sind: Azetylcholin y und Glutamat 

– die wichtigsten hemmenden Überträgerstoffe sind: Glycin und Gamma- Aminobuttersäure ( 

GABA) 



Neuromuskuläre Erkrankungen 

• Multple Sklerose ( MS) - neuromuskuläre Erkrankung, zurückführbar auf eine Nervenentzündung 

• Cave : Proteine, die eine essenzielle Rolle bei der präsynaptischen Neurotransmitterfreisetzung spielen sind 

Angriffspunkt verschiedener Toxine Chlostridium tetani ist der Erreger des Wunstarrkrampfes.Gelang es in 

eine Wunde kann es sich unter anaeroben Bedingungen vermehren und das Neurotoxin Tetanospasmin 

bilden. 

• Tetanus 

– Überaktivierung der neuromuskulären Signalübertragung 

– erhöhter Muskeltonus 

– Durch äußere Reize ausgelöste Krämpfe 

– Risus sardonis ( verzerrter Gesichtsausdruck) 

– Trismus ( Kiefersperre) p ) 

– Opisthotonus ( Überstreckung durch Steifheit von Rücken- und Nackenmuskulatur) 



Ei Einfluss fl von NNeurotoxinen t i 

• Chlostridium botulinum bildet sieben 

verschiedene Typen eines Neurotoxins 

• Irreversible Hemmung der 

Acetylcholinfreisetzung an der peripheren 

Nervenendplatte 

• Ausbleiben der Muskelerregung 

– Lähmung der Gesichts- und der Atemmuskulatur 

– Doppeltsehen, Obstipation, Ileus 

• Botulinumtoxin A führt ledigllich zur 

Abschwächung der Neurotransmitterfreisetzung 

und findet in entsprechender Dosierung 

Anwendung in der Schönheitschirugie 

4. Nervengewebe

Anatomie VL 02 Grundlagen Physiologie - Ambulantes Zentrum für ...

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