Anatomie des Bewegungsapparates - Zusammenfassung PDF

1 Anatomie des Bewegungsapparat 1.1 Bezeichnungen und Beschriftungen  Ebenen o Frontalebene o Sagittalebene o Transversalebene  Am Stamm o Kranial, superior zum Kopfende hin o Kaudal, inferior zum Steißende hin o Ventral, anterior zur Vord...

1 Anatomie des Bewegungsapparat 1.1 Bezeichnungen und Beschriftungen  Ebenen o Frontalebene o Sagittalebene o Transversalebene  Am Stamm o Kranial, superior zum Kopfende hin o Kaudal, inferior zum Steißende hin o Ventral, anterior zur Vorderfläche (Bauchseite) hin o Dorsal, posterior zur Rückenfläche hin o Medial zur Medianebene hin o Lateral seitlich o Median in der Medianebene o Zentral zum Inneren des Körpers hin o Peripher zur Oberfläche des Körpers hin  An den Extremitäten o Proximal zum Rumpf hin o Distal zum Ende der Gliedmaßen hin o Radial zur Speichenseite (Daumenseite) hin o Ulnar zur Ellenseite (Kleinfingerseite) hin o Tibial zur Schienbeinseite (Großzehenseite) hin o Fibular zur Wadenbeinseite (Kleinzehenseite) hin o Palmar (volar) zur Handfläche (Hohlhand) hin o Plantar zur Fußsohle hin o Dorsal zum Hand-, Fußrücken hin 1.2 Passiver Bewegungsapparat 1.2.1 Skelett Hauptsächlich Knochen  Aufgaben der Knochen o Stützfunktion o Bewegungsapparat o Depot für blutbildendes Knochenmark o Schutzfunktion (innere Organe, auch Medulla spinalis) o Organ des Stoffwechsels, Speicherung 𝐶𝑎2+ −℗−𝐻𝑎𝑢𝑠ℎ𝑎𝑙𝑡 (𝐶𝑎2+ :Neuromuskuläre Übertragung: Muskelfunktion| Gerinnungsfaktor) (℗: Phosphat) Knochenaufbau  Außerhalb: Knochenhaut (Bindegewebe) o Ernährt den Knochen, Verbindung mit Umgebung  Außen: Rindenschicht  Innen: schwammartiges Maschwerk aus Knochenbälkchen Seite 6 von 58  o Darin: Knochenmark  Knochengewebe: o Osteozyten (Zellen, Mineralisierung des Knochens), Osteoblasten (Knochenbildungszellen), Osteoklasten (Knochenabbauende Zellen)  Grundeinheit: Osteon o Im Zentrum: Gefäß in Havers-Kanal, darum: Osteozyten  Spongiosa erhöht Festigkeit durch Lamellenstruktur o Knochenbälkchen  Festigkeit und Elastizität  Knochenaufbau o Knochenschaft = Diaphyse  Bereich der Compacta (Rindenschicht) o Knochenkopf = Epiphyse  Bereich des Knochens, der von Knorpel überzogen ist  Im Kindesalter bis Pubertät Längenwachstum des Knochens  Knochenmark o Rotes Knochenmark in Epiphyse und flachen Knochen o Gelbes Knochenmark in Diaphyse  Havers-Kanäle o Zentraler Knochenkanal in der Mitte eines Osteons o Von konzentrisch angeordneten Knochenlamellen umschlossen  Blutversorgung über Blutgefäße o Verlaufen in den Havers- und Volkmannkanälen o Volkmann-Kanäle: verlaufen transversal zu Osteonen und senkrecht zur Knochenoberfläche (verbinden Havers-Kanäle mit Periost)  Knochengewebsaufbau: o Kollagene Fasern und Mineralien (Kalzium und Phosphat) o In der Mitte von Osteon: Havers-Kanal, darum konzentrisch angeordnete Osteozyten o Durch Volkmann-Kanäle versorgt  Epiphysenfuge o Bereich zwischen Epi- und Diaphyse, der während des Wachstums mitwächst und danach verhärtet  Knorpel: o Gleitüberzug o Gelenkknorpel=hyaliner Knorpel o Elastischer Knorpel: z.B. Ohr, Nase, Kehldeckel o Faserknorpel: Bandscheiben, Menisci o Grundsubstanz: kollagene Fasern, Eiweiße, Chondroitinsulfat o Bradytrophes Gewebe  Keine Durchblutung  Keine Nervenfasern  Knochen vs. Knorpel Knochen Knorpel  Gefäßreich  Gefäßfrei  Dichtes Stofftransportsystem  Zellen voneinander isoliert, weitab  Regeneriert gut von Nährstoffquellen  Umbau: passt sich laufend an  Regeneriert nicht Seite 7 von 58   Geringe Anpassungsfähigkeit  Keine Kalkeinlagerungen 1.2.2 Skelettverbindungen 1.2.2.1 Echte Gelenke  Verbindung von zwei oder mehr Knochen  Beweglichkeit  Ein Knochen bildet Gelenkpfanne der andere Gelenkkopf  Verschiedene Gelenkformen für unterschiedliche Freiheitsgrade  Im Gelenkspalt: Gelenkflüssigkeit (Synovia)  An reibenden Stellen ist Knorpelschicht o Gleicht Unebenheiten und Druck aus, Schmierung  Ggf. Zwischenscheiben o Meniscus, Discus: z.B. In Knie, Handgelenk, Kiefergelenk o Bessere Druckverteilung, besteht aus Bindegewebe, Knorpel  Gelenk ist nach außen durch Gelenkkapsel abgeschirmt o Beutel in den oft Muskeln und Bänder einstrahlen o Innere und äußere Haut die an den Enden mit Periost verwachsen o Innere Haut produziert Synovia  Reich an Gefäßen und Nerven o Synovia ernährt Knorpel  Bänder schränken Bewegungsfreiheit ein  Gelenkknorpel o Hyaliner Knorpel besteht zu 60% aus Wasser und zu 40% aus Knorpelzellen, kollagenen Fasern (Zugfestigkeit), Proteoglykane (Druckfestigkeit), Proteine und Mineralien o Kann nur begrenzt wieder aufgebaut werden: Ernährung und Bildung neuer Knorpelzellen über Knorpelhaut; nicht im Gelenk (dort über Synovia mittel Diffusion)  Gelenkformen o Kugelgelenk (3ϕ): Hüft-/Schultergelenk o Eigelenk (2ϕ): Gelenk zwischen Unterarmknochen und Handwurzelknochen o Schaniergelenk (1ϕ): Proximales Gelenkzwischen Radius und Ulna und dem Ringband o Rad-/Zapfengelenk (1ϕ): siehe Schaniergelenk o Sattelgelenk (2ϕ): Daumensattelgelenk zwischen dem ersten Mittelhandknochen und o einem Handwurzelknochen, dem großen Vieleckbein o Planes Gelenk (0ϕ 2s): z.B. zwischen den kleinen Wirbelgelenken  Gelenkmechanik o Knochenhemmung o Muskelhemmung o Bandhemmung o Weichteilhemmung 1.2.2.2 Unechte Gelenke  Syndesmosen (Bandhaft): Bindegewebe o Z.B. Zwischenknochenmembran zwischen Ulna und Radius  Synchondrosen (Knorpelhaft): Knorpel o Z.B. Verbindung zwischen Wirbelkörpern über Bandscheiben; Epiphysenfuge  Synostosen (Knochenhaft): Knochen Seite 8 von 58  o Kreuzbein: eigentlich aus 5 einzelnen Wirbelkörpern o Hüftbein (eigentlich aus 3 Einzelknochen  Schambein, Darmbein, Sitzbein)  Aponeurosen o Flächenförmig ausgebreitete Sehnen 1.2.2.3 Veränderungen am Gelenk  Ursache: Einschränkung/Versagen des Ernährungssystems o Absterben von Knorpelzellen, Wasserverlust, Verkalkung o Knorpel wird aufgerieben; irreversibel  Entzündungen entstehen wenn Abriebteilchen in Gelenkinnenhaut geraten und vom Immunsystem als Fremdteilchen erkannt werden o Rötungen, Hitze, Schwellungen, SCHMERZ o Erhöhte Durchblutung, Flüssigkeitsansammlung o Ausschüttung von Entzündungs- und Schmerzstoffen  Einwanderung von Abwehrzellen  Gelenke schonen  Beweglichkeit weiter eingeschränkt 1.2.2.3.1 Nichtentzündliche Gelenkerkrankungen (Arthrosen) Ursachen: Missverhältnis zwischen Belastung und Funktionsfähigkeit des Gelenks  Hyaliner Knorpel ist verbraucht  Knochen, Sehnen, Muskeln werden beschädigt o Fehlstellung, Gelenkschwellung, Formänderung  Bis zur Versteifung  Ursachen o Angeborene Fehlstellung o Überbeanspruchung (Sport, Beruf, Übergewicht, Alterung, Stoffwechselstörung) o Folge entzündliche Gelenkerkrankung o Unfallfolgen 1.2.2.3.2 Entzündlich Gelenkerkrankungen (Arthritiden)  Einteilung in akute und chronische Gelenkentzündungen o Oder: Anzahl der betroffenen Gelenke (z.B. Polyarthritis); Entstehungsursache  Beginnt an Innenhaut (Synovialis)  Erhöhte Produktion von Synovia o Schwellung, Druck o Zerstörung von Knorpel, Sehnen, Muskeln, Gelenken  funktionsunfähige Gelenke  Bewegungsschmerz  Ruheschmerz  Dauerschmerz  Ursachen o Infektion o Autoimmunerkrankung o Stoffwechselerkrankung/ernährungsbedingte Störung o Hormonstörung o Unfälle o Abriebteilchen/Gelenkanteile Seite 9 von 58 1.3 Aktiver Bewegungsapparat  Quergestreifte Skelettmuskulatur  Sehnen  Hilfseinrichtungen der Sehnen (Muskelfaszien, Schleimbeutel, Sehnenscheiden, Sesambeine) 1.3.1 Skelettmuskel  Skelettmuskel: Muskelbauch, Sehnen  Muskelbauch kontrahiert: Zusammenziehen und Ausdehnen  Muskelbauch: quergestreifte Muskelfasern o Zusammenfassung durch Bindegewebselemente zu Bündeln steigender Ordnung 1.3.1.1 Muskelfunktion  Mehrgelenkige Muskeln gehen über mehrere Gelenke  Nach Fiederungswinkel (Winkel zwischen Knochen und Sehne) wird unterschieden in: o Parallelfaserige Muskeln: Winkel gering o Gefiedert: schräge Anheftung  Fiederung einfach, doppelseitig oder komplex o Muskelfaser kann von einer oder zwei Seiten an Sehne herantreten  Ein oder mehrere Sehnenblätter zwischen Muskelfaserbündel  Hubhöhe vom Muskel abhängig von Länge der Muskelfasern und Fiederungswinkel o Max. 30-50% der Muskelausgangslänge o Bei parallelfaserigen Muskeln: Hubhöhe ≈ Kontraktionsmöglichkeit  Richtung des Muskelzugs ist durch wirksame Endstrecke der Sehne gegeben o Liegen Ursprung, Ansatz und Muskelbauch auf ein Linie: Gerade o Wird Sehne um Widerlager geführt  Richtung des Muskelzugs abhängig von Strecke zw. Widerlager und Ansatz  𝐷𝑟𝑒ℎ𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 = 𝑀𝑢𝑠𝑘𝑒𝑙𝑘𝑟𝑎𝑓𝑡 · 𝐻𝑒𝑏𝑒𝑙𝑎𝑟𝑚 1.3.1.2 Muskelstoffwechsel  Muskel verbraucht Glucose, freie Fettsäuren, Ketonkörper unter bestimmten Bedingungen: Glykogen, Triglyceride  Anaerobe Bedingungen: Glykolyse unter Lactatbildung  Aerobe Bedingungen: Oxidation von Glucose und Fettsäuren  Creatinphosphat wird gespalten o ADP zu ATP  In Erholung: Resynthese des Creatinphosphats  Beeinflussung des Stoffwechsels durch Insulin, Adrenalin und Androgene 1.3.2 Sehnen  Sehnen (können sich an Skelett und Bindegewebsstrukturen (Faszien, Zwischenknochenhaut)) o Übertragen Muskelzug auf Knochen o Proximale Anheftungsstelle: Ursprung o Distale Anheftungsstelle: Ansatz o Bei mehreren Anheftungsstellen: mehrere Ursprünge o Ist Muskelbauch durch Zwischensehnen  mehrbauchiger Muskel Seite 10 von 58 1.4 Kopf, Rumpfskelett 1.4.1 Kopf Fernsinne sind im Kopf und Eingangsöffnungen für Atemwege und Verdauungstrakt 1.4.2 Rumpfskelett  Dorsal: Brustwirbelsäule  Lateral, ventral: 12 Rippen  Ventral: Brustbein, Sternum  Zwischenrippenräume werden von Muskeln geschlossen  Rippen o I. – VII.: echte Rippen o VIII. – XII.: unechte Rippen 1.4.2.1 Wirbelsäule (Columna vertebralis)  Funktion o Aufrechte Haltung o Abfederung von Belastung o Schutz für Rückenmark o Bewegungssystem o Ansatzstelle für die Rippen o Markraum (blutbildendes Mark)  1. Wirbel: Atlas, 2. Wirbel Axis  Begrenzung: dorsal von Aorta, ventral von Rückenmark mit Hauptmasse  Gliederung o 7 Halswirbel o 12 Brustwirbel o 5 Lendenwirbel o 4-5 Kreuzwirbel o 4-5 Steißbein  Oberhalb Kreuzbein: 24 freie Wirbel  Kreuzbein und Steißbein verschmolzen  Doppel-S-förmig  Bewegungsausmaß o HWS  Rotation  Ventralflexion (Anteversion)/Retroflexion (Retroversion)  Lateralflexion o BWS  Anteversion/Retroversion  Lateralflexion o LWS  Ante-/Retroversion  Nucleus pulposus o Für Stoßdämpfung Seite 11 von 58  o Im Alter nimmt Wassergehalt ab  man wird kleiner  Bandscheiben: gallertartiger Kern „läuft aus“ oder Bandscheibe rutscht heraus 1.4.2.2 Brustkorb (Thorax) BWS, Rippen, Brustbein (Sternum)  12 Rippen o Rippengelenke (a) Gelenk zwischen Rippenköpfchen und BWS (b) Gelenk zwischen Rippenvorsprung dorsal und Querfortsatz (c) „Gelenke“ zwischen Rippen und Brustbein (d) „Gelenke“ zwischen Knorpel der 6. – 9. Rippen  Brustbein (Sternum) 1.4.2.3 Becken  Kreuzbein (Os sacrum) hinten Schambein (Os pubis) vorne Darmbein (Os ileum) „Beckenschaufel“ Sitzbein (Os ischii)  Hüftpfanne (Acetabulum) Zusammensetzung aus Os pubis, Os ileum und Os ischii 1.4.2.4 Oberschenkelknochen (Femur) a. Hüftgelenk Acetabulum als Gelenkpfanne Kugelgelenk: Rotation, Anteversion/Retroversion, Abduktion/Adduktion b. Kniegelenk: Femur + Tibea Schaniergelenk: Flexion/Extension c. Gelenk mit Kniescheibe (Patella) 1.4.2.5 Unterschenkel  Schienbein Tibia Wadenbein Fibula  Gelenkverbindung: o Kniegelenk o oberes Sprunggelenk (OSG)  Fersenbein o Größter Fußwurzelknochen o Ansatz der Achillessehne 1.4.2.6 Schulterblatt (Scapula)  Schultergräte (Acromion)  Rabenschnabelfortsatz (Processus corocoideus) Seite 12 von 58  Sicherung der Schulterstabilität durch ein ausgeprägtes Muskel-Band-Apparat  Bewegungsausmaß: Rotation Anteversion/Retroversion Abduktion/Adduktion Elevation (seitlich Heben (Abduktion) über 90° Horizontale) Zirkumduktion 1.4.2.7 Schlüsselbein (Clavicula)  Gehört zum Schultergürtel (+Schulterblatt)  Nachbarstrukturen: A. subclavia, V. subclavia, Plexus brachialis (Nervenversorgung zum Arm) 1.4.2.8 Ellenbogengelenk Humerus, Radius, Ulna  3 einzelne Gelenke o Zw. Humerus und Radius: Kugelgelenk o Zw. Humerus und Ulna: Schaniergelenk o Zw. Radius und Ulna: Zapfengelenk 1.4.2.9 Handwurzel 1. Handwurzelreihe 1. Kahnbein (Os naviculare, bricht blöd) Von radial nach ulnar 2. Mondbein (Os lunatum) 3. Dreieckbein (Os triquetrum) 4. Erbsenbein (Os pisiforme) 2. Handwurzelreihe 1. Vieleckbein groß (Os trapezium) Von radial nach ulnar 2. Vieleckbein klein (Os trapezoideum) 3. Kopfbein (Os capitatum) 4. Hakenbein (Os hamatum) Ein Schiffchen fuhr im Mondenschein im Dreieck um das Erbsenbein. Vieleck groß, Vieleck klein, der Kopf, der muss beim Haken sein. Seite 13 von 58 2 Die Haut 2.1 Haut und Unterhaut Ca. 1,7m² Fläche Haut ≡  Oberhaut: mehrschichtiges verhorntes Plattenepithel  Lederhaut: enges Geflecht aus kollagenen, elastischen Fasern  Unterhaut ist mit Lederhaut verbunden 2.1.1 Haut (Cutis) 2.1.1.1 Oberhaut (Epidermis)  Im Bereich der Felderhaut (größter Anteil): ~0,1 − 0,2𝑚𝑚  Im Bereich der Hohlhand und Fußsohle (Leistenhaut): ~0,8 − 1,5𝑚𝑚 o Zeigt mit Papillarleisten erblich festgelegtes Muster von Linien  Unterste Schicht: Stratum basale + spinosum ≡ Regenerationsschicht (Stratum germinativum) o Zellen teilen sich fortwährend; eine Tochterzelle wandert nach oben und verhornt, die andere teilt sich erneut  Verhornung auf dem Weg nach oben (Hornbildungsschicht); wird als Hornschuppen abgestoßen (Hornschicht/ Glanzschicht)  In Leistenhaut: zw. Hornbildungs- und Hornschicht: o Weitere dünne, durchscheinende Zellschicht  Übergangstadien der beiden Schichten  3 weitere Zellarten innerhalb des Epithelverband o Merkel-Zellen (Basalschicht): sekundäre Sinneszellen; Mechanorezeptoren (Besonders in Fingerspitzen) o Große Zellen mit langen Ausläufern; enthalten Pigmente (Melanin): Bildung durch Sonneneinstrahlung o Langerhans-Zellen: Zellen des spezifischen Abwehrsystems; können Antigene aufnehmen und T-Helferzellen präsentieren 2.1.1.2 Lederhaut (Dermis)  Kollagene, elastische Fasern, enthält Blut- und Lymphgefäße, Nerven, Bindegewebszellen, Zellen der Abwehr  Unterscheidung in Papillar- (Stratum papillare) und Geflechtsschicht (Stratum reticulare)  Mittels Bindegewebspapillen mit Epidermis verzahnt 2.1.2 Unterhaut (Subcutis)  Bindegewebe: fettgewebsreich, durch Bindegewebszüge unterkammert  Unterhautfettgewebe: unterschiedlich stark ausgeprägt o Baufett (z.B. Fußsohlen) und Depotfett (z.B. als Fettpolster am Bauch)  Zw. Cutis und Subcutis: Netz von Arterien und Venen 2.1.3 Hautsinnesorgane  Nervenendkörperchen (Mechanorezeptoren)  Freie Nervenendigungen (Mechano-, Schmerz-, Druck-, Temperaturrezeptoren) Seite 14 von 58  Afferente Nervenfasern verlaufen in Hautnerven mit vegetativen efferenten Axonen, die zu Blutgefäßen, Drüsen, Haarmuskeln ziehen  Außer Merkel-Zellen noch vorhanden: o Meißner-Tastkörperchen in Bindegewebspapillen und Vater-Pacini-Lamellenkörperchen in der Unterhaut o Freie Nervenendigungen v.a. in Lederhaut und als Nervenmanschetten im Haarbälge 2.1.4 Aufgaben der Haut  Schutzfunktion: durch verhorntes Epithel und Abgabe von Drüsensekreten  Schutz vor mechanischen, thermischen, chemischen Schäden  Temperaturregulation: Erweiterung und Verengung von Hautgefäßen und Flüssigkeitsabgabe über Hautdrüsen  Wasserhaushalt: Schutz vor Flüssigkeitsverlusten und kotrollierte Abgabe von Liquiden und Salz  Sinnesfunktion: Hautsinnesorgane: Schmerz-, Temperatur-, Druck-, Tastrezeptoren  Immunfunktion: spezifische Abwehrzellen  Kommunikation: z.B. durch Erröten (vegetative Reaktion) 2.2 Hautanhangsgebilde 2.2.1 Hautdrüsen  Schweiß-, Duft-, Talgdrüsen  Ca. 2 Mio. Schweißdrüsen: v.a. auf Stirn, in Handinnenflächen und Fußsohlen o Säureschutzmantel (hemmt Bakterienwachstum)  Duftdrüsen: v.a. an Behaarung, alkalisches Sekret; werden durch Sexualhormone stimuliert  Talgdrüsen: v.a. an Behaarung, Hauttalg ist reich an Fettsäuren und macht Haut geschmeidig und Haar glänzend 2.2.2 Haare  Wärmeschutz, Tastempfindung  Terminalhaar steckt in Wurzelscheide, in die die Talgdrüse mündet  Darunter: zur Seite geneigter Muskel (zieht zur Epidermis) o Richtet Haare auf (sympathische Reaktion) o Zieht Epidermis grübchenförmig nach unten  Gänsehaut  Haar: o Verhornter Haarschaft mit einer epithelialen Haarwurzelscheide o Haarwurzel, die mit einer epithelialen Haarzwiebel auf bindegewebiger Haarpapille sitzt o Haarzwiebel + Haarpapille ≡ Haarfolikel o Lanugohaare wurzeln in Corium o Terminalhaare wurzeln in oberer Subcutis o Haarfarbe: Pigmentgehalt; ohne Melaninproduktion oder bei Einlagerung von Luftbläschen ist das Haar grau bis weiß 2.2.3 Nägel  0,5mm dicke Hornplatten Seite 15 von 58  Nagelbett ≡ epitheliales Gewebe  Hinterer Nagel steckt in Nageltasche o An seitlichen Rändern ist Nagelpfalz  Vor Nageltasche schimmert nagelbildendes Gewebe durch o Weißlicher Halbmond (Lunula)  Rose Farbe durch durchscheinende Kapillare  Schutz der Endglieder und Widerlager für Druck an Tastballen o Wichtige Hilfseinrichtung für Tastgefühl 𝑚𝑚  Wachstum: 0,5 − 1 𝑊𝑜𝑐ℎ𝑒 Seite 16 von 58 4 Das Herz-/Kreislaufsystem 4.1 Allgemeines  Besteht aus dem Herzen und dem Gefäßsystem  Herz: Motor des Kreislaufs  Gefäßsystem o Arterien (Schlagadern), vom Herzen weg o Kapillaren (Haargefäße), Stoffaustausch o Venen (Blutadern), zum Herzen hin o Lymphgefäße, Transport von Flüssigkeiten und Abwehrzellen 4.2 Herz (Cor) 4.2.1 Gestalt und Lage  Muskuläres Hohlorgan  Liegt in Mediastinum (zwischen Wirbelsäule und Brustbein)  Umhüllt von Perikard (Herzbeutel, spannt sich zwischen Brustfellhöhlen (Pleurahöhlen), Zwerchfell (Diaphragma) und großen Gefäßen auf)  Größe: 1,5·Faust  Gewicht: ~300 − 350𝑔  Großen Gefäße treten an Herzbasis ein, Herzspitze (Apex) ist beweglich 4.2.2 Aufbau  Unterteilung durch Herzscheidewand (Septum interventriculare) in zwei Bereich o Linkes Herz für Körperkreislauf o Rechtes Herz für Lungenkreislauf o Jeweils Vorhof (Atrium) und Kammer (Ventrikel, Ventriculus)  Obere und untere Hohlvene (V. cava superior und inferior) münden in rechten Vorhof  Aorta (Körperschlagader) entspringt dem linken Vorhof und verläuft über dem Truncus pulmonalis (kommt aus rechtem Vorhof) in einem Bogen  Unterfläche (Zwerchfellfläche) ist abgeflacht 4.2.2.1 Binnenräume und Klappen des Herzens  Klappen sind an Bindegewebsfaserringen befestigt  Herzskelett: Platte aus straffem Bindegewebe, trennt Vorhof- und Kammermyokard voneinander  Segelklappen (Atrioventrikularklappen) o Zwischen Kammern und Vorhöfen o Befestigt an Sehnenfäden (verhindern das Zurückschlagen während der Kontraktion) o Rechte Seite: Trikuspedalklappe (drei „Segel“) o Linke Seite: Mitralklappe (zwei „Segel“)  Taschenklappen (Semilunarklappen) o Pulmonal- und Aortenklappe o Verhindern das Zurückströmen des Blutes o Öffnen bei Druckanstieg in den Kammern Seite 18 von 58 4.2.2.2 Herzwand  Drei Schichten o Innere Herzhaut (Endokard) o Herzmuskulatur (Myokard) o Äußere Herzhaut (Epikard)  Zwischen Perikard und Epikard liegt Gleitspalt 4.2.3 Erregungsleitungssystem  Herz funktioniert autonom (ohne Gehirn)  Sinuskoten: autonomes Erregungszentrum im rechten Vorhof  Erregung erreicht über Vorhofmuskulatur den AV-Knoten (Atrioventrikularknoten) 𝑃𝑢𝑟𝑘𝑖𝑛𝑗𝑒−𝐹𝑎𝑠𝑒𝑟𝑛  HIS-Bündel  Tawara-Schenkel → Kammermyokard  Erregung breitet sich von Vorhofmuskulatur gleichmäßig über Kammermuskulatur aus  Steuerung der Herzfrequenz, Erregungsgeschwindigkeit und Kontraktionskraft durch das vegetative NS 4.2.4 Herzkranzgefäße  Herzkranzarterien (Aa. coronariae)  Herzvenen (Vv. cordis)  Versorgen den Herzmuskel  Verengung kann zu Herzinfarkt führen 4.2.5 Systole und Diastole Systole: Anspannungs- und Austreibungsphase Diastole: Erschlaffungs- und Kammerfüllungsphase Anspannungsphase  Kontraktion des Kammermyokards  Klappen verschlossen  Druck steigt  𝐾𝑎𝑚𝑚𝑒𝑟𝑑𝑟𝑢𝑐𝑘 = 𝐴𝑜𝑟𝑡𝑒𝑛𝑑𝑟𝑢𝑐𝑘 Taschenklappen öffnen sich Austreibungsphase  Kammermyokard maximal kontrahiert  Austreibung des Blutes in Aorta und A. pulmonalis  Schlagvolumen von ~70𝑚𝑙 (Taschenklappen schließen) Erschlaffungsphase  Segelklappen verschlossen (Kammervolumen unverändert: endsystolisches Restvolumen= ~70𝑚𝑙)  Ventrikelmyokard schlafft Kammerfüllungsphase  Kammerdruck sinkt unter Atriumdruck  Blut strömt in die Kammern 4.2.6 Blutdruck  Arterieller Blutdruck ≡ Druck mit dem die linke Herzkammer das Blut auswirft  Druckwelle ist an oberflächlichen Arterien tastbar  Systolischer und diastolischer Wert (max und min) 120mmHg (16kPa)|80mmHg (10,6kPa)  120|80  Bluthochdruck (Hypertonie) bei Blutdruck über 140|90 Seite 19 von 58  Wird ausgemacht durch: Herzminutenvolumen, Gefäßwiderstand 4.2.6.1 Messung des Blutdrucks  Nach Riva-Rocci: Blutdruckmanschette mit Manometer am Oberarm  Aufpumpen bis Oberarmarterie abgeklemmt  Langsames Ablassen des Drucks bis Puls hörbar (Korotkow-Geräusch)  systolischer Wert  Ablassen bis Puls nicht mehr hörbar  diastolischer Wert 4.2.7 Herzzeitvolumen (HZV) ≡Volumen das pro Zeiteinheit (z.B. pro Minute) durch das Herz gepumpt wird 1 𝑚𝑙  Bei Puls= 70 𝑚𝑖𝑛 und 70𝑚𝑙 pro Aktion: 𝐻𝑀𝑉 = 70 · 70 = 4900 𝑚𝑖𝑛 4.2.8 Herznerven  Anpassung an erhöhte Anforderung durch Herz selbst o Bei stärkerer Füllung werden Muskelfasern stärker gedehnt  stärkere Kontraktion  höheres Schlagvolumen  Vegetatives NS beeinflusst: o Herzfrequenz (chronotrope Wirkung) o Erregbarkeit (bathmotrope Wirkung) o Kraft der Herzmuskelkontraktion (inotrope Wirkung) o Geschwindigkeit der Erregungsleitung (dromotrope Wirkung) 4.2.9 Herztöne und Herzgeräusche  Schluss der Segelklappen: dumpfer Ton  Schluss der Taschenklappen: heller Ton  Nicht an Klappen selbst hörbar, da das Blut den Ton fortträgt 4.2.10 Ruhe- und Aktionspotenzial am Herzen 4.2.10.1 Unterschied zwischen Herz-und Skelettmuskulatur  Skelettmuskulatur kann nur auf einen Reiz über Nerven reagieren  Es gibt spezialisierte Herzmuskelzellen (Sinusknoten) die spontan ein AP ausbilden können  Herzmuskelzellen im Bereich des Glanzstreifens sind netzförmig durch Zellkontakte (Gap junctions) miteinander verbunden  fächerförmige Ausbreitung der Erregung über Vorhöfe  Verzögerung bei AV-Knoten  Weiterleitung an Kammern 4.2.11 Elektrokardiogramm (EKG) Diagnostisches Verfahren, das Auskunft über Erregungsbildung, -ausbreitung und –rückbildung in Vorhöfen und Kammern gibt Seite 20 von 58 4.2.11.1 EKG-Ableitungen  Spannungsunterschiede von 120mV erzeugen ein messbares E-Feld auf Hautoberfläche (z.B. zwischen rechtem Arm und linkem Bein: 1mV)  Bipolare und unipolare Ableitungen  Standard: 12 Ableitungen o 6 Extremitätenableitungen (I, II, III (bipolar nach Einthoven) und aVR,aVL, aVF (unipolar nach Goldberger)) o 6 Brustwandableitungen (𝑉1 − 𝑉6 nach Wilson) 4.2.11.2 EKG-Kurve  P-Welle (0,1s): Erregungsausbreitung über Vorhöfe  Q-, R-, S-Zacke (0,1s): Beginn der Kammererregung  QRS-Komplex  T-Welle: Ende der Kammererregung  PQ-Intervall (Anfang P-Welle bis Ende Q-Zacke): Überleitungszeit, 0,1-0,2s; Beginn der Vorhof bis Beginn der Kammererregung  QT-Intervall (Q-Zacke bis Ende T-Welle): De- und Repolarisation beider Kammern (frequenzabhängig: 0,32-0,39s) 4.2.11.3 Herzfrequenz  Herzperiode: R bis R  Tachykardie: Frequenzerhöhung  Bradykardie: Frequenzverlangsamung 4.3 Gefäßsystem 4.3.1 Blutgefäße – Arterien, Venen und Kapillaren  Bluttransport, nicht Stofftransport  Hochdruck- (Arterien) und Niederdrucksystem (Venen) 4.3.1.1 Aufbau der Arterien und Venen  3 Wandschichten o Innere Schicht (Tunica interna, Gefäßendothel) platte, einschichtige Endothelzellen sitzen dünner Gewebsschicht auf (Basalmembran) o Mittlere Schicht (Tunica media) glatte Muskulatur, elastische Fasern o Äußere Schicht (Tunica adventitia) Einbau in Umgebung, Bindegewebe in ihr verlaufen bei größeren Gefäßen kleine Gefäße zur Versorgung der Wandschichten  Bei Arterien: o Membrana elastica interna und externa zwischen den Schichten o Stärkere Muskelschicht  Gefäßmotorik (Erweiterung/Verengung des Gefäßdurchmessers)  Bei Venen besitzen Venenklappen (Ventile die den Rückfluss verhindern) Seite 21 von 58 4.3.2 Lymphgefäße  Parallel zum venösen Teil des Blutkreislaufs  Beginnt im Kapillargebiet  transportiert nicht-resorbierte Flüssigkeit (~10%) in venöse Blut (v.a. Proteine)  Wand aus Endothel und glatter Muskulatur, die rhythmisch kontrahieren  Lymphknoten: Biologischer Filter und Immunabwehr 4.3.3 Großer und kleiner Kreislauf  Großer (Körper-)Kreislauf  Kleiner (Lungen-)Kreislauf  Weg 𝐴.𝑝𝑢𝑙𝑚𝑜𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠 𝐾ö𝑟𝑝𝑒𝑟 → 𝑟𝑒𝑐ℎ𝑡𝑒𝑟 𝑉𝑜𝑟ℎ𝑜𝑓 + 𝐾𝑎𝑚𝑚𝑒𝑟 → 𝐿𝑢𝑛𝑔𝑒𝑛𝑘𝑟𝑒𝑖𝑠𝑙𝑎𝑢𝑓 𝑉.𝑝𝑢𝑙𝑚𝑜𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠 𝐴𝑜𝑟𝑡𝑎 → 𝑙𝑖𝑛𝑘𝑒𝑟 𝑉𝑜𝑟ℎ𝑜𝑓 + 𝐾𝑎𝑚𝑚𝑒𝑟 → 𝐾ö𝑟𝑝𝑒𝑟𝑘𝑟𝑒𝑖𝑠𝑙𝑎𝑢𝑓  Verteilung in Körper und Stoff-/Gasaustausch in Kapillaren 4.3.4 Fetaler Kreislauf Unterschiede zum Kreislauf eines Erwachsenen:  Loch in Vorhofscheidewand (Foramen ovale): Kurzschluss der Lunge  Gasaustausch in Plazenta  Kurzschluss zwischen Lungenarterie und Aorta (Ductus arteriosus) 4.3.5 Arterielles System Arterien von Herzen zum Unterschenkel:  Aortenbogen  Brustaorta (Aorta thoracica)  Bauchaorta (Aorta abdominalis) o Obere/untere Mesenterialarterie (A. mesenterica superior/inferior) o Nierenarterie (A. renalis)  Beckenschlagader (A. iliaca communis)  A. iliaca dexter  A. iliaca sinister  Oberschenkelarterie (A. femoralis)  Kniearterie (A. poplitea)  A. tibialis anterior/posterior 4.4 Gefäßsystem – physikalische und physiologische Grundlagen 4.4.1 Strömung, Druck und Widerstand im Gefäßsystem 𝐷𝑟𝑢𝑐𝑘𝑑𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑧  Allg.: 𝑆𝑡𝑟𝑜𝑚𝑠𝑡ä𝑟𝑘𝑒 (𝑆𝑡𝑟𝑜𝑚𝑧𝑒𝑖𝑡𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛) = 𝑆𝑡𝑟ö𝑚𝑢𝑛𝑔𝑠𝑤𝑖𝑑𝑒𝑟𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑  Strömungswiderstand: Reibung innerhalb des Blutes Seite 22 von 58  Funktionsprinzip: Aufbau einer Druckdifferenz zwischen Arterien und Venen 𝐵𝑙𝑢𝑡𝑑𝑟𝑢𝑐𝑘𝑑𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑧  Großer Kreislauf: 𝐻𝑒𝑟𝑧𝑧𝑒𝑖𝑡𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝑆𝑡𝑟ö𝑚𝑢𝑛𝑔𝑠𝑤𝑖𝑑𝑒𝑟𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑 𝑆𝑐ℎ𝑙𝑎𝑔𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝐸𝑛𝑑𝑑𝑖𝑎𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒𝑠 − 𝐸𝑛𝑑𝑠𝑦𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒𝑠 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 ≈ 60 𝑏𝑖𝑠 70𝑚𝑙 𝑆𝑐ℎ𝑙𝑎𝑔𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐸𝑗𝑒𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠𝑓𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝐸𝐹 = ≈ 75% 𝐸𝐷𝑉 (𝐸𝑛𝑑𝑑𝑖𝑎𝑠𝑡𝑜𝑙𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒𝑠 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛) 4.4.2 Verteilung des Herzzeitvolumens (HZV)  Verteilung auf die verschiedenen Organe je nach den Bedürfnissen  Parallel geschaltete Organe (Gehirn, Magen-Darm-Trakt) erhalten nur einen Teil des HZV  Lunge bekommt das gesamte HZV 4.4.3 Regulation der Organdurchblutung  Erhöhung des Blutdrucks  alle Organe werden mehr durchblutet  Verringerung des Gefäßwiderstands  selektive, sehr starke Erhöhung der Durchblutung o Autoregulation des Gefäßtonus Sauerstoffmangel/𝐶𝑂2 - oder 𝐻 + -Überschuss  Gefäßerweiterung  erhöhte Durchblutung o Steuerung über das vegetative NS 4.4.4 Blutzirkulation in den Kapillaren  Bei Aufzweigung in viele Kapillare nimmt die Strömungsgeschwindigkeit ab, Gesamtquerschnitt nimmt stark zu  Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe o Pro Tag werden ca. 20l Flüssigkeit aus Kapillaren ins Interstitium abfiltriert (treibende Kraft: Druckunterschied von 10mmHg)  Pressen von Flüssigkeit und gelösten Teilen ins Gewebe 4.4.4.1 Ödembildung Ödem ≡ Flüssigkeitsansammlung im Interstitium  Blutdruckanstieg durch venösen Rückstau Veränderung Kapillardurchlässigkeit Veränderung Proteingehalt im Blutplasma Verminderter Lymphabfluss Seite 23 von 58 5 Sinnesorgane Teil 1 – Das Ohr  2 Sinnesorgane: Gehörorgan, Gleichgewichtsorgan  Innenohr  Innenohr liegt in Felsenbeinpyramide des Schläfenbeins  Besteht aus Gehörschnecke (Cochlea) + Gleichgewichtsorgan ( zwei mit Flüssigkeit gefüllte Räume (Utriculus, Sacchulus) und drei flüssigkeitsgefüllte Bogengänge)  Gehörorgan hat noch Hilfseinrichtungen, Zuleitung des Schalls (äußeres Ohr, Mittelohr) 5.1 Gehörorgan 5.1.1 Äußeres Ohr  Ohrmuschel (Auricula), elastischer Knorpel  ~3𝑐𝑚 langer äußerer Gehörgang (außen: elastischer Knorpel mit vielen Drüsen ( Ohrenschmalz); innen: knöchern)  Trommelfell bildet die Grenze zum Mittelohr 5.1.2 Mittelohr  von Schleimhaut ausgekleidete Paukenhöhle (Cavum tympani) mit Gehörknöchelchen (Hammer: Malleus; Amboss: Incus; Steigbügel: Stapes)  Fortsetzung in Richtung Rachenraum: Ohrtrompete (Tuba auditiva)  Druckausgleich  Mehrere Hohlräume im Bereich des Warzenfortsatzes  Trommelfell o Ø 3cm; annähernd rund; drei Schichten (straffes bindegewebiges Gerüst; im oberen Bereich schwächer ausgeprägt) o Innen: Schleimhaut, außen: Haut; nach innen gewölbt (Hammerstiel)  Gehörknöchelchen: gelenkige Verbindung zw. Trommelfell und ovalem Fenster (Fenestra vestibuli) o Gehörknöchelchen leiten Schwingungen über ovales Fenster an Flüssigkeit im Innenohr weiter o Hammer und Steigbügel werden durch 2 Muskeln fixiert (Spannmuskeln des Trommelfells)  Einfluss auf Übertragungsempfindlichkeit 5.1.3 Innenohr  Von Knochenkapsel umgeben  System verzweigter Gänge und Hohlräume ( knöchernes Labyrinth; mit Flüssigkeit gefüllt ( Perilymphe))  In perilymphatischem Raum ist häutenes Labyrinth eingebettet; mit Flüssigkeit gefüllt ( Endolymphe)  Unterschied zw. Peri- und Endolymphe: Gehalt an K+/Na+  Häutenes Labyrinth enthält Gehör- und Gleichgewichtsorgan 1  Schnecke (Cochlea; ~3𝑐𝑚 lang; ca. 2 2 mal um Schneckenspindel (Modiolus) gewunden o In Schneckenwindung (Querschnitt: drei verschiedene Räume)  Mittlerer Schneckengang (Ductus cochlearis)  Darüber liegende Vorhoftreppe (Scala vestibuli)  Darunter liegende Paukentreppe (Scala tympani) Seite 24 von 58  o Scala vestibuli und tympani gehen an Schneckenspitze ineinander über  mit Perilymphe gefüllt  Enden am rundem (Fenestra cochlea) bzw. ovalem Fenster (Fenestra vestibuli) o Schneckengang: mit Endolymphe gefüllt; grenzt Basilarmembran an (Lamina basilaris) an Scala tympani und mit Reissnermembran an Scala vestibuli o Basilarmembran trägt Corti-Organ (~15.000 in Reihe liegende Hörsinneszellen: innere/äußere Haarzellen)  Verbunden durch gallertartige Deckplatte ( Membrana tectoria) 5.1.4 Hörbahn  Haarzellen: synaptischer Kontakt mit Neuronen, deren Somae im Ganglion spirale cochlea liegen o Zentrale Fortsätze ziehen mit Hörnerv (N. cochlearis) und Gleichgewichtsnerv (N. vestibularis) als VIII. Hirnnerv zum Hirnstamm  Axone enden in Cochleariskernen (Nuclei cochleares); N. vestibularis in Vestibulariskernen (Nuclei vestibulares)  Mehrfache Umschaltung (z.B. innerer Kniekörper des Zwischenhirns) bis zur Hörrinde (quere Schläfenlappenwindungen) 5.1.5 Hörvorgang  Schallwellen erzeugen in Perilymphe der Vorhoftreppe fortlaufende Druckwellen Laufen bis Schneckenspitze und über Paukentreppe zurück  Über gegenläufige Flüssigkeitsströmung der Perilymphe wird Endolymphe im Schneckengang in Schwingungen versetzt  Erregung der Haarzellen  Basilarmembran ist an Schneckenspitze schmal ( hohe Töne) und an Schneckenbasis breit ( tiefe Töne) [Töne: periodische Schwingungen von bestimmter Frequenz und Intensität; Geräusche: aperiodisch)]  Erregung bei ~10 − 20.000𝐻𝑧 o Hörschwelle: Töne/Geräusche müssen frequenzabhängige Mindestintensität überschreiten  Z.B. 𝑓 = 1000𝐻𝑧 ⇒ 𝑆𝑐ℎ𝑎𝑙𝑙𝑑𝑟𝑢𝑐𝑘 = 2 · 10−5 𝑃𝑎  Am empfindlichsten bei 2000 − 5000𝐻𝑧  Skalen o Dezibel [dB]: Verzehnfachung des Schalldrucks führt zu Erhöhung des Schalldruckpegels um 20dB (um 80dB bei 10.000fachem Schalldruck) o Subjektives Maß: Lautstärkepegel [phon]: Skala bei 1000Hz die gleiche wie Dezibel o Töne anderer Frequenz: gleichen Lautstärkepegel wie ein Vergleichston mit 1000Hz, wenn als gleich laut empfunden  Kurven mit gleich laut empfundenen Tönen ≡ Isophone o Hörfläche zw. 4 und 130phon (Hörschwelle und Schmerzschwelle)  Hauptsprach-/musikbereich liegt ungefähr in der Mitte 5.1.6 Hörstörungen  1. Typ: Mittelohr-/Leitungsschwerhörigkeit Seite 25 von 58  o Ton erreicht Cochlea nicht: z.B. zerrissenes Trommelfell, Verstopfung, Otosklerose (Steigbügel ist fixiert)  2. Typ: Innenohrschwerhörigkeit o Verletzung von Cochlea oder Hörnerv (z.B. nach Rötelinfektion während der ersten vier Schwangerschaftsmonaten  ggf. taubes Kind) 5.2 Gleichgewichtsorgan  3 Bogengänge (Ductus semicirculares) + Erweiterungen (Ampullae) o Ampullae  Sinnesleisten mit Sinneszellen (Cristae ampullares)  Großes Vorhofsäckchen (Utriculus) und kleines Vorhofsäckchen (Sacculus) mit jeweiligen Sinnesfeldern (Macula utriculi, Macula sacculi)  mit Endolymphe gefülltes häutenes Labyrinth  Registrierung von Beschleunigung und Lageänderung o Sinneszellen ragen in Endolymphe und reagieren auf Flüssigkeitsbewegung (bei Kopfbewegung) 5.2.1 Macula utriculi und Macula sacculi ≡ Sinnesfelder des großen und kleinen Vorhofsäckchens  Überwiegend gradlinige Bewegungen  Epithel von kleinem/großen Vorhofsäckchen ist an einigen Stellen verdickt  Differenzierung zu Stütz- und Sinneszellen o Darauf liegt Membran (Statolithenmembran, beschwert mit Statolithen (Kalksteinchen))  Fortsätze der Sinneszellen (Zilien) ragen in Membran hinein  Auslenkung der Zilien durch Scherkräfte zw. Statolithenmembran und Sinnesepithel  Macula utriculi: horizontal ausgerichtet  Horizontalbeschleunigung  Macula sacculi: vertikal ausgerichtet  Vertikalbeschleunigung 5.2.2 Crista ampullaris ≡ Sinnesleisten in den Ampullae (Erweiterungen der Bogengänge)  Drehbeschleunigung (bringt Endolymphe in Bewegung)  Jeder Bogengang hat Ampulla (in allen drei Raumrichtungen) o Aufbau: Stütz- und Sinneszellen (mit Sinneshaaren, die in gallertartigen Hut hineinragen  Bewegung der Endolymphe ( Sinneshaare) erregt Zellen)  Axone des Gleichgewichtnervs enden synaptisch an den Sinneszellen der Maculae und Cristae o Gehen v.a. zum Kleinhirn Seite 26 von 58 6 Biologie der Zelle 6.1 Allgemeines  Kleinste selbstständig lebende Einheit; z.B. Einzeller  Im Mehrzeller große Zellverbände; Zellen ≡ funktionelle Einheiten in Gesamtstruktur o Erythrozyten transportieren O2; Nervenzellen; Keimzellen  Funktion vorgegeben durch DNA (Desoxyribonukleinsäure) o Programm zur Steuerung von befruchteter Eizelle zu Organismus + Differenzierung 6.2 Anzahl, Größe, Form und Eigenschaften von Zellen 6.2.1 Anzahl, Größe und Form  Menschlicher Körper: 75 · 1012 𝑍𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛  Größe: 5 − 150µ𝑚  Nervenzellen können mit Fortsätzen bis zu 1m lang werden  Form: rund (Eizellen), mit Fortsätzen (Bindegewebszellen), spindelförmig oder platt (Muskelzellen), kubisch oder prismatisch (Epithelzellen) 6.2.2 Eigenschaften  Differenzierungen: Stoffwechsel/Energiegewinnung; Vermehrung; Reizausnahme  Stoffwechsel/Energiegewinnung o Umwandlung von aufgenommenen Stoffen in zelleigene Verbindungen  Aufbau von Zellen o Stoffwechsel: Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen  Vermehrung und begrenzte Lebensdauer o Voraussetzung für Regeneration und Ersatz von Zellen 𝐸𝑟𝑦𝑡ℎ𝑟𝑜𝑧𝑦𝑡𝑒𝑛 𝑆𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑒𝑛  160 𝑀𝑖𝑜 ℎ ; 85 𝑀𝑖𝑜 𝑑  Lebensdauer Schleimhautzellen: 30 − 100ℎ  Reizaufnahme und –beantwortung o Reizaufnahme über Rezeptoren + Verarbeitung+ Beantwortung o Spezifische Eigenschaften  Beweglichkeit: Abwehrzellen im Bindegewebe; Spermien  Aufnahme/Abgabe von Stoffen: Abwehrzellen; Sekretabgabe von Drüsenzellen  Ausbildung von Oberfächendifferenzierung: Flimmerhaare aus Schleimhautepithelzellen des Atemtraktes; Bürstensaum auf Schleimhautepithelzellen des Dünndarms 6.3 Aufbau von Zellen und Zellorganellen 6.3.1 Grundbauplan  Zytoplasma, Zellkern, Zellmembran  Zellorganellen ≡ Körperchen mit unterschiedlichen Stoffwechselaufgaben Seite 27 von 58 6.3.2 Zellmembran  Hält Zellleib zusammen  Lipiddoppelschicht (Phospholipide): hydrophile Bestandteile außen (grenzen an Zellinneres/- äußeres); lipophile Bestandteile innen (heller Mittelstreifen)  Wird von Proteinen durchsetzt o Aufgaben: Poren für Durchtritt von Wasser/Salzen (Kanalproteine, Rezeptorproteine ( Regulationsvorgänge))  An Außenseite sitzen Kohlenhydrate ( Glykocalyx)  Erkennung als „körpereigen“  Dicke: ~7,5𝑛𝑚  Auch Organellen sind von Membranen umgeben 6.3.3 Zytoplasma und Zellorganellen  Besteht aus: Hyaloplasma/Zytosol (intrazelluläre Flüssigkeit), Zelleorganellen, Zelleinschlüssen ( Paraplasma)  Stoffwechselprodukte der Zelle  Hyaloplasma ≡ wässrige Salzlösung + Proteine (Mikrotubuli; Mikro-, Intermediärfilamente Zytoskelett)  Organellen: endoplasmatisches Retikulum, Ribosomen, Golgi-Apparat, Zentriolen, Mitochondrien 6.3.3.1 Endoplasmatisches Retikulum (ER)  Durchzieht Zytoplasma als röhren-/bläschenförmige Struktur  Unterteilt das Zellinnere in Kompartimente  Intrazellulärer Stofftransport  Große Oberfläche: Stoffwechselreaktion (z.B. Protein-/Lipidsynthese)  Membrandepot  Ursprung für andere Membranen Raues ER Glattes ER  Mit Ribosomen besetzt (Proteinsynthese;  Keine Ribosomen (besonders in besonders in Bauchspeicheldrüsenzellen) hormonproduzierenden Zellen) 6.3.3.2 Ribosomen  Multienzymkomplexe: r-RNA und Eiweißmoleküle o r-RNA: ribosomales Strukturelement  Proteinsynthese  Frei im Zytoplasma (zelleigene Proteine: Enzyme, Strukturproteine) oder an rauem ER (Exportroteine: Drüsensekrete) 6.3.3.3 Golgi-Apparat ≡ mehrere Golgi-Felder mir innerem Hohlraumsystem  Aufnahme/Ausschleusung von Stoffen membranbegrenzte Sekretvesikel  Lysosombildung auf gleiche Art  Aufnahme- und Abgabeseite Seite 28 von 58  o Vorstufen von Eiweißsekreten wandern von ER zu Golgi-Apparat  Verpackung in Vesikel  Ausschleusung (Vesikelmembran verschmilzt mit Zellmembran ( Erneuerung der Zellmembran) 6.3.3.4 Lysosomen ≡ Verdauungsorgane der Zelle  Enthalten Enzyme (v.a. saure Hydrolasen und Phosphotasen)  Fremdkörper oder überalterte Organellen werden abgebaut und Bestandteile wieder zur Verfügung gestellt ( Recycling)  Membran schützt intakte Organellen von Enzymen  Bei beschädigten Zellen sorgen freigesetzte Enzyme für Gewebsautolyse  z.B. bei eitrigen Geschwüren 6.3.3.5 Zentriolen  Hohlzylinder mit offenem Ende; Wand aus Mikrotubuli (fadenartige Proteine)  Rolle bei Zellteilung: Bauen Spindelfasern auf  Bewegen Chromosome  Bestimmung der Zellpolarität für Zellteilung 6.3.3.6 Mitochondrien  2 − 6µ lang  Membran ≡ innere + äußere Einheitsmembran o Innere ist aufgefaltet  große Oberfläche  Stellen ATP aus Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten her  ATP = Adenin + Ribose + 3 Phosphat  Adenosintriphosphat  Benötigt für: Stofftransport durch Zellmembran, Proteinsynthese, Kontraktion von Muskeln  𝐴𝐷𝑃 + 𝑃 + 𝐺𝑙𝑢𝑘𝑜𝑠𝑒 + 6 𝑂2 → 𝐴𝑇𝑃 + 6 𝐶𝑂2 + 6 𝐻2 𝑂 6.3.4 Zellkern (Nucleus)  Jede Zelle hat mindestens einen; z.B. Leberzellen haben 2; (Osteoklasten: 5-20; Skelettmuskelzellen: über 1000)  Zwei Einheitsmembranen  Stehen über Kernporen in Verbindung mit rauem ER  Zellkörperchen (Nucleolus): Produktion von r-RNA  Unscheinbar bei inaktiven Zellen  Bei stoffwechselaktiven Zellen ( erhöhte Proteinsynthese) auffälliger und in größerer Zahl vorhanden  Chromosomen sind nur während Zellteilung sichtbar 6.3.4.1 Chromosomen und Gene  Träger der Erbanlagen ≡ Gene  Beim Menschen 46 Chromosomen (diploider Chromosomensatz) Seite 29 von 58   23 Paare  Unterscheidung durch: Gesamtlänge, Lage der Chromosomenarme/Einschnürung  23 Chromosomenpaare: 2×20.000 − 25.000 𝐺𝑒𝑛𝑒 jeweils doppelt vorhanden  Keimzellen haben nur einen haploiden Chromosomensatz 6.3.4.1.1 Aufbau eines Chromosoms  Zwei Chromosomenarme  Jedes Chromatid besteht aus gefalteten und aufgewundenem Doppelhelixmolekül ( DNA; Dicke: 2 𝑛𝑚)  Antiparallel verlaufende Fäden verhalten sich wie Positiv- und Negativabzug o Bildet mit Histon-Molekül Chromatin  Während der Interphase weitgehend aufgelockert (Euchromatin) bis auf einige Bereiche (Heterochromatin  inaktiv)  Nukleosom ≡ Histonpartikel (8 Histonmoleküle) mit aufgespultem DNA-Stück  Am Armende: Telomere (bestimmen Lebensdauer der Zelle)  Bausteine der DNA: Nukleotide o Base (Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin) + Zucker (Desoxyribose) + Phosphatrest o Gegenüberliegende Nukleotide sind über Wasserstoffbrücken verbunden  Adenin mit Thymin (bzw. Uracil in RNA) und Guanin mit Cytosin  Funktion der DNA: o Speicher für genetische Information (genetischer Code) o Übertragung der Information für Proteinbiosynthese o Identische Verdopplung (Replikation) der Information bei Zellteilung 6.3.4.2 Genetischer Code  Information durch verschiedene Anordnung der Basen in Tripletts o Jedes der 20 verschiedenen Tripletts codiert für eine Aminosäure  43 = 64 Kombinationen; nur 20 benötigt o Die restlichen Tripletts codieren Genanfänge/-enden  Gen ≡ Gesamtheit aller Tripletts für ein Protein 6.4 Stoffaustausch der Zelle mit ihrer Umgebung  Extrazellulärer Raum bietet alle Nährstoffe für die Zelle  2⁄ aller Flüssigkeiten ist im intrazellulären Raum 3  1⁄ nicht  3⁄ davon befinden sich in feinen Spalträumen zwischen den Zellen; 1⁄ im 3 4 4 Gefäßsystem  Homöostase: Konstanthaltung des inneren Milieus  Atmung, Nahrungsaufnahme, Stoffwechsel  Zurücklegung von großen Strecken über Blutgefäße o Schneller Stofftransport auch über Lymphtransport, Darmpassage und Gallenblasenentleerung Seite 30 von 58 6.4.1 Zusammensetzung der extrazellulären Flüssigkeit  Elektrolyte mit gelösten Ionen 𝑔 Am meisten: 𝑁𝑎+ und 𝐶𝑙 − (~9 𝐿 )  𝑁𝑎𝐶𝑙 Weitere: 𝐾 + ,𝐶𝑎2+ ,𝑀𝑔2+ , Bikarbonat (𝐻𝐶𝑂3 − )  Interstitium (Spalt zw. Zellen), Blutplasma und Lymphe unterscheiden sich in Proteingehalt (Kapillarwand ist nur für kleine Teilchen (Ionen, organische Substanzen) durchlässig) 6.4.2 Zusammensetzung der intrazellulären Flüssigkeit  Überwiegend 𝐾 + / wenig 𝑁𝑎+  Überwiegend organische Anionen (𝐴− ) und ein wenig 𝐻𝑃𝑂4 − und 𝐻2 𝑃𝑂4 − 6.5 Membran- oder Ruhepotenzial einer Zelle  Negative Ladungen im Zellinneren durch ungleiche Verteilung von Ionen  𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑧𝑖𝑎𝑙𝑑𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑧 = 60 − 80 𝑚𝑉  Ladungen: innen: 𝐾 + , 𝐴− ; außen: 𝑁𝑎+ , 𝐶𝑙 −  Ionenpumpe reichert 𝐾 + -Ionen im Zellinneren an  𝐾 + diffundieren nach außen  negative Ladung außen  Diffusion von 𝐾 + nach außen unabhängig von 𝑁𝑎+ − 𝐾 + − 𝑃𝑢𝑚𝑝𝑒  Ionenpumpe brauchen ATP 6.6 Stoff- und Flüssigkeitstransport Es gibt passive und aktive (energieabhängige) Transportmechanismen. 6.6.1 Passive Transportmechanismen 6.6.1.1 Diffusion  Atome/Moleküle sind in wässrige Lösungen/Gasen aufgrund ihrer thermokinetischer Energie frei beweglich  Treibende Kraft ≡ Konzentrations-/Ladungsgradient  Großer Teil des Stofftransports im interstitiellen Raum, in die Zelle hinein oder aus der Zelle hinaus, beruht auf Diffusion  Kleine Moleküle: z.B. 𝑂2 , 𝐶𝑂2 , 𝐻2 𝑂: freie Diffusion  Nährstoffe (Glucose, Aminosäuren in den Zellen der Darmschleimhaut) und Ionen: membrandurchspannende Poren (Kanalproteine) oder bewegliche Transportproteine (Carrier) erleichtere Diffusion 6.6.1.2 Osmose und osmotischer Druck  Einseitige Diffusion durch eine semipermeable Membran zwischen zwei unterschiedlich konzentrierten Lösungen  Wasser diffundiert durch die Membran in die Lösung mit höherer Konzentration bis Konzentrationen ausgeglichen sind  Osmotischer Druck: Druck der nötig wäre, um Osmose umzukehren ([mmHg] oder [Pa])  Hängt von Anzahl der gelösten Teilchen, nicht von ihrer Größe oder Ladung, ab  Osmotischer Druck hängt der extrazellulären Flüssigkeit hängt von Protein-/Ionengehalt ab Seite 31 von 58  Hypertonische Lösung: Zellen geben Wasser ab  Hypotonischer Lösung: Zellen nehmen Wasser auf  Kolloidosmotischer Druck  im Blutplasma sind Proteine gelöst, die die Kapillarwand nicht durchdringen können  osmotischer Druck 6.6.1.3 Filtration  „Pressen“ von Wasser oder gelösten Bestandteilen durch Membran oder Porensysteme aufgrund hydrostatischer Druckdifferenz  Poren ≡ Lücken zwischen Endothelzellen (Interzellularspalte) oder Löcher (Fenestrierungen)  Ultrafiltration ≡ nierenbestandteile und größere Blutbestandteile kommen nicht durch Kapillarwand o Gelöste Moleküle werden nach Größe und Ladung getrennt 6.6.2 Aktive Transportprozesse 6.6.2.1 Aktiver Transport  Transport mithilfe von ATP (Energieaufwand)  Stofftransporte gegen ein Konzentrationsgefälle  Aufrechterhaltung bestimmter Konzentrationen im Zellinneren (deutlich anders als extrazelluläre Konzentrationen)  Spezialisierte Transportproteine (ggf. mehrere Moleküle gleichzeitig) o Gekoppelter Transport in dieselbe Richtung (Symport) oder entgegengesetzt (Antiport) o Entstehung von Ruhepotentialen durch aktiven Ionentransport 6.6.2.2 Endo- und Exozytose  Transport für große Moleküle in Zelle rein oder aus Zelle raus  Vesikulärer Transport  Endozytose o Über membranständige Rezeptoren werden an Zellaußenseite Stoffe gebunden und von Plasmamembran umschlungen  Gelagen als Vesikel ins Zellinnere ( Rezeptorvermittelte Endozytose) o Auch: Pinozytose/Phagozytose  Exozytose o Zelleigene Syntheseprodukte werden in Vesikel aus Zelle herausgeschleust o Z.B. werden so bei Synapsen Neurotransmitter oder Sekretabsonderungen aus Drüsenzellen ausgestoßen  ATP-abhängig Seite 32 von 58 8 Das Nervensystem (ZNS) – Teil 1 8.1 Zentrales und peripheres Nervensystem 8.1.1 Allgemeines 1. Leistung der Organsysteme anpassen (direkt über Nerven oder indirekt über Hormondrüsen) 2. Steuerung der Aktivität von Bewegungsapparat, Atmung, Kreislauf, Verdauung und Urogenitalsystem  Afferenz (von Peripherie zum Gehirn hin) o Somatisch Gelenke, Haut, Skelettmuskulatur o Viszeral Eingeweide  Efferenz (vom Gehirn zur Peripherie hin) o Motorisch Skelettmuskulatur o Vegetativ Drüsen, glatte Muskulatur, Herzmuskulatur 8.1.2 Zentrales Nervensystem (ZNS)  Gehirn (Encephalon) + Rückenmark (Medulla spinalis)  Gepolstert durch Liquor (Liquor cerebralis) und Knochen 8.1.2.1 Gehirn (Encephalon) Entwicklung und Einteilung  3 primäre embryonale Hirnbläschen: Vorderhirn, Mittelhirn, Rautenhirn  Großhirn, Zwischenhirn, Mittelhirn, Brücke, Kleinhirn, verlängertes Mark 8.1.2.1.1 Großhirn/Endhirn (Telencephalon)  2 Großhirnhemisphären + paarige graue Kerne (Basalganglien) Hirnlappen Gehirnoberfläche: Windungen (Gyri) und Furchen (Sulci)  Zwei Hauptfurchen: Seitenfurche (Sulcus lateralis), Zentralfurche (Sulcus centralis)  Stirnlappen (Lobus frontalis)  Scheitellappen (Lobus parietalis)  Schläfenlappen (Lobus temporalis)  Hinterhauptlappen (Lobus occipitalis)  Der unterste Punkt des Stirnlappens (Frontallappen) ist der Sitz der Persönlichkeit Graue und weiße Substanz  Äußere Schicht: Großhirnrinde (Cortex cerebri) o Vorwiegend Zellkörper  grau  Innen: weiße Substanz  myelinisierte Axone Seite 39 von 58 Marklager und Innere Kapsel  Kommissurfasern: Nervenfasern, die zwischen den Hemisphären verlaufen  Assoziationsfasern: Nervenfasern innerhalb einer Hemisphäre  Profektionsfasern: Nervenfasern zwischen Großhirnrinde und restlichem ZNS Basalganglien  Extrapyramidal-motorisches System  Erlernen von Gewohnheiten  Kontrolle von Ausmaß und Richtung willkürlicher Bewegungen  motorische Zentren  80-90% der Menschen sind Rechtshänder  linke Hirnhälfte ist dominant  Linke Hirnhälfte: Lesen, Schreiben, Sprechen  Rechte Hirnhälfte: Gedächtnis, Sprachverständnis, räumliches Vorstellungsvermögen, Musikverständnis  Zerebraler Kortex ist beim Menschen vergrößert  Thalamus: Schaltstelle für sensible/sensorische Erregung Aphasie  Unfähigkeit Information (Sprache, Schrift) zu begreifen  Sensorische Aphasie: Gehörtes hat keine Bedeutung  Motorische Aphasie: Worte können motorische nicht gesprochen werden 8.1.2.1.2 Zwischenhirn (Diencephalon)  Thalamus, Hypothalamus, Hypophyse  ankommende/sensorische Impulse  Regelung von Körpertemperatur, Wasserhaushalt, Nahrungsaufnahme, Gefühlsleben, vegetatives NS 8.1.2.1.3 Mittelhirn (Mesencephalon)  Von dort ziehen optische und akustische Reflexbahnen zum Rückenmark 8.1.2.1.4 Brücke (Pons) und Kleinhirn (Cerebellum)  Gleichgewicht  Muskeltonus  Koordination willkürlicher Muskelaktivität  Brücke: zwischen Mittelhirn und verlängertem Rückenmark 8.1.2.1.5 Verlängertes Mark (Medulla oblangata)  Übergang zwischen Gehirn und Rückenmark  Sitz des Atemzentrums Seite 40 von 58 Hirnstamm ≡ Mittelhirn, Brücke, verlängertes Mark 8.1.2.2 Rückenmark (Medulla spinalis)  Verbindung des Gehirns mit dem PNS  Verläuft im Wirbelkanal  Oben und unten Verdickung  besonders viele Nervenzellen  Endet auf Höhe des 1. oder 2. Lendenwirbels Peripheren Nerven sind dem Rückenmark in 31 Spinalnervenpaaren zugeordnet Wurzeln der Spinalnerven  Spinalnerven gehen aus vorderer und hinterer Wurzel hervor  Anschwellung in hinterer Wurzel  afferente Nervenfasern Hinterer Wurzel  efferente Nervenfasern Graue und weiße Substanz Grau innen, weiß außen  In der Mitte liegt ein mit Liquor gefüllter Kanal  Vorderhörner: motorische Nervenzellen für Skelettmuskulatur  Hinterhörner: sensible Nervenfasern aus Peripherie  Seitenhörner: motorische Nervenzellen des vegetativen NS 8.1.2.3 Hirn- und Rückenmarkshäute Hirnhäute (Meningen)  Harte Hirnhaut (Dura mater encephali) o Äußere Hirnhaut, mit Periost des Schädels verbunden  Spinnengewebshaut (Arachnoidea encephali) o Mittlere Schicht  Weiche Hirnhaut (Pia mater encephali) o Liegt dem Gehirn auf und zieht in Furchen hinein o Kapillarreich  Harte Hirnhaut und Spinngewebshaut werden durch Liquordruck aneinander gepresst  Epidurales Hämaton: Blut zwischen Knochen und harter Hirnhaut  Subdurales Hämatom: Blut zwischen Dura mater und Arachnoidea Rückenmarkshäute  Hirnhäute werden nach Foramen magnun zu Rückenmarkshäuten  Harte Rückenmarkshaut (Dura mater spinalis) o Kräftiger Sack (Duralsack) o An Hinterhauptsloch und Zwischenwirbelkörpern verankert  nicht mit Knochen o Raum zwischen Rückenmarkshaut und Knochen ist mit Fettgewebe gefüllt  Spinngewebshaut (Arachnoidea spinalis) Seite 41 von 58  o Mit weicher Rückenmarkshaut (Pia mater spinalis) verbunden  dazwischen: Liquorräume 8.1.2.4 Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit und Ventrikelsystem  Liquor cerebrospinalis: klare Flüssigkeit (130 − 150 𝑚𝑙) füllt Subarachnoidalraum  Dämpft gegen Schläge und reduziert Gehirngewicht um ~90%  Diagnostik: Lumbalpunktion  Ventrikelsystem o Kammern im Gehirn die untereinander in Verbindung stehen  Produktion von Liquor Liquorabfluss 𝑚𝑙  Bildung: ~30 ℎ  Über Öffnungen der Dura mater ins venöse Blut  Am Rückenmark: am Abgang der Spinalnerven in Lymphgefäße Lumbalpunktion Rückenmark endet beim 1./2. Lendenwirbel, Duralsack geht bis zum 2. Kreuzwirbel 8.1.3 Peripheres Nervensystem (PNS)  Nerven, die vom Rückenmark zur Peripherie und zurückführen Anhäufung von Nervensomae ( Ganglien) 8.1.3.1 Peripherer Nerv  Enthält afferente und efferente somatische (ziehen von Rezeptoren zum Rückenmark oder vom Rückenmark zu Muskeln) und vegetative (von oder zu Eingeweiden) Nervenfasern 8.1.3.2 Ganglien  Verdickung in Nerven, die Nervensomae enthalten  Sensible: Zellkörper des 1. Afferenten Neurons  Peripherer Fortsatz (z.B. Schmerzrezeptor) und zentraler Fortsatz zu Rückenmark  Vegetative: Zellkörper des 2. Efferenten Neurons Umschaltung des 1. efferenten auf das 2. Neuron 8.1.3.3 Rückenmarksnerven (Spinalnerven)  Nach Verlassen des Wirbelkanals teilen sie sich in 4 Äste auf 8.1.3.4 Hirnnerven  12 Paare o Z.B. Riechnerv, Sehnerv Seite 42 von 58 Keine Peripherie, sondern ausgelagerte Teile des Hirns 8.2 Nervengewebe  Nervenzellen: Reizaufnahme, Erregungsleitung und Reizverarbeitung  Gliazellen: Ernährung, Stützgewebe, Isolierung  können sich ewig teilen 8.2.1 Neuron  Menschliches Gehirn: ~100 𝑀𝑖𝑙𝑙𝑖𝑎𝑟𝑑𝑒𝑛 Neuronen  Verbindung durch Synapsen  Werden nach Krankheit, Sauerstoffmangel oder Verletzung durch Glianarben ersetzt  Können sich nicht mehr teilen Bestandteile einer motorischen Nervenzelle  Nucleus  Nucleolus  Dendrit  Soma/Zellkörper  Axonhügel  Axon/Neurit  Markscheide mit Ranvier’schen Schnürringen  Axonkollaterale  Endknöpfchen/synaptische Endigung 8.2.1.1 Dendriten  Empfangen Erregung über Synapsen  weiterleiten zum Soma  Erregungsübertragung via Synapse über chemischen Neurotransmitter 8.2.1.2 Axon (Neurit)  Entspringt dem Soma  Länge: einige Millimeter bis ein Meter  Von Myelinhülle umgeben (Schwannsche Zellen)  In regelmäßigen Abständen Einschnürungen (Ranvier’sche Schnürringe)  elektrische Isolierung, mechanischer Schutz Keine Depolarisation an Markscheiden möglich  saltatorische Erregungsleitung Bildung durch bestimmte Gliazellen: PNS: Schwann-Zellen ZNS: Oligodendrozyten Seite 43 von 58 8.2.1.3 Soma (Perikaryon)  Zellkern, sonst nur wenige Organellen  Nissl-Schollen (raues ER) o Ribosome, Mitochondrien, Neurotubuli (Stofftransport unlöslicher Proteine (Transmitter, Enzyme) zu Synapsen), Neurofilamente Arten von Nervenzellen: unipolar, bipolar, pseudounipolar, multipolar 8.2.2 Membran- oder Ruhepotenzial einer Zelle  Negative Ladungen im Zellinneren durch ungleiche Verteilung von Ionen  𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑧𝑖𝑎𝑙𝑑𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑧 = 60 − 80 𝑚𝑉  Ladungen: innen: 𝐾 + , 𝐴− ; außen: 𝑁𝑎+ , 𝐶𝑙 −  Ionenpumpe reichert 𝐾 + -Ionen im Zellinneren an  𝐾 + diffundieren nach außen  negative Ladung außen  Diffusion von 𝐾 + nach außen unabhängig von 𝑁𝑎+ − 𝐾 + − 𝑃𝑢𝑚𝑝𝑒  Ionenpumpe brauchen ATP 8.2.3 Aktionspotenziale  Jede Zelle kann erregt werden, Aktionspotenziale  Nervenzellen  Aktionspotenzialfrequenz ist Codierung für Reizintensität  Ruhrpotenzial: −70 𝑚𝑉  kurzzeitige Depolarisation und Ladungsumkehr  −20 𝑚𝑉 (nach 1 ms  vollständig repolarisiert) 8.2.3.1 Mechanismen eines Aktionspotenzials  Bei Erregung werden 𝑁𝑎+ -Kanäle geöffnet  𝑁𝑎+ -Ionen strömen in Zelle ( Überschuss an positiver Ladung  Depolarisation)  Nach 1 ms: 𝑁𝑎+ -Kanäle schließen sich; 𝐾 + -Kanäle öffnen sich  𝐾 + strömt aus der Zelle heraus  Repolarisation  𝑁𝑎+ -Ionen werden mittels ATP (Ionenpumpen) aus Zelle heraus gepumpt  Ausbreitung: lokal gestiegenes Membranpotenzial öffnet benachbarte 𝑁𝑎+ -Kanäle 𝑚  Geschwindigkeit: wenige (vegetative Nervenzellen) bis zu 120 𝑠 (motorische Nerven der willkürlich innervierten Muskulatur) 8.2.4 Synapsen  Depolarisation ist bedingt durch: o Reize von außen o Erregung von einer Synapse eines anderen Axons oder einer Muskel- oder Drüsenzelle  meist chemisch  Komponenten einer Synapse: präsynaptische Zelle, synaptischer Spalt, postsynaptische Zelle 8.2.4.1 Mechanismen der synaptischen Übertragung  Präsynaptische Zelle weist Verdickung auf  synaptischer Endknopf Seite 44 von 58  o Darin: viele Vesikel mit Neurotransmitter  synaptische Bläschen  Bei Erregung werden Bläschen ausgestoßen  Transmitter diffundieren zur postsynaptischen Membran  werden an Membranrezeptoren gebunden  Erregung (exzitatorische Synapse) oder Hemmung einer Erregung (inhibitorische Synapse)  Erregende Neurotransmitter: Acetylcholin, Glutamat  Hemmende Neurotransmitter: Glycin, 𝛾 − 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑜𝑏𝑢𝑡𝑡𝑒𝑟𝑠ä𝑢𝑟𝑒 (GABA)  Komplex wirkende: Noradrenalin, Serotonin, Dopamin, endogene Opioide  Verschiedene Stoffklassen o Biogene Amine: Noradrenalin, Serotonin, Dopamin o Aminosäuren: Glutamat, Glycin o Peptide: endogene Opioide  Exogene Opioide imitieren die Funktion der endogenen Opioide  Hemmung von Schmerzreizen  Serotonin: Modulation vieler Hirnfunktionen 8.2.4.2 Funktionen von Synapsen  Ventil: Erregung immer nur vom Axonende auf die nachfolgende Zelle  Bahnung: Förderung eines Erregungsablaufs  Hemmung: Unterdrückung eines Erregungsablaufs  Gedächtnis- und Lernfunktion: o bei häufiger Benutzung kann Erregung leichter ausgelöst werden o Synapsen können verschwinden und neu gebildet werden 8.2.4.3 Formen von Synapsen  Pro Nervenzelle teils viele Dutzend bis einige tausend Synapsen  Formen: o Axodendritisch o Axosomatisch o Axoaxonisch 8.2.4.3 Typen von Synapsen  Erregende (exzitatorische) Synapsen o Lösen Depolarisation an folgender Zelle aus  Hemmende (inhibitorische) Synapsen o Lösen Hyperpolarisation an folgender Zelle aus 8.2.5 Gliazellen Unterscheidung: Seite 45 von 58  PNS: o Schann-Zellen (Myelinscheiden) o Mantelzellen (umgeben die o Spinalganglien und die vegetative Ganglien)  ZNS: o Oligodendrozyten (Myelinscheiden) o Astrozyten (Stützfunktion) o Mikrogliazellen (phagozytierende Abwehrzellen) o Ependymzellen (kleiden die Hohlräume im Gehirn und Rückenmark) o Zellen des Plexus choroideus (produzieren Liquor cerebrospinalis) 8.2.5.1 Blut-Hirn-Schranke  Astrozyten bilden die Blut-Hirn-Schranke  geschlossene Hülle um Kapillare  Diffusionsbarriere durch Endothelzellen der Kapillare  das ganze Gehirn wird umschlossen und Substrattransport kontrolliert  Kohlenhydrate und Proteine können nur mit speziellen Transportmechanismen ins Hirn gelangen (Fettlösliche Substanzen ungehindert) 8.2.6 Nerven  Nerven ≡ periphere Bahnen  Zentrale Bahnen ≡ ZNS  Nervenfasern ≡ Neuron  Faszikel  Nerv  Nerv ≡ Hunderte von Nervenfasern umgeben von Bindegewebe (Endoneurium)  Einzelne Faszikel sind von Perineurium umgeben  Nerv von Epineurium umgeben  Mechanischer Schutz, Ernährung 8.2.6.1 Regeneration peripherer Nerven  Periphere Nerven können regenerieren  Stümpfe müssen operativ verbunden werden  Axone gehen zugrunde, Schwann-Zellen bleiben  Leitschiene 𝑚𝑚  Zu regenerierende Axone wachsen ca. 1 − 2 𝑑 8.3 Rückenmarkreflexe Reflexe ≡ unbewusste, stets gleichbleibende Reaktion des Organismus auf Reize (aus Umwelt oder dem Körperinneren) 8.3.1 Reflexbogen Rezeptor, registriert Information und weiterleitet  afferentes Neuron, über das die Impulse zum Rückenmark gelangen  Synapse, Umschaltung auf motorische Vorderhornzelle  efferentes Neuron, über das die Impulse das Rückenmark verlassen Seite 46 von 58  Erfolgsorgan (Effektor) 8.3.2 Eigen- und Dehnungsreflexe  Monosynaptisch: zwischen afferenten und efferenten Neuronen liegt nur eine Synapse  Rezeptor und Effektor liegen in einem Organ  Charakteristika: o Kurze Reflexzeiten (~20 − 50𝑚𝑠) o Fehlende Ermüdbarkeit o Unabhängig von der Stärke des auslösenden Reflexes 8.3.3 Fremd- oder Hautreflexe  Auf Hautreizung folgt Muskelkontraktion  Polysynaptisch: mehrere Synapsen im Reflexbogen; mittels Schaltneuronen können benachbarte Rückenmarksegmente miteinbezogen werden  Charakteristika: o Verlängerte Reflexzeit (𝑧. 𝐵. ~70 − 150 𝑚𝑠 𝑏𝑒𝑖𝑚 𝐿𝑖𝑑𝑠𝑐ℎ𝑙𝑢𝑠𝑠𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥) o Schnelle Ermüdbarkeit und Anpassung o Summation unterschwelliger Reize 8.4 Vegetatives Nervensystem  Sympathikus o Aktivierendes System o Ergotrop (Leistungssteigernd) o Katabol (Abbau von Nährstoffen)  Parasympathikus o Dämpfendes System o Trophotrop (Wirkt auf den Ernährungszustand) o Anabol (Aufbau von körpereigenen Substanzen) Seite 47 von 58 9 Verdauungssystem 9.1 Allgemeines  Enzyme zerkleinern resorbierbare Nährstoffe in verschiedenen Abschnitten des Verdauungstraktes  Resorption über Schleimhäute des Magen-Darm-Traktes  Nährstoffe gelangen über Pfortaderkreislauf zu Leber  Danach zu den Körperzellen  Mitochondrien bauen sie mit 𝑂2 zu energiearmen Verbindungen (𝐻2 𝑂, 𝐶𝑂2 ) ab und bilden ATP 9.2 Verdauungsorgane  Kopfdarm: o Mundhöhle + Speicheldrüsen o Mittlerer und unterer Teil des Rachens  Rumpfdarm: o Speiseröhre o Magen o Dünndarm (Zwölffingerdarm, Leerdarm, Krummdarm) o Dickdarm (Blinddarm; Wurmfortsatz; aufsteigender, querer, absteigender und S-förmiger Dickdarm) o Verdauungsdrüsen (Leber, Bauchspeicheldrüsen, Speicheldrüsen (Ohr-, Unterkiefer-, Unterzungenspeicheldrüsen)) 9.2.1 Speiseröhre (Ösophagus)  Tritt durch Zwerchfell  Im Mediastinum (Raum zwischen Lungenflügeln)  Speichel enthält 𝛼 − 𝐴𝑚𝑦𝑙𝑎𝑠𝑒 (spaltet Kohlenhydrate in niedermolekularen Zucker  Glucose) 9.2.2 Magen (Gaster)  Magensäure: HCl pH=1-2 [pHKörper=7,4, außer Magen-Darm-Trakt]  Trinken geht an kleiner Kurvatur entlang; Nahrung bleibt im Magen ( große Kurvatur) 𝐻𝐶𝑙  𝑃𝑒𝑝𝑠𝑖𝑛𝑜𝑔𝑒𝑛 → 𝑃𝑒𝑝𝑠𝑖𝑛 → 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒𝑖𝑛𝑒 𝑧𝑢 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠ä𝑢𝑟𝑒𝑛 (Pepsinogen kommt aus Magenschleimhaut)  „Instrinsic Factor“: Resorption von Vitamin B12 9.2.3 Bauchspeicheldrüse (Pancreas)  Exokrine Drüse (Abführung des Bauchspeichels über einen Gang in den Zwölffingerdarm)  Produziert Bauchspeichel: Lipase (Fettabbau), Protease (Proteinabbau), Amylasen (Kohlenhydratabbau) Und Hormone zur Blutzuckerregulierung Seite 48 von 58 9.2.4 Gallenblase (Vesica fellea) Speicher für Gallenflüssigkeit (Eindickung; produziert in Leber)  Gallengang 9.2.5 Dünndarm (Jejunum und Ileum)  3 − 4 𝑚 lang (Magenpförtner bis Einmündung Dickdarm)  Eigentliche Resorption (Kohlenhydrate, Proteine, Fette) 1. Zwölffingerdarm (Duodenum) Papille: Einmündung von Gallengang und Bauchspeicheldrüsengang 2. Leerdarm (Jejunum) 3. Krummdarm (Ileum)  Leerdarm und Krummdarm über Mesenterium an hinterer Bauchhöhlenwand befestigt  Blut-/Nervenversorgung 9.2.5.1 Dünndarmmotorik  Außen: Bauchfell, innen: glatte Muskulatur (äußerer Längs-, innerer Ringmuskulatur)  abwechselnde Kontraktion: Durchmischung und Transport des Darminhalts 9.2.5.2 Dünndarmschleimhaut  Oberflächenvergrößerung: Falten  Zotten  Mikrovilli  Falten: ringförmig (Kerckring-Falten) ragen ca. 1 cm in Darmlumen hinein  Zotten: ca. 1 mm hoch, 0,1 mm dick  Mikrovilli: Ausstülpung der Plasmamembran (pro Zelle ~3000)  Gesamtoberfläche: ~120 𝑚2 9.2.5.3 Resorption der Nährstoffe  Aufnahme mittels Darmzotten  Nährstoffe gelangen über Kapillarnetz ins Blut und werden über Venen der Pfortader zur Leber transportiert  Über ein Lymphgefäß werden wieder synthetisierte Fette (Triglyceride) in Form von Chylomikronen abtransportiert und gelangen über Milchdrüsengang ins venöse Blut  Oberflächenvergrößerung nimmt im Verlauf des Darms ab  zunehmende Wasserresorption 9.2.6 Dickdarm  Resorption von Salzen und Wasser  Unverdauliche Reste werden von Bakterien zersetzt  Längsstreifen (3 Stück)  Aussackung, Einschnürungen und Fettanhängsel Seite 49 von 58 9.2.7 Mastdarm  15 − 20 𝑐𝑚 lang  Reservoir  Mit Schließmuskeln am After (äußerer: willkürlich, innerer: unwillkürlich) Seite 50 von 58 10 Klausurbeispiele Prof. Hilbel Seite 51 von 58 Aufgabe 0 𝐴𝐷𝑃 + 𝑃 + 𝐺𝑙𝑢𝑘𝑜𝑠𝑒 + 𝑂2 ⇒ 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 + 𝐴𝑇𝑃 Aufgabe 1  Aorta  Aorta thoracica  A. mesenterica superior und inferior  Aorta abdominalis  A. renalis  A. iliaca communis  A. iliaca externa  A. femoralis  A. poplitea  A. tibialis anterior und posterior Aufgabe 2 Aufgabe 3 1. Kopf des Humerus (Oberarmknochens) 2. Gelenkpfanne Humerus 3. M. biceps brachii 4. M. triceps brachii 5. Ansatz (Höcker) des Bizeps 6. Humerus (Oberarmknochen) 7. Ansatz (Höcker) des Trizeps 8. Radius (Speiche) 9. Ulna (Elle) Aufgabe 4 𝑙 29 𝛾 = arctan ( ) = arctan ( ) = 84,29° 𝑟𝐹 2,9 𝑚 𝐹𝐿𝑎𝑠𝑡 = 𝑚𝑔 = 2𝑘𝑔 · 9,81 2 = 19,62𝑁 𝑠 𝐹𝐿𝑎𝑠𝑡 · 𝑟𝐿 𝑀𝐿𝑎𝑠𝑡 = 𝑀𝐵𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 ⇔ 𝐹𝐿𝑎𝑠𝑡 · 𝑟𝐿 = 𝐹𝐵𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 · 𝑟𝐹 · sin(𝛾) ⇔ 𝐹𝐵𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 = = 229,13𝑁 𝑟𝐹 · sin(𝛾) Aufgabe 5 𝑚 𝐹𝑇𝑟𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 = 20𝑘𝑔 · 9,81 = 196,2𝑁 𝑠2 𝑀𝐹𝑒𝑑𝑒𝑟 = 𝑀𝑇𝑟𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 ⇔ 𝐹𝐹𝑒𝑑𝑒𝑟 · 𝑟𝐹𝑒𝑑𝑒𝑟 = 𝐹𝑇𝑟𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 · 𝑟𝑇𝑟𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 Seite 52 von 58  𝑟𝑇𝑟𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 2,5𝑐𝑚 ⇔ 𝐹𝐹𝑒𝑑𝑒𝑟 = 𝐹𝑇𝑟𝑖𝑧𝑒𝑝𝑠 · = 196,2𝑁 · = 14,55𝑁 𝑟𝐹𝑒𝑑𝑒𝑟 33,7𝑐𝑚 Aufgabe 6 a. Ja! Überleitungszeit von den Vorhöfen zu den Kammern. b. Nein, die T-Welle ist die Repolarisation der Kammern. c. Nein, die R Zacke ist in einigen Ableitungen der größte Ausschlag, aber nicht immer. d. Nein, EKG kann Hinweise geben. Nicht zuverlässig. e. Nein, PQ-Intervall ist die Überleitungszeit der Erregung von den Vorhöfen zu den Kammern. Aufgabe 7 Aufgabe 8 a. Patella: Kniescheibe b. Clavicula: Schlüsselbein c. Ulna: Elle d. Radius: Speiche Aufgabe 9 Seite 53 von 58 a. Cor: Herz b. Diaphyse: Knochenschaft c. Synapse: Verbindung zwischen Nervenzellen (wörtlich: zusammen greifen) d. Lien: Milz Aufgabe 10 Siehe „4.2.5 Systole und Diastole“ Systole: Anspannungs- und Austreibungsphase Diastole: Erschlaffungs- und Kammerfüllungsphase Aufgabe 11 Aufgabe 12 Aufgabe 13 Segelklappen: Trikuspedal-, und Mitralklappe Taschenklappen: Aorten-, und Pulmonalklappe Seite 54 von 58 Aufgabe 14 𝐼 𝐸𝜆 = − ln ( ) = 𝑐 · 𝜖𝜆 · 𝑙 𝐼0 Aufgabe 15 Siehe „6.3 Aufbau von Zellen und Zellorganellen“ Aufgabe 16 Der Sinus-Knoten bildet eine Erregung aus und leitet diese über die Vorhofmuskulatur an den AV- Knoten weiter. Dieser leitet sie über die Tawara-Schenkel in die Purinje-Fasern weiter, welche sich in der Kammermuskulatur befindet. Aufgabe 17 a) Nein, die Membran ist eine Doppel-Lipid-Membran. b) Nein, 2 Chromatide. c) Ja! d) Nein.. e) Nein, rote Blutkörperchen (Erythrozyten) haben keinen Zellkern. Aufgabe 18  Eigelenk: Handgelenk Seite 55 von 58  Kugelgelenk: Schulter, Hüfte  Schaniergelenk: Knie  Plangelenk: Wirbelkörper  Rad-/Zapfengelenk: Gelenk zwischen Ulna und Radius  Sattelgelenk: Daumen Aufgabe 19 Rezeptor und Rezeptor liegen im selben Organ. Aufgabe 20 Diagnostisches Verfahren bei dem die Erregungsbildung, -leitung- und -rückbildung am Herzen mittels des an der Haut erzeugten E-Feldes aufgezeigt werden. Seite 56 von 58 12 Urogenitalsystem 12.1 Niere  Funktion o Exkretion von  Harnstoff  Harnsäure  Kreatinin  Giftstoffen  Pharmaka o Regulation  Wasser-Elektrolyt-Haushalt (osmotischer Druck)  Säure-Base-Haushalt o Hormonsekretion  Renin  Erythropoitin  Vitamin-D-Hormon  Rückresorption des Primärharns o Nephron (Nierenkörperchen) o Baumann’sche Kapsel o Erythrozyten sind zu groß und werden nicht ausgeschieden o Insulin, Glukose, PAH Seite 57 von 58 13 Atemsystem 13.1 Lunge  Aufgaben o Arterialisierung des Blutes o Regulierung des Säure-Base-Haushalts durch Elimination von 𝐶𝑂2  Atemzentrum in Medulla oblangata o Einatmen liegt über Ausatmen o Einatmen: Inspiration Ausatmen: Exspiration 1  Normal: 15 𝑀𝑖𝑛𝑢𝑡𝑒 Atmen  Atemzugvolumen: 0,5 − 0,6𝑙  Klimatisierung der Atmung o Anfeuchten o Erwärmen o Reinigen o Abwehr o Schutz 13.2 Kehlkopf  Schildknorpel  Ringknorpel  Stellknorpel  Kehldeckel Seite 58 von 58