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Grundlagen der Sportmedizin SS24 Vorlesung 1 Einführung - Die Zelle als Grundbaustein Univ.- Prof. Dr. Dr. T. Hilberg Lehrstuhl für Sportmedizin 1 2  Definition der Sportmedizin Sportmedizin beinhaltet die...

Grundlagen der Sportmedizin SS24 Vorlesung 1 Einführung - Die Zelle als Grundbaustein Univ.- Prof. Dr. Dr. T. Hilberg Lehrstuhl für Sportmedizin 1 2  Definition der Sportmedizin Sportmedizin beinhaltet diejenige theoretische und praktische Medizin, welche den Einfluss von Bewegung Training Sport sowie dem von Bewegungsmangel auf den gesunden und kranken Menschen jeder Altersstufe untersucht, um die Befunde der Prävention Therapie Rehabilitation sowie dem Sportler dienlich zu machen. (FIMS/WHO 1977) 3  Vorlesung 1 - 2 Grundlagen 1. Zelle 2. Gewebe Skelett Gelenke 4  Vorlesung 3 - 5 Muskulatur 3. Bau und Funktion 4. Energiestoffwechsel 5. Funktionelle Anatomie der Muskulatur 5  Vorlesung 6 - 9 Innere Organe 6. Herz 7. Kreislauf 8. Blut 9. Atmungssystem 6  Vorlesung 10 - 11 ZNS/Sinnesorgane 10. ZNS/PNS 11. VNS/Sinnesorgane 7  Vorlesung 12 - 13 Verdauung/Harntrakt 12. Verdauung/Harntrakt 13. Ausklang – Zusammenfassung 8  Klausur Sportwissenschaftler Termin: (geplant für 29.07.2024 - 14:30 Uhr) Form: 40 Multiple Choice Fragen (60% Bestehensgrenze) Inhalt: ca. 2-5 Fragen pro Thema bzw. Vorlesungseinheit 9  Klausur Gesundheitsökonomie Termin: vom Prüfungsausschuss Wirtschaftswissenschaft vorgegeben Form: Klausur in 2 Teilen Teil 1: 25 Multiple Choice Fragen aus der Sportmedizin – ca. 2-3 Fragen pro Thema bzw. Vorlesungseinheit Teil 2: Fragen aus der Bewegungswissenschaft Bei Fragen: Frau Bruditz bzw. verantwortliche Dozenten 10  Arbeitsgrundlagen Folien und damit Vorlesungsskript Abgelegt auf Moodle: sportmed5912 11  Moodle Passwort: sportmed5912  Arbeitsgrundlagen Vaupel; Schaible; Mutschler (7. Auflage)  Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen Silbernagl; Despopoulos (9. Auflage)  Taschenatlas der Physiologie Silverthorn (8. Auflage)  Human Physiology – An Integrated Approach 13  Arbeitsgrundlagen Kahle; Leonhardt; Platzer  Taschenatlas der Anatomie Band 1-3  Histologie, Zytologie und Mikroanatomie des Menschen (Leonhardt) Linnemann; Kühl  Biochemie für Mediziner Schmidt; Thews; Lang  Physiologie des Menschen 14  Forschung Homepage (spomed-wuppertal.de) Pubmed (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/) ResearchGate (https://www.researchgate.net/) 15  Vorlesung 1: Die Zelle Bestandteile der Zelle Zellteilung Molekulare Bestandteile Proteinbiosynthese 16 Bestandteile der Zelle 17  Bestandteile der Zelle Zellmembran 18  Zellmembran – Phospholipiddoppelschicht Phospholipide mit… …hydrophoben Schwänzen …hydrophilen Köpfen 19  Zellmembran – von extrazellulär Extrazelluläre Flüssigkeit Glykoprotein Kohlenhydrate Integrale Proteine Cholesterin Glykolipid Lipiddoppel- schicht 20  Zellmembran – von intrazellulär Integrale Proteine Peripheres Protein Filamente des Cytoskeletts Cytoplasma 21  Zellmembran - Eigenschaften Permeabilität Diffusionsbarriere Auswahlfunktion Enzymfunktion Adhäsion Signaltransduktion 22  Zellmembran – gemischte Moleküle Glykolipide Glykoproteine Glykokalix (Kohlenhydrate) Blutgruppen-Antigene Transplantations-Antigene Adhäsion 23  Bestandteile der Zelle Zellmembran Ribosomen 24  Ribosomen große Untereinheit Partikel im Cytoplasma oder auf dem ER, an denen Eiweiß (Protein) hergestellt wird bestehen aus Nukleinsäure (rRNA) und Protein ca. 10 x 20 nm groß bestehen aus 2 Untereinheiten, wachsende im Nukleolus des Zellkerns gebildet, mRNA Proteinkette im Cytoplasma zusammengebaut, kleine Untereinheit durch Mg stabilisiert 25  Bestandteile der Zelle Zellmembran Golgi-Apparat + endoplasmatisches Retikulum Ribosomen 26  Endoplasmatisches Retikulum glattes ER Ribosomen raues ER Zentrale Rolle bei der Protein- und Lipidsynthese Insbesondere im rauen ER werden Proteine hergestellt Ermöglicht intrazellulären Stofftransport 27  Golgi-Apparat Setzt sich aus mehreren Felder zusammen Aufnahme und Einschleusung von Stoffen in Form von Vesikeln Felder besitzen eine Aufnahme- und Abgabeseite 28 Endoplasmatisches Retikulum Zellmembran Golgi-Apparat Sekretorische Proteine in Lysosomen Vesikel Transportvesikeln Komplexe Proteine (z.B. Glykoproteine) in Golgi-Vesikeln  Bestandteile der Zelle Zellmembran Mitochondrium Golgi-Apparat + endoplasmatisches Retikulum Ribosomen 31  Mitochondrium Kraftwerke der Zelle Besitzen eigenständige RNA und DNA 2 Typen: Christae-Typ Tubulus-Typ 1-5 µm lang, 0,2-1 µm breit 32  Mitochondrium innere Membran Matrixraum Innerhalb der Innenmembran Gelöste Proteine Lipide DNA, RNA Granula Funktion: Energiestoffwechsel Christa äußere Membran 33  Mitochondrium innere Membran Matrixraum Glykogen Proteine Lipide Glukose Aminosäuren Fettsäuren Acetyl-Co-A ADP ATP NADH Citrat- Atmungskette Zyklus Christa NAD+ O2 H2O CO2 äußere Membran 34  Bestandteile der Zelle Zellmembran Zytosol Mitochondrium Golgi-Apparat + endoplasmatisches Retikulum Ribosomen 35  Zytosol = Zellplasma = Hyaoloplasma = Protoplasma flüssige, gelartige Grundsubstanz innerhalb der Zellmembran unterschiedlichste Stoffe enthalten: Ionen, Nährstoffe, Enzyme usw. Reaktionsort für unzählige Stoffwechselreaktionen und Transportmedium 36  Weitere zellspezifische Anteile Mikrofilament Zytoskelett = Formgebung Mikrotubuli Intermediärfilament Mikrofilamente Mikrotubuli Zilien Zellfortsätze Zilien: Wimpernartige Zellfortsätze Kinozilien (Flimmerepithel z.B. im Atemtrakt) Stereozilien (Sinneszellen z.B. im Innenohr) 37  Bestandteile der Zelle Zellmembran Zytosol Mitochondrium Golgi-Apparat + endoplasmatisches Retikulum Zellkern Ribosomen 38 Zellkern 39 Kinetochoren Zentromer Chromosom (wie in Metaphase) 2 nm Zentromer = primäre Einschnürung Kinetochoren = Angriffspunkt Mikrotubuli sekundäre Einschnürung Satellit 11 nm DNA 30 nm Solenoid Chromatiden Kinetochoren Zentromer Chromosom (wie in Metaphase) 2 nm sekundäre Einschnürung Satellit 11 nm DNA 30 nm Solenoid Chromatiden Kinetochoren Zentromer Chromosom (wie in Metaphase) 2 nm Nukleosom sekundäre Einschnürung 11 nm DNA 30 nm Solenoid Chromatiden Kinetochoren Zentromer Chromosom (wie in Metaphase) 2 nm sekundäre Einschnürung 11 nm DNA 30 nm Solenoid Chromatiden  Chromosomensatz Speziesspezifisch Zahlenkonstant Querbändermuster Chromomeren Diploidie 46 Chromosomen 22 Paare Autosomen 1 Paar Heterosomen (Geschlechtschromosomen) 45 DNA Doppelhelix James Watson – gemeinsam mit Francis Crick (28.02.1953) = Nobelpreis (1962) für die Entschlüsselung der DNA-Struktur  Genetische Information – DNA 3 Komponenten 1. Base  Purinbase: Adenin oder Guanin  Pyrimidinbase: Thymin oder Cytosin 2. Zucker (Pentose): Desoxyribose 3. Phosphorsäurerest RNA: Uracil Nukleosid: Base+Zucker statt Thymin Nukleotid: Base+Zucker+Phosphat 2 Nukleotidketten: Doppelhelix Genom: ca. 80-100.000 Gene 47  Die Zelle Bestandteile der Zelle Zellteilung Molekulare Bestandteile Proteinbiosynthese 48  Zellteilung (Mitose) Zellkern Zellzyklus: Mitosephase (1-2 h) und Interphase (Stunden-Tage) Mitose Interphase 49  DNA-Replikation Identische Verdopplung altes Molekül altes Erfolgt in der Interphase Molekül Trennung der beiden Polynukleotide Spezifische Basenanlagerung Enzymatisch durch DNA-Polymerasen neues Molekül neues Molekül 50  Mitose Mitosespindel Zentriolen- paar Kernhülle Kern- körperchen Chromosomen Prophase Metaphase Anaphase Telophase (Chromosomen sichtbar) (Ausrichtung der Chromosomen) (Spaltung und Wanderung) (Bildung Membran und Nucleolus) 51 Meiose 52  Mitose vs. Meiose Die Mitose findet in allen Zellen außer den Geschlechtszellen statt Bei der Mitose entstehen zwei genetisch identische Teilungsprodukte In der Metaphase der Mitose findet keine Paarung der homologen Chromosomen statt In der Anaphase der Mitose trennen sich Chromatiden, bei der Meiose in der Anaphase I Chromosomen 53  Die Zelle Bestandteile der Zelle Zellteilung Molekulare Bestandteile Proteinbiosynthese 54  Molekulare Bestandteile der Zelle Baustoffwechsel Betriebsstoffwechsel Proteine Fette Nukleinsäuren (z.B. DNA) Kohlenhydrate Sonstiges Wasser Anorganische Verbindungen Ionen (Elektrolyte) Niedermolekulare Zwischenprodukte des Stoffwechsels (Nukleotide, Aminosäuren, Carbonsäuren,…) 55  Aminosäuren Stickstoffhaltige Organische Verbindungen Bestehen aus Carboxylgruppe (-COOH) Aminogruppe (-NH2) Rest (R) Aminosäuren Peptide Proteine Peptidbindung: 56  Aminosäuren Menschliche Organismus benötigt für Proteinsynthese ca. 21 vers. Aminosäuren – ca. 9 davon sind essentiell (Zählung teilweise unterschiedlich) Essentielle Aminosäuren: z.B. Leucin, Isoleucin, Lysin Aufgaben von Proteinen: Enzyme, Hormone, Transporter, Antigene, Antikörper, Membranen, Faserstrukturen, Stützstrukturen, Vorläufer niedermolekularer Stoffe (Katecholamine, Schilddrüsenhormone, Histamin, etc.), Energie (glukoplastische AS) 57  Die Zelle Bestandteile der Zelle Zellteilung Molekulare Bestandteile Proteinbiosynthese 58  Proteinbiosynthese Transkription: Einsträngige RNA-Kopie der DNA wird im Zellkern erstellt mRNA verlässt Kern und wandert zu Ribosomen Translation: RNA wird an den Ribosomen übersetzt Basentriplett auf der tRNA ist wieder identisch mit dem Basentriplett auf der DNA 59 Translation mRNA Codon Ribosom Anticodon tRNA ohne Aminosäure wachsende Aminosäuren- kette Aminosäuren tRNA 60  DNA Transkription Nucleus mRNA Protein tRNA Translation mRNA Ribosom (rRNA/Protein-Komplex) 61 Vorlesung 1: Die Zelle als Grundbaustein Ende und eine schöne Woche Vorschau: – Vorlesung 2 – Gewebe - Skelett - Gelenke 62