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Physio

Terms in this set (200)

Kraft pro Flaeche

Arbeit pro Zeit

Leistung Einheit

Massenkonzentration

Masse pro volumen

Molare Konzentration

Stoffmenge pro Masse

osmotisch wirksame Stoffmenge pro Liter Loesung

osmotisch wirksame Stoffmenge pro Kg Loesungsmittel

Diffusion von Loesungsmittel durch semipermeable Membran

Osmotischer Druck ist abhaengig von

Anzahl der Teilchen

Osmotischer Druck Formel

P_osm = n/V *RT

osmotischer Druck steigt proportional zu

Anzahl Teilchen und Temperatur

isotone Loesung

Alle loesungen die den gleichen osmotischen Druck ausloesen wie Plasma (745kPa)

Diffusion ist getrieben durch

Konzentrationsunterschiede

Konvektion ist getrieben durch

Temperatur und Druck Unterschiede

Welchen Einfluss hat der Anteil an ungesaettigten Fettsaueren auf eine Membran?

Membran wird flexibler e hoeher der Anteil an ungesaettigten Fettsaeuren

Ficksches Diffusionsgesetz

Transportierte Stoffmenge = -Diffusionskoeffizient X (Diffusionsflaeche /Membrandicke) * c

Durch Diffusion transportierte Stoffmenge steigt mit

dunnerer membran und groesserer Diffusionsflaeche

Permeabilitaet ergibt sich aus

Diffusionskoeffizient / Membrandicke

treibende Kraft fuer den Ionentransport durch Diffusion ist

- elektrochem potentialdifferenzen
- Konzentrationsgradienten

liste stoffe nach sinkender Permeabilitaet

H2O > Harnstoff > Glycerin > Glucose > Cl- > K+ > Na+

Rolle der carrier Proteine ist

erleichterung der diffusion fur spezielle Stoffgruppen

Transport in eine Richtung

Beispiel Uniport

Glucose Transport GLUT

Hoher Km Wert in der Michaelis Menten Gleichung bedeutet

geringe Affinitaet eines stoffes zu seinem Carrier

Arten von Aktivem Transport

Primaer - Sekundaer - Tertiaer

Na-K-Pumpe 5 Fakten

- ist ATPase
- 3 Na nach aussen
- 2 Ka nach innen
- ist elektrogen
- beansprucht 1/3 des gesamten Energieumsatzes

Protonen Pumpen transportieren

H+ Ionen unter ATP Verbrauch

Calcium Pumpen befinden sich vorwiegend in

- Sarkoplasmatischen Retikulum
- Zellmembran von Herzmuskelzellen

Primearer aktiver Transport Beispiele

Na-K-Pumpe, Protonenpumpen, Calciumpumpen

Def Sekundaerer Aktiver Transport

nutzen Energie aus dem Konzentrationsgradienten der Primaeren Transporter

Sekundaerer aktiver Transport Vertreter

Antiporter - Symporter

Antiporter Vertreter

Ca-Na-Antiporter

Ca-Na-Antiporter Vertreter

3Na nach innen 1Ca nach aussen

symporter Vertreter

Na-Glucose Symport in Darmschleimschlicht

Tertiaerer Aktiver Transport

- erhaelt Energie von sekundaerem Transport
- Symporter und Antiporter

Def Endozythose

- Stofftransport durch Enstuelpung und Vesikelbildung

Endozythose Bsp

Insulinaufnahme

Vesikel verschmilzt mit Zellmembran zum Transport nach aussen

Haut und Hautanhangsorgane Vertreter

Haut, Harr, Harrfolikel, Schweiss- und Talgdruesen, Naegel

Haut und Hautanhangsorgane Funktion

Schutz, Ausscheidung, Homiothermie, sensorische Afferenzen, Vitamin D Synthese

Def Homiothermie

Regulierung zu gleichmäßiger Körpertemperatur durch Stoffwechselaktivität

Skelett Vertreter

Knochen, Baender, Knorpel, Knochenmark

Skelett Funktion (5)

1) Stutzung,
2) Schutz,
3) Ca und P Speicher,
4) Blutbildung,
5) Rahmen fur Muskulatur

Muskelsystem Vertreter

Skelettmuskeln, Sehnen

Funktion Muskelsystem (4)

1) Schutz und Stuetze
2) Kontraktion
3) Mimik und Gestik
4) Thermogenese

Nervensystem Vertreter (4)

1) Gehirn,
2) Rueckenmark,
3) Periphaeres Nervensystem,
4) Rezeptoren der Wahrnehmung

Nervensystem Funktionenen (4)

1) schnelles Kontrollsystem
2) Aufnahme sensorischer Information
3) Reaktion auf Reize
4) Koordination und Moderation anderer Organsysteme

Organe des endokrinen Systems

1) Hypophyse
2) Epiphyse
3) Schilddruese
4) Nebenniere
5) Bauchspeicheldruese
6) Keimdruesen

Funktion des endokrinen System

langsames Kontrollsystem durch Hormone

Kopf, Hals, Rumpf

Unterer und obere Extemitaeten

vom schaedel weg nach unten

vom schaedel weg nach unten

bauchseits, vorne

bauchseits, vorne

rueckenseits, hinten

rueckenseits, hinten

zwischen medial and lateral

zum Zentrum hin

vom Zentrum weg

zum inneren hin

zur Oberflaeche hin

Konzentrationsunterschiede innen/aussen K+

innen: 150 mmol/l
aussen: 5 mmol/l

Konzentrationsunterschiede innen/aussen Na+

innen: 15 mmol/l
aussen: 150 mmol/l

K+ Gleichgewichtspotential

Nernst-Gleichung fur K

EG = -60mV · log (150/5)

Nernst-Gleichung fur Na

EG = -60mV · log(5/150) = 60

Donnan-Potential:

Sonderform des Diffusionspotentials, wenn
auf einer Seite ein impermeables Ion vorliegt

menschliche Nervenfasern Ø

Wiederherstellung des negativen Ruhepotentials

Bei überschwelliger Reizung des Nerven ...

kurze impulshafte (1ms) Depolarisation
bis zu positiven Potentialwerten

Voltage-Clamp-Messung Grundidee

Messung der Ströme in Abhängigkeit
vom vorgegebenen Membranpotential

Einstrom- und Ausstromkomponenten eines AP

schnell: Na+-Einstrom, verzögert: K+-Ausstrom

Permeabilitätssteuerung eines AP

durch zwei
getrennte Systeme: Na+-Kanäle & K+-Kanäle

Aktionspotential ist (wie das Ruhepotential) ein ...

Diffusionspotential

Voraussetzung für das Diffusionspotential ist die

Ruhepotential liegt dicht am K+-Gleichgewichtspotential

wegen der der höheren Ruhe Permeabilität

Ionenkonzentrationen wahrend eines AP

bleiben praktisch unveraendert

Na+-Kanal Aktivierungszustände

1. Ruhe: geschlossen & aktivierbar
2. Aktivierung: geöffnet
3. Inaktivierung: geschlossen & nicht aktivierbar

Erregungsschwelle fur AP

Anodenreizstrom

Positivierung (Anode) des Extrazellulärraums führt zur intrazellulären Hyperpolarisation

Mindest-Schwellenreizstärke bei (unendlich) langer Flusszeit

Nutzzeit der doppelten Rheobase (0,1ms)

abnehmender Reizdauer wird die erforderliche
Reizstärke

zunehmend größer

bei sehr kurzen Flusszeiten (<1μs) können Ströme

selbst stärkste Ströme keine Erregung mehr auslösen

zusätzliche Effekte bei allmählich anwachsender
Depolarisation

mit abnehmender Anstiegssteilheit eines Reizes
___ die Reizschwelle

erhöht sich zunehmend

bei sehr langsamen Anstieg eines Reizes kann gar keine Erregung
mehr ausgelöst werden (Einschleichen=Akkomodation)

Grund fur Akkomodation

K+-Kanäle öffnen sich zunehmend und
Na+-Kanäle werden zunehmend inaktiviert

Anwendung aus Reizdauer-Reizstärkebeziehung
- bei sehr kurzen Reizdauern kann selbst der stärkste
Reiz keine Erregung auslösen ! hochfrequente
Wechselstromfelder (1MHz) zur Gewebserwärmung

Wechselstrom Reizschwelle

Parabel ueber Wechselstomfrequenz (X) und Reizschwelle (Y) Minimim bei 50Hz

absolute Refraktärzeit

keine Erregung möglich (1ms)

relative Refraktärzeit

erneuter Reiz führt zu geringer
ausgeprägtem Aktionspotential,
da Na+-Kanäle noch teilweise inaktiviert sind

Markhaltiger Nerv hat Steigerung der Geschwindigkeit wegen

Myelinisierung: Zunahme des Membranwiderstandes und Abnahme der Kapazität
fördern die Ausbreitung in Längsrichtung

: vielfache Umhüllung des Axons, Länge: 2mm

= unisolierter Bereich: nur hier kommt es
zum Aktionspotential

Saltatorische Erregungsleitung

Erregung springt schnell über die isolierten Internodien hinweg

Geschwindigkeit der schnellsten Fasern

100mm/1ms = 100m/s
Längskonstante beträgt 5mm

Sicherheitsfaktor der Saltatorische Erregungsleitung

Aktionspotential eines Knotens
kann noch den übernächsten
Knoten überschwellig
depolarisieren

Menschen haben marklose Fasern?

Multiple Sklerose

Degeneration der Myelinscheide in Gehirn und Rückenmark durch Autoimmunprozesse: erhebliche Abnahme der Nervenleitgeschwindigkeiten

Erhöhung der extrazellulären Ca2+-Konzentration bewirkt

Zunahme der Aktivierbarkeit=Verfügbarkeit der Na+-Kanäle
- aber Abnahme der Erregbarkeit der Na+-Kanäle

Verringerung der extrazellulären Ca2+-Konzentration bewirkt

- Abnahme der Aktivierbarkeit=Verfügbarkeit der Na+-Kanäle
- aber Zunahme der Erregbarkeit der noch verfügbaren Na+-Kanäle

Einfluss der extrazellulären Ca2+-Konzentration

- Erregbarkeit steigt bei sinkender Ca2+-Konzentration
- membranstabilisierende Wirkung bei erhöhter Ca2+-Konzentration

Respiratorische Alkalose

Muskelkrämpfe bei Abnahme der freien Ca2+-Konzentration

spezialisierter Zellteil, der den Reiz in eine Erregung umwandelt

Primärer Sinnesrezeptor

Transduktion des Reizes
in ein Aktionspotential,
bzw. AP-Leitung durch eine
elektrische Synapse (z,B. Herzmuskelzellen)

Sekundärer Sinnesrezeptor

Zwischenschaltung einer chemischen Synapse, Generatorstrom steuert die Freisetzung eines Transmitter: Photorezeptoren, Chemorezeptoren, Mechanorezeptoren

Reiz > Konformationsänderung des Rezeptors > Aktivierung des G-Proteins durch Bindung von GTP > Aktivierung der Adenylatcyclase
(Bildung von cAMP aus ATP) > Verteilung von cAMP und Zellreaktionen

Reiz > Konformationsänderung des Rezeptors > Aktivierung des G-Proteins durch Bindung von GTP > Aktivierung der Phospholipase C
(Bildung von IP3 aus Phospholipiden) > Verteilung von IP3 und Ca2+-Freisetzung > Zellreaktionen (zB. Kontration)

Motorische Endplatte system

Transmitterfreisetzung (Acetylcholin) > Transmitterbindung an postsynaptische Rezeptoren der Muskelzelle > Endplattenpotential > Weiterleitung des AP über die Muskelzelle hinweg
mit Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration
und Kontraktion der Muskelzelle (Zellreaktion) > Spaltung des Transmitters in Azetat und Cholin (Deaktivierung) und Recycling

Endplattenpotential

Aktionspotential durch Öffnung rezeptorgebundener Ionenkanäle (Na+)

Zentralnervöse Erregungsverarbeitung Arten

Depolarisation auslösender Na+-Einstrom

EPSP Transmitter

Glutamat (auch das motorische Endplattenpotential
mit Transmitter Acetylcholin ist ein EPSP)

Hyperpolarisation auslösender K+-Ausstrom (& Cl--Einstrom)

IPSP Transmitter

Glycin und GABA

α-Motoneuron Afferenz aus Agonisten

(dem Effektormuskel des Neurons) > exziatorisch

α-Motoneuron Afferenz aus Antagonisten

(dem entgegengesetzt wirkenden) > inhibitorisch

Summation vom EPSP

Integration aus zwei (bzw. mehreren) unterschwelligen EPSP zu einem überschwelligen EPSP
Arten: räumlich, zeitlich

räumliche Summation von EPSP

gleichzeitige EPSP-Summation aus
räumlich unterschiedlichen Eingängen

zeitliche Summation von EPSP

EPSP-Summation des selben räumlichen
Eingangs durch zeitlich kurze Abfolge

Willkürmotorik:

quergestreifte Skelettmuskulatur

Skelettmuskulatur als Organ

Skelettmuskulatur ist das
größtes Organ des Körpers
ca. 40% der Körpermasse (≈ 30kg

Struktur des Skelettmuskels hierarchisch

Muskel
Muskelfaserbündel (Perimysium)
Muskelfaser (Ø 100μm) (=Muskelzelle)
Myofibrille (Ø 1μm)
Sarcomer- zwischen zwei Z-Scheiben, Länge 2-3μm

- Zellmembran der Muskelzelle

- Stabilisations- und
Verbindungsprotein
zwischen Actin und
Sarkolemm

Pathologie: Fehlen von Dystrophin

Muskelschwäche und
Muskelschwund (Duchenne)

- Teil von Laminin (Basalmembranprotein)

Myosin + Actinfilamente - doppelbrechend anisotrop

Z-Scheibe Aufbau

nur Actinfilamente - weniger doppelbrechend isotrop

H-Band mit M-Linie Aufbau

nur Myosinfilamente - heller Teil des A-Bands

Kontraktile Proteine des Skelettmuskel

Regulatorproteine des Skelettmuskel

Troponin & Tropomyosin

ein Filament beim
Skelettmuskel besteht aus ..

250 Myosinmoleküle

Stabilisatorproteine des Skelettmuskel

Titin (elastisch), Nebulin (unelastisch)

Filament-Gleit-Theorie

Kontraktion durch Ineinandergleiten der Actin und Myosinfilamente mit Verkürzung des Sarkomers

ATP bindet im Skelettmuskel an

ATP Bindung im Skelettmuskel bewirkt

myosinkopf loest sich vom Aktin

Nachdem Myosin ATP gebunden hat...

hydrolysiert es ATP zu ADP

ATP Hydrolyse im Myosin bewirkt

Myosinkopf kippt und bindet an neues Aktinfilamentstuck

nachdem der Myosinkopf kippt...

bindet es an neues Aktinstuck und setzt P frei

P freisetzung aus der hydrolyse am Myosin bewirkt

Myosinkopf schwenkt und bewegt aktin zur M Linie

Nach dem Schwenken des Myosinkopfes ...

wird ADP freigesetzt und Mysoin ist im Rigor

Mysoin ist im Rigor wenn

kein ATP gebunden ist

Tropomyosin funktion

blockiert Bindung zwischen Myosin und Aktin

Troponin funktion

bindet Calcium und reguliert Tropomyosin

Relaxation des Skelettmuskel erfolgt über ...

Schlüsselstoff der elektromechanischen
Kopplung

Ca2+-Freisetzung in die Muskelfibrillen

Weiterleitung der Erregung in der Elektromechanischen Kopplung

Totelstarre wird erzeugt durch

Querbrückenzyklus 1. Ruhe

- Myosinkopf 90° Stellung
- Tropomyosin blockiert Angriffsort am Actin

Querbrückenzyklus 2. Ca2+-Aktivierung

- Aktionspotential
- Ca2+-Einstrom von 10-8 nach 10-4 mmol/l
- Ca2+ bindet an Troponin
- Umlagerung von Troponin
- Umlagerung von Tropomyosin
- Freilegung der Actin-Bindungsstelle

Querbrückenzyklus 3. Myosin-Actin-Bindung

- Myosin-Kopf bindet an die freigelegte Actin-Bindungsstelle

Querbrückenzyklus 4. Myosin-Bewegung

- Myosin-Kopf vollzieht eine Kippbewegung 90°> 45°
- Kraftentwicklung aus gespeicherter chemischer Energie

Querbrückenzyklus 5. Myosin-Ablösung

- Myosin-Kopf löst sich von Actin nach ATP-Anlagerung
- ATPase spaltet ATP in ADP+P
- Speicherung der chemischen Energie (Spannung der Feder)
- Rückkehr in Ruheposition oder erneuter Querbrückenzyklus
(je nach Ca2+-Konz.)
-

Querbrückenzyklus schritte

1. Ruhe
2. Ca2+-Aktivierung
3. Myosin-Actin-Bindung
4. Myosin-Bewegung
5. Myosin-Ablösung

Krampfgefahr im Skelletmuskel entsteht durch

ATPase (ATP->ADP+P) erfordert Mg2+
(Krampfgefahr bei Mg2+ Mangel)

motorische Einheit besteht aus

ein Motoneuron und dessen innervierte Muskelfasern

Motorische Endplatte Erregungsschritte

1) Erregung im a-Motoaxon (präsynaptisches AP)
2) Transmitterfreisetzung (Acetylcholin)
3) Transmitterbindung an postsynaptische Rezeptoren der Muskelzelle
4)Endplattenpotential: AP durch Öffnung rezeptorgebundener Ionenkanäle (Na+)
5) Weiterleitung des AP über die Muskelzelle hinweg
mit Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration
6) ! Spaltung des Transmitters in Azetat und Cholin (Deaktivierung)

blockiert die ACh-Bindungsstellen (Antagonist, kompetitive Hemmung)

Botolinumtoxin (Botox)

hemmt die ACh-Freisetzung (Lähmung)

Vollaktivierung aller kontraktilen Proteine,Maximale Reizfrequenz erzeugt Summation

graduelle Zunahme
der Kontraktionskraft eines Muskel bei
zunehmender Reizstärke wird bewirkt durch

zunehmende Rekrutierung
der motorischen Einheiten

3-5 Fasern - Auge, Hand

2000 Fasern - Wadenmuskel

Elektromyographie: Registrierung elektrischer
Potentialdifferenzen
- Summenaktivität des gesamten Muskels (über Hautelektroden)

Kontraktionsformen

isotonisch, isometrisch

isotonische Kontraktion

Verkürzung bei gleichbleibender Kraft

isometrische Kontraktion

Kraftzunahme bei gleichbleibender Länge

auxotonische Kontraktion

Kraftzunahme und Verkürzung

Kontraktion durch Unterstützungszuckung

zunächst Kraftzunahme (Überwindung des Widerstandes/Gewichtes) dann Verkürzung

Kontraktion durch Anschlagszuckung

zunächst Verkürzung dann Kraftzunahme (Anschlag an Widerstand)

Ruhedehnungskurve zeigt

Elastizität des ruhenden Muskels

Ruhedehnungskurve: Muskelkontraktion ist abhängig von ..

Vordehnungsgrad und der Belastung

Kurve der Unterstützungsmaxima

Verbindung der Grenzwerte isotonisches
und isometrisches Maximum

Muskulaturtypen

Typ I (slow), Typ II b (fast fatigable), Typ II a (fatigue resistant)

Typ I S Energiesystem

Typ II b FF Energiesystem

Typ II a FR Energiesystem

mixed aerob/anaerob

Typ I S ATPase-Aktivität

Typ II b FF/FR ATPase-Aktivität

Die Rote Farbe eines Muskels wird bestimmt durch

Myoglobingehalt

Regulation der Schrittmacherzelle des Herzens erfolgt durch

Regulation der Schrittmacherzelle des Herzens: Transmitter

Regulation der Schrittmacherzelle des Herzens: Rezeptor

Regulation der Schrittmacherzelle des Herzens: Second Messenger

Regulation der Schrittmacherzelle des Herzens:

Verstärkung des If-Kanal Stroms
Verstärkung des Ca++-Einstroms

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