Physiologie 1 - Allgemeine Neurophysiologie

• IZR Intrazellulärraum
• IZF Intrazelluläreflüssigkeit
• EZR Extrazellulärraum

EZF Extrazelluläreflüssigkeit (Wasserhaltige Räume)

• Zellkern
• Glattes Endoplasmatisches Retikulum
• Raues ER
• Golgiapparat
• Zentriaolen
• Kinozilien
• Mikrotubulie
• Mitochondrium

Vesikelbildung (für Transport)

Proteinbildung (Lysoom, für Verdauungsprozesse)

Sekretbildung (IZF)

• Adhäsionskontakte (z.B. Desmosomen):
• mechanische Verbindungen, verbinden Zytoskelett benachbarter Zellen

• Kommunikationskontakte (z.B. Gap Junctions):
• koppeln benachbarte Zellen in elektrischer und z.T. auch metabolischer Hinsicht
• Bsp.: Knochen

• Verschlusskontakte (Zonula occludens aus Tight Junctions):
• verschließen den Interzellularspalt zwischen benachbarten Zellen, Bluthirnschranke

Regler (Sollwertvorgabe – Führungsgröße) 

• Ist-Wert wird mit Soll-Wert verglichen 
•  

bei Abweichungen die Stellgröße verändert (efferente Nervenbahnen)


geregeltes System -> Sensor -> Regler

Beispiele: Blutduruckregelkreis, Muskeln, Glukosekonzentration im Blut, Laufen, Gehen, Stehen

• Interphase:
• 1.      
• G0: Ruhepause ohne Zellteilung, stabile
• langandauernde Arbeitsphase (Herzmuskelzelle, Skelettmuskelzelle)

• 2.      
• G1 (Gap Phase): Kontrolle (DNA intakt? Zellgröße
• OK?)

• 3.      
• S: Synthesephase (DNA Teilung)

• 4.      
• G2: Kontrolle
• Nieren-, Leber-, Pankreas-, Epithelzellen können wieder in den Zellzyklus
• eintreten. Auch eine Verletzung, z.B. ein tiefer Schnitt regen die Fibroblasten
• an.

Mitose

Zellteilung, ca.60min

• Verteilung der Chromosomen auf Tochterzellen;
• Mitose findet häufig in Schleimhautzellen (besonders anfällige Gewebe),
• Embryonal, Fetal Entwicklung … beim Wachstum, Blut (Erythrozyten leben nur 3
• Monate)

Pro- Meta- Ana- Telophase

• Mitose findet häufig in Schleimhautzellen,
• Embryo-, Fetalentwicklugn, im Blut statt

der DNA Abschnitt der die Produktion eines Proteins kodiert.

Proteine (Eiweiße) sind komplexe Verbindungen in Lebewesen.

Wichtigste Funktionen:

Baustoff von Zell- und Gewebssturkturen

Stoffwechselsteuerung als Enzym oder Hormon

Abwehr durch Antikörperbildung

Blutstillung durch Gerinnungsfaktoren

Bewegung durch kontraktile Eiweiße

Stofftransport

Festigung und Schutz, z.B. Kollagen in Hut und Knochen

• 1.      
• Transkription: Gen Ablesen, DNA (Adenin –
• Thymin, Guanin – Cytosin) in mRNA (Adenin – Uracil, Guanin – Cytosin) Molekül
• transkribiert, da DNA den Zellkern nicht verlassen kann.

• 2.      
• Translation: Übersetzung der Basensequenz der
• mRNA in Aminosäuresequenz des Proteins, an Ribosomen. Transfer-RNA dient zur
• Übersetzung von Basentripplet in Codon

• 1. Embryonale Stammzelle
• 2. Pluripotente Stamzelle (z. B. im Knochenmark, haben weniger Entwicklungsmgl.)
• 3. Adulte Stammzelle (im gesamten Körper, erstezen verbrauchte Zellen)

- Glykokalix: besteht aus Zuckeranteilen  der Glykoproteine und Glykolipide der Zellmembran

- Lipid Doppelschicht

- Membranproteine

- Zytosol (IZR)

Semipermeable Membran → ermöglicht Diffusion

durchlässig für kleinere lipidlösliche, ungeladene Substanzen

undurchlässig für Eiweiße/ wasserlösliche Stoffe

Abgrenzend

- Hülle, Abgrenzung und Schutz

- Permiabilitätsbarriere

- Membranpotential

- Stofftransport

- Rezeptoren zur Kommunikation mit der Umwelt

• - Ionenkanäle
•     sind verschließbar, z.B. für Na, Ca, K, Cl
• - Carrier-Proteine
•     kleine hydrophile Moleküle, nur bergab 
• - Zelladhäsionsmoleküle
•     zuständig für Zellkontakte
• - Aquaporine
•     Pore für Wasser
• - Ionenpumpen
•      transportieren Ionen gegen deren
• Konzentrationsgradienten
• - Gapjunctions

Passiver Transport:

Diffusion gleicht Konzentrationsdifferenzen aus und verbraucht dabei die eigene Energie

• Nur für kurze Strecken geeignet
•  
• Transport mit dem Konzentrationsgefälle /
• Bergab-Transport

• Diffusion (Konzentrationsausgleich), Osmose
• (Wasserdiffusion), Filtration

Aktiver Transport:

• Gegen das Konzentrationsgefälle, unter
• Energieverbrauch (ATP)

Primär-aktiver Transport: Durch Membranpumpen

Sekundär aktive Transport: Transport durch Carrierprotein

Tertiär aktiver Transport: mittels Vesikel

• Ionen/Moleküle
• bewegen sich aufgrund der zufälligen, thermischen Bewegung, Bewegungen in alle
• Richtungen des Raumes, eine Netto-Diffusion ist erst bei einem
• Konzentrationsgefälle möglich

es erfolgt der Ausgleich von Konzentrationsdifferenzen

• Die Diffusionsrate ist abhängig von der   
•  Diffusionsfläche
•  Diffusionskoeffizient     
•  Konzentrationsdifferenz     
•  Diffusionstrecke / Dicke der Trennwand

Exozytose: Bildung in Zelle und Verschmelzen mit Außenmembran, geben Inhalt nach außen ab.

Endozytose: Proteine sammeln sich an der äußeren Plasmamembran an und werden in ein Vesikel geschnürt, welches dann innerhalb der Zelle ist.

• Intrazellulär (mmol/l)
• Na+ 5-15 
• Cl- 4-5 
• K+ 120-150

• EZR:
• Na+ 140-150
• CL- 120-150
• K+ 4-5

Exozytose:

Export von Makromolekülen

Freisetzung von Hormonen

Freisetzung von Neurotransmittern

Einbau von Membranproteinen in die Plasmamembran

Endozytose:

• Aufnahme von Extrazellulärflüssigkeit und
• enthaltenen Stoffen (Wahllos oder Rezeptorgesteuert)

Intrazellulär: z. B. zwischen Kern und Zytoplasma

Transzellulär: zur Kontrolle der passierenden Stoffe

Parazellulär: zwischen Epithelzellen hindurch, bei Blut-Hirn-Schranke unmöglich

Spannung erregbarer Zellen im nicht erregten Zustand.

• Der Transport von Ionen über eine Membran erzeugt
• eine ungleiche Verteilung von Ladungsträgern und damit eine Potentialdifferenz
• (dank der Natrium Kalium Pumpe/ATPase).

Ruhepotential nur bei lebenden Zellen

1. Die Na+/K+-Pumpen transportieren unter ATP-Verbrauch Kaliumionen in die Zelle und im Gegenzug Natriumionen aus der Zelle heraus. Innerhalb der Zellen herrscht daher eine höhere Kaliumkonzentration.

2. Die Zellmembran ist für Ionen unterschiedlich durchlässig (permeabel), was auf die Ionenkanäle - auch Tunnelproteine genannt - zurückzuführen ist. Die Natriumkanäle sind normalerweise geschlossen, während die Kaliumkanäle offen stehen, was die Diffusion von Kaliumionen ermöglicht.

3. Die Kaliumionen diffundieren so lange nach außen, bis sich ein Gleichgewicht zwischen denosmotischen und den elektrischen Kräften einstellt. Das heißt: Die Kaliumionen folgen dem osmotischen Gradienten zwischen hoher intrazellulärer und geringer extrazellulärer Kaliumkonzentration so lange, bis sie die in der Zelle verbliebene negative Ladung zurückhält.

• ·        
• In der Zelle wird das Ruhepotential Em von der
• K+ Verteilung dominiert

• ·        
• Die genaue Lage des Ruhepotentials unterscheidet
• sich zwischen Zelltypen, z. B. haben Muskelzellen eine höhere CL- Permeabilität
• und daher ein weniger negatives Em als Neuronen. Typischerweise liegt Em bei -50 bis -100 mV (Zellinneres negativ
• geladen gegenüber der Umgebung)

• ·        
• Die Aufrechterhaltung des Membranpotentials
• erfolgt aktiv und unter ATP Verbrauch durch die Na+ K+ ATPase

• ·        
• In Ruhe werden etwa 30% des Grundumsatzes des
• Körpers für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials der Nerven und
• Muskelzellen benötigt

• Alle
• Zellen haben ein Ruhepotentital. Muskelzellen und Neuronen können aber die
• Ionen Ionenleitfähigkeit