Grundlagen der Physiologie

Question 1

Was ist Physiologie?

Answer 1

Lehre von den physikalischen und biochemischen Vorgängen in Zellen, Geweben und Organen (Zusammenwirken im gesamten Organismus)
Ziel: Vorhersagen über das Verhalten eines Systems (Stoffwechsel, Bewegung, Wachstum..)

Question 2

Was sind zwei zentrale Fragen der Physiologie?

Answer 2

• Mechanismus, proximale Fragen (Wie funktioniert etwas?), Ursprung
• evolutionärer Ursprung, ultimate Fragen (Zu welchem Zweck?)

Question 3

Welche Parameter schließt der Lebensraum mit ein?

Answer 3

alle abiotischen, biotischen Parameter und ihre räumlich-zeitliche Dynamik

Question 4

Was sind die Hauptfaktoren eines Lebensraums?

Answer 4

Temperatur, Sauerstoff und Wasser

Question 5

Was ist Homöostase?

Answer 5

konstant halten der inneren Bedingungen durch regulierende Prozesse, um einen Organismus am Leben zu halten oder ein Organ in Funktion zu halten

Question 6

Was sind Konformer?

Answer 6

tolerieren (über bestimmten Bereich) Änderungen des inneren Milieus, wenn sich die äußeren Bedingungen ändern (wie Salinität, Temperatur, Sauerstoffpartialdruck)

Question 7

Was sind Regulierer?

Answer 7

halten das innere Milieu bei sich ändernden äußeren Bedingungen über einen Homöostase-Bereich konstant

Question 8

Wie verhält sich das innere Milieu von Fischen zu Temperatur und Osmolarität?

Answer 8

Thermokonformer und Osmoregulatoren

Question 9

Was sind passive Transportprozesse?

Answer 9

entlang Konzentrationsgradienten (thermische Eigenbewegung von Molekülen), Diffusion, Osmose, erleichterte Diffusion

Question 10

Was sind aktive Transportprozesse?

Answer 10

• unter Energieverbrauch gegen Konzentrations- oder elektrochemischen Gradienten durch membranständige Proteine, primärer und sekundärer aktiver Transport
• konvektiver Transport (Pumpvorgänge)

Question 11

Was ist konvektiver Transport?

Answer 11

Pumpvorgänge: durch Druckdifferenz verursachter Transport von flüssigen/gasförmigen Medium mit darin gelösten Stoffen

Question 12

Was ist Diffusion?

Answer 12

der ohne äußere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden aufgrund der Brownschen Molekularbewegung

Question 13

Worauf beruht die Diffusion im Detail?

Answer 13

ungerichtete Zufallsbewegung von Teilchen aufgrund ihrer thermischen Energie, bei ungleichmäßiger Verteilung bewegen sich statistisch mehr Teilchen mit Gradienten als umgekehrt (Nettoeffekt: Stofftransport)

Question 14

Was besagt das Fick’sche Diffusionsgesetz?

Answer 14

die pro Zeiteinheit diffusiv transportierbare Menge einer Substanz nimmt mit der Diffusionsfläche und dem Konzentrationsunterschied zu und sinkt mit der Diffusionsdistanz

Question 15

Was fasst die Diffusionskonstante zusammen, die Teil des Fickschen Diffusionsgesetzes ist?

Answer 15

Substanz-, Lösungsmittel- und Temperatureffekte

Question 16

Wie sind die Diffusionsflächen und -distanzen in biologischen Systemen? Was ist ein gutes Beispiel dafür?

Answer 16

Flächen sehr groß, Distanzen sehr klein (z.B. Lunge)

Question 17

Was ist Osmose?

Answer 17

Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran

Question 18

Was ist Osmolarität?

Answer 18

Konzentration der osmotisch aktiven Substanz

Question 19

Was ist passiver Transport über Membranen?

Answer 19

entlang Konzentrations- oder elektrochemischen Gefälle, Diffusion über Membran, erleichterte Diffusion über Kanäle oder Carrier

Question 20

Was ist aktiver Transport über Membranen?

Answer 20

gegen Konzentrations- oder elektrochemisches Gefälle, unter ATP-Verbrauch, katalysiert durch membranständige Proteine (Pumpen)

Question 21

Was ist der Unterschied zwischen primären und sekundären aktiven Transportern? Nenne jeweils ein Beispiel.

Answer 21

• primäre Transporter brauen unter ATP-Verbrauch einen Konzentrationsgradienten auf (Na/K-ATPase in Epithelzellen)
• sekundäre Transporter benutzen die im elektrochemischen Gradienten eines Ions gespeicherte Energie, um ein anderes Molekül zu transportieren (Na-Glucose-Symporter)

Question 22

Wie ist die Luft ungefähr zusammengesetzt, die wir einatmen?

Answer 22

20 % Sauerstoff, 0,04 % CO2, 78% Stickstoff, 1 % Edelgase, variabler Wasserdampfgehalt

Question 23

Wie ist die ausgeatmete Luft in etwa zusammengesetzt?

Answer 23

16 % Sauerstoff, 4 % CO2, 78 % Stickstoff, 1 % Edelgase. Wasserdampfgehalt höher als eingeatmete Luft

Question 24

Was sind Oxykonformer?

Answer 24

Sauerstoffverbrauch abhängig vom äußeren Partialdruck des Sauerstoffs (viele wasserlebende Wirbellose)

Question 25

Was sind Oxyregulierer?

Answer 25

regeln O2-Aufnahme bis zu einem kritischen Punkt konstant, erst bei starker Hypoxie/Anoxie kommen Alternativen zum Einsatz (Fische)

Question 26

Was besagt das Henrysche Gesetz?

Answer 26

Partialdruck eines Gases über einer Flüssigkeit ist direkt proportional zur Konzentration eines Gases in der Flüssigkeit

Question 27

Was ist äußere Atmung?

Answer 27

Transport von O2 und CO2 im Außenmedium zu und von der Gasaustauschfläche

Question 28

Warum ist der Gasaustausch per Diffusion durch die Körpergröße limitiert?

Answer 28

Oberflächen-/Volumen-Verhältnis nimmt mit zunehmendem Radius ab, nur kleine Tiere haben ein ausreichend großes O/V Verhältnis, um ihren O2-Bedarf nur mit Diffusion statt auch mit Konvektion zu decken

Question 29

Was ist Ventilation?

Answer 29

äußerer konvektiver Strom des Atemmediums (Wasser oder Luft)

Question 30

Was ist Perfusion?

Answer 30

konvektiver Strom des Innenmediums (Blut)

Question 31

Was unterscheidet die Atemmedium Luft und Wasser?

Answer 31

• Wasser viel dichter und viskoser als Luft: höherer Energieaufwand erforderlich für konvektiven Transport
• Gase diffundieren viel schneller in Luft als in Wasser
• In Luft ist O2 und CO2-Kapazität gleich, in Wasser ist diese stark unterschiedlich (in Luft ist 30x mal O2 als in Wasser enthalten)