Was ist Homöostase?
Die Fähigkeit des Organismus, das innere Milieu durch koordinierte Regulationsmechanismen trotz innerer und äußerer Veränderungen innerhalb eines für die physiologische Funktion geeigneten Bereichs aufrechtzuerhalten
Warum ist Homöostase nicht gleichbedeutend mit Konstanz?
Weil sich physiologische Variablen abhängig von Situation und Belastung verändern können. Entscheidend ist die Regulation und nicht absolute Konstanz.
Was versteht man unter dem inneren Milieu?
Vor allem die Extrazellularflüssigkeit, insbesondere Blutplasma und interstitielle Flüssigkeit, die die Zellen unmittelbar umgibt
Vor allem die Extrazellularflüssigkeit, insbesondere Blutplasma und interstitielle Flüssigkeit, die die Zellen unmittelbar umgibt.
Warum ist das innere Milieu für Zellen wichtig?
Zelluläre Prozesse benötigen bestimmte chemische und physikalische Bedingungen, z. B. geeignete Konzentrationen von O₂, CO₂, Elektrolyten, Glukose und H⁺ sowie geeignete Temperatur und Osmolalität
Wie lautet das Grundschema eines homöostatischen Regelkreises?
Veränderung der Regelgröße durch Störgröße -> Rezeptor erkennt das -> eingehende Informationen -> Integrationszentrum -> ausgehende Information -> Effektor -> physiologische Antwort
Was ist negative Rückkopplung?
Die regulatorische Antwort wirkt der ursprünglichen Veränderung entgegen und reduziert dadurch die Abweichung der Regelgröße
Was ist positive Rückkopplung?
Die regulatorische Antwort verstärkt die ursprüngliche Veränderung.
Warum stabilisiert negative Rückkopplung physiologische Systeme?
Weil die Antwort die ursprüngliche Abweichung abschwächt und die Regelgröße wieder in Richtung ihres funktionell geeigneten Bereichs bewegt.
Warum steigt die Herzfrequenz beim Sport trotz Homöostase?
Weil sich die physiologischen Anforderungen verändern. Die Herzfrequenz steigt kontrolliert, um den erhöhten Sauerstoff- und Energiebedarf zu unterstützen.
Warum sind physiologische Regelkreise nicht isoliert voneinander zu betrachten?
Weil physiologische Variablen miteinander gekoppelt sind. Eine Veränderung eines Systems kann andere Systeme beeinflussen.
Was ist Feedforward-Regulation?
Eine antizipatorische Regulation, bei der der Organismus eine erwartete Veränderung vorwegnimmt und sich darauf vorbereitet.
Warum ist Feedforward physiologisch sinnvoll?
Weil eine Reaktion bereits beginnen kann, bevor eine größere Abweichung der regulierten Variable entsteht.
Was sind die beiden wichtigsten Flüssigkeitskompartimente des Körpers?
Intrazellularraum (IZR) und Extrazellularraum (EZR).
Was ist der Intrazellularraum?
Der Flüssigkeitsraum innerhalb der Zellen.
• Cytoplasma
Was ist der Extrazellularraum?
Der Flüssigkeitsraum außerhalb der Zellen.
• interstitielle Flüssigkeit
• Blutplasma
Was ist die interstitielle Flüssigkeit?
Die Extrazellularflüssigkeit, die die Zellen unmittelbar umgibt und den direkten chemischen Austausch zwischen Blut und Zellen vermittelt.
Was ist Blutplasma?
Der flüssige Bestandteil des Blutes außerhalb der Blutzellen. Es gehört zum Extrazellularraum
Warum ist die Trennung zwischen Intrazellular- und Extrazellularraum physiologisch wichtig?
Weil sich ihre chemische Zusammensetzung unterscheidet. Diese Konzentrationsunterschiede sind für Zellfunktion, Membranpotential, Signalübertragung und Stofftransport entscheidend.
Welche Ionen sind typischerweise außerhalb der Zelle höher konzentriert?
Na⁺
Cl⁻
Ca²⁺
Welches wichtige Kation ist innerhalb der Zelle höher konzentriert?
K⁺
Was ist die Zellmembran?
Eine selektiv permeable biologische Membran, die das Zellinnere vom Extrazellularraum abgrenzt und den kontrollierten Austausch von Stoffen und Informationen ermöglicht.
Wie ist die Zellmembran grundsätzlich aufgebaut?
• Phospholipid-Doppelschicht (Membranlipide)
• Membranproteinen
• Glykokalyx
Warum bildet die Phospholipid-Doppelschicht eine Barriere?
Weil ihr hydrophober Innenbereich für viele geladene und polare Moleküle schwer durchlässig ist.
Welche Stoffe können relativ leicht durch die Lipiddoppelschicht diffundieren?
Vor allem kleine, ungeladene und lipophile Moleküle wie O₂ und CO₂.
Warum können Ionen die Lipiddoppelschicht nicht einfach frei passieren?
Weil Ionen elektrisch geladen und von einer Hydrathülle umgeben sind und daher den hydrophoben Membraninnenbereich energetisch ungünstig durchqueren würden.
Warum benötigt die Zelle Membranproteine?
• selektiven Stofftransport
• Signalübertragung
• Aufnahme und Verarbeitung von Informationen
Was ist ein Ionenkanal?
Ein Membranprotein, das einen selektiven Durchtritt bestimmter Ionen durch die Membran ermöglicht.
Was ist ein Transporter bzw. Carrier?
Ein Membranprotein, das ein bestimmtes Molekül oder Ion bindet und durch eine Konformationsänderung über die Membran transportiert.
Was ist eine Pumpe?
Ein Membranprotein, das unter Energieverbrauch Stoffe aktiv gegen ihre elektrochemischen Gradienten transportiert.
Was für Arten von Membranproteinen gibt es?
• integrale Proteine
• periphere Proteine
Was ist ein Rezeptor an der Zellmembran?
Ein Membranprotein oder intrazelluläres Protein, das ein Signal bzw. einen Liganden erkennt und dadurch eine zelluläre Reaktion auslösen kann.
Was ist ein Konzentrationsgradient?
Ein Unterschied in der Konzentration eines Stoffes zwischen zwei Räumen. (EZR und IZR)
Was ist Diffusion?
Die passive Bewegung von Teilchen aufgrund ihrer thermischen Bewegung entlang ihres Konzentrationsgradienten.
Warum diffundiert O₂ leicht durch die Zellmembran, Na⁺ aber nicht?
O₂ ist klein und ungeladen und kann den hydrophoben Membranbereich passieren. Na⁺ ist geladen und benötigt deshalb einen geeigneten Kanal oder Transportmechanismus.
Was ist erleichterte Diffusion?
Ein passiver Transport entlang des elektrochemischen Gradienten mithilfe von Membranproteinen, beispielsweise Ionenkanälen oder Carriern.
Was ist der Unterschied zwischen einfacher und erleichterter Diffusion?
Bei einfacher Diffusion passiert der Stoff die Lipiddoppelschicht direkt; bei erleichterter Diffusion benötigt er ein Membranprotein.
Was ist Osmose?
Die Netto-Bewegung von Wasser über eine semipermeable Membran aufgrund eines Unterschieds in der Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen
Nenne mir den Namen des Proteinkanals, wodurch Wasser in die Zelle gelangen kann und was die Bewegung von Wasser noch beeinflusst.
• Aquaporin
• Konzentration der gelösten Teilchen innerhalb des Wassers, Neigung diesen Konzentrationsunterschied auszugleichen
Was ist passiver Transport?
Transport eines Stoffes ohne direkte Energiezufuhr durch ATP, bei dem sich der Stoff entsprechend seiner elektrochemischen Triebkraft bewegt.
Was ist aktiver Transport?
Transport eines Stoffes gegen seine elektrochemische Triebkraft unter Energieaufwand
Woher stammt die Energie beim sekundär aktiven Transport?
Aus der elektrochemischen Triebkraft eines anderen Stoffes, häufig Na⁺.
Nenne Beispiele für eine vereinfachte Diffusion.
große / polare Stoffe
• Ionen
• Wasser
• Glukose
• Aminosäuren
Warum ist die ungleiche Verteilung von Ionen über die Zellmembran physiologisch wichtig?
Sie erzeugt elektrochemische Gradienten, die unter anderem für Membranpotential, Aktionspotentiale, neuronale Signalübertragung und Muskelkontraktion benötigt werden.
Welche grundlegende Beziehung besteht zwischen Membrantransport und Homöostase?
Kontrollierter Membrantransport ermöglicht es Zellen und Organismen, die Zusammensetzung ihrer Flüssigkeitsräume zu regulieren und dadurch das innere Milieu aufrechtzuerhalten.
Warum ist ein Konzentrationsgleichgewicht für eine lebende Zelle nicht unbedingt wünschenswert?
Eine lebende Zelle benötigt kontrollierte Konzentrationsunterschiede, insbesondere bei Ionen. Diese Gradienten stellen elektrochemische Triebkräfte bereit, die für Membranpotential, Transport und elektrische Erregbarkeit genutzt werden können.
Warum benötigt Homöostase Energie?
Weil der Organismus Konzentrationsgradienten und andere Nichtgleichgewichtszustände aktiv aufrechterhalten muss. Dies erfordert Energie, beispielsweise durch ATP-Verbrauch der Na⁺/K⁺-ATPase.
Zuletzt geändertvor einer Stunde