Physiologie: Metabolismus, Atmung und Kreislauf erklärt

Metabolismus und Energiegewinnung

Metabolismus: Die Summe der chemischen Reaktionen in den Zellen. ATP (Adenosintriphosphat): Ein Molekül, das wir für die Muskelbewegung benötigen. Da wir nur kleine Mengen davon haben, reicht es nur für etwa 1,2 Sekunden. Verbrauchtes ATP wird wie folgt regeneriert:

• Phosphokreatin: Kreatinmoleküle, die viel Energie freisetzen. Geeignet für anaerobe und alaktazide Anstrengungen (2–7 s).
• Anaerobes ATP ohne O2: Kurze anaerobe Anstrengungen, bei denen Milchsäure entsteht (Oxidation von Glukose).
• Aerobes ATP mit O2: Lange aerobe Anstrengungen; Oxidation von Glukose und Fettsäuren mit O2, um die verbrauchte Energie wiederzugewinnen.

Das Atmungssystem: Funktionen und Struktur

1. Funktionen

Aufnahme und Transport von Luft in die Lungen, Gasaustausch (Sauerstoffaufnahme und CO2-Abgabe) sowie Filtern, Erwärmen und Befeuchten der Luft.

2. Komponenten und Struktur

Atmungstrakt: 1. Nase und Mund, 2. Rachen, 3. Kehlkopf, 4. Luftröhre (Trachea), 5. Bronchien und Bronchiolen (Luftverteilung), Gasaustausch in den Alveolen. Lunge: Verteilung der Luft durch den Bronchialbaum und Austausch von Gasen in den Alveolen.

3. Atemfunktion

Respiration: Die Gesamtheit der Prozesse, die zum Gasaustausch beitragen. Phasen:

1. Lungenventilation: Ein- und Ausatmung (basierend auf Druckgradienten).
2. Lungendiffusion: Austausch von Gasen zwischen der Alveolarluft und den Blutkapillaren über die respiratorische Membran.
3. Gastransport: CO2-Eliminierung und O2-Transport zum Gewebe, kombiniert mit Hämoglobin und Plasma.
4. Austausch zwischen Blut und Gewebe: Abgabe von O2 und Aufnahme von CO2.

4. Regulation der Atmung

Freiwillig (über den motorischen Kortex) und unfreiwillig (über den Hirnstamm).

5. Lungenvolumina

• Lungenventilation: Luftvolumen, das in einem Atemzyklus ein- und austritt.
• Atemfrequenz: Anzahl der Atemzüge pro Minute.
• Restvolumen (Residualvolumen): Luft, die nach einer maximalen Ausatmung in den Atemwegen verbleibt.
• Vitalkapazität: Messwert nach einer maximalen Inspiration und forcierter Exspiration.
• Atemzugvolumen (Flow): Volumen der Luft pro Atemzyklus.
• Inspiratorisches Reservevolumen: Luftvolumen nach einer maximalen Inspiration.
• Exspiratorisches Reservevolumen: Luftvolumen nach einer maximalen Ausatmung.

Das Kreislaufsystem und die Herzfunktion

Systole: Kontraktion. Diastole: Entspannung. Herzzyklus: Besteht aus der Phase der Systole und der Diastole des Herzens.

1. Funktionen des Herzens

Verteilung, Entsorgung, Aufrechterhaltung, Schutz und Transport.

Funktionelle Parameter des Kreislaufsystems

• Herzfrequenz (HF): Anzahl der Herzschläge pro Minute.
• Herzzeitvolumen (Q): Blutvolumen, das vom Herzen pro Minute ausgeworfen wird.
• Blutdruck: Druck des Blutes auf die Arterienwände.
• Blutfluss: Verteilung des Blutes dorthin, wo es am meisten benötigt wird.

2. Komponenten des Herz-Kreislauf-Systems

Herz und Blutgefäße. Feste Bestandteile des Blutes sind Blutplättchen, rote Blutkörperchen (Erythrozyten) und weiße Blutkörperchen (Leukozyten). EPO (Erythropoetin): Hormon, das die Bildung von Erythrozyten stimuliert. Kapillaren: Mikroskopische Gefäße, welche Arterien mit Venolen verbinden; sie dienen dem Austausch von Nährstoffen und Stoffwechselprodukten.