Herz-Kreislauf-System & Energiestoffwechsel

Aufbau Herz-Kreislauf-System

• Herz = Hohlmuskel = Pumpe der Blutzirkulation
• Blutgefäße = Transportwege
  • Arterie = Blut vom Herzen weg
  • Vene = Blut zum Herzen hin
  • Kapillare = verbinden Arterien und Venen
• Blut = Transport von Atemgase, Nährstoffe und anderen Stoffen
• Lunge = Austausch Atemgase

Blutkreislauf

• Körperkreislauf (großer Kreislauf): zw. Herz und Organen und Gewebe
• Lungenkreislauf (kleiner): zwischen Herz und Lunge
• in Kapillaren Gas- und Stoffaustausch
• sauerstoffreiches Blut: von Lunge über Herz zu Organen und Gewebe
• sauerstoffarmes Blut: von Organen und Gewebe über Herz zur Lunge

Aufbaue des Herzen?

Zusammensetzung Blut?

• 45% Blutzellen
  • 99% Erythrozyten (rote Blutkörperchen)
  • 1% Leukozyten (weiße) und Thrombozyten (Blutplättchen)
• 55% Blutplasma
  • 91% Wasser
  • 7% Proteine (Transport, Blutgerinnung)
  • 2% Nährstoffe, Mineralstoffe, Atemgase, Hormone, Stoffwechselendprodukte und Abfallstoffe

Funktionen der Blutzellen?

• Erythrozyten: Transport Atemgase (O2 und CO2)
• Leukozyten: Immunabwehr
• Thrombozyten: Blutgerinnung und Wundverschluss

Funktion des Blutes?

• Transportfunktion
  • Transport zu Zellen (O2, Nährstoffe, Hormone)
  • Abtransport von Stoffwechselendprodukten (insb. CO2) und Abfallstoffen aus den Zellen
• Abwehrfunktion
• Temperaturregulation
  • Ableitung Wärme
  • Schweißproduktion

Transport der Atemgase im Blut?

• Erythrozyten enthalten Hämoglobin (Transportprotein)
• Hämoglobin bindet O2 (zu 99% in H. gebunden) und CO2 (20% in H., Rest in Hydrogencarbonat umgewandelt und ins Blutplasma abgegeben)
• in Lunge wird Hydrogencarbonat wieder in Erythrozyten aufgenommen und zu CO2 umgewandelt

Blutdruck?

= Kraft, die das Blut auf Gefäßwand ausübt (in Arterien)

• Systole = Pumpphase des Herzens
• Diastole = Füllphase des Herzens
• Normal: 120/80 mmHg

Blutversorgung aller Gewebe und Organe

Regulation des Blutdrucks?

• Gesamtblutmenge (je größer, desto höher)
• Gesamtwiderstand aller arterieller Blutgefäße
  • Gefäßwiderstand abhängig von Gefäßdurchmesser
  • Gefäßdurchmesser durch glatte Muskelzellen in Gefäßwand reguliert
• Herzzeitvolumen = Schlagvolumen * Herzfrequenz
  • Blutmenge, die pro Zeiteinheit (Min) vom Herz in Körperkreislauf gepumpt wird
  • je größer, desto höher der Blutdruck

Aufbau der Lunge?

Gastaustausch in der Lunge?

über Diffusion:

• Gase strömen stets vom Ort des höheren Drucks zum Ort des niedrigen Drucks
• Lungenbläschen höher Sauerstoff-Partialdruck und niedriger Kohlendioxid-Partialdruck als im Blut -> =2 aus Luft ins Blut und CO2 aus Blut in die Luft

Atemmechanik?

• Einatmen: kontrahieren der Atemmuskel (Zwerchfell und Zwischenrippenmuskeln) -> Brustkorb erweitert sich
• Lunge haftet an Brustwand -> auch erweitert -> Unterdruck in Lunge -> Luft wird in die Lunge gesogen
• Ausatmen - Atemmuskeln erschlaffen -> Brustkorb und Lunge ziehen sich zusammen -> Luft wird aus Lunge gepresst

Atemregulation?

• Willkürlich und unwillkürlich (über das autonome Nervensystem) -> durch Atemzentrum im Hirnstamm
• Atemreiz durch Anstieg CO2 im Blut -> Zunahme der Atemfrequenz und des Atemzugvolumens

Energiestoffwechsel?

• alle Zellen brauchen zum Leben und für Funktionen Energie
• Energie -> Aufnahme und Abbau von Nährstoffen -> Energieumsatz

Nahrungsbestandteile?

Grundumsatz Energiestoffwechsel?

Energiemenge, die in Ruhe benötigt wird (lebensnotwendige Funktionen aufrechterhalten)

1kcal * Körpergewicht * 24h (75kg = 1800 kcal)

Weitere Faktoren: Geschlecht, Alter, Schilddrüsenfunktion, Körperzusammensetzung

Leistungsumsatz?

• Energiemenge über Grundumsatz hinaus für jegliche Aktivitäten der Skelettmuskulatur
• abhängig von Intensität und Dauer der Belastung

Gesamtenergieumsatz = Grundumsatz + Leistungsumsatz

Energieproduktion?

Adenosintriphosphat (ATP) = universeller Energieträger aller Zellen

von ATP wird ein Phosphatmolekül abgespalten -> Adenosindiphosphat (ADP): ATP -> ADP + P + Energie

Energiebereitstellung?

• jede Zelle begrenzter ATP Speicher
• neben ATP gibt es auch Kreatinphosphat (KP)
  • KP + ADP -> Kreatin + ATP
  • 1 KP = 1 ATP
• Energiemenge reicht für 8-12s
  • ATP: 1-2s
  • KP 7-10s
• anaerob-alaktazide Energiegewinnung (ohne O2)
• bei längerer Belastung ATP-Bedarf durch Verstoffwechslung der Nährstoffe (Kohlenhydrate & Fette) abdecken
  • aus Glucose -> Glykolyse
    • Anaerob-laktazide Verstoffwechselung (ohne ausreichend O2 Versorgung)
      • Glucose -> ATP + Laktat (Laktat übersäuert -> hemmt Glykolyse)
      • bis ca. 90s (dominierende Energiebereitstellung)
      • 1 mol Glucose = 2 ATP
    • Aerobe Verstoffwechselung (ausreichend =2 Versorgung)
      • Glucose -> ATP + Co2 + H2O
      • bis ca. 60-90min -> Glykogenspeicher erschöpft
      • 1 mol Glucose = 32 ATP
  • aus Fetten (Lipolyse + Betaoxidation) -> aerob
    • Fettsäuren (Trigyzeride) -> ATP + Co2 + H2O
    • quasi unendlich (Stunden bis Tage)
    • 1 mol Fettsäuren = 129 ATP

Energieflussrate?