LEHRBUCH Block 1

LEHRBUCH Block 1 Basiswissen Anatomie & Physiologie

Fitness Trainer &

Group Fitness Instructor

B-Lizenz DFAV e.V.

Verantwortlich: Deutscher Fitness & Aerobic Verband e.V.

unter Leitung von Prof. Dr. Theodor Stemper, Dipl. Sportwissenschaftler

Lehrheft Block I Basiswissen Anatomie & Physiologie - 2 -

Weltweit anerkannte Ausbildungen

DFAV e.V.

Geschäftsstelle

Potsdamer Platz 2

53119 Bonn

Tel.: +49 (0)2 28-7 25 30-

0

Fax: +49 (0)2 28-7 25 30-

29

E-Mail: [email protected]

Internet: www.dfav.de


Inhaltsverzeichnis

1. Zelllehre .................................................................................................................. - 5 -

2. Gewebelehre .............................................................................................................. - 7 -

2.1. Epithelgewebe ............................................................................................................... - 7 -2.2. Stützgewebe ................................................................................................................. - 7 -2.3. Fettgewebe ................................................................................................................... - 8 -2.4. Muskelgewebe .............................................................................................................. - 8 -

2.4.1. Quergestreifte Skelettmuskulatur ........................................................................... - 9 -2.4.2. Herzmuskulatur .................................................................................................... - 14 -

2.5. Nervengewebe ............................................................................................................ - 14 -

3. Atmung .................................................................................................................... - 18 -

3.1. Anatomie der Lunge .................................................................................................... - 18 -3.2. Atemmechanik ............................................................................................................ - 19 -

4. Herz-Kreislauf-System .............................................................................................. - 22 -

4.1. Arterien ........................................................................................................................ - 22 -4.1.1. Aufbau der Arterien .............................................................................................. - 22 -4.1.2. Funktion der Arterien ............................................................................................ - 22 -

4.2.Venen ........................................................................................................................... - 22 -4.2.1 Aufbau der Venen .................................................................................................. - 22 -4.2.2. Funktion der Venen .............................................................................................. - 22 -

4.3. Kapillaren .................................................................................................................... - 23 -4.3.1. Aufbau der Kapillaren ........................................................................................... - 23 -4.3.2. Funktion der Kapillaren ......................................................................................... - 23 -

4.4. Blutkreislauf ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.4.4.1. Körperkreislauf .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.4.4.2. Lungenkreislauf ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.4.4.3. Blutfluss ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.


Vorwort

Wir wünschen Ihnen viel Erfolg und Spaß!


1. Zelllehre

Jeder Organismus ist aus Zellen, den kleinsten Baustoffen unseres Körpers aufgebaut.

Durch Differenzierung von Gestalt und Struktur werden sie zum Bauelement

verschiedener Gewebe. Eine Zelle baut sich aus Zytoplasma (Zellflüssigkeit; darin

verschiedene spezialisierte Strukturen), Kern und Zellmembran (Zellwand) auf. Nur wenige

Zellen, wie etwa die reifen Erythrozyten (rote Blutkörperchen), haben keinen Kern (vgl.

Grafik-Katalog, S. 3).

Das Zytoplasma ist eine Lösung mit verschiedenen kleinsten Teilchen (Kolloid) von Gel

artiger Beschaffenheit, was zu drei Viertel aus Wasser besteht. Das restliche Viertel ist ein

Gemisch aus Eiweißen, Lipiden (Fett oder fettartige Stoffe), Kohlenhydraten und Salzen. Im

Zytoplasma können wir eine Reihe spezialisierter Strukturen erkennen.

• Das endoplasmatische Reticulum ist ein vielfach verzweigtes System von Spalten.

An der Außenfläche der Lamellen sitzen kleine Körnchen (Ribosomen), die als Ort

der Eiweißsynthese (-herstellung) gelten.

• Die Mitochondrien sind längliche, von einer Doppelmembran umgebene Gebilde des

Zytoplasmas. Ihre Anzahl steigt mit der Aktivität der Zelle an, so dass sie in stark

wechselnder Zahl und Größe vorkommen. Die Mitochondrien sind die Träger der Atmungsenzyme und die energetischen Zentren des Zellhaushaltes (sog.

`Zellkraftwerke´). Hier wird Energie gewonnen, indem Kohlenhydrate, Fette und

Eiweiße (Aminosäuren) mit Hilfe von Sauerstoff oxidiert werden. Diese Energie wird

in Form eines phosphorhaltigen Stoffes, dem Adenosintriphosphat (ATP),

gespeichert und weitergegeben. ATP ist der letztlich einzige Energielieferant für

Stofftransporte, chemische Synthesen, Muskelkontraktionen und Nervenreize.

• Die Golgi-Zone wird von besonderen Lamellensystemen gebildet. Das Golgi-Feld

wird als Zellorganelle der Sekretproduktion betrachtet.

• Bei den Zentrosomen handelt es sich um Strukturen, die aus neun zylindrischen

Röhrchen aufgebaut sind. Sie haben als Zellorganellen mit den

Bewegungsvorgängen im Zytoplasma zu tun.

Die wichtigsten chemischen Substanzen im Kern sind die Kernsäuren (Ribonucleinsäuren

<RNS> und Desoxyribonukleinsäuren <DNS> bzw. DNA im englischen). Verbunden mit

Eiweißen bilden sie Nucleoproteine, welche für den Aufbau der spezifischen Eiweiße


verantwortlich sind. Der Kern ist das Steuerzentrum für die Stoffwechselvorgänge der ganzen Zelle.

Eine besondere Zellmembran grenzt das Zytoplasma nach außen ab und kontrolliert den

Eintritt und Austritt der in Wasser gelösten Stoffe. Der Austausch mit dem zwischenzelligen

Milieu kann auf zwei Arten erfolgen.

• Da unser Körper zu 50-60 % aus Wasser besteht, laufen die meisten chemischen

Reaktionen des menschlichen Körpers in wässriger Lösung ab.

Ein Viertel des Wassers liegt außerhalb der Zellen und bildet das Plasma des Blutes und die

zwischenzellige Flüssigkeit. Werden nun kleinste Teilchen, gelöst in einem Lösungsmittel,

durch eine Membran mit entsprechender

Porengröße unter Druck durchgepresst, so spricht man von einer Filtration. Als Beispiel

seinen hier die Kapillargefäße genannt.

Verteilen sich die Gase entsprechend ihrem Druck oder gelöste Stoffe entsprechend ihrer

Konzentration, so spricht man von Diffusion. Das Durchtreten von Sauerstoff und

Kohlensäure durch die Wände der Lungenbläschen erfolgt zum Beispiel nach den Gesetzen

der Diffusion.

Diffusion durch eine halbdurchlässige Membran bezeichnet man als Osmose. Die höher

konzentrierte Lösung zieht Wasser an. Es entsteht ein Druckunterschied, den man in mm Hg

(Millimeter Quecksilber-säule) messen kann und osmotischen Druck nennt. Der osmotische Druck der Gewebeflüssigkeit hängt von deren Eiweiß- und Salzgehalt ab und entspricht

etwa einer Salzlösung von 0,9 % Kochsalz. Eine solche physiologische Kochsalzlösung ist

isotonisch. In hypertonischen Lösungen geben die Zellen Wasser ab und schrumpfen. In

hypotonischen Lösungen nehmen sie Wasser auf und quellen. Stofftransport kann aber auch

als aktive Ein- oder Ausschleusung in das Zytoplasma vorkommen.


2. Gewebelehre

Wie Gewebe aus Zellen zusammengeschlossen sind, so bilden Gewebe ihrerseits wiederum

das Baumaterial für die Organe und Organsysteme. Es lassen sich folgende Gewebeklassen

unterscheiden:

2.1. Epithelgewebe Das Epithel ist ein geschlossener Zellverband, welcher äußere oder innere Oberflächen

bekleiden. Epithelgewebe können aufgrund des vielfältigen Aufbaus (ein- und mehrschichtig,

kubisch, etc.) verschiedene Funktionen ausüben. Man unterscheidet vier Funktionen:

Schutzfunktion Beispiel Epidermis der Haut

Stoffabgabe (Sekretion) Beispiel Hautdrüsen

Stoffaufnahme (Resorption) Beispiel Epithel der Darmzotten

Reizaufnahme Beispiel Sinneszellen des Epithels Tabelle 1: Funktionen des Epithelgewebes

2.2. Stützgewebe Beim Stützgewebe steht die Körperform erhaltende Funktion im Vordergrund, wobei

zwischen Bindegewebe, Knorpel und Knochen unterschieden wird.

• Das Bindegewebe besteht aus Bindegewebszellen und interzellulärer Substanz.

Diese Interzellularsubstanz ist ein zäher Grundstoff, in dem sich feine, unverzweigte

Fasern (sog. kollagene Fasern) in wechselnden Mengen befinden.

Bindegewebszellen sind verschiedener Art, wie Fibroblasten (Vorstufe für andere

Zellen), Makrophagen sowie Fett- und Pigmentzellen und im ganzen Körper verteilt.

Sie dienen z.B. der Umhüllung von Nerven, Lymph- und Blutgefäßen, füllen Lücken

aus (z.B. zwischen Muskeln und Muskelfasern) und dienen als Stützgewebe für Organe oder bilden die Bänder des passiven Bewegungsapparates.

• Der Knorpel ist ein druckfestes Stützgewebe, dass je nach Beschaffenheit

unterschieden wird: Der hyaline Knorpel als Gelenkknorpel, der elastische Knorpel, z.B. der Ohrmuschel und der Faser- bzw. Bindegewebsknorpel, aus dem

z.B. die Bandscheiben und Menisken bestehen. Der Gelenkknorpel ist auch am


Längenwachstum der Röhrenknochen durch Zellteilung beteiligt und wird zu

Knochengewebe umgebaut.

• Knochen sind mehrschichtig aufgebaut und bestehen aus der Rindenschicht (Substantia corticalis oder Substantia compacta) und der Innenschicht (Substantia

spongiosa oder Substantia trabecularis). In der Innenschicht, die vom Endost gebildet wird, liegen die Knochenbälkchen mit der Ausrichtung nach den

hauptsächlich auftretenden Kräften. Die Außenschicht wird von der Knochenhaut (Periost) gebildet, in der das Wachstum der Knochendicke stattfindet.

Knochen haben eine Schutzfunktion (Absicherung des Gehirns, des Knochenmarks

etc.), eine Stützfunktion (bilden das Gerüstwerk der Weichteile) und eine

Bewegungsfunktion indem sie feste Hebel für den Ansatz der Muskeln darstellen.

Des Weiteren dienen sie mit ihrer Stoffwechselfunktion auch als wichtiges

Stoffwechselorgan, das eine erhebliche Speicherungsfunktion für Kalzium- und

Phosphatstoffwechsel hat und weist eine Steuerungsfunktion als wichtiger Faktor in

der Blutbildung innerhalb des Knochenmarks auf.

2.3. Fettgewebe Man unterscheidet die Speicher- und die Baufunktionen des Fettgewebes. Das

Speicherfett dient als Brennstoffvorrat (kalorische Reserve). Je mehr Fettgewebe gebildet

wird, umso reichlicher muss das Kapillarnetz, das die Fettzellen umspannt, ausgebildet

werden. Je mehr Fett also vorhanden ist, desto stärker wird dadurch der Kreislauf belastet.

Speicherfett lagert sich vor allem im Unterhautfettgewebe ab. Mit der Größe seiner

Ausbildung steigt auch der Wärmeschutz des Körpers (Isolationsfett) und sinkt der

Energiebedarf der Thermogenese. Eine Anreicherung des Unterhautfettgewebes am Bauch

(sog. Abdominalfett) ist gesundheitlich bedenklicher als an anderen Körfperstellen (vgl.

Lehrheft ‚Diagnostik’, S. 13-16).

Das Baufett ebnet tote Winkel aus und bildet an mechanisch beanspruchten Stellen, wie

z.B. an der Ferse, Druckpolster. An anderen Stellen ist Baufett für die Lage von bestimmten

Organen verantwortlich. Die Fettkapsel der Niere ist z.B. für deren Befestigung bestimmt.

2.4. Muskelgewebe Muskelgewebe zeigen eine Reaktion nach dem Alles oder Nichts Gesetz. Wir unterscheiden

glatte Muskulatur, Skelettmuskulatur und Herzmuskulatur aufgrund des Aufbaus und des

physiologischen Verhaltens.


Für den Fitnesstrainer ist vor allem das Verständnis der Skelettmuskulatur wesentlich und

ein Grundwissen über die Herzmuskulatur hilfreich, weshalb hier auf eine Beschreibung der

glatten autonomen Organmuskulatur verzichtet wird.

2.4.1. Quergestreifte Skelettmuskulatur Die quergestreifte Muskulatur besteht aus Muskelfasern, die 10 - 100 Mikrometer (10-6)

dick und bis 15 cm lang werden können. Die Kerne liegen mit ihrer Längsachse in Richtung

der Muskelfaser und zwar unmittelbar unter der Oberfläche. Die Muskelfasern bestehen aus

Myofibrillen und diese aus so genannten Myofilamenten. Es gibt dünne Aktinfilamente

und dicke Myosinfilamente. Die Querstreifung wird durch periodischen Wechsel von

schmaleren, helleren Ì´-Streifen und breiteren, dunkleren À´-Streifen hervorgerufen (vgl.

Abbildung Àufbau eines quergestreiften Muskels´). Im A-Streifen findet man eine

Mittelscheibe `H´- Band, im I-Streifen einen Zwischenstreifen `Z´- Band. Der zwischen zwei

Z-Streifen (Z-Band) gelegene Myofibrillenabschnitt wird als Sarkomer bezeichnet (Abschnitt

zwischen H- bis Z-Band ist ein ½ Sarkomer). Alle diese Elemente sind plastisch. Ein

elastisches Element, das Titinfilament, umgibt das Myosinfilament und verbindet es mit dem

Z-Streifen.

Zwischen den Myofibrillen befindet sich mitochondrienarmes Sarkoplasma und ein glattes

sarkoplasmatisches Retikulum, das die Kalziumionen speichert, die letztlich als

Voraussetzung für die Auslösung der Muskelkontraktion erforderlich sind.


Abbildung 1: Aufbau eines quergestreiften Muskels

KVM – Der Medizinverlag, Berlin © 2013

Die Muskelfasern enthalten die Filamentproteine Aktin und Myosin. Das dicke

Myosinmolekül lässt sich schematisch in Form einer lang gestreckten und einer kugeligen

Molekülkomponente darstellen. Mehrere Myosinmoleküle (ca. 400) sind jeweils in

charakteristischer Weise zu einem Bündel zusammengefasst, so dass in

regelmäßigen Abständen die Köpfchen ringsum aus dem Bündel der Myosin-moleküle

herausragen können.

Das Aktinmolekül kann man sich als Kugel vorstellen. Die Anordnung des Aktins in Form

einer zweireihigen „Perlenkette“ führt zur Bildung eines so genannten dünnen Filaments,

welches an den Z-Scheiben befestigt ist. Diese Anordnung der Eiweiß-

moleküle in Form von Filamenten stellt die günstigsten Voraussetzungen für eine

gleichgerichtete Kontraktion dar.


Abbildung 2: Aktin- und Myosinfilament im Längsschnitt



Eine Besonderheit der Muskelzelle ist die Existenz verschiedener Fasertypen mit

spezifischer Funktion, wobei man grundsätzlich drei Haupttypen unterscheidet:

• rote, langsam zuckende Muskelfasern (slow-twich-fibers bzw. ST-Fasern), die durch

ihre Stoffwechselbesonderheiten prädestiniert für ausdauernde Muskelarbeit und

statische Haltearbeit sind

• weiße, schnell zuckende Muskelfasern (fast-twitch-glycolytic-fibres oder FTG-

Fasern), die wegen ihrer schnellen Impulsleitung besonders für Maximal- und

Schnellkraftleistungen herangezogen werden und

• sog. intermediäre Fasertypen (fast-twitch-oxidative-fibres oder FTO-Fasern), die

zwar schneller als die roten ST-Fasern kontrahieren können, aber auf der anderen

Seite durchaus auch günstige Voraussetzungen für die aerobe Energiebereitstellung

bieten.

Die FT-Fasern werden anhand der Kontraktionsstärke, der Ermüdbarkeit sowie der

überwiegenden Nutzung entweder des aeroben oder des anaeroben Stoffwechsels unterteilt

in oxydative Fasern (FTO-Fasern) und glykolytische Fasern (FTG-Fasern).


In der folgenden Tabelle sind die wesentlichen Merkmale der einzelnen Muskelfasertypen

zusammengefasst:

ST-Fasern FTO-Fasern FTG-Fasern Kontraktions- geschwindigkeit langsam schnell sehr schnell

Kontraktionsdauer 75 ms

30 ms

20 ms

Kraft / Kontraktion wenig groß sehr groß Zugspannungsfaktor 1 4 12 Ermüdbarkeit resistent ermüdbar schnell ermüdbar Motoneuronen klein groß groß Motorische Endplatte klein größer groß

Reizschwelle niedrig höher hoch Mitochondrien sehr viele viele wenig Myoglobin sehr viel mäßig viel wenig Anzahl der Kapillaren sehr viele viel Wenig Phosphagen wenig viel sehr viel Myosin-ATP-ase Aktivität gering hoch sehr hoch

Speicherung der Nährstoffe viele Fett und KH viele KH sehr viele KH

Enzymbesatz

hochaktive Enzyme des aeroben Fett- und KH-Stoffwechsels

Enzyme des aeroben und anaeroben Stoffwechsels

Dominanz der Enzyme des anaeroben Stoffwechsels

Querschnitt 3100 bis 5000 µ2

4400 bis 5900 µ2

3500 bis 5300 µ2

Tabelle 2: Wesentliche Merkmale der einzelnen Muskelfasertypen (vgl. Badtke, 1998)

Den physiologischen Kenngrößen der ST-Fasern - rot, langsam kontrahierend und

ermüdungsresistent - entsprechen gewebsmäßig (histologisch) Muskelzellen, die von

kleinen motorischen Nervenzellen im Vorderhorn des Rückenmarks (kleine �-

Motoneurone) innerviert werden. Die ST-Fasern haben in der Nähe ihrer Zellmembran und

zwischen den Myofilamenten zahlreiche Mitochondrien und sind mit großen Anteilen von

Myoglobin ausgerüstet. In den Fasern dominieren die Enzyme des aeroben Kohlenhydrat-

und des Fettstoffwechsels. Hierfür sind zahlreiche Fetttröpfchen eingelagert.

Die myoglobinarmen FT-Fasern – also die weißen, schnell kontrahierenden Muskelfasern

- entwickeln große Kraft, ermüden jedoch schnell. Sie werden von großen α-Motoneuronen

innerviert. Die Leitungsgeschwindigkeit einer großen �-Zelle übertrifft die einer kleinen α-

Zelle.


Die Unterschiedlichkeit der Muskelfasertypen weist darauf hin, dass sie verschiedene

Aufgaben haben. Bewegungen, die wenig Kraft erfordern, lassen die kleinen �-Motoneurone

die zugehörigen ST-Fasern ansteuern. Reichen diese zur Lösung der Aufgabe nicht mehr

aus, oder ist die Belastung von Anfang an höher oder schneller, so werden FTO-Fasern mit

einbezogen. Die FTG-Fasern werden nur innerviert, wenn maximale Bewegungs-

anforderungen realisiert werden müssen. Für das Training bedeutet dies, dass die FTG-

Fasern sich nur entwickeln können, wenn mit maximalen Kontraktionen oder

Geschwindigkeiten gearbeitet wird.

2.4.2. Herzmuskulatur Die Herzmuskulatur ist aus Herzmuskelzellen aufgebaut, die wie die Skelettmuskelzellen

eine Querstreifung, allerdings auch Eigentümlichkeiten der glatten Muskulatur aufweisen. So

finden wir zentrale Zellkerne (1 Kern je Zelle, unregelmäßig verzweigt), reicheres

Sarkoplasma als die Skelettmuskulatur und viele Mitochondrien zwischen den Myofibrillen.

Aus diesem Grund ermüdet der Herzmuskel nicht so schnell und hat eine wesentlich höhere

Sauerstoffausbeute.

2.5. Nervengewebe Reizaufnahme, Erregungsleitung und Reizverarbeitung sind Eigenschaften einer

lebenden Substanz. Sie ermöglichen es, sich in der Umwelt zu orientieren und auf sie

einzuwirken. Das Nervengewebe, das sich auf Erregungsleitung ausgerichtet hat, ist so hoch

differenziert, dass sich seine Zellen im erwachsenen Zustand nicht mehr zu teilen vermögen.

Das Nervengewebe bildet das Nervensystem. Es besteht aus nervösen Zentren zur

Reizverarbeitung und peripheren Nerven, welche die Reize von der Peripherie zum

Zentrum oder vom Zentrum zur Peripherie leiten. Erfolgt die Leitung vom Empfänger zum

Zentrum, so sprechen wir von empfindungsleitenden (afferenten oder sensiblen) Fasern.

Geht die Leitung vom Zentrum zu den ausführenden Organen, so nennt man sie

(bewegungs-)auslösende (efferente oder motorische) Fasern.

Die Signale, welche in einer Nervenfaser geleitet werden, bezeichnet man als

Nervenimpulse. Die dabei auftretenden physikalisch-chemischen Veränderungen sind von

elektrischen Ladungen begleitet. Schon im Ruhezustand zeigt jede Nerven-membran

zwischen ihrer Oberfläche und dem Nerveninneren eine elektrische Spannungsdifferenz, das

so genannte Ruhepotential. Bei der Erregung verliert die Zellmembran der Nervenfaser ihre


äußere positive Ladung und wird vorübergehend leicht negativ. Durch diese vorübergehende

Umpolarisierung entsteht ein „Zwei Phasen Aktionspotential“, dessen Ladungs- oder

Potentialdifferenz um 90 Millivolt (mV) beträgt. Diese explosionsartig rasch ablaufenden

elektrischen Vorgänge werden dadurch ausgelöst, dass die Durchlässigkeit der

Zellmembranen für Natrium plötzlich um das 500-fache zunimmt. Natriumionen strömen

dann von der Oberfläche ins Zellinnere und laden es kurzfristig positiv. Der Ausstrom von

Kaliumionen nachaußen ist viel geringer. Sobald der Reiz abgeklungen ist, müssen unter

Aufwand von Energie die Natriumionen wieder aus dem Zellinneren entfernt werden und

Kaliumionen zurückwandern (Natrium-Kalium-Ionenpumpe). Für die damit verbundene

Enzymtätigkeit ist Vitamin B1 von besonderer Wichtigkeit.

Abb.: Motorische Einheit


Abb.: Motorische Einheit und Innervation

Abb.: Innervation

Abbildung 3: Erregungsleitung



Die Baueinheit des Nervengewebes ist das Neuron. Es besteht aus der Nervenzelle mit

allen ihren Fortsätzen. Die meist kurzen, verzweigten Fortsätze, welche die Erregung

anderer Nervenzellen empfangen, werden als baumartige Fortsätze (Dendriten) bezeichnet.

Die meist langen Fortsätze, welche die Erregung von der Zelle weg leiten, werden Neuriten

genannt. Ihre Länge kann beim Erwachsenen bis zu einem Meter betragen.

Berührungsstellen, an welchen Nervenimpulse von einem Neuron zu einem anderen oder zu

einem Erfolgsorgan überspringen, nennt man Synapsen.

Ein Nerv kann mechanisch, chemisch, elektrisch oder mittels Wärme gereizt werden.

Damit ein Reiz wirksam ist, muss er eine gewisse Stärke (Intensität) haben und eine gewisse

Zeit dauern, um die Reizschwelle zu überschreiten. Für jeden wirksamen Reiz gilt das

`Alles-oder-Nichts´-Gesetz. Wenn überhaupt, dann wird ein Neuron stets in höchstem

Maße erregt. In einem Muskelfaserbündel sprechen nicht immer alle Muskelfasern an. Ein

starker Reiz erregt mehr Fasern als ein schwacher. Nach einem erfolgten Reiz bleibt ein

Nerv 0,4 Tausendstel einer Sekunde (0,004 Sek.) unerregbar, was als Refraktärphase (s.

o.) bezeichnet wird; in dieser Zeit arbeitet die Ionenpumpe und es kann kein anderer Reiz

zur Geltung kommen. Auf diese absolute Refraktärperiode folgt eine relative, in welcher ein

normaler Reiz wenig wirksam ist.


3. Atmung

In der Lunge findet der Gasaustausch zwischen Atemluft und Blut statt, was im Allgemeinen

mit Atmung gleichgesetzt wird. Eine zweite wichtige Aufgabe ist die Regulierung des Säure-

Basen-Haushaltes, die an die Elimination von CO2 gekoppelt ist.

3.1. Anatomie der Lunge Die Lungen liegen als paariges Organ im Brustkorb (Thorax). Die obere kuppelförmige

Lungenspitze ragt in die obere Thoraxöffnung hinein und reicht vorn 2-3 cm über den

Oberrand der ersten Rippe. Die Lungenbasis liegt dem Zwerchfell auf. Im Bereich zwischen

den beiden Lungen liegt das Mittelfell (Mediastinum) mit dem Herz und den großen Gefäßen.

Funktionell wird zwischen dem luftleitenden Bronchialsystem und dem

gasaustauschenden Alveolarsystem unterschieden. Die Alveolen (Lungenbläschen)

haben einen Durchmesser von ca. 0,06 - 0,3 mm. Die Lunge besteht aus ca. 300 Mio. dieser

Alveolen, die zusammen eine Gesamtoberfläche von ca. 100-150 m² bilden. Dank dieser

großen Fläche an Gas austauschenden Alveolen ist es möglich, dass die Lunge auch bei

starker körperlicher Anstrengung alle Körperzellen mit genügend Sauerstoff versorgen kann.

Jede der beiden Lungen ist in eine Höhle eingebettet. Diese wird durch eine Schleimhaut,

das Brustfell (Pleura) gebildet. Die Oberfläche der Lunge wird fest vom Lungenfell (inneres

Pleurablatt) überzogen und die Innenseite des Thorax wird vom Rippenfell (äußeres

Pleurablatt) ausgekleidet. Dazwischen liegt eine dünne Flüssigkeitsschicht (Pleuraspalt). Im

Pleuraspalt herrscht immer ein Unterdruck, damit die Lunge entfaltet bleibt. Aufgrund ihrer

Eigenelastizität würde sie sonst in sich zusammenfallen. Die Luft gelangt über die Luftröhre

und das Bronchialsystem in die Lunge und wieder heraus.


Abbildung 6: Lage und Aufbau der Lunge


3.2. Atemmechanik Die Lungen funktionieren ähnlich einem Blasebalg. Bei der Einatmung (Inspiration) muss

der Druck in den Alveolen niedriger sein als der Außendruck und bei der Ausatmung

(Exspiration) muss eine umgekehrte Druckdifferenz bestehen. Daraus folgt, dass bei der

Inspiraton der Brustkorb erweitert und bei der Exspiration verkleinert werden muss.


Dies hängt zum einen von der Elastizität des Brustkorbes (Thorax) ab und zum anderen von

denjenigen Muskeln ab, die den Thorax bewegen, der Atemmuskulatur. Der wichtigste

Atemmuskel ist das Zwerchfell. Es bildet die kuppelförmige Trennwand zwischen Brust- und

Bauchraum. Man unterscheidet die Atmung in Rippen- und Zwerchfellatmung. Bei ruhiger

Atmung werden etwa 75 % der Volumenveränderungen der Lunge durch Zwerchfellatmung

(Bauchatmung) bewirkt. Bei erhöhtem O2 -Bedarf wird immer mehr auf die Rippenatmung

(Brustatmung), später auch unter Hinzuziehung der sog. Atemhilfsmuskulatur (M. pectoralis

minor, Mm. scaleni und der Bauchmuskulatur), umgestellt.


Abb.: Mechanik der In- und Exspiration


Die Erläuterung der Funktion der Atmung, Gewebsatmung und Lungenatmung erfolgt im

Block II Anatomie & Physiologie


4. Herz-Kreislauf-System Das Herz-Kreislauf-System setzt sich zusammen aus dem Herzen und allen Gefäßen, die

unterteilt werden in Arterien, Venen und Kapillaren.

4.1. Arterien `Arterien führen vom Herzen weg´! – Die Behauptung `Arterien führen das sauerstoffreiche

Blut´ ist leider falsch.

4.1.1. Aufbau der Arterien Arterien sind weislich und haben elastische Wände mit Muskelgewebe. Wie in der

Abbildung ` Arterien und Venen im Querschnitt´ zu sehen ist, haben sie eine kreisrunde

Öffnung.

4.1.2. Funktion der Arterien Die Arterien dienen dem Bluttransport auf der Hochdruckseite des Kreislaufs. Durch ihre

Muskelwand können sie die Druckwelle, die vom Herzen ausgeht, dämpfen und den

Blutstrom gleichmäßiger machen.

4.2.Venen `Venen führen zum Herzen hin´! – Die Behauptung `Venen führen das sauerstoffarme Blut´

ist leider falsch.

4.2.1 Aufbau der Venen Die Venen sind bläulich-rot und haben dünne, schlaffe, dehnbare Wände. Wie in der

Abbildung ` Arterien und Venen im Querschnitt´ zu sehen ist, weisen sie eine

zusammengefallene Öffnung auf. In den Venen finden wir Venenklappen. Diese begünstigen

den Rückfluss zum Herzen.

4.2.2. Funktion der Venen Mit ihren elastischen Wänden müssen die Venen den Druckeinwirkungen nachgeben. Die

Veneklappen lassen nur einen Blutstrom zum Herzen zu, da sie nach jeder Pulswelle

schließen und somit den durch die Gravitation hervorgerufenen Rückfluss (sog. `Versacken

des Blutes´) verhindern.


Abbildung 10: Arterien und Venen im Querschnitt

4.3. Kapillaren Die Kapillaren sind die kleinsten Blutgefäße und bilden den Übergang vom

arteriellen zum venösen System.

4.3.1. Aufbau der Kapillaren Die Kapillaren werden auch als Haargefäße bezeichnet, womit ihre Dicke als auch

ihre Anzahl beschrieben werden soll.

4.3.2. Funktion der Kapillaren Die Summe der Querschnitte aller Kapillaren in den Erfolgsorganen (Muskeln, innere

Organe, etc.) ist größer als der Querschnitt der Aorta, wodurch die

Strömungsgeschwindigkeit des Blutes sowie der Druck sinkt. Der Druck (P) in einem

Blutgefäß ist das Resultat aus zwei Faktoren: Der momentanen Stromstärke (I) des Blutes

am Anfangsteil der Aorta und dem peripheren Gesamtwiderstand (R) der Erfolgsorgane

und des Kreislaufsystems. Nach dem Ohm'schen Gesetz (U = I x R) lässt sich der arterielle

Blutdruck vereinfacht als Produkt des Herzzeitvolumens und des totalen peripheren

Widerstandes berechnen (BD = HZV x TPR bzw. hier: P = I x R).

Das Herzminutenvolumen (HMV), das für die Stromstärke (I) eingesetzt werden kann, setzt

sich aus der Herzfrequenz (HF) und dem Schlagvolumen (SV) zusammen. In die Formel

eingesetzt ergibt sich dann:

P = HMV x R bzw.: P = (HF x SV) x R

Wenn der Druck aufgrund der Querschnittszunahme, wie oben genannt sinkt, verringert sich

zeitgleich auch die Fließgeschwindigkeit des Blutes und damit wird die Verweildauer des

Blutes in den Kapillaren länger, womit der Stoffaustausch an der Membran der Kapillaren

verbessert wird.


5. Grundlagen der funktionellen Anatomie

5.1 Passiver & Aktiver Bewegungsapparat Die Anatomie beschäftigt sich mit der Bauweise des menschlichen Körpers. Um z.B.

Kräftigungsübungen effektiv und sicher auszuführen benötigt jeder Trainer / Instruktor

genaue Kenntnisse über Muskeln und Gelenke, ihrer Lage, ihrem Verlauf und vor allem ihrer

Funktion.

Der Bewegungsapparat wird in einen passiven und aktiven Teil unterschieden:

Passiver Bewegungsapparat (vgl. Grafik-Katalog S. 4-15)

Struktur Aufbau, Beispiele

Knochen

Gelenke

Bänder

Hilfsstrukturen der Gelenke (Grafik-Katalog S. 4-15)

Struktur Aufbau, Beispiele

Bandscheibe

Meniskus

Schleimbeutel

Sehnen

Aktiver Bewegungsapparat (Skelettmuskulatur) (vgl. Grafik-Katalog S. 21+22)

Körperabschnitt Beispiele

Armmuskulatur

Beinmuskulatur

Rumpfmuskulatur

Kopf- und

Halsmuskulatur


5.2 Rolle und Funktion des Skelettsystems: Funktion Beispiel Stützfunktion

Bewegung

Schutz

Speicher

Produktion von Blutzellen

Das menschliche Skelett wird aus Knochen gebildet und geformt. Der Mensch besitzt ca.

208 - 212 Knochen. Das menschliche Skelett macht nur etwa zwölf Prozent des gesamten

Körpergewichts aus. Die Knochen eines fünfzig Kilogramm schweren Menschen wiegen also

nur etwa sechs Kilogramm.


Wichtige Knochen und Funktionseinheiten des Skeletts Lateinisch Deutsch Lage in der Abbildung

(siehe Grafik-Katalog S. 4+5)

Cranium Schädel

Columna vertebralis Wirbelsäule

Vertebra cervicalis Halswirbel

Thorax Brustkorb

Vertebra thoracalis Brustwirbel

Costa/Costae Rippe/Rippen

Clavicula Schlüsselbein

Scapula Schulterblatt

Sternum Brustbein

Humerus Oberarmknochen

Radius Speiche

Ulna Elle

Abdomen Bauch

Vertebra lumbalis Lendenwirbel

Pelvis Becken

Os sacrum Kreuzbein

Os coxae Hüftknochen

Os ilium Darmbein

Os ischii Sitzbein

Os pubis Schambein

Symphysis pubica Schambeinfuge

Femur Oberschenkelknochen

Patella Kniescheibe

Tibia Schienbein

Fibula Wadenbein

Talus Sprungbein

Calcaneus Fersenbein

LEHRBUCH Block 1

Documents

Transcript of LEHRBUCH Block 1