Martin Trebsdorf BBiioollooggiiee AAnnaattoommiiee PPhhyyssiioollooggiiee Lehrbuch und Atlas Der Autor hat alle Anstregungen unternommen, um sicherzustellen, dass etwaige Auswahl und Dosierungsabga- ben von Medikamenten im vorliegenden Text mit den aktuellen Vorschriften und der Praxis übereinstimmen. Trotzdem muss der Leser im Hinblick auf den Stand der Forschung und mit Blick auf die Änderung staatlicher Gesetzgebungen, mit dem ununterbrochenen Strom neuer Erkenntnisser bezüglich Medikamentenwirkung und Nebenwirkungen unbedingt bei jedem Medikament den Packungsprospekt konsultieren, um mögliche Ände- rungen im Hinblick auf Indikation und Dosis nicht zu übersehen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Sleerin s cmhilta LuA –U Autor: Dr. päd. Martin Trebsdorf Illustrationsideen und Beratung: Dipl.-Med. päd. Paul Gebhardt Zeichnungen: Sylvana Bardl, Halle Mark Bitter, Hamburg Andreas Busse, Suderburg Steffen Faust, Berlin Gerhard Schäfer, Bad Bevensen Layout und Satz: GS Werbeagentur, Bad Bevensen Lektorat: Karin Schanzenbach, Hamburg ISBN 3-928537-30-X 5., überarbeitete Auflage 2000 © 2000 by Lau-Verlag GmbH, Reinbek Tel: 040-7106374 e-mail: [email protected] http://www.lau-verlag.de Vorwort 3 Das völlig neue „Gesicht“ der 4. Auflage hat sowohl bei Schülern als auch bei Lehrern großen Anklang gefunden, nicht zuletzt weil das bewährte inhaltliche und didaktische Grundkonzept beibehalten wurde. Das hat uns bewogen, auch die 5. Auflage weiter zu verbessern, was durch viele neu gestaltete Zeichnungen sichtbar wird. Bei der Arbeit mit dem Buch ist es deshalb von großer Bedeutung, stets den Text in engster Verbindung mit den in unmittelbarer Nähe befindlichen Abbildungen und Tabellen zu studieren. Gerade durch diese enge Nachbarschaft von Text und Bild – lesen und sogleich sehen– hebt sich die- ses Lehrbuch unmissverständlich von allen anderen ab, zum Vorteil von Lernenden und Lehrenden. Aufgrund dieser Tatsache war es auch möglich, einfache oder bereits bekannte Sachverhalte, wie zum Beispiel makroskopische Strukturen, „nur“ aufzuzählen, um dadurch das umfangreiche anato- mische und physiologische Wissen gerafft wiedergeben zu können. Das Studieren wird durch den streng logischen Aufbauund eine übersichtliche Anordnung des Stoffes erleichtert. In Merksätzen wird das Wichtigste immer wieder präzise zusammengefasst. Wiederholungsfragenam Ende der Kapitel helfen, den Lerneffekt zu überprüfen. Hilfreich dabei ist auch das umfangreiche Stichwortregister. Darüber hinaus bietet die neugeschaffene, extra zu diesem Buch konzipiert CD-Rom die Möglichkeit, mit Hilfe neuer Technik die Inhalte noch präziser anschaulich aufnehmen und erarbei- ten zu können. Reinbek, im Juni 2000 Martin Trebsdorf 4 Erläuterungen zu den Abkürzungen und Zeichen Abk. Fachbez. deutsche Bez. Vorsätze vor Maßeinheiten A. Arteria Arterie Symbol Faktor Beispiele Aa. Arteriae Arterien Art. Articulatio Gelenk Kilo K 1000 (103) 1 kg = 1000 g Artt. Articulationes Gelenke Dezi d 0,1 (10–1) 1 dm = 0,1 m C. Cartilago Knorpel Zenti c 0,01 (10–2) 1 cm = 0,01 m Col. Columna Säule Milli m 0,001 (10–3) 1 mm = 0,001 m Gl. Glandula Drüse Mikro µ 0,000001 (10–6) 1 µm = 0,000001 m Gll. Glandulae Drüsen Nano n 10–9 1 nm = 0,000000001m Lig. Ligamentum Band Chemische Elemente Ligg. Ligamenta Bänder Symbol Element M. Musculus Muskel Mm. Musculi Muskeln C Kohlenstoff N. Nervus Nerv Ca Calcium Nn. Nervi Nerven Cl Chlor Proc. Processus Fortsatz F Fluor R. Ramus Zweig, Ast Fe Eisen V. Vena Vene I Iod Vv. Venae Venen Mg Magnesium N Stickstoff Sonstige Abkürzungen Na Natrium ADH antidiuretisches Hormon O Sauerstoff ADP Adenosindiphosphat Zn Zink AMP Adenosinmonophosphat Chemische Verbindungen ATP Adenosintriphosphat Symbol Element BPH benigne Prostatahyperplasie dB Dezibel (Pegelmaß) CO Kohlendioxid 2 EEG Elektroenzephalogramm, -graphie H O Wasser 2 EPS extrapyramidal-motorisches System HCl Salzsäure EZF extrazelluläre Flüssigkeit H CO Kohlensäure 2 3 EZR extrazellulärer Raum Funktionelle Gruppen HCG Choriongonadotropin Symbol Element HK Hexokinase (Enzym der Glykolyse) HMV Herzminutenvolumen COOH Carboxylgruppe HPL human placento lactogen (Plazentalaktogen) NH Aminogruppe 2 IgG Immunglobin G OH Hydroxylgruppe IZF intrazelluläre Flüssigkeit PO Phosphatgruppe 4 IZR intrazellulärer Raum SO Sulfatgruppe 4 NNM Nebennierenmark NNR Nebennierenrinde PNS peripheres Nervensystem Besonders hervorgehoben sind einzelne Passagen ZNS Zentralnervensystem mit folgenden Markierungen: Maßeinheiten Merke µs Mikrosekunde (0,000 001 s) ms Millisekunde (0,001 s) Diese Merkesätze enthalten wichtige ergän- µg Mikrogramm (0,000 001 g) zende oder zusammenfassende Informa- mg Milligramm (0,001 g) tionen der vorangegangenen Inhalte. µm Mikrometer (0,000 001 m) nm Nanometer (0,000 000 001 m) ❑ µl Mikroliter (0,000 001 l) P Die nachfolgenden Informationen stellen nl Nanoliter (0,000 000 001 l) einen Praxisbezug dar. Pa Pascal (0,0075 mmHg) mmHg Millimeter Quecksilbersäule (133 Pa = 1,33 mbar) mbar Millibar (100 Pa = 0,75 mmHg) Allgemeine Symbole A Ampère (Stromstärke) = Erhöhung, Anstieg V Volt (Potential) Hz Hertz (= 1/s) (cid:3)(cid:3) = Reduzierung, Abfall mol Mol ✑ = siehe Inhaltsverzeichnis 5 Vorwort 3 Vv. Erläuterungen zu den Abkürzungen und Zeichen 4 Venae 1 Der menschliche Körper 11 1.1 Inhalt und Aufgaben der Anatomie und Physiologie 11 1.2 Orientierung am Körper 15 2 Grundlagen,Bau- und Funktionsstoffe 17 2.1 Bau- und Funktionsstoffe des menschlichen Körpers und ihre biologische Bedeutung 17 2.1.1 Wasser 17 2.1.2 Mineralstoffe 18 2.1.3 Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße 19 2.2 Zellen und ihr umgebendes Milieu 22 2.2.1 Bau und Funktion der Zelle 23 2.2.2 Flüssigkeitsräume des Körpers und Körperflüssigkeiten 28 2.2.3 Das innere Milieu 28 2.2.4 Säure-Basen-Haushalt 29 2.3 Arten des Stofftransports im Organismus 31 2.3.1 Passiver Transport 32 2.3.2 Aktiver Transport 33 2.4 Physiologie des Stoff- und Energiewechsels 35 2.4.1 Stoff- und Energiewechsel 35 2.4.2 Bedeutung energiereicher Phosphatverbindungen im Stoff- und Energiewechsel 36 2.4.3 Enzyme 37 2.4.4 Stoffumsatz- und Energiefreisetzung 40 2.5 Genetik (Vererbungslehre) 43 2.5.1 Chromosomen 43 2.5.2 Nukleinsäuren als Trägerstoff der Erbinformation 44 2.5.3 Zellteilung 48 2.5.4 Gesetzmäßigkeiten der Vererbung – Mendel’sche Erbregeln 50 2.5.5 Mutationen 54 2.5.6 Modifikationen 56 Fragen zur Wiederholung 57 6 Inhaltsverzeichnis 3 Gewebe 59 3.1 Epithelgewebe (= Epithel) 60 3.2 Binde- und Stützgewebe 62 3.3 Muskelgewebe 68 3.4 Nervengewebe 69 3.4.1 Bau 69 3.4.2 Grundlagen der Erregungsphysiologie 71 Fragen zur Wiederholung 76 4 Häute und Drüsen 77 4.1 Äußere Haut 77 4.1.1 Schichten der äußeren Haut 77 4.1.2 Gefäßversorgung 80 4.1.3 Haut als Sinnesorgan 80 4.1.4 Altersveränderung der Haut 82 4.2 Anhangsorgane der Haut 82 4.2.1 Hautdrüsen 82 4.2.2 Haare (Pili) 83 4.2.3 Nägel 85 4.3 Schleimhaut (Tunica mucosa) 85 4.4 Seröse Haut (Tunica serosa) und seröse Höhlen 86 4.5 Drüsen (Überblick) 86 Fragen zur Wiederholung 88 5 Stütz- und Bewegungssystem 89 5.1 Allgemeine Knochenlehre 89 5.1.1 Aufgaben der Knochen 89 5.1.2 Knochentypen 89 5.1.3 Bau eines Knochens 89 5.1.4 Knochenwachstum 90 5.1.5 Knochenverbindungen 91 5.2 Allgemeine Muskellehre 95 5.2.1 Bau und Hilfseinrichtungen des Skelettmuskels 95 5.2.2 Kontraktion des Skelettmuskels 96 5.3 Spezielle Knochen- und Muskellehre 104 5.3.1 Wirbelsäule (Columna vertebralis) 104 5.3.2 Brustkorb (Thorax) 109 5.3.3 Schultergürtel und obere Extremität 111 5.3.4 Beckengürtel und untere Extremität 118 5.3.5 Kopf (Caput) 128 Fragen zur Wiederholung 135 Inhaltsverzeichnis 7 6 Leibeswand und Beckenboden 137 6.1 Brustwand 137 6.2 Bauchwand 137 6.3 Leistenregion (Regio inguinalis) 138 6.4 Beckenboden 140 Fragen zur Wiederholung 142 7 Die großen Körperhöhlen 143 7.1 Brusthöhle (Cavitas thoracis) 143 7.2 Bauchhöhle (Cavitas abdominalis) 144 7.2.1 Bauchfell (Peritoneum) 144 7.2.2 Lage der Bauchorgane 146 7.3 Beckenhöhle 148 Fragen zur Wiederholung 148 8 Hals (Collum) 149 8.1 Bau 149 8.2 Leitungsbahnen 149 Fragen zur Wiederholung 152 9 Kreislaufsystem 153 9.1 Aufgaben (Überblick) 153 9.2 Das Blut 153 9.2.1 Blutzellen (Blutkörperchen) 153 9.2.2 Blutplasma 156 9.3 Physiologie des Blutes 156 9.3.1 Transportfunktion 156 9.3.2 Blutstillung (Hämostase) 157 9.3.3 Fibrinolyse 158 9.3.4 Blut und Immunsystem 158 9.3.5 Unspezifische und spezifische humorale und zelluläre Abwehrmechanismen 165 9.3.6 Verschiedene Immunreaktionen 168 9.3.7 Immunisierung 168 9.3.8 Blutgruppen des Menschen 168 9.4 Das Herz (Cor) 172 9.5 Gefäßsystem 176 9.5.1 Blutgefäßarten 176 9.5.2 Blutkreislauf 178 9.5.3 Lymphgefäßsystem 187 9.6 Physiologie des Kreislaufsystems 189 9.6.1 Erregung des Herzens 189 9.6.2 Mechanik der Herztätigkeit 191 8 Inhaltsverzeichnis 9.6.3 Funktion der Gefäße 196 9.6.4 Regulation des Blutkreislaufes 202 Fragen zur Wiederholung 205 10 Wärmehaushalt 207 10.1 Körpertemperatur des Menschen 207 10.2 Wärmeproduktion und Wärmeabgabe 208 Fragen zur Wiederholung 212 11 Atmungssystem 213 11.1 Gliederung 213 11.2 Bau der Atmungsorgane 213 11.2.1 Nase (Nasus) 213 11.2.2 Rachen (Pharynx) 214 11.2.3 Kehlkopf (Larynx) 216 11.2.4 Luftröhre (Trachea) 219 11.2.5 Lungen (Pulmones) 220 11.2.6 Brustfell (Pleura) 223 11.3 Physiologie der Atmung 224 11.3.1 Atembewegungen 224 11.3.2 Gasaustausch 228 11.3.3 Atemgastransport 229 11.3.4 Regulation der Atmung 230 Fragen zur Wiederholung 232 12 Verdauungssystem 233 12.1 Mundhöhle (Cavum oris) 234 12.1.1 Lippen und Wangen 234 12.1.2 Zähne, Gebiss 234 12.1.3 Zunge (Lingua, Glossa) 237 12.1.4 Gaumen (Palatum) 238 12.1.5 Große Mundspeicheldrüsen 238 12.2 Speiseröhre (Ösophagus) 239 12.3 Magen (Gaster, Ventriculus) 240 12.4 Dünndarm (Intestinum tenue) 242 12.5 Dickdarm (Intestinum crassum) 244 12.6 Leber (Hepar) 246 12.7 Bauchspeicheldrüse (Pankreas) 250 12.8 Physiologie der Verdauung 252 12.8.1 Verdauungsvorgänge in der Mundhöhle 252 12.8.2 Verdauungsvorgänge im Magen 254 12.8.3 Verdauungsvorgänge im Dünndarm 255 12.8.4 Verdauungsvorgänge im Dickdarm 256 12.8.5 Regulation der Verdauung 257 12.8.6 Funktionen der Leber (Überblick) 259 Fragen zur Wiederholung 262 Inhaltsverzeichnis 9 13 Harnsystem,Funktionen der Niere 263 13.1 Niere (Ren, Nephron) 264 13.2 Harnleiter (Ureter) 267 13.3 Harnblase (Vesica urinaria) 268 13.4 Harnröhre (Urethra) 270 13.5 Physiologie der Niere 271 Fragen zur Wiederholung 276 14 Geschlechtssystem (Genitalsystem) 277 14.1 Männliche Geschlechtsorgane 277 14.1.1 Innere männliche Geschlechtsorgane 278 14.1.2 Äußere männliche Geschlechtsorgane 280 14.2 Weibliche Geschlechtsorgane 281 14.2.1 Innere weibliche Geschlechtsorgane 281 14.2.2 Äußere weibliche Geschlechtsorgane 285 14.3 Fortpflanzung und Individualentwicklung des Menschen bis zur Geburt (Überblick) 286 Fragen zur Wiederholung 294 15 Hormonsystem (Endokrines System) 295 15.1 Regulationsfunktionen der Hormone 295 15.2 Hormongruppen 298 15.2.1 Hormone des Hypothalamus und der Hypophyse 298 15.2.2 Hormone des Hypophysenvorderlappens 299 15.3 Periphere Hormondrüsen, die durch die glandotropen Hormone gesteuert werden 301 15.3.1 Schilddrüse und die Hormone Thyroxin (T ) und Trijodthyronin (T ) 301 4 3 15.3.2 Nebennieren und ihre Hormone 302 15.3.3 Keimdrüsen, Sexualhormone und Menstruationszyklus 304 15.4 Periphere Hormondrüsen, die nicht durch die glandotropen Hormone gesteuert werden 307 15.4.1 Pankreashormone und Blutzuckerregulation 307 15.4.2 Hormonelle Regulation des Mineralhaushaltes (Überblick) 308 Fragen zur Wiederholung 310 16 Sinnesorgane 311 16.1 Oberflächen- und Tiefensensibilität 312 16.2 Chemische Sinne (Geschmack und Geruch) 313 16.3 Hör- und Gleichgewichtssinn 315 10 Inhaltsverzeichnis 16.3.1 Gleichgewichtssinn 316 16.3.2 Gehörsinn 318 16.3.3 Physiologie des Hörens 319 16.4 Gesichtssinn 321 16.4.1 Bau des Auges 321 16.4.2 Schutz- und Bewegungsapparat des Auges 323 16.4.3 Physiologie des Sehens 326 Fragen zur Wiederholung 330 17 Nervensystem 331 17.1 Gliederung 331 17.2 Rückenmark (Medulla spinalis) 332 17.2.1 Lage und Form 333 17.2.2 Innerer Bau 333 17.2.3 Rückenmarksegmente 335 17.3 Gehirn (Encephalon) 335 17.3.1 Masse, Lage, Form, Gliederung 335 17.3.2 Endhirn (Telencephalon) 335 17.3.3 Zwischenhirn (Diencephalon) 341 17.3.4 Mittelhirn (Mesencephalon) 342 17.3.5 Brücke (Pons) 343 17.3.6 Kleinhirn (Cerebellum) 343 17.3.7 Verlängertes Mark (Medulla oblongata) 344 17.3.8 Netzsubstanz (Formatio reticularis) und aufsteigendes redikuläres aktivierendes System (ARAS) 344 17.4 Hirnkammern (Ventriculi encephali) 345 17.5 Schutzeinrichtungen des ZNS 345 17.6 Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) 346 17.7 Blutversorgung des Gehirns 348 17.8 Leitungsbahnen des ZNS 349 17.8.1 Sensible aufsteigende Leitungsbahnen 349 17.8.2 Motorische aufsteigende Leitungsbahnen 350 17.9 Peripheres Nervensystem (PNS) 352 17.9.1 Hirnnerven 353 17.9.2 Rückenmarksnerven (Nn. spinales) 357 17.10 Reflexe 361 17.11 Vegetatives Nervensystem (VNS) 364 17.12 Zusammenwirken der Koordinationssysteme VNS, animales Nervensystem und Hormonsystem 371 17.13 Wachsein und Schlafen 372 Fragen zur Wiederholung 375