Eine Reise durch die Physiologie
Wie funktioniert der menschliche Körper?
I. Grundlagen - was ist Physiologie?       II.


Was ist Physiologie?

Membransysteme, Zellorganellen, Rezeptoren, Apoptose

Rezeptor- und second-messenger-Systeme, Kommunikation zwischen Zellen

Funktion der Proteine, glatte Muskulatur

Energiegewinnung und -speicherung in der Zelle

Wachstumsfaktoren, Gene, Wundheilung, Mitose, Eiweißsynthese

Strukturierung der Stoffwechselwege, Funktion von Enzymen

Homöostase, Steuerung, Rückkopplung, Adaptation

Anwendung biophysikalischer und elektrophysiologischer Methoden

Physiologische Grundlagen labormedizinischer Bestimmungsmethoden

Streuung, Normalwerte, Hypothesentestung, Fehler

Wissenschaftliche Methode: Studiendesign, Biometrie, Hypothesentestung


Wie funktioniert der menschliche Körper?  Physiologie untersucht und erklärt Mechanismen, nach denen Leben funktioniert. Sie ist eine naturwissenschaftlich betriebene Disziplin, das heißt, sie geht von rationalen Annahmen aus und überprüft deren Richtigkeit experimentell ("Frage an die Natur"). Diese Suche nach Erkenntnis erfolgt mit einer Werthaltung, die bereit ist, fallweise bestehende Erklärungsmodelle zugunsten besser belegter aufzugeben (Falsifikation bisher als gültig angenommener Vorstellungen). Dadurch erweitert sich nicht nur der Wissensstand, sondern es erneuert sich auch das Paradigmengebäude. Das jeweils beste verfügbare Erkenntnismuster wird genutzt, und man bleibt offen für ein besseres, sobald (experimentelle) Resultate ein solches nahelegen.

Die wissenschaftliche Methode des Erkenntnisgewinns ist eine iterative: Sie beginnt mit einer konkreten Fragestellung, stellt eine begründete Hypothese auf - basierend auf vorhandenem Wissen (Literaturstudium), stellt einen Forschungsplan auf (Studiendesign), sammelt relevante Daten mit aussagekräftigen Methoden (Messtechnik), organisiert (beschreibende Statistik) und analysiert die Daten (schließende Statistik) und versucht, sie richtig zu interpretieren (Aussagekraft, Relevanz). Das Ergebnis wird der scientific community vorgestellt und mit ihr diskutiert (wissenschaftliche Vorträge und Publikationen). Aus diesem Diskurs erwächst eine nachvollziehbare Auseinandersetzung mit den Gegebenheiten - und auch eine "Lehrmeinung", auf deren Basis das Fach dargestellt wird.

Physiologie wird auf verschiedenen Systemebenen betrieben (Moleküle, Organellen, Zellen, Organe, Gewebe, Systeme, Organismen, Biome, Biosphäre). Sie kann als interdisziplinäre Klammer dienen, die zur Verständigung zwischen klinischen und anderen Fächern beiträgt (biomedizinische Technik, Labormedizin, Molekularbiologie, Ökologie etc). Medizinische Humanphysiologie klärt Funktionsprinzipien im klinischen Kontext auf.

Zellen als kleinste lebensfähige Einheiten verfügen über genetische Information (DNS, RNS), Apparate für Transport, Bewegung und Umwandlung (Zellskelett, kontraktile Filamente, Enzyme), Aufnahme, Modifikation und Sekretion (Vesikel, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat), Energiegewinnung (Mitochiondrien), Vermehrung (Reproduktion). Sie haben eine selektive Grenzfläche nach außen (Zellmembran), einen intrazellulären Verteilungs- und "Begegnungsraum" (Zytoplasma) - wobei nicht jede Zelle über alle diese Attribute gleichzeitig verfügen muss (z.B. haben Erythrozyten keinen Zellkern).

Die Verwaltung genetischer Information ist durch das Problem der räumlichen Anordnung der sehr zahlreichen Gene kompliziert: Über einen Meter lange chromosomale Nukleinsäureketten liegen mehrfach verknäuelt vor, um im Zellkern (wenige µm Durchmesser) Platz zu finden. Für die Ablesung (Transkription) müssen DNS-Sequenzen entwirrt werden, bei der Zellteilung (Mitose) gilt das für die gesamte DNS der Zelle. Der DNS-Strang wird dazu mit hoher Frequenz aufgeschnitten und wieder zusammengefügt; treten an einem Strang Fehler auf, können Repair-Mechanismen das Problem anhand der Information am Komplementärstrang (meist) beheben.

Zur Verständigung der Zelle mit ihrer Außenwelt (Extrazellulärraum) gibt es zahlreiche Erkennungsmechanismen; beispielsweise wirken Hormone, indem sie auf spezifische Hormonrezeptoren treffen und mit diesen interagieren. Das löst in der Zelle komplexe Sekundärreaktionen aus, wobei das Signal molekular verstärkt werden kann (Hormonwirkung).

© H. Hinghofer-Szalkay