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. Dieser Weg ist undogmatisch und ehrlich: Es wird nicht behauptet, eine "objektive Wahrheit" zu erlangen; das jeweils beste verfügbare Erkenntnismuster wird genutzt, und man bleibt offen für ein noch besseres, sobald experimentelle Resultate ein solches nahelegen.

Die Methode, solchermaßen Erkenntnis zu gewinnen, ist eine iterative. Taucht eine Fragestellung auf, startet man mit begründeten Hypothesen (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", aufgrund derer das Fach unterrichtet wird.
Hierarchisch gesehen, wird Physiologie auf verschiedenen Systemebenen betrieben: Zellbiologie; Funktion von Organen, Geweben und Systemen; ganze Organismen; Interaktion mit der Biosphäre (was braucht der Mensch zum Leben, wie wirkt er sich auf seine Umwelt aus?). Dabei kann Physiologie als interdisziplinäre Klammer dienen, die zur Verständigung zwischen klinischen und anderen Fächern wie z.B. biomedizinische Technik, Labormedizin, Molekularbiologie, Ökologie beiträgt. Medizinische Humanphysiologie konzentriert sich neben der Klärung von Funktionsprinzipien auf Aspekte der Gesundheit des Menschen sowie der praktischen Anwendung von Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung.


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), haben eine selektive Grenzfläche nach außen (Zellmembran), einen intrazellulären Verteilungs- und "Begegnungsraum" (Zytoplasma) - wobei nicht jede Zelle über alle diese Attribute verfügen muss (z.B. fehlt in Erythrozyten der Zellkern).

Die Verwaltung genetischer Information ist durch das Problem der räumlichen Anordnung der Informationeinheiten (Gene) kompliziert: Die über einen Meter langen chromosomalen Nukleinsäureketten liegen im "Arbeitskern" mehrfach verknäuelt vor, um im Zellkern (wenige µm Durchmesser) Platz zu finden. Für die Ablesung (Transkription) müssen die entsprechenden DNS-Sequenzen entwirrt werden, bei der Zellteilung (Mitose) gilt das für die gesamte DNS. Der DNS-Strang muss mit hoher Frequenz aufgeschnitten und wieder zusammengefügt werden; treten Fehler auf (Brüche, Mutationen), können Repair-Mechanismen das Problem (meist) beheben.

Zur Verständigung mit der Außenwelt (Extrazellulärraum) gibt es zahlreiche Erkennungsmechanismen; beispielsweise können Hormone nur wirken, wenn sie auf spezifische Hormonrezeptoren treffen und mit diesen interagieren. Das löst dann in der Zelle komplexe Sekundärreaktionen aus (Hormonwirkung).

© H. Hinghofer-Szalkay