passieren können und somit auch keine Energie investieren müssen. Die Zelle bemerkt dies kaum. Den »passiven Transport« kann man sich am Beispiel einer Katze vorstellen, die durch eine kleine Klappe in der Hintertür das Haus verlässt oder betritt, wann immer ihr danach ist. Passiver Transport kann auf drei Arten geschehen:Diffusion: Stoffe bewegen sich immer vom Ort der höheren zum Ort der niedrigeren Konzentration. Die Moleküle passieren dabei auch die Zellmembran, wenn diese zwei Orte mit unterschiedlicher Stoffkonzentration voneinander trennt.Osmose: Dieser Begriff wird gebraucht, wenn man über Wassermoleküle spricht, die durch eine selektiv permeable Membran diffundieren. Die Membran ist nur für Wasser durchlässig und hält die Substanzen zurück, die im Wasser gelöst sind. Genau wie bei der Diffusion erfolgt bei der Osmose die Molekülbewegung in Richtung niedrigerer Konzentration. Den Unterschied zwischen gewöhnlicher Diffusion und Osmose macht der Stoff aus, der sich bewegt: Bei der Osmose sind es Wassermoleküle, bei der Diffusion die im Wasser gelösten Teilchen, die wandern.Eine isotonische Lösung besteht zu gleichen Anteilen aus Wasser und gelösten Stoffen. Eine hypotonische Lösung besteht aus weniger gelösten Stoffen (und mehr Wasser) als eine isotonische Lösung. Eine hypertonische Lösung besitzt einen höheren Anteil an gelösten Stoffen im Verhältnis zum Wasser. Je höher die Konzentration eines Stoffes, desto niedriger ist der Wasseranteil, der dadurch den osmotischen Druck steigert – der Druck, bei dem die Bewegung von Wassermolekülen durch die Membran zum Stillstand kommt. Die Wasserbalance inner- und außerhalb einer Zelle muss stabil sein, um die normale Zellfunktion zu gewährleisten. Homöostase (siehe Kapitel 8) bewirkt die Stabilisierung der Wasserbalance.Filtration: Dieser passive Transport erfolgt beim kapillären Stoffaustausch. (Kapillaren sind die kleinsten Blutgefäße – sie verbinden Arteriolen mit Venolen; siehe Kapitel 9.) Die Kapillarwände sind nur gerade so dick, dass die Stoffe in Blut (wie Glucose oder Sauerstoff) sowie die Zellflüssigkeit (wie Kohlendioxid und Wasser) sie leicht passieren können. Die Bewegung geschieht aber nicht einfach so. Die Differenz zwischen osmotischem Druck und Blutdruck bestimmt, in welcher Richtung sich die Substanzen bewegen, während die Kapillarwand als Filter dient.Der Blutdruck in den Kapillaren ist am arteriellen Ende am höchsten und am venösen Ende am niedrigsten. Der osmotische Druck – der Druck, der Wasserbewegung durch eine Membran stoppt – bleibt an beiden Enden derselbe. Das heißt, dass der Blutdruck am arteriellen Ende höher ist als der osmotische Druck, sodass kleine Stoffe (wie Wasser, Glucose und Sauerstoff) durch die Kapillarwand in die Gewebeflüssigkeit gepresst werden. Am venösen Ende einer Kapillare ist der Blutdruck dagegen niedriger als der osmotische Druck. Dadurch kehrt sich die Stoffbewegung um: Abfallstoffe, Kohlendioxid und Wasser werden aus der Gewebeflüssigkeit zurück in den Blutstrom gedrängt.
Die Zellorganisation in Geweben
Zelle über Zelle über Zelle über Zelle, und das Schicht für Schicht: So entsteht ein Gewebe. Gewebe bilden sich aus Zellen, die gleiche Funktionen ausüben. Kommt also eine genügend große Anzahl solcher Zellen zusammen, so entsteht daraus ein Gewebe, genauso wie sich ein Organ bildet, wenn sich mehrere Gewebe zusammenfinden und gemeinsam eine spezifische Funktion erfüllen.
Hier ein Beispiel: Zellen, die Stoffe (wie Verdauungssäfte) sekretieren, finden sich zusammen, um ein Gewebe zu bilden. Andere Zellen und Gewebe vereinen sich, sodass daraus schließlich ein Organ entsteht. Das Organ (zum Beispiel der Magen) ist Teil eines übergeordneten Organsystems (des Verdauungstraktes), das die Funktion jeder Magenzelle kontrolliert und bestimmt, wann wie viel Verdauungssaft produziert werden soll. All diese Ebenen des Körpers arbeiten zusammen. Dieser Abschnitt zeigt, wie sich Gewebe aus Zellen bilden und welche Gewebetypen es gibt: Deck-, Binde-, Muskel- und Nervengewebe.
Die Haut – das Epithelgewebe
Das Interessante an der Haut (dem Epithel) ist, dass sie eine nahtlose Fläche bildet, die die gesamte Körperoberfläche überzieht und die Körperhöhlen begrenzt (siehe Kapitel 6). Und obwohl die Haut eine kontinuierliche Schicht darstellt, liegen ihre Talente auf ganz verschiedenen Gebieten. Das Epithel schützt Sie auf die drei folgenden Arten:
Es bewahrt den Körper vor Flüssigkeitsverlust und Austrocknung.
Es schützt vor Verletzung innerer Strukturen.
Es verteidigt Sie gegen bakterielle Eindringlinge.
Das Epithel schützt auch den Magen vor seinen eigenen Enzymen und Säuren, die ihn sonst zerstören würden, indem es einen Schleim absondernden Mantel bildet, der das Innere des Magens auskleidet. Das Epithel der Nase trägt haarähnliche Fortsätze, »Zilien« genannt, die Schmutz, Staub und andere Partikel einfangen, bevor sie den Weg hinunter in die empfindlichen Lungen finden.
Sehr verbindlich: das Bindegewebe
Bindegewebe ist schwierig zu definieren, da es so viele verschiedene Funktionen besitzt und dadurch so unterschiedlich beschaffen sein kann. In einigen Körperteilen wie den Knochen erfüllt das Bindegewebe stützende und schützende Aufgaben. An anderen Orten füllt Bindegewebe Räume aus und speichert Fett, um den Körper an diesen Stellen stoßdämpfend auszupolstern. Zudem bildet Bindegewebe Blutzellen.
Generell kann man sagen, dass Bindegewebe aus einem weitmaschigen Zellnetz besteht, dessen Zwischenräume von einer flüssigen bis gelartigen Matrix ausgefüllt werden. Eine Matrix stellt eine Art Grundsubstanz dar.
Die Bindegewebsmatrix kann drei Faserarten enthalten:
Weiße Fasern enthalten das feste und dehnfähige Protein Kollagen.
Gelbe Fasern bestehen aus dem noch elastischeren und weniger festen Protein Elastin.
Retikuläre (Netz-) Fasern sind sehr dünne, stark verzweigte Fäden, die stützend wirken.
Die zwei Hauptarten des Bindegewebes heißen »locker« und »fibrös« (faserig). (Zum lockeren Bindegewebe zählt übrigens auch das oft nicht so recht geschätzte Fettgewebe …). Faseriges Bindegewebe findet man in Ligamenten (Bändern), die zwei Knochen zu einem Gelenk verbinden, und in den Sehnen, die Muskeln an den Knochen befestigen. Knorpel ist auch aus faserigem Bindegewebe aufgebaut, es ist jedoch stärker als Ligamente und Sehnen, da seine Matrix noch mehr festigende Fasern enthält. Knorpel ist jedoch nicht so fest wie Knochengewebe, da die Matrix sich leichter verformen lässt.
Knochen bestehen aus dem stärksten fibrösen Bindegewebe des Körpers. Die Knochenmatrix ist extrem hart, da sie Mineralsalze und Proteinfasern enthält. Kalzium ist das wichtigste Mineral, daher müssen Sie täglich für eine ausreichende Kalziumaufnahme sorgen, um Ihre Knochen gesund und stark zu erhalten.
Massig Infos über Muskelmasse
Ihr Körper beherbergt drei Arten von Muskelgewebe: Herz-, glatte und quergestreifte Muskulatur. Alle Muskeltypen bestehen aus Muskelfasern. Eine Muskelfaser setzt sich aus vielen Myofibrillen zusammen. Die perfekte Ausrichtung von Myofibrillen in der Muskelfaser lässt den Muskel gestreift erscheinen (wie in einem Beefsteak, das ja das Muskelgewebe eines Rindes ist). Die hellen und dunklen Abschnitte dieser Streifung wiederholen sich entlang der ganzen Faser und bilden messbare Einheiten, so genannte Sarkomere. Im Folgenden werden die drei Muskeltypen etwas näher beleuchtet:
Herzmuskelgewebe findet man – wie der Name schon sagt – im Herzen. Herzmuskelfasern sind gestreift, zylindrisch und verzweigen sich wie ein Baum zu immer kleiner werdenden Fasern. Eine Kontraktion (Zusammenziehung) muss das gesamte Herz rasch erfassen, daher sind die Herzfasern untereinander verbunden. Zwischen den einzelnen Kontraktionen entspannen sich die Fasern vollständig, sodass es zu keiner Ermüdung des Herzmuskels kommt. Schließlich muss Ihr Herz ständig schlagen, auch wenn Sie selber müde sind. Die Kontraktion des Herzmuskels läuft