Institut für Physiologie und Pathophysiologie Grundlagen der Anatomie und Physiologie für Nicht-Mediziner

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1 Institut für Physiologie und Pathophysiologie Grundlagen der Anatomie und Physiologie für Nicht-Mediziner Klausur, Montag , Zeit: 60 Minuten Name: Vorname: (bitte in Druckbuchstaben!) (bitte in Druckbuchstaben!) Matr.Nr. Fachrichtung ===== Teil 1: Neuroanatomie und Neurophysiologie (Wintersemester) (50 Punkte)===== 1. Membranpotential: Welche Aussage zur Na-K-Pumpe (Na-K-ATPase) trifft zu? 2/1 Die Na-K-Pumpe... (A) pumpt K + aus der Zelle und gleichzeitig Na + in die Zelle (B) pumpt K + aus der Zelle und gleichzeitig Ca 2+ in die Zelle (C) verschiebt das Ruhemembranpotenzial nach positiv (D) verbraucht ATP (E) erzeugt das Natrium-Gleichgewichtspotenzial 2. Membranpotential: Welche Aussage über das Ruhemembranpotential einer Zelle trifft zu? 2/1 (A) findet kein Ein- und Ausstrom von Ladungen (Ionen) über die Zellmembran statt. (B) ist das Membranpotential null. (C) ist die Na+-K+-Pumpe in Ruhe (nicht aktiv). (D) sind spannungsgesteuerte Natriumkanäle im Ruhezustand (meist geschlossen). (E) sind Kaliumkanäle im Ruhzustand (geschlossen). 3. Fortleitung von Aktionspotentialen: Folgende Aussage über die Eigenschaft von Axonen ist richtig: 2/1 (A) Bei der "saltatorischen" Erregungsleitung am myelinisierten Axon entsteht der größte Teil der Verzögerung der Aktionspotentialausbreitung bei der Entstehung der Aktionspotentiale in den Schnürringen (unmyelinisierte Abschnitte). (B) Die elektrotonische Erregungsweiterleitung in benachbarte Membranabschnitte erfolgt über spannungsunabhängige Na + -Kanäle. (C) Je stärker (dicker) die Myelinisierung eines Axons ist, desto langsamer ist dessen Leitungsgeschwindigkeit. (D) Die Dichte an Na + -Kanälen ist in den myelinisierten Abschnitten besonders hoch. (E) Ein unmyelinisiertes Axon leitet Aktionspotentiale genauso schnell wie ein myelinisertes Axon, wenn beide die gleiche Dicke haben..

2 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 1 (WS) Seite 2 4: Somatosensorik: Welche der folgenden Aussagen zur Somatosensorik trifft zu? 2/1 (A) Die afferenten Neurone des somatosensorischen Systems sind sekundäre Sinneszellen. (B) Bei der Erregung von Sinnesrezeptoren in der Haut werden Aktionspotenziale in Rezeptorpotenziale umgewandelt. (C) Die Mechanosensibilität der Hautoberfläche wird von markhaltigen afferenten C-Fasern vermittelt. (D) Die Kaltsensibilität der Körperoberfläche wird durch markhaltige afferente A -Fasern vermittelt. (E) Die Schmerzempfindung bei Hitze kommt durch besonders starke Aktivierung von Warmfasen zustande. 5. Synapse: Welche Aussage zur synaptischen Übertragung trifft zu? 2/1 (A) Eine Erregung kann nur durch einen Überträgerstoff (Transmitter) von einer Zelle auf die andere übertragen werden. (B) Bei der Erregung (Depolarisation) einer chemischen Synapse wird aus Vesikeln des postsynaptischen Neurons Neurotransmitter in den synaptischen Spalt abgegeben. (C) Der Neurotransmitter bindet an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran und öffnet dort Ionenkanäle oder löst eine intrazelluläre Signalkaskade aus. (D) Der Neurotransmitter bei der Übertragung der afferenten Information (z.b. aus Muskelspindeln) auf Motoneurone im Rückenmark wird im synaptischen Spalt abgebaut. (E) Der Neurotransmitter der motorischen Endplatte wird unverändert wieder in das präsynaptische Neuron aufgenommen. 6. Welche der folgenden Aussagen sind richtig, welche sind falsch? 10 Bitte R bzw. F markieren. (Falsche Entscheidungen führen nicht zum Punktabzug!) R F Membranpotential: Bei einer extrazellulären Na + -Konzentration von 120 mmol/l und einer intrazellulären Na + -Konzentration von 12 mmol/l beträgt das Gleichgewichtspotential für Na mv Der Konzentrationsgradient über die Zellmembran ist für K + größer als der für Na + R F Aktionspotential und Synapse: Ein Aktionspotential entsteht erst dann, wenn das Membranpotential positiv wird. Zur Transmitterfreisetzung an einer synaptischen Endigung muss die intrazelluläre Ca 2+ -Konzentration ansteigen. Die relative Refraktärphase einer erregbaren Zelle entsteht durch Inaktivierung einzelner spannungsgesteuerter Na + -Kanäle Ein exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) entsteht, wenn an der postsynaptischen Membran unspezifische Kationenkanäle geöffnet werden. R F Anatomie des Nervensystems: Eine mögliche Einteilung des Nervensystems ist: Zentrales Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) und Somatisches Nervensystem (sensibel, motorisch). Im Hinterhorn des Rückenmarks werden sensorische Informationen verarbeitet (Sensibilität) R F Ohr und Akkustik Die Mechanik des Mittelohrs verursacht eine Druckverstärkung am ovalen Fenster um etwa 27dB im Vergleich zum Druck am Trommelfell. Eine Verdopplung des Schalldrucks entspricht einer Zunahme des Schalldruckpegels um 6dB

3 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 1 (WS) Seite 3 6a. Welche der folgenden Aussagen sind richtig, welche sind falsch? 4 Bitte R bzw. F markieren. (Falsche Entscheidungen führen nicht zum Punktabzug!) R F Auge: Die Pupille trennt die vordere und hintere Augenkammer. Licht der Wellenlänge 450 nm wird als rot empfunden. Wenn Licht auf ein Stäbchen fällt, wird dieses Stäbchen hyperpolarisiert. R F Motorik: Bei Dehnung der Muskelspindel wird der zugehörige Muskel aktiviert 7: Nervenfasern Ordnen Sie bitte den Nervenklassen (nach Erlanger-Gasser) der linken Liste die am besten passende Funktion bzw. Empfindung der rechten Liste zu, die über diese Nervenfaser vermittelt wird. 5 Bitte jedem Abschnitt nur ein Ereignis zuordnen. (A) A (B) Aß (C) A (D) A (E) C (1) Wärmeempfindung (2) Muskelkontraktion (3) Kaltempfindung (4) Aktivierung der Muskelspindel-Fasern (5) Vibrationsempfindung A B C D E 8: Somatosensorik 4 Tragen Sie bitte in folgendes Diagramm die relative Aktivität (Frequenz der Aktionspotentiale) der Kalt- und Warm-Sensoren während unten angegebenen Temperaturverlaufs: Relative Aktivität der Warm-Sensoren Relative Aktivität der Kalt-Sensoren Temperatur- Verlauf 34 o C 28 o C

4 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 1 (WS) Seite 4 9: Ohr 5 Schildern Sie kurz die Vorgänge an einer äußeren Haarzelle des Innenohrs, wenn der Teil der Basilarmembran ausgelenkt wird, der mit diese Haarzelle verbunden ist. 10: Ohr A) Schildern Sie kurz, wie die Bogengänge des Vestibularorgans (Labyrinths) eine Drehempfindung vermitteln. Nenne Sie bitte auch die beteiligten Strukturen innerhalb des Vestibularorgans. Sie können auch eine Skizze anfertigen. B) Erklären Sie kurz, wieso der Ausfall eines Labyrinths zu einer (massiven) Drehempfindung auch bei statischer Körperlage führt. 6

5 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 1 (WS) Seite 5 11: Auge Ein 48-jähriger Kurzsichtiger bestimmt seinen Nah- und Fernpunkt einmal mit Brille und einmal ohne Brille. Teile der Werte finden Sie in folgender Tabelle. Ergänzen Sie bitte die fehlenden Werte. 6 Bitte auch kurz erläutern (z.b. Formel angeben), wie Sie zu den Ergebnissen gelangen. Mit Brille Ohne Brille Fernpunkt (m) 0,25 Nahpunkt (m) 0,25 Akkommodationsbreite (dpt)

6 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 1 (WS) Seite 6

7 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 2 (SS) Seite 7 ===== Teil 2: Organsysteme (Sommersemester) (50 Punkte)===== 1. Herz Mechanik: Während einer Herzaktion gilt für den Druck in der linken Kammer: 2/1 (A) Er ist während der isovolumetrischen Phasen (alle Klappen geschlossen) stets niedriger als der Aortendruck. (B) Er ist am höchsten während der Diastole (C) Er erreicht sein Maximum kurz bevor die Aortenklappe öffnet. (D) Er fällt während der Diastole langsam bis auf seinen Minimalwert von 80 mmhg zurück. (E) Er erreicht sein Maximum während der isovolumetrischen Anspannungsphase. 2. Herz Erregung: Welche Aussage zum Erregungsleitungssystem des Herzens trifft zu? 2/1 (A) Die Herzerregung und -Fortleitung wird im Herzen durch Herznerven (Vagus, Sympathikus) moduliert. (B) Wenn die Herznerven durchtrennt werden, fällt die Herzfunktion aus. (C) Die Erregung des Herzens geht normalerweise vom AV-Knoten aus. (D) Wenn der Ursprung der Herzerregung im AV-Knoten liegt, steigt die mittlereherzfrequenz an. (E) In den Herzkammern (Ventrikel) kann keine Erregung entstehen. 3. Herz Mechanik: Folgende Aussage zum Arbeitsdiagramm (X=Volumen, Y=Druck) des Herzens ist richtig: 2/1 (A) Der Punkt auf dem Diagramm, der den Beginn der Füllungsphase entspricht, liegt unterhalb der Ruhedehnungskurve. (B) Der oberste Punkt des Diagramms entspricht dem systolischen (maximalen) Druck im Herzen. (C) Bei erhöhter Füllung des Herzens vermindert sich das Schlagvolumen. (D) Bei Zunahme des Drucks in der Aorta kommt es kurzfristig zu einem erhöhten Schlagvolumen. (E) Daraus lässt sich die Leistung des Herzens ableiten. 4. Kreislauf: Folgende Aussage zum Strömungswiderstand R eines Blutgefäßes ist richtig: 2/1 (A) R ist proportional der Gefäßlänge l (also R ~ l) (B) R ist proportional der Stromstärke I durch das Gefäß (bei konstantem Druck p) (C) R ist proportional der 4.Potenz des Gefäßradius r (also R ~ r 4 ) (D) R ist proportional dem Quadrat der Druckdifferenz p am Gefäß (also R ~ p²) (E) R der Aorta ist größer als R einer Arm-Arterie 5. Lunge, Amung Welche Aussage zum Gasaustausch und transport ist falsch? 2/1 (A) In der Lunge wird Sauerstoff (O 2 ) gegen Kohlendioxid (CO 2 ) ausgetauscht. (B) O 2 wird hauptsächlich an Hämoglobin gebunden im Blut transportiert. (C) CO 2 wird hauptsächlich als Bikarbonat (HCO - 3) und in physikalisch gelöster Form im Blut transportiert. (D) Der Sauerstoffpartialdruck (po 2 ) ist in der Pulmonalarterie höher als in der Pulmonalvene. (E) Kohlenmonoxid (CO) verdrängt O 2 von seiner Bindung an Hämoglobin. 6. Welche der folgenden Aussagen sind richtig, welche sind falsch? 3 Bitte R bzw. F markieren. (Falsche Entscheidungen führen nicht zum Punktabzug!) R F Herzmechanik: Alle Gefäße, die Blut zum Herz hin transportieren, werden als Venen bezeichnet.. Am gesunden Herzen gibt es keine isovolumetrische Entspannungsphase. Wenn zwischen erstem und zweitem Herzton ein Strömungsgeräusch am Herzen zu hören ist, so kann dies durch einen ungenügenden Schluss der Aortenklappe (Klappeninsuffizienz) verursacht sein.

8 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 2 (SS) Seite 8 6a. Welche der folgenden Aussagen sind richtig, welche sind falsch? 12 Bitte R bzw. F markieren. (Falsche Entscheidungen führen nicht zum Punktabzug!) R F Herzerregung, EKG: Der Aufstrich des Aktionspotentials (steile Phase der Depolarisation) einer Herzmuskelzelle wird durch einen Ca 2+ -Einstrom verursacht. Bei einer verminderten Aktivität des Parasympathikus steigt die Herzfrequenz Wenn in einem EKG mit ansonsten regelmäßigem Rhythmus keine P-Welle erkennbar ist, so kann dies durch einen AV-Block verursacht sein. EKG-Ableitung I nach Einthoven wird zwischen linkem und rechtem Arm abgeleitet. R F Kreislauf: Das vom rechten Herzen geförderte Blutvolumen pro Zeit ist im Mittel etwas größer als das vom linken Herzen geförderte Volumen. Bei relativem Flüssigkeitsverlust (mittleres ausgeschiedenes Volumen höher als zugeführtes) sinkt der Blutdruck. Die maximal mögliche relative Durchblutungsänderung (gegenüber der Ruhedurchblutung) ist bei der Haut höher als beim Herz. Typische Hinweise auf eine Insuffizienz (ungenügende Leistung) des linken Herzens sind Ödeme (Schwellungen) in den Beinen. R F Lunge, Atmung: Bei normaler Zusammensetzung der Atemluft beträgt der CO 2 -Anteil der Alveolarluft etwa 15%. Die Nase ist (atemtechnisch gesehen) ein physiologischer Totraum Während eines ruhigen Atemzyklus erreicht der intrapleurale Druck sein Maximum (also am wenigsten negativ) am Ende der Inspiration. Das inspiratorische Reservevolumen ist beim Gesunden größer als die Inspirationskapazität. 7: Kreislauf Ordnen Sie bitte jedem Kreislaufabschnitt der linken Spalte eine Funktion bzw. Vorgang der rechten Spalte zu. 6 Bitte jedem Ereignis aus Liste A nur ein Ereignis aus Liste B zuordnen. Kreislaufabschnitt Funktion bzw. Vorgang (A) Aorta (1) CO 2 -Abgabe (B) Widerstandsgefäß (2) Diffusion (C) Kapillare (3) Konvektion (Transport mittels Strömung) (D) Vene (4) Regulation der Organdurchblutung (E) Rechter Vorhof (5) Verminderung von Druckschwankung (F) Lungenkreislauf (6) Volumenkontrolle über Dehnungssensoren A B C D E F

9 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 2 (SS) Seite 9 8: Muskel 5 Bitte ergänzen Sie in den folgenden Ruhedehnungskurven die 5 angegebenen Kontraktionsformen, die jeweils vom markierten Punkt ausgehen. Isoton Isometrisch auxoton Spannung Länge Spannung Länge Spannung Länge Anschlagszuckung Unterstützungszuckung Spannung Spannung Länge Länge 9: Herz Im folgenden Schema des Herzens ist die Fußrichtung des Blutes mit den nummerierten Pfeilen angegeben, die Großbuchstaben markieren die Anteile des Herzens, die Kleinbuchstaben die Herzklappen. 5 Welcher Klappentyp sind a bzw. b? Woher bzw. wohin fließt das Blut oder welche Gefäße sind hier bezeichnet? 1: 2: 3: 4: Welche Strukturen sind mit A-D markiert? A: B: C: D: a: b:

10 Grundlagen der Anatomie und Physiologie Klausur Teil 2 (SS) Seite 10 10: Kreislauf 4 A) Was versteht man unter der Windkesselfunktion der Aorta? B) Wie unterscheiden sich hinsichtlich dieser Funktion die Aorta eines jungen Menschen (z.b. 20 Jahre) von der eines älteren (z.b. 80 Jahre)? Sie können dazu auch eine Skizze anfertigen.. 11: Atmung Skizzieren Sie in das folgende Diagramm die Verläufe von Lungenvolumen und intrapulmonalem Druck während eines Atemzyklus; (A) bei ruhiger Atmung und (B) bei forcierter (verstärkter) Atmung. Beschriften Sie auch die beiden Y-Achsen mit passenden Größen und Einheiten. 5 Lungenvolumen Intrapulmonaler Druck Inspiration Exspiration