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ÜBUNGEN zu den PHSG-Vorlesungen in BIOLOGIE
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Stand: 19.03.2008
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ÜBUNGEN zu "Biologie des Menschen":
Stoffwechsel - Transportsysteme - Organisation
zu den Lösungeni...(Z(Zugang nur mit Passwort)
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Einleitende Überlegungen
Probleme lösen sind ein wichtiges Hilfsmittel, um selbstständiges Lernen zu fördern. Die im Vorlesungsskript jeweils am Ende der Kapitel gestellten Probleme sind verschiedenen Schwierigkeitsstufen zuzuordnen. Selbstständiges Lernen kennzeichnet sich dadurch aus, dass es unter der Kontrolle des Lernenden stehen sollte. Dazu sind 5 Merkmale notwendig:
1. Der Lernende muss erkennen, was er lernen soll.
Die gestellten verschiedenen Fragetypen sind eine Orientierungshilfe durch die Stofffülle. Der Lernende soll bei der Beantwortung merken, wo Wissenslücken vorhanden sind und so zur Auseinandersetzung mit den Informationsgrundlagen (Skript Humanbiologie, Pflichtliteratur, evtl. zusätzliche Informationsquellen) anregen.
2. Selbstständiges Lernen gelingt nur, wenn die Lernenden über ausreichende geordnete kognitive Wissenstrukturen ("geistiges Gerüst bzw. Skelett") verfügen, um die neuen Informationen "einbauen" zu können.
Das Vorwissen muss daher trag- und ausbaufähig sein. Dieses "geistige Gerüst" muss der Lerner selber aufbauen, es ist ein aktiver, konstruktiver, kumulativer und zielorientierter Prozess (sog. Konstruktivismus). Hilfen dazu bieten die Zusammenfassungen sowie die als "Konzepte" bzw. "Konzeptkarte" gestellten Fragen.
3. Die Lernenden müssen über geeignete Lern- und Arbeitstechniken verfügen.
Dazu gehören einfache Arbeitstechniken wie Lesetechniken, Organisation des Arbeitsplatzes, feste Lernzeiten, Arbeitsdisziplin u.v.a. und Instrumente der Informationsbeschaffung und Verarbeitung (z.B. Lehrbuch, Nachschlagewerke, Zugriff auf Datenbanken [Bibliothek, via Internet u.a.], Lernstrategien).
4. Die Lernenden müssen ihren eigenen Lernfortschritt überwachen und abschätzen können (eigenes Lernen reflektieren).
Dazu hilft dieser vorliegende Lösungsschlüssel, da er einen mindestens teilweisen Soll-Ist-Vergleich zulässt. Bei Abweichungen von der erwarteten Antwort müssen Teile des Lernprozesses verbessert wiederholt werden, evtl. mit neuer Lernstrategie.
5. Motivation und Konzentration lassen sich auf längere Zeit nur aufrecht erhalten, wenn die Lernenden gutes Feedback im Hinblick auf Lernprozesse und Lernergebnisse erhalten.
Lösungsskizzen ermöglichen dies teilweise mindestens bezüglich der Lernergebnisse.
Das rasche Überfliegen der Fragen und das sofortige Nachschlagen der Antworten ist kein geeigneter Pfad auf dem Weg zum Lernerfolg!
Fragetypen:
F: Fragen, P: Problemlösen, K: Konzepte, L: Lernen, S: Schulbiologische Anwendungen.
. : Internetsuchstrategie
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Humanbiologie Kap. 2: Einführung
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F1: Naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung:
Eine Vermutung wird im Prozess der wissenschaftlichen Forschung bezeichnet als
1a: Hypothese
1b: Beobachtung
1c: Voraussage
1d: Variable.
F2: Naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung:
Eine Hypothese, die mehrfach experimentell verifiziert wurde, ist ein/eine
2a: Kontrollexperiment
2b: Beobachtung
2c: Experiment
2d: Theorie.
F3: Merkmale des Lebens:
Welche Kennzeichen des Lebens zeigt ein Organ wie das Herz, welche nicht?
P4: Experiment:
Sie müssen experimentell herausfinden, was der Mensch mit der aufgenommenen Nahrung macht! Erklären Sie ganz konkret die notwendigen Schritte, um diese Frage beantworten zu können!
P5: Sonderstellung Mensch:
Der Mensch hat grundlegende Merkmale mit allen anderen Lebewesen gemeinsam. Er unterscheidet sich jedoch in bestimmten Kriterien grundsätzlich von ihnen. Führen Sie übereinstimmende und trennende Merkmale an!
P6: Forschung:
Welche Probleme stellen sich bei der Erforschung bestimmter Funktionen des menschlichen Körpers? Welche Probleme sind allgemein typisch für biologische Forschung?
P7: Menschenrassen:
Nennen Sie die auf der Erde lebenden Rassenkreise des Menschen! Begründen Sie die Gleichwertigkeit der Rassen! Begründen Sie die Menschenfeindlichkeit des Rassismus!
P8: Rassismus:
Begründen Sie an zwei Sachverhalten die Gleichwertigkeit aller Menschenrassen! Begründen Sie die Unwissenschaftlichkeit des Rassismus!
P9: Hauptprobleme unserer Zeit:
Versuchen Sie die Hauptprobleme der heutigen Zeit zu identifizieren! Welche dieser Probleme hat eine allgemeinbiologische Komponente, welche eine humanbiologische Komponente?
K10: Unterricht Biologie:
Welche Gesichtspunkte eines zeitgemässen Unterrichtes in Humanbiologie sind für Sie von grosser Bedeutung? Begründungen?
K11: Faszination Mensch:
Welche Tatsachen, Vorgänge und offenen Frage zum Thema Mensch faszinieren Sie am meisten?
K12: Konzept "Stoffwechsel":
Entwickeln Sie eine Konzeptkarte (auch: Begriffskarte, concept mapping, aber kein Mind map!) zum Stichwort "Stoffwechsel"!
L13: Persönlicher Lerntyp:
Was sind Sie für ein Lerntyp? (d. h. mit welchem "Eingangskanal" lernen Sie am effizientesten?)
L14: Lernstrategien:
Entwickeln Sie eine Lernstrategie, um die für diesen Kurs geforderte Pflichtlektüre mühelos in Ihr Wochenpensum unterzubringen!
L15: Schlüsselkonzepte der Humanbiologie:
Im Verlaufe der Vorlesung werden Sie wichtigen Schlüsselkonzepten der Humanbiologie (und der allgemeinen Biologie) begegnen. Halten Sie an einem speziellen Ort in Ihren Vorlesungsnotizen diese Konzepte sowie erläuternde Beispiele dazu fest. Sie werden später die Aufgabe bekommen, diese Konzepte schülergerecht umzusetzen (z. B. mit Hilfe eines Schulversuches oder einer Grafik).
S16: Einstieg in Humanbiologie (Menschenkunde):
Vergleichen und kommentieren Sie den Einstieg in die "Menschenkunde" in den Ihnen, resp. in den der PHS-Bibliothek zur Verfügung stehenden Schulbüchern!
S17: Arbeitsblatt "Mensch aIs höchstentwickeltes Lebewesen":
Entwickeln Sie ein Arbeitsblatt zum Thema "Der Mensch ist das höchstentwickelte Lebewesen"!
S18: Schlüsselbegriffe:
Übersetzen Sie wichtige Schlüsselbegriffe aus der unten folgenden Liste in die Sprache der Schule (z. B. Kontraktilität: Bewegungen oder Bewegungsvermögen)!
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Internetaufgabe:
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Mensch vs. Tier:
- Suchen Sie prägnante Aussagen zur Problematik der Abgrenzung Mensch vs. Tier (Fachliteratur, Schulbücher, Internet, u.a.).
- Versuchen Sie eine eigene Meinung zu bilden.
- Überlegen Sie zunächst die beste Vorgehensweise zur Lösung dieser Aufgabe und dokumentieren Sie ihren Lösungsweg bei dieser Aufgabenstellung!
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Humanbiologie Kap. 3: Ernährung
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F1: Grundnährstoffe:
Welche Bedeutung haben die Grundnährstoffe für unseren Körper?
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F2: Energieformen:
Ergänzen Sie die folgende Tabelle:
| Energieformen |
Verwendung der Energie |
| Wärmeenergie |
. |
| Bewegungsenergie |
. |
| Chemische Energie |
. |
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F3: Energiebedarf:
Bei der biologischen Oxidation von 1 kg der Nährstoffe Kohlenhydrate, Fette und Eiweisse wird folgende Energie frei:
Kohlenhydrate: etwa 16.7 kJ
Fette:etwa 37.8 kJ
Eiweisse:etwa 16.7 kJ
Berechnen Sie, welche Energiemengen für die jeweiligen Arbeiten pro Tag nötig sind:
| Tätigkeiten |
Kohlenhydrate |
Fette |
Eiweisse |
Energiemengen/Tag |
| Leichte Arbeit |
400 - 500 g/Tag |
50 - 60 g/Tag |
60 - 80 g/Tag |
. |
| Schwere Arbeit |
500 - 700 g/Tag |
50 - 60 g/Tag |
80 - 100 g/Tag |
. |
| Schwerstarbeit |
700 - 800 g/Tag |
90 - 100 g/Tag |
90 - 100 g/Tag |
. |
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F4: Sportliche Leistungen:
Sportliche Betätigungen verlangen einen hohen Energiebedarf, z. B.
| Betätigung |
Energieverbrauch |
| Gymnastik |
12.6 kJ/h . kg |
| Laufen (9 km/h) |
42.0 kJ/h . kg |
| Wandern (5 km/h) |
19.2 kJ/h . kg |
| Schwimmen (3 km/h) |
44.8 kJ/h . kg |
| Handball |
80.1 kJ/h . kg |
| Radfahren (43 km/h) |
65.7 kJ/h . kg |
Sämtliche Energiewerte umfassen den Grundumsatz und den Leistungszuwachs.
F4a: Max (70 kg) und Brigitte (50 kg) wandern an einem sonnigen Wochenende 15 Stunden durch das Mittelland. Wieviel Energie benötigen Max und Brigitte?
F4b:Jan (60 kg) ist Radrennfahrer. Er unternimmt eine 2-stündige Trainingstour. Wie hoch ist sein Energieverbrauch?
F4c:Hans (60 kg) spielt 2 Stunden Handball. Peter (55 kg) erwärmt sich durch 15 Minuten Gymnastik und läuft anschliessend 1 Stunde. Wer verbraucht mehr Energie?
F5: Physikalische und physiologische Brennwerte:
Wieso kommt es bei der Eiweissverwertung im Körper nicht zur vollen Energieausbeute wie z. B. bei den Kohlenhydraten?
P6: Übergewicht und Sport:
Viele Übergewichtige glauben, sich süsse Leckerbissen erlauben zu können, wenn sie nachher etwas Sport betrieben, Vita-Parcours Pfade benützten oder täglich etwas spazieren gehen.
Wie lange müsste man 1: Radfahren, oder 2: Spazieren gehen, um eine einzige Tafel Schokolade energetisch gesehen "ungeschehen" zu machen?
Hinweise zur Berechnung: 1 Tafel Schokolade enthält ca. 2'350 kJ; Leistung beim Spazieren (5.4 km/h) 40 W, Wirkungsgrad ca. 10%; Radfahren mit 15 km/h: Leistung ca. 80 W, Wirkungsgrad 25%.
P7: Bergsteigen:
Ein Bergsteiger möchte aus Platzgründen seinen Energiebedarf nur mit Traubenzucker-Lutschtabletten decken (Grundumsatz: 4.2 kJ/h . kg Körpergewicht; Leistungszuwachs: 33.2 kJ/h . kg).
P7a: Wieviele Tabletten muss er während seiner 8-stündigen Tour zu sich nehmen (1 Tablette = 1.6 g Traubenzucker)?
P7b: Was für eine Leistung (1 J/s = 1 W) vollbringt er? Vergleichen Sie diese berechnete Leistung mit der einer 75-W Glühbirne!
P8: Lehrkräfte und Energiehaushalt:
Der tägliche Energiebedarf in Ruhe für eine 70 kg schwere Person betrage rund 8'400 kJ. Dazu kommt ein zusätzlicher Bedarf von rund 3'500 kJ für seine Tätigkeit als Lehrperson.
P8a: Wieviele g Fette, Eiweisse und Kohlenhydrate müsste diese Person zu sich nehmen, um eine ausgeglichene Energiebilanz aufweisen zu können?
P8b: Wieviel g der folgenden Nahrungsmittel müsste die Person bei total einseitiger Ausrichtung auf je ein Nahrungsmittel zu sich führen, um zur notwendigen Energiezufuhr zu kommen?
- Eier 680 kJ/100 g
- Schokolade 2'350 kJ/100 g
- Bananen 415 kJ/100 g
- Gurken 42 k]/100 g
- Bier: 200 k]/100 g |
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P9: "Graue Energie" der industriell produzierten Nahrungsmittel:
Neben dem kalorimetrisch erfassbaren physikalischen Brennwert, der etwa dem direkten natürlichen Energiegehalt der Nahrungsmittel entspricht, gibt es einen "versteckten", direkt nicht messbaren Energieaufwand zur Erzeugung der konsumfertigen Nahrungsmittel. Dieser Energieaufwand ist bei unserem westlichen Agrar- und Nahrungsmittelproduktionssystem beträchtlich (vgl. Abb. 3.1).
P9a: Vergleichen Sie den Gesamtenergieeintrag zum biologischen Energiegewinn (Aufwand/-Ertrags-Verhältnis)!
P9b: Wieviel mal könnte der biologische Energiebedarf eines Menschen mit den insgesamt in 1 kg Weissbrot investierten Joules gedeckt werden? |
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P 10: Energiewandlung:
Warum muss man bei allen Stoffwechselreaktionen streng genommen von einer Energiewandlung sprechen?.
K 11: Konzept "Energiebedarf des Menschen":
Entwerfen Sie eine Konzeptkarte zum Energiebedarf eines Menschen, wobei Sie die Geschlechtsunterschiede berücksichtigen sollen!.
K 12: Grundnährstoffe resp. Nährstoffe:
Ergänzen Sie die folgende Übersicht (Abb. 3.2)!
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K 13: Grundnährstoffe und Nahrungsmittel:
Finden Sie Wörter, die inhaltliche Bezüge zueinander haben und bilden Sie Wortketten.
Ein Beispiel dafür: Kohlenhydrate ------> Mehrfachzucker ------> Stärke.
| Stärke, |
Glucose, |
Banane, |
Kohlenhydrate, |
Mehl, |
| Eiweiss, |
Grundnährstoffe, |
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Fette, |
Rübenzucker, |
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Kartoffel, |
Sonnenblume, |
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Erdnüsse |
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| Nährstoffsymbole. Links: Eiweisse (Proteine: Ketten von Aminosäuren). Mitte: Fette (Lipide: Glycerol mit Fettsäuren). Rechts: Kohlenhydrate (Polysaccharide: aus Einzelzuckern [Mono-Saccharide]) |
L 14: Energiegehalt:
Finden Sie mit Hilfe eines Nährwerttabellenwerkes die energiereichsten und die energieärmsten Nahrungsmittel heraus!
L 15: Nährwert-Register:
Stellen Sie auf einer A4-Seite die wichtigsten Nährwertdaten (Gehalt an Eiweiss, Fett, Kohlenhydrate und Energie) wichtiger Lebensmittelgruppen (Getreide/Backwaren, Gemüse/Früchte, Fleisch, Milch/Milchprodukte, Eier) zusammen!
S 16: Nährstoffsymbole:
Vergleichen Sie in den verschiedenen Lehrbüchern der S-l-Schulstufe, wie die Grundnährstoffe dargestellt werden. Kommentieren Sie diese Symbole!
S 17: Nährstoffsymbole:
Entwerfen Sie etwas anspruchsvollere/einfachere, den chemischen Strukturformeln ähnlichere/abstraktere Symbole für die Grundnährstoffe und zeigen Sie eine Anwendungsmöglichkeit dieser neugeschaffenen Nährstoffsymbole auf!
S 18: Nährstoffsymbole:
Die nebenstehende Abbildung stellt vereinfacht den Energie- und Stofffluss durch Pflanze und Mensch dar. Formulieren Sie eine einfache Legende dazu und ergänzen Sie den Text unter "Energiestoffwechsel"!
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Internetaufgabe:
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Ernährung:
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- "Ernährungslehre allgemein"
- "Fehlernährung"
- "Übergewicht" und
- "gesunde Ernährung"!
Halten Sie www-Adressen und die "Funde" stichwortartig fest!
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Humanbiologie Kap. 4: Verdauung
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F1: Wesen der Verdauung:
Wie lässt sich die Verdauung kurz charakterisieren?
F2: Begriffe zur Verdauung:
Was versteht man unter der "mechanischen" und was unter der "chemischen" Verdauung? Was versteht man unter der "Resorption"?
F3: Verdauungsapparat:
Welche Funktionen haben a: der Dickdarm, b: der Blinddarm, c: der Wurmfortsatz bei den Verdauungsvorgängen?
F4: Ergänzen Sie den Lückentext:
Wie könnte man den fast unüberschaubaren Stoffwechsel gliedern?
F4: Ergänzen Sie den Lückentext:
Mit der ........................... nimmt der Mensch ......................... Stoffe auf, die einen hohen Gehalt an ........................ Energie haben. Der Grundnährstoff ................................. dient in erster Linie zum ............................... und zum Wachstum der Zellen. Fette und ................................. Iiefern hauptsächlich ......................................... zur Aufrechterhaltung der .............................................. für die Tätigkeit der ..................................... und aller anderen Organe.
F5: Verdauungsorgane:
Ordnen Sie die Verdauungsorgane in der richtigen anatomischen Reihenfolge: Dünndarm, After, Mundhöhle, Magen, Mastdarm, Speiseröhre, Dickdarm!
F6: Mundhöhle:
Beschreiben Sie die Verdauungsvorgänge in der Mundhöhle!
P7: Mechanische Verdauung:
Begründen Sie die Regel: "Gut gekaut ist halb verdaut"!
P8: Karies:
Je länger der Zucker in der Mundhöhle verweilt, um so schädlicher ist die karieserzeugende Wirkung. Welche Schlussfolgerungen ergeben sich aus dieser Tatsache?
P9: Dünndarmzotten:
In der Dünndarmwand befinden sich 4 Millionen Zotten. Begründen Sie diese hohe Anzahl!
P10: Wasserhaushalt:
Täglich wirken etwa 5 Liter Verdauungssäfte im Darm. Mit der Nahrung werden etwa 2-3 Liter Wasser aufgenommen. Der Stuhl des gesunden Menschen enthält aber nur wenig Wasser (ca. 1'300 mL im Urin, ca. 120 mL im Kot). Erklären Sie diese Fakten!!
P11: Kuh vs. Mensch:
Zellulose, ein Stütz-Polysaccharid (Zellwand höherer Pflanzer, mancher Pilze), ist vom Menschen nicht verdaubar. Wiederkäuer wie Kühe besitzen die Fähigkeit, auch Zellulose aufzuschliessen und zur Energie-/Bausubstanzbeschaffung zu nutzen. Erklären Sie diese unterschiedlichen Verdauungsvorgänge!
P12: Ernährung/Verdauung bei Zellen:
Wie "essen" und "trinken" eigentlich die Zellen des menschlichen Körpers?
P13: Struktur-Funktions-Zusammenhänge:
Zeigen Sie am Beispiel des Verdauungssystems auf, wie sich Strukturen (Bau der Verdauungsorgane, bis ins Detail) und deren Funktionen ergänzen!
K14: Verdauungsvorgänge:
Stellen Sie eine Liste zusammen, in der Sie die folgenden Begriffe nach "Verdauungsapparat", "Wirkstoff", "Substrat" und "Spaltprodukt" einordnen:
Speicheldrüsen, Eiweiss, Glycerol, Lipase, Amylase, Fettsäuren, Trypsin, Salzsäure, Leber, Dünndarm, Glucose, Polypeptide, Magen, Maltose, Bauchspeicheldrüse, Aminosäuren, Gallenblase, Dickdarm, Fett Polysaccharide, Eindickung, Speiseröhre, Pepsin, Maltase.
K15: Wandzeitung:
Entwickeln Sie ein Konzept zu einer Wandzeitung mit dem Thema: "Esskultur - pro und contra" und "Alkohol - ein Verführer".
K16: Wechselwirkungen des Verdauungssystems:
Zeichnen Sie eine Konzeptkarte (concept mapping) der Interaktionen des Verdauungssystems mit den übrigen Organsystemen!
L17: Formen der Fehlernährung:
Suchen Sie aus Lehr- und/oder Schulbüchern die wichtigsten Aussagen zu "Mangelernährung" bzw. "Überernährung" sowie deren Folgen zusammen und stellen sie die Erkenntnisse in einer Tabelle dar!
L18: Gesundheitsfürdernde Ernährung:
Tragen Sie Informationen zusammen zur Frage, von welchen Nahrungs- resp. Genussmitteln Sie "beliebig viel", "massvoll" und "bescheiden" essen sollten!
L19: Gesunde Verdauung:
Suchen Sie in Schulbüchern und entsprechendenden Lehrbüchern über Ernährung nach Regeln, die Hinweise zu einer gesunden Verdauung enthalten!
L 20: Kochregeln:
Welche "Kochregeln" sollten möglichst zur Förderung einer gesunden, ausgewogenen Ernährung beachtet werden? Geben Sie für einige ausgewählte Regeln deren biologisch-chemische Begründung an!
S 21: Verdauungsvorgänge in Symbolen:
Stellen Sie die Verdauungsvorgänge in Mundhöhle, Magen und Dünndarm mit Hilfe von Symbolen schematisch dar!
S 22: Hunger in der Welt:
Welche Aspekte gehörten Ihrer Meinung nach zum Thema "Hunger in der Welt"? Welche Rolle spielt dabei die "angewandte Biologie" (Landwirtschaft, Pflanzenzüchtung, Biotechnologie, Gentechnologie)?
S 23: Gesunde Nahrungsmittel im Schulhaus:
Erläutern Sie zunächst den Ausspruch von Paracelsus (Schweizer Naturforscher, Arzt und Philosoph, 1493-1541): "Deine Nahrungsmittel seien Deine Heilmittel!" Was für Konsequenzen hätte die Befolgung dieses Ausspruchs für die Zwischennahrung der Schüler während des Schulalltages (Pausenverpflegung, "Zwischen-durch-Schleckereien")?
S 24: Zuckeraufnahme:
Berechnen Sie, wieviel kg Zucker man im Jahr zu sich nimmt, wenn man täglich drei Tassen Kaffee oder Tee mit zwei Stück Würfelzucker trinkt! Wieviel Zucker wird bei täglichem "Coca Cola Genuss" von "nur" 3 dL aufgenommen (1 Liter Coca Cola enthält ca. 120 g Zucker).
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Internetaufgabe:
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Verdauung:
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- "Verdauung allgemein"
- "Regeln zu einer gesunden Verdauung"
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Humanbiologie Kap. 5: Blut/Blutkreislauf
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F1: Resorption:
Erläutern Sie die Aufnahme der Nährstoffbausteine durch die Dünndarmzotten!
F2: Blutuntersuchungen:
Bei Blutuntersuchungen werden u.a. Blutgruppen, Blutbild (Zusammensetzung aus roten und weissen Blutkörperchen [Erythrozyten und Leukozyten], Blutplättchen [Thrombozyten] und rotem Blutfarbstoff [Hämoglobin]), Gerinnungstests, Blutgasanalysen (O2, CO2 inkl. pH), aber auch Glucose, Antikörper u.a. im Blut nachgewiesen. Wie ist das zu erklären?
F3: Venöser Bluttransport:
Erläutern Sie den Transport des Blutes in den Venen des Körperkreislaufes!
F4: Puls:
Wie entsteht der Puls?
F5: Funktionen der Blutgefässe:
Worin unterscheiden sich die Funktionen von Körper- und Lungenarterie, Körper- und Lungenvene?
F6: Blutbestandteile:
Benennen Sie die in der Abbildung F7a gekennzeichneten Bestandteile des Blutes!
F7: Blutgerinnung:
Die Blutgerinnung ist eine wichtige Schutzfunktion des Blutes. Sie führt, durch Enzyme gesteuert, zum Auflösen der Blutung.
7a: Beschriften Sie die in der Abbildung F7b gekennzeichneten Teile des gerinnenden Blutes!
7b: Beschreiben Sie den Vorgang der Blutgerinnung!
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P8: Struktur-Funktions-Zusammenhang:
Erläutern Sie am Beispiel der roten Blutzellen den Zusammenhang von Bau und Funktion! Erläutern Sie am Beispiel der Transportfunktion des Blutes den Zusammenhang von Bau/Zusammensetzung des Blutes und der Funktion!
P9: Zahl der roten Blutkörperchen:
Die Zahl der roten Blutkörperchen beträgt im Durchschnitt 4.0 bis 5.5 Mio./mm3. Bei einem längeren Aufenthalt im Hochgebirge wird die Zahl der roten Blutzellen stark vermehrt. Begründung? "Clevere" Spitzensportler nützen diese Tatsache aus. Geben Sie eine Erklärung dafür!
P10: Tauchen:
Taucher atmen ein Stickstoff/Sauerstoff-Gemisch aus einer Druckflasche ein. Die Löslichkeit des Stickstoffs nimmt im Blut mit steigendem Druck zu. Warum müssen Taucher beim Aufsteigen aus grösseren Tiefen häufiger Pausen einlegen?
P11: Ersatzblut:
Warum gibt man bei hohen Blutverlusten als Nothilfe sog. physiologische Kochsalzlösung (sterile, 0.9%-ige NaCI-Lösung)? Warum kann das Blut nicht vollständig durch künstliche Produkte ersetzt werden?
P12: Ermüdungserscheinungen:
Kurz nach einer reichlichen Mahlzeit bzw. einem warmen Bad machen sich Ermüdungserscheinungen bemerkbar. Begründung!
P13: Krampfadern:
Bewegungsarmut, langes Stehen und eine falsche Körperhaltung begünstigen die Entstehung von Krampfadern. Begründen Sie diese Behauptung!
P14: Blutgerinnung:
Wie kann die Blutgerinnung verhindert werden?
P15: Lymphe - Blutplasma im Vergleich:
Welche Schlussfolgerungen lassen sich aus dem Vergleich Blutplasma - Lymphe ziehen (vgl. Tabelle)?
| Bestandteile |
. |
Blutplasma
|
Lymphe
|
Proteine
Zucker
Harnstoff
Calcium
Chlorid |
in %
in mg/100 mL
in mg/100 mL
in mg/100 mL
in mg/100 mL |
6.9
123
22
10.4
392
|
2.6
124
23.5
9.2
413
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K16: Organe des Stoffwechsels:
Entwickeln Sie eine Konzeptkarte zum Zusammenspiel der Organe des Stoffwechsels ("Konsumentenorgane": Muskeln, Gehirn, ........; Verdauungsorgane, Blutkreislauf, Lunge, Ausscheidungsorgane [Leber, Niere])!
K17: Stoffaustausch:
Entwickeln Sie eine Grafik zum Stoffaustausch im Kapillarnetz. Die folgenden Stichworte sollten Sie aufgreifen: Körperzellen, Gewebeflüssigkeit, Kapillare mit Blutplasma und roten Blutkörperchen, Sauerstoff, Nährstoffe, Abfallstoffe, Kohlendioxid.
K18: Lymphsystem:
Konstruiere eine Konzeptkarte (concept mapping) des Lymphsystems! Die folgenden Stichworte sollten sie aufgreifen: Körperzellen, Gewebeflüssigkeit, Kapillare mit Blutplasma und roten Blutkörperchen, Sauerstoff, Nährstoffe, Abfallstoffe, Kohlenstoffdioxid.
L19: Pumpleistung des Herzens:
Mit einem Herzschlag wird etwa 1/10 Liter Blut befördert. Berechnen Sie, wie viele Liter Blut pro Minute, Stunde, Tag und Jahr durch den Blutkreislauf gepumpt werden. Veranschaulichen Sie das Jahresergebnis! Verwenden Sie zur Berechnung die folgende Tabelle!
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Herzschlag in der Minute
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Beobachtungsergebnisse
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Höchstwert beim Sport
neugeborenes Kind
6 jähriges Kind
30 jähriger Mann
70 jähriger Mann
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L20: Herztätigkeit und Belastung:
Die Herztätigkeit ist abhängig von körperlichen Belastungen.
L20a:Tasten Sie den Puls am Handgelenk und zählen Sie die Schläge des Pulses sowie die Atemzüge pro Minute in Ruhe und nach Belastung!
L20b:Tragen Sie die Ergebnisse in die folgende Tabelle ein und kommentieren sie die Resultate!
| . |
bei ruhigem Sitzen
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nach langem Gehen |
nach 15 Kniebeugen |
| Atemzüge pro Minute |
. |
. |
. |
| Puls pro Minute |
. |
. |
. |
L21: Blutbestandteile:
Vervollständigen Sie die folgende Tabelle!
| feste Blutbestandteile des Blutes |
Bau
|
Funktionen
|
Bildungsorte
|
Lebensdauer
|
|
|
. |
. |
. |
. |
|
|
. |
. |
. |
. |
|
|
. |
. |
. |
. |
S22: Herz/Kreislauf:
Die folgende Grafik soll zur Beantwortung der Fragen a-c benutzt werden.
S1a: Eine "venöse" Blutzelle aus dem Körperkreislauf nähert sich dem Herzen. Beschreiben Sie mit Hilfe der Buchstaben den Weg dieser Zelle!
S1b: Welche Herzkammer ist grösser und kräftiger? Erklären Sie deren Funktion!
S1c:Zeichnen Sie mit roter Farbe das O2 -reiche Blut und mit blauer Farbe das CO2-reiche Blut (= O2-arm) in der Skizze ein!
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S23: Bluträtsel:
Wenn die gesuchten Begriffe richtig in die waagrechten Zeilen gesetzt werden, erscheint in der ausgezogenen senkrechten Spalte eine sinnvolle Aussage!
1. Häufiges Eiweiss des Blutplasmas.
2. Der flüssige Anteil des Blutes.
3. Weisse Blutkörperchen, die am häufigsten auftreten.
4. Stoffe, die von weissen Blutkörperchen gegen Krankheitserreger erzeugt werden.
5. Sehr kleine Krankheitserreger.
6. Gas, welches von roten Blutkörpecrhen transportiert wird.
7. Wichtige Aufgabe des Blutes.
8. Ort, wo die Blutzellen entstehen.
9. Blutzellen zur Abwehr von Infektionskrankheiten.
10. Zellen, die dem Blut die rote Farbe geben.
11. Einteilung der Menschheit nach Eigenschaften des Blutes.
12. Blut reagiert mit diesem Vorgang bei Verletzungen.
13. Blutbestandteile, die zur Behandlung von bestimmten Viruskrankheiten verwendet werden. |
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Internetaufgabe:
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Blut:
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- Blut allgemein
- räumliche Struktur von Hämoglobin
Halten Sie www-Adressen und die "Funde" stichwortartig fest!
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Humanbiologie Kap. 6: Atmung
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F1: Atemwege:
Benennen Sie die in der nachfolgenden Abbildung gekennzeichneten Teile des Atmungssystems! Geben Sie für die Teile je eine Funktion an!
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F2: Atemwege:
Beschreiben Sie Bau und Funktion der Luftröhre im Detail!
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F3: Luftströmung in Lunge:
Wie erfolgt in der Lunge das Ein- und Ausströmen der Luft? Nennen Sie technische Geräte, deren Funktion auf den gleichen physikalischen Gesetzen beruhen!
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F4: Nase:
Welche Aufgaben hat die Nase und wie muss ihre Schleimhaut gebaut sein, um diese Aufgaben erfüllen zu können?
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F5: Kehlkopf:
Nennen Sie die beiden Funktionen des Kehlkopfes!
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F6: Bronchien/Bronchiolen:
Nennen Sie Unterschiede zwischen "Bronchien" und "Bronchiolen"!
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F7: Bronchien:
Nennen Sie die Aufgaben der Bronchien!
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F8: Lungenbläschen:
Die Atemgase O2 und CO2 werden in den Lungenbläschen ausgetauscht. Beschriften Sie die Pfeile mit den entsprechenden Atemgasen!
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P9: Intensität Gasaustausch:
Die Intensität des Gasaustausches in der Lunge nimmt von den Lurchen über die Kriechtiere bis zu den Säugetieren zu. Begründen Sie diese Aussage! Vergleichen Sie dazu den inneren Bau der Lungen dieser Tiersippen!
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P10: Tierlungen:
10a: Welche der abgebildeten Lungen gehört zu einem Säugetier, zu einem Kriechtier oder zu einem Lurch? Begründen Sie ihre Zuordnung!
10b:Ziehen Sie Schlussfolgerungen in bezug auf den Austausch der Atemgase!
10c: Begründen Sie am Beispiel der Lungen, dass die Säugetiere gegenüber den Lurchen und Kriechtieren höher entwickelt sind! |
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P11: Mundatmung:
Warum ist längeres Atmen durch den offenen Mund ungesund?
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F12: Gasaustausch:
Beschreiben Sie den Gasaustausch in der Lunge! Erklären Sie die physikalisch-chemischen Grundlagen dieser Vorgänge!
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P13: Ausatemluft:
In der ausgeatmeten Luft sind noch ca. 16% Sauerstoff enthalten, während die Frischluft rund 21 % enthält. Erklären Sie diese Erscheinungen!
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P14: Sauerstoffbedarf:
Für welchen Stoff- und Energiewechselvorgang in den Zellen wird Sauerstoff benötigt? Warum ist dieser Vorgang lebensnotwendig?
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P15: Bau der Lunge:
Die Lunge besteht aus einer sehr grossen Anzahl von Lungenbläschen. Begründen Sie diesen Bau der Lunge!
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P16: Rauchen und Hauttemperatur:
Nach dem Rauchen einer Zigarette vermindert sich die Hauttemperatur an den Fingern um mehr als 50C. Begründung?
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P17: Rauchen und Muskelkraft:
Bereits 10 Minuten nach dem Rauchen sinkt die Muskelkraft um 15% ihres anfänglichen Wertes! Begründen Sie!
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L18: Atemfrequenz und Aktivitäten:
Zählen Sie die Atemzüge in einer Minute während sie ruhig sitzen oder liegen! Zählen Sie auch, nachdem Sie schnell gelaufen sind! Begründen Sie das Ergebnis.
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L19: Gaswechsel:
Ausatem- und Einatemluft enthalten unterschiedliche Anteile an Gasen:
| Gase |
Einatemluft [1'000 Liter enthält:]
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Ausatemluft [1'000 Liter enthält:]
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| Sauerstoff O2 |
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| Kohlenstoffdioxid CO2 |
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| Stickstoff N2 |
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| Edelgase |
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19a: Vergleichen Sie Ein- und Ausatemluft!
19b: Warum kann man mit der eigenen Ausatemluft einem Verunglückten bei Atemstillstand durch Mund-zu-Mund Beatmung helfen?
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K20: Versuch zur Tabakwirkung:
Entwickeln Sie einen Schulversuch, mit dem Sie die schädlichen Wirkungen des Tabakrauchs auf Pflanzen untersuchen könnten! Hinweis: Die Keimung ist, vergleichbar der Embryonalentwicklung beim Menschen, eine sehr empfindliche Phase bei Pflanzen.
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K21: Wechselwirkungen:
Skizzieren Sie eine Konzeptkarte mit den Wechselwirkungen des Atmungssystems mit den anderen System des menschlichen Körpers!
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S22: Innere Atmung:
Mit welchen Experiment und wie können Sie nachweisen, dass die innere Atmung Sauerstoff verzehrt und Kohlenstoffdioxid abgibt?
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S23: Atemregeln:
Entwerfen Sie ein Merkblatt mit persönlichen Massnahmen, die der Gesunderhaltung der Atmungsorgane der Schüler und Schülerinnen dienen!
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Internetaufgabe:
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Atmung:
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- Luftschadstoffe und Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
- Rauchen und Gesundheit!
Halten Sie www-Adressen und die "Funde" stichwortartig fest!
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Humanbiologie Kap. 7: Ausscheidung
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F1: Stoffwechselendprodukte:
Erläutern Sie den Begriff "Stoffwechselendprodukt"! Zählen Sie die wichtigsten Stoffwechselendprodukte auf!
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F2: Nieren:
Beschreiben Sie Lage und Bau der Nieren!
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F3: Flüssigkeitshaushalt:
Erwachsene nehmen am Tag etwa 2 Liter Flüssigkeit zu sich. Über welche Organe wird diese Flüssigkeitsmenge wieder ausgeschieden?
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P4: Stoffwechselendprodukte:
Ordnen Sie Stoffwechselendprodukte in die folgende Tabelle ein:
| Ausatemluft |
Schweiss |
Harn |
| .. |
.. |
.. |
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P5: Lunge, Niere, Haut:
Vergleichen Sie mit Hilfe der untenstehenden Tabelle Lunge, Niere und Haut!
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Vergleich von Lunge, Niere und Haut
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| Vergleich |
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| Gemeinsamkeiten |
.. |
Unterschiede
-ausgeschiedene Stoffgemische
- Bestandteile der Stoffgemische |
.. |
... |
... |
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P6: Ernährungsregel:
Begründen Sie die folgende Ernährungsregel: "Du sollst salzarm essen!"
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P7: Nierenfunktion:
Erklären Sie, wie sich die Nieren anpassen würden, wenn eine Person ständig a: reines Wasser, b: Salzwasser trinken würde!
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K8: Stoffwechselendprodukte:
Entwickeln Sie ein Begriffskonzept mit den folgenden Begriffen: Harnstoff, Wasser, Stoffwechselendprodukte, Kohlenstoffdioxid, Haut, Salze, Niere, Lunge (einige Begriffe dürfen mehrmals verwendet werden!)
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K9: Ausscheidungssystem:
Konstruieren Sie eine Konzeptkarte des Ausscheidungssystems (Schwerpunkt: Harnapparat), welche die vielfältigen Wechselwirkungen zu den anderen Organsystemen aufzeigt!
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K10: Homöostase:
Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen dem Schlüsselkonzept "Homöostase" und den Nierentätigkeiten!
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L11: Gesunderhaltungsregeln:
Finden und erläutern Sie Regeln zur Gesunderhaltung der Ausscheidungsorgane!
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L12: Nierentätigkeit:
Die rotbraune Farbe der Nieren weist auf eine starke Durchblutung hin. Etwa 300-mal am Tag durchfliesst die gesamte Blutmenge eines Menschen die Nieren. Berechnen Sie die Blutmenge, die täglich durch die Nieren fliesst!
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L13: Primärharn, Endharn:
Vergleichen Sie die Zusammensetzung des Primärharns und des Endharns!
| . |
Wasser |
Natriumionen |
Glukose |
Harnstoff |
| Primärharn |
150 L |
1'500 g |
180 g |
50 g |
| Endharn |
1,5 L |
5 g |
Spuren |
30 g |
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S14: Weg des Harns:
Beschreiben Sie den Weg des Harns vom Ort seiner Bildung bis zu seiner Ausscheidung. Entwickeln Sie ein Arbeitsblatt dazu!
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S15: Ergänzungstext Ausscheidungsorgane:
Atmungsorgane, Haut und ......................... (1) sind Organe mit ..................... (2) funktionen. Durch die Lunge werden ........................... (3) und ......................... (4) ausgeschieden. In den ........................ (5) wird Blut gefiltert. Es entsteht der .......................... (6) (Urin). Er enthält ........................ (7), ............................ (8) und ............................... (9). Nieren- und Blasensteine kann durch eine ......................... (10) Kost vorgebeugt werden.
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S16: Ergänzungstext Haut:
Die Haut besteht aus ........................ (1) Schichten. Die ......................... (2) dient dem ........................... (3) und der ......................... (4). Durch die ......................... (5) der Lederhaut wird der ........................ (6) ausgeschieden. Sinnesfunktion haben die ......................... (7) und ......................... (8) Nervenendigungen in der ........................... (9). Fett in der ........................ (10) dient dem Schutz und der ........................ (11).
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S17: Harnapparat:
Beschriften Sie die drei Abbildungen!
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S18: Nierenfunktion:
| Welche Stoffe werden von den Nieren aus dem Blut herausgefiltert und mit dem Endharn (Urin) ausgeschieden? |
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S19: Bau und Funktion der Niere:
Füllen Sie mit Hilfe der Abbildung einer Niere die untenstehende Tabelle aus!
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Aufgabe
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 |
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. |
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Internetaufgabe:
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Ausscheidung:
Auscheidung ist nicht gerade ein populäres Thema, weder individuell (Humanbiologie) noch gesellschaftlich (Abfallentsorgung!).
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- Ernährung ----> reibungsloser Stuhlgang/Verstopfungsprobleme
- künstliche Niere, Dialyse
- Gesundheitstipps zur Niere
Halten Sie www-Adressen und die "Funde" stichwortartig fest!
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Humanbiologie Kap. 8: Haut
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F1: Bestandteile der Haut:
Aus welchen Teilen besteht die Haut? Beschreiben Sie den Aufbau, indem Sie die folgenden Begriffe benutzen: Oberhaut, Blutgefäss, Nerven, Lederhaut, Fettgewebe, Unterhaut, Schweissdrüsen, Talgdrüsen, Haare, Druck- und Temperatursinneszellen!
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F2: Felder- und Leistenhaut:
Worin unterscheiden sich Felder- und Leistenhaut anatomisch und funktionell?
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F3: Leistenmuster:
Was wissen Sie über das sog. Leistenmuster?
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F4: Hautbestandteile und Funktionen:
Ordnen sie den nachfolgend aufgeführten Hautbestandteilen die entsprechenden Aufgaben zu. Fertigen sie eine tabellarische Gegenüberstellung an und beachten sie, dass einige Aufgaben von mehreren Hautbestandteilen übernommen werden!
Hautbestandteile und Exkrete
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Säuren und Salze des Schweisses
Abfallstoffe im Schweiss
Hornhaut, Lederhaut
Oberhaut, Tastkörperchen
Tastscheiben, Farbstoffe
Haare, Haarbalgnerven
Wärmekörperchen, Kältekörperchen
freie Nervenendigungen
Lamellenkörperchen |
Schutz gegen Austrocknung
Schutz gegen Verletzung
Wärmeisolierung
Schutz vor Strahlung
Verhinderung des Eindringens von Mikroorganismen
Kälteempfindung, Wärmeempfindung
Schmerzempfindung, Druckempfindung
Berührungsempfindung (Kitzel), Ausscheidung, Tastvermögen |
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P5: Hygiene:
Warum sollte man sich täglich zweimal waschen, aber nicht so häufig baden?
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P6: Sinnesfunktion exemplarisch:
Erläutern Sie an einem Beispiel die Sinnesfunktionen der Haut!
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P7: Präventivmassnahmen gegen Erkältung:
Begründen Sie Massnahmen zur Hygiene der Haut, durch die den Erkältungskrankheiten vorgebeugt wird!
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P8: Temperaturregelung:
Erläutern Sie, wie unsere Haut durch Veränderung ihrer Kapillaren zur Temperaturregelung des Körpers beiträgt!
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P9: Schleimhäute:
Die innere Haut ist eine Schleimhaut. Sie ist drüsenreich und durchlässig für Stoffe.
9a:Welche Organe werden von der inneren Haut ausgekleidet?
9b:Welche Funktionen hat die innere Haut?
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K10: Biologische Abwehr:
Welche Möglichkeiten zur biologischen Abwehr von fremden Organismen (Bsp. Bakterien, Pilze, Protozoen) hat der Körper prinzipiell? Welche Funktion übernimmt die Haut bei diesen lebenswichtigen Abwehrstrategien?
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K11: Schutz, Abwehr und Durchlässigkeit:
Die Haut muss eigentlich widersprüchliche Aufgaben übernehmen. Einerseits ist sie eine Schranke, andrerseits muss sie Stoffe aufnehmen oder abgegeben können. Wie löst sie dieses Dilemma?
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K12: Wechselwirkungen Haut - übrige Organsysteme:
Konstruieren Sie eine Konzeptkarte zur Haut, welche die vielfältigen Wechselwirkungen zu den anderen Organsystemen aufzeigt!
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L13: Hygiene der Haut:
Überprüfen Sie die gängigen Schulbücher auf Hygieneregeln zur Haut!
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L14: Hautbewohnende Bakterien:
Überlegen Sie sich ein einfaches Experiment, um den Nachweis von hautbewohnenden Bakterien erbringen zu können!
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L15: Sinnesfunktionen:
Stellen Sie in einer Tabelle sämtliche Sinnesfunktionen der Haut und die entsprechenden anatomisch-morphologischen Strukturen zusammen. Versuche Sie die Fachbezeichnungen in Schulbezeichnungen umzuwandeln!
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S16: Ergänzungstext Haut:
Die Haut besteht aus .................... (1) Schichten. Die ..................... (2) dient dem .................... (3) und der .................... (4). Durch die .................... (5) der Lederhaut wird der .................... (6) ausgeschieden. Sinnesfunktion haben die .................... (7) und .................... (8) Nervenendigungen in der .................... (9). Fett in der .................... (10) dient dem Schutz und der .................... (11).
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S17: Hautleisten:
Die Papillen der Lederhaut bilden auf den Fingerbeeren Muster feiner Hautleisten. Sie sind bei allen Menschen verschieden und bleiben während des ganzen Lebens unverändert. Alle Fingerbeerenmuster lassen sich auf wenige Grundtypen zurückführen: vgl. nebenst ehende Abb.
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17a:Stellen Sie vom Zeigefinger (oder Daumen) beider Hände Abdrücke her! Rollen Sie dazu die Fingerkuppen über ein Stempelkissen und anschliessend über die vorgesehenen Steilen dieses Blattes! Betrachten Sie die Abdrücke mit der Lupe und zeichnen Sie! Vergleichen Sie mit den Grundtypen und ordnen Sie zu!
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.
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. |
. |
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| Abdruck linker Finger |
Skizze linker Finger |
Abdruck rechter Finger |
Skizze rechter Finger |
17b:Vergleichen Sie Ihre beiden Fingerabdrücke miteinander und mit denen anderer Personen! Beschreiben Sie Ihre Beobachtung!
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S18: Hautanhangsgebilde:
| Um welches Gebilde handelt es sich? Beschriften Sie die Abbildung! |
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S19: Haut, ein komplexes Organ:
| Ordnen Sie die abgebildeten Strukturen den Hautschichten zu und geben Sie kurz deren wichtigsten Aufgaben an! |
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Internetaufgabe:
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Haut:
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- Haut allgemein
- Hautpflege/Gesunderhaltung der Haut
Halten Sie www-Adressen und die "Funde" stichwortartig fest!
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Humanbiologie Kap. 9: Bewegungsapparat
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F1: Skelett des Menschen:
Beschriften Sie die in der Abbildung gekennzeichneten Teile!
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F2: Bau eines Röhrenknochens:
Beschriften Sie die in der Abbildung gekennzeichneten Teile!
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P3: Sonderstellung Mensch:
Nennen Sie Besonderheiten des menschlichen Skeletts!
1a: ___________________________
1b: ___________________________
1c: ___________________________
1d: ___________________________
1e: ___________________________
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K4: Vernetzung Stoffwechsel - Muskelaktivitäten:
Entwickeln Sie eine "Stoffwechselkarte", die den Zusammenhang zwischen Ernährung, Verdauung, Blutkreislauf, Atmung und den Aktivitäten eines Muskels darstellt!
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L5: Körperbau und Sport:
Hochspringer sind grosse, schlanke Sportler. Erkennen Sie einen Zusammenhang?
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L6: Energieformen/-umwandlungen:
Beschreiben Sie mit Hilfe Ihrer Kenntnisse über Energieformen und Energieumwandlungen die Stoff- und Energieumwandlungen im Muskel beim Verrichten von mechanischer Arbeit!
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S7: Muskulaturtypen:
Vergleichen Sie glatte und quergestreifte Muskulatur bezüglich Bau, Vorkommen und Leistungen.
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S8: Lückentext:
Muskeln können mechanische Arbeit verrichten. Dazu benötigen sie ......................... (1). Diese wird durch ......................... (2)
........................... (3) der Glucose gewonnen. Die ......................... (4) Energie der Glucose wird in ................................ (5) und
.......................... (6) und ......................... (7) umgewandelt. Werden die Muskeln ausreichend mit Sauerstoff versorgt, entstehen
als Stoffwechselendprodukte ......................... (8) und .......................... (9).
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Internetaufgabe:
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Muskulatur:
Suchen Sie im Internet mit einer geeigneten Suchstrategie nach Informationen zum Thema
- Knochenbrüche
-Risikosportarten und Verletzungsgefahr
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