ZUSAMMENFASSUNG und KURZFRAGEN zum PHSG-Biomodul 2:

HUMANBIOLOGIE
BIO-Startseite
Stand: 01.10.2008

Die Vorlesungsunterlagen beinhalten eine Auswahl aus dem schier unerschöpflichen Wissensbestand der modernen Biologie und nimmt gleichzeitig Rücksicht auf die Bedürfnisse der Lehrkräfte bzw. auf den wünschenswerten "Schulstoff". Dennoch ist es für den Lehramtskandidaten kaum möglich, innerhalb dieser Stoffauswahl nochmals Akzente für die Prüfungsvorbereitung zu setzen.
Dazu (aber nicht nur ......) dienen 1. die Lernziele und Lerneinheiten, 2. die Konzepte in den entsprechenden Lernskripten, 3. die Zusammenfassungen (am Schluss eines jeden Skriptkapitels und hier auf der Biowebsite), 4. die ebenfalls hier angeführten Kurzfragen inkl. Kurzlösungen und 5. vorallem die Lernaktivitäten inkl. Lösungsschlüssel. Alle fünf Elemente schälen das Wissensfundamentum zur Humanbiologie für Sekundarlehrkräfte heraus. Als zusätzliches Element ist 6. ein Lernskript LS Humanbiologie in Bearbeitung.

Eine Übersicht zu den Lernhilfen ist hier zu finden: Lernhilfen Humanbiologie !

Die folgenden Zusammenfassungen können als Kernwissen in Humanbiologie bezeichnet werden, das es erlaubt, weitere Informationen in einen sinnvollen Kontext ein- und auszubauen. In der lernpsychologischen Fachsprache könnte dieses Wissensfundament auch als Advance Organizer, also eine Art Organisationshilfen bezeichnet werden, in die das weitere zu erwerbende Wissen assimiliert werden kann. Die abschliessenden Schlüsselabbildungen erleichtern den visuellen Zugang, stellen die bestmögliche Veranschaulichung wichtiger Sachverhalte bzw. Konzepte dar und bestehen z.T. aus interaktiven, mehrschichtigen Abbildungsebenen (siehe Bsp.).

Mit dem Augensymbol wird als Abschluss der Zusammenfassungen noch ein Blick in die Schulwelt gewagt, um zu sehen, wie Schulbuchautoren mit dem Problem der Auswahl und Vereinfachung komplexer Wissensinhalte (der sog. didaktische Reduktion) umgegangen sind.
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    ZUSAMMENFASSUNG + KURZFRAGEN
    Biomodul 2: HUMANBIOLOGIE

1. Serviceteil Humanbiologie:
keine Zusammenfassung		 2. Einführung 3. Ernährung 4. Verdauung
5. Blut/Blutkreislauf 6. Atmung 7. Ausscheidung 8. Haut
9. Bewegungsapparat
.

Kapitel 2: ZusammenFassung "Einführung in die Humanbiologie"
  1. Grundüberlegungen zur schulischen Humanbiologie:
    Kenntnis der wichtigsten Grundsatzüberlegungen zur "Biologie des Menschen" an Schulen aus der Sicht des Fachwissenschafters:
    1. Ganzheitlich-kritischer Biologieunterricht: Mensch im Zentrum der Betrachtungsweisen (---> motivationsfördernd), aber eingebunden in das "Lebensnetz Natur"; 2. "Ganzheit Mensch": Mensch ist mehr als nur ein "Zelle-Gewebe-Organ-Organsystem-Biomaschine"-System (= analytischer, mechanischer Denkansatz), sondern eine "bio-psycho-soziale" Einheit, ein Gesamtsystem, das nur unter Einbezug nicht-naturwissenschaftlicher Qualitäten annähernd erfasst werden kann; 3. Beschränkung auf das Elementare: zentrale Tatsachen und Konzepte sind wichtiger zum Verständnis des Menschen als zahlreiche Details; 4. Fachwissen Lehrperson: Die Lehrperson weiss mehr als die Lernenden, verfügt über ein solides Wissensfundament in Humanbiologie; 5. Stoffvermittlung: Balance zwischen "konstruktivistischer Selbsterarbeitung" (vgl. Pkt. 6) und Vermittlung durch Lehrperson durch vielfältige Unterrichtsformen mit vielen Originalbegegnungen (Experimente, Demonstrationen mit Originalobjekten); 6. Konstruktivistisch Lernen: von Alltagsvorstellungen (vorwissenschaftliche Konstrukte) ausgehend durch verschiedene Erfahrungsprozesse die Wissenschaftswelt als sinnvoll und praktisch einbinden; 7. Beobachtungen, Demonstrationen, Übungen, Schulversuche, Experimente: Humanbiologie als fragend-experimentelle Wissenschaft erleben lassen; 8. Didaktische Reduktion: adäquat und sachgerecht vereinfachen, Analogien aufzeigen, aber keine Trivialisierungen oder Infantilisierungen (vgl. Pkt. 4); 9. Menschliches Niveau: Staunen und Ehrfurcht vor den menschlichen Körper verbieten "Scherze" der Lehrperson mit z.B. dem Skelett und Organpräparationen; 10. Gesundheitserziehung: prinzipiell jede Gelegenheit nutzen, positive Aspekte eines gesunden (= leistungs- und genussfähigen) Körpers darstellen.
  2. Multidisziplinäre Humanbiologie:
    Die wichtigsten naturwissenschaftlichen Teildisziplinen, die sich mit dem Menschen als biologisches System befassen, sind:
    1. Bau und Strukturen: Anatomie (Bau), Cytologie (Zellenlehre), Histologie (Gewebslehre), Pathologie (Erkrankungen);
    2. Funktionen: Physiologie (Lebensvorgänge auf Gewebs-, Organ- und Organsystemen), physiologische Chemie, Biophysik, Sportphysiologie, Pathophysiologie, Toxikologie (Giftwirkungen), Pharmakologie (Heilmittelkunde);
    3. Spezielle Aspekte: Molekulare Betrachtungsebenen: Biochemie, Molekularbiologie; Informationsebenen: Humangenetik, Molekulargenetik, Gentechnologie; Umwelteinflüsse: Humanökologie, Umweltphysiologie, Umweltmedizin.
  3. Was sind Lebewesen?
    Allen Lebewesen ist gemeinsam, dass sie stets aus Zellen aufgebaut sind; sie besitzen einen Stoffwechsel zur Energiegewinnung, zum Auf- und Abbau von Körpersubstanzen und zur Informationsverarbeitung. Sie zeigen Phänomene des Stoffaustausches mit der Umgebung, Bewegung, Wachstum/Entwicklung, der Erregbarkeit (Reaktion auf äussere Reize), Regeneration und der Fortpflanzung.
  4. Mensch als Gesamtsystem:
    Der menschliche Organismus ist hierarchisch aufgebaut: Atome und Moleküle ---> Organellen als "Organe der Zellen" ---> Zellen als kleinste selbstständig lebensfähige Einheit ---> Gewebe und Organe ---> Organsysteme.
    Beispiel: Elemente C, H, O, P, K, N, S, Ca, Fe, Mg u.a. ---> Moleküle der Kohlenhydrate (C,H,O), Fette (C,H,O), Proteine (C,H,O,N,S,P) ---> Zellorganellen (z.B. Zellmembranen, Zellkern, Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum, Dictyosomen) ---> Zellen (z.B. glatte Muskelzellen, Bindegewebszellen) ---> Organ (z.B. Lunge) ---> Organsystem (z.B. Atmungssystem aus Zwerchfell, Lunge, Luftröhre, Kehlkopf, Rachenraum, Nasenhöhle, Nasenvorhof) ---> Ganzheit Mensch (aus Organsystemen wie Haut, Stütz- und Bewegungssystem, Kreislaufsystem, Atmungssystem, Verdauungssystem, Harnsystem, Geschlechtssystem, Hormonsystem, Sinnesorgane, Nervensystem).
  5. Organsysteme des Menschen:
    1. Körperhülle (Haut): Schutz vor Ausseneinflüssen, Abgrenzung, Ausscheidung von Abfallstoffen, Sinnesorgan für Temperatur, Druck, Schmerz, Mitwirkung bei Körpertemepratur-Regulation.
    2. Muskel- und Skelettsystem (Bewegungs- und Stützapparat): Stütze und Halt, Aufrechterhaltung der Körperhaltung, aktive Körperbewegungen, Knochenmark als Blutzellenbildner, Mineralstoffspeicher, Wärmeproduktion.
    3. Nerven-/Sinnessystem: Erfassung der Umwelt durch Sinnesorgane, Steuerung und schnelle Regulation fast aller Körperaktivitäten, Regulationszentrum für "inneres Milieu", Sitz der Psyche.
    4. Verdauungssystem: Aufnahme, Verdauung und Resorption von Nährstoffen; Ausscheidung; Leber als grosse chemische "Synthesefabrik" des Körpers, Blutreinigung, chemischer Fremdstoffabbau, Regulation des Inneren Milieus.
    5. Herz-Kreislauf-System:
    Transport von Sauerstoff und Nährstoffen zu den Zellen, Abtransport von Stoffwechselendprodukten; Regulation der Körpertemperatur; Verschluss von Blutungsquellen (Gerinnungssystem); Aufnahme der Lymphe in den venösen Kreislauf.
    6. Atmungssystem: Gastransport (Sauerstoff zu Körperzellen, Kohlenstoffdioxid via Lungenbläschen nach aussen, Mitwirkung beim Säure-Basen-Gleichgewicht.
    7. Harnapparat/Ausscheidungssystem: Produktion, Sammlung und Ausscheidung des Urins; Regulation des Flüssigkeits- und Elektrolythaushaltes; Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichtes; Mitwirkung an der Blutdruckregulation.
    8. Immunsystem (Abwehrsystem): Reinigung des Blutes vor Fremdstoffen, Erkennung von körperfremden Lebewesen (Bakterien, Viren, Pilze, grosse Toxine u.a.) und deren Ausschaltung, immunologisches Gedächtnis (z.B. nach aktiver Impfung), Unterstützung von Entzündungs- und Heilungsprozessen.
    9. Hormonsystem:
    langsame und mittelschnelle Regulation fast aller Aktivitäten des Körpers durch Verteilung der Hormone über das Blut.
    10. Fortpflanzungssystem: Geschlechtstrieb; Fortpflanzung des Organismus; Erhaltung der Art.
  6. Natur-Wissenschaft schafft Natur-Wissen:
    Kenntnis der grundlegenden naturwissenschaftlichen Vorgehensweise bei der Erforschung des Menschen.von der Beobachtung zur Theorie (vgl. Abb. naturwiss. Erkenntnisgewinnung).
  7. Zivilisationskrankheiten: eine erste Übersicht (weitere: am Ende jeder Kapitelzusammenfassung)
    Häufig auftretende Zivilisationskrankheitenen und deren begünstigende Faktoren sind:
    - Karies: zu süsse Nahrung, mangelnde Zahnpflege
    - Übergewicht: zu hohe Energieaufnahme (zu süsse und zu fette Nahrung, zu viel Alkohol), Bewegungsmangel u.a.
    - Verstopfung: zu wenig Ballaststoffe, zu geringe Flüssigkeitszufuhr, Bewegungsmangel u.a.
    - Arteriosklerose (Arterienverkalkung): zu viel und zu fette Nahrung, zu hohe Cholesterinaufnahme, Rauchen, Bewegungsmangel u.a.
    - Bluthochdruck/Herzinfarkt: erbliche Veranlagung, zu viel, zu salzige und zu fette Nahrung, Rauchen, Bewegungsmangel, Stress u.a.
    - Gicht: zu viele Purine in der Nahrung, hoher Fleischkonsum, Alkoholkonsum u.a.
    - Gallensteine: zu fette Nahrung, zu hohe Cholesterinaufnahme u.a.
    - Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus Typ II): erbliche Veranlagung, Übergewicht durch zu viel und zu süsse Nahrung, Bewegungsmangel u.a.


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Ganzheit Mensch...Organsysteme des Menschen....Natwiss. Erkenntnisgewinnung

    siehe auch hier: Zusatzbildmaterialien zur Humanbiologie



    Kurzfragen zur Repetition
    1.1. Schulische Humanbiologie vs. Wissenschaftliche Humanbiologie: Worin unterscheiden sich diese beiden Fachgebiete bezüglich ihrer Anliegen und Ziele?
    1.2. Humanbiologische Teildisziplinen: Womit befasst sich die Physiologie, die Anatomie und die Zytologie des Menschen?
    1.3. Lebewesen: Was sind charakteristische Merkmale aller Lebewesen, was ist charakteristisch für Menschen?
    1.4. Organsysteme: Beschreiben Sie mit je nur 1 Stichwort die Hauptfunktion der Organsysteme!
    1.5. Organsystem: Welches Organsystem verbindet sämtliche übrigen Organsysteme miteinander und warum?
    1.6. Zivilisationskrankheiten: Finden Sie eine Definition für den Begriff "Zivilisationskrankheiten" und und versuchen Sie, je ein Beispiel den einzelnen Organsystemen zuzuordnen!
    1.7. Naturwissenschaftliches Denken: Welche Vorteile bietet der naturwissenschaftliche Denkansatz z.B. gegenüber den "weichen Wissenschaften" wie Psychologie oder Erziehungswissenschaften, welche Nachteile aber ebenfalls?
    1.8. MindMap "Mensch als Biosystem": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Der Mensch als biologisches System"!

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Kapitel 3: ZusammenFassung "Ernährung"


  1. Grundnährstoffe und Ballaststoffe:
    Energie-Substrate: Die Ernährung liefert Energie im Wesentlichen für Stoffwechsel, Atmung, Herztätigkeit (Grundumsatz) und für die Muskulatur (Arbeitsumsatz).
    Die Energie wird durch den Abbau der Grundnährstoffe Kohlenhydrate, Fette und Proteine zu Kohlenstoffdioxid, Wasser und Harnstoff gewonnen.
    Ballaststoffe beeinflussen Darmmotorik, Verdauung und Absorption.
    Weitere Funktionen: die Nahrungsmittel liefern Bau-Substrate (Grundnährstoffe, Mineralstoffe) zur Synthese von Körpersubstanz (Biomolekülen, Zellen, Gewebe, Organe) und Wirksubstrate (Vitamine, Mineralstoffe, Wasser) für spezifische Wirkungen wie Enzymaktivierung oder Steuerungsvorgänge.
  2. Nährstoffe als Energieträger und Energieumsatz im Mensch
    Energieträger Nahrungsmittel: Die Verbrennung im reinen Sauerstoffstrom (= direkte Kalorimetrie: siehe hier) liefert den physikalischen Brennwert, der bei den Kohlenhydraten und Fetten auch dem physiologischen Energiegehalt entspricht: Kohlenhydrate 17,2 kJ/g, Fette: 38,9 kJ/g. Bei den Proteinen muss vom physikalischen Wert von 23,4 kJ/g ein Abzug von 6,2 kJ/g (Harnstoffausscheidung) gemacht werden; damit ist der physiologische Brennwert ebenfalls im Durchschnitt ca. 17,2 kJ/g. Die genaue Zusammensetzung und die Brennwerte der Nahrungsmittel sind den entsprechenden Tabellenwerken ("Nährwerttabellen") zu entnehmen (Bsp. siehe Kohlenhydrate, Fette, Proteine).

    Energieumsätze Mensch: Der gesamte Energieumsatz (= Energiebedarf) kann direkt kalorimetrisch (als Wärmeabgabe:) oder indirekt über den Sauerstoffkonsum (via den respiratorischen Quotienten bestimmt werden (siehe hier). Der Gesamtumsatz (= Gesamtenergiebedarf) setzt sich aus Grundumsatz (auch: Ruheumsatz, Ruhe-Nüchtern-Umsatz: 4,2 kJ/kg.h für Erwachsene [4,0 kJ/kg.h für Jugendliche] ---> ca. 5'000-8'000 kJ/Tag und Personencharakteristik) und Leistungszuwachs (auch Leistungsumsatz, Arbeitsumsatz: abhängig von jeweiliger Tätigkeit ---> ca. 1'700 kJ/Tag bis 10'500 kJ/Tag zusatzlich zum Grundumsatz) zusammen.
  3. Grundwissen Kohlenhydrate:
    Bedeutung: Die Kohlenhydrate, die aus den Elementen Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) bestehen (formal: Cn(H2O)n), sind die einzigen von den Zellen ständig benötigten und genutzten Energielieferanten. Sie sind an allen energieabhängigen Stoffwechselvorgängen beteiligt. Ausserdem sind sie Bausteine für viele biologischen Verbindungen. Der eigentliche Energieträger ist Glukose (Traubenzucker). Im Blut gelöst (60 bis 100 mg/L) wird Glucose als Blutzucker zu allen Zellen transportiert.
    Alle Kohlenhydrate bestehen aus Zuckermolekülen, die als Glykogen (Muskelglykogen ca. 300 g, Leberglykogen ca. 100 g) gespeichert oder sofort zur Energiegewinnung verwendet werden. Glykogen kann sehr rasch in Glukose umgewandelt werden, und umgekehrt, was einen konstanten Blutzuckerspiegel (70 - 120 mg/100 mL) sicherstellt.
    Chemie: Die wichtigsten Kohlenhydrate sind die
    • Einfachzucker (Monosaccharide) wie Glukose (Traubenzucker), Fruktose (Fruchtzucker) und die Galaktose (Milchspaltzucker)
    • Doppelzucker (Disaccharide) wie Saccharose (Haushaltzucker: Rohr- oder Rübenzucker; aus Glukose und Fruktose), Laktose (Milchzucker: aus Glukose und Galaktose)
    • Polysaccharide (Vielfachzucker) wie Stärke (Amylose und Amylopektin: aus Glukoseeinheiten), Glykogen, Zellulose)
  4. Grundwissen Proteine:
    Im menschlichen Körper existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Proteine (Eiweisse), deren Grundbausteine die Aminosäuren sind. Aminosäuren sind Stoffe, die im Molekül Aminogruppen (-NH2, basische Funktion) und Carboxylgruppen (-COOH, saure Funktion) enthalten. Aminosäuren verknüpfen sich zu Peptiden bzw. Eiweissen.Je nach Anzahl der miteinander verbundenen Aminosäuren unterscheidet man: Dipeptide (2 AS), Tripeptide (3 AS) und Polypeptide (ab 4 AS). Ab einer Kettenlänge von ca. 100 AS spricht man von Eiweissen; Eiweisse sind also Riesenmoleküle.

    Räumliche Struktur: Die Proteine liegen in verschiedenen Strukturen vor, die für ihre biologische Aktivität bedeutungsvoll sind. Man unterschiedet vier Stukturen:
    - Primärstruktur: genetisch festgelegte perlschnurartig Aufeinanderfolge (= Sequenz) der AS, für die es eine praktisch unbegrenzte Fülle von Möglichkeiten gibt (Kettenlänge und Abfolge variabel).
    - Sekundärstruktur: die Ketten winden sich spiralförmig auf (= Helixstruktur) oder weisen als gefaltete Abschnitte die Faltblattstruktur auf. Diese Windungen und Faltungen basieren auf Wasserstoffbrücken entlang des Polypeptidrückgrats.
    - Tertiärstruktur: knäuelartige Aufwindungen der Sekundärstruktur durch intramolekulare Wechselwirkungen und kovalente Bindungen (S-Brücken)
    - Quartärstruktur: räumliche Anordnung mehrer "Tertiärknäuel" durch weitere intramolekulare Wechselwirkungen. Die Reihenfolge der Aminosäuren und ihre Gesamtzahl ist letztlich verantwortlich für die Art des Proteins, das synthetisiert worden ist. Insgesamt existieren 20 verschiedene Aminosäuren, davon sind 8 essentiell (unentbehrlich, z.B. Leucin, Lysin, Methionin, Valin).

    Funktionen: Enzyme (Bsp. Katalase, Amylase), Strukturproteine (Bsp. Kollagen, Tubulin), Transportprotein (Bsp. Hämoglobin, Glucosetransporter), Motoprotein (Bsp. Myosin), Speicherprotein (Bsp. Ferritin [Eisenspeicher], Casein der Milch), Signalprotein (Bsp. Hormone wie Insulin, NGF [Nervenwachstumsfaktor]), Rezeptorprotein (Bsp. Acetylcholinrezeptor, Rhodopsin der Netzhaut), Genregulatorprotein (binden DNA, um Gene an- oder abzuschalten), Proteine mit Sonderaufgaben (Bsp. Leimproteine).
  5. Grundwissen Fette:
    Bedeutung und chemischer Aufbau der Fette.
    Chemie: Fette (Lipide) bestehen aus den Atomen C, O und H; sie stellen eine heterogene Stoffgruppe dar. Alle Fettstoffe sind wasserunlöslich. Von Bedeutung sind
    - Triglyceride als einfache Lipide
    - Phosphatide als zusammengestzte Lipide, die zusätzlich Phosphor und andere Atome enthalten
    - Cholesterol (alte Bezeichnung: Cholesterin), als wichtigstes Sterin (Steroide, Grundgerüst für wichtige Bestandteile in Membranen, Gallensäuren und Steroidhormonen wie die Geschlechtshormone) des höheren tierischen Organismus und
    - Steroidhormone.
    Der prinzipielle Aufbau geht aus der folgenden Abbildung hervor: Prinzip Fettaufbau. Triglyceride sind Verbindungen (Ester) von Glycerol mit drei gleichen oder verschiedenen Fettsäuren (daher Triester). Dabei kann es sich um gesättigte Fettsäuren (FS: alle 4 C-Bindungen sind einfach, z.B. Stearinsäure), die vor allem in tierischen Fetten vorkommen, oder um ungesättigte Fettsäuren mit einer (einfach ungesättigt, z.B. Ölsäure) oder mehreren Doppelbindungen (mehrfach ungesättigt, z.B. Linolsäure), die überwiegend Bestandteil pflanzlicher Fette sind. Ungesättigte Fettsäuren sind ernährungsphysiologisch günstiger. Einige Fettsäuren kann der Körper selbst synthetisieren, andere müssen zugeführt werden (= essenziell, z.B. Linolsäure, Linolensäure).
    Bedeutung: Brennstoff (langfristige Energiespeicher und Reservedepot), Körperfett als Schutz vor mechanischen Belastungen (Stütz- und Polsterfunktionen), Isolator (Fettschicht unter der Haut zur thermischen Isolation, elektrische Isolierung z.B. bei Nervenzellen), Temperaturregelung, Baustoffe (Phosphatide und Cholesterol als Bausteine der Biomembranen), Lieferant und Träger fettlöslicher Vitamine.

  6. Grundwissen Mineralstoffe, Vitamine, Wasser:
    Bedeutung und Chemie der wichtigsten Mineralstoffe. Gruppen und Bedeutung der Vitamine. Ernährungsphysiologische Bedeutung des Wassers.
    Mineralstoffe:
    Charakteristische Stichworte zu Mineralstoffen: anorganische Stoffe, keine Energielieferanten, Aufbau von Knochen und Zähnen und Erhaltung ihrer Funktionstüchtigkeit, verantwortlich für die Druckverhältnisse des Blutes und anderer Körpersäfte, Schaffung bestimmter Löslichkeitsbedingungen, Mitwirkung, zusammen mit Vitaminen, bei vielen Stoffwechselvorgängen.
    Jede Aufnahme von Kochsalz NaCl erhöht das extrazelluläre Volumen. Calcium und Magnesium beeinflussen die Erregbarkeit der Muskulatur und die Knochenbildung, Jod die Schilddrüsenfunktion.

    Vitamine:
    Charakteristische Stichworte zu Vitamine: organische Substanzen, keine oder keine ausreichende Synthese im Organismus, keine Energielieferanten, keine Bausteine für Körpersubstanz, haben steuernde oder katalytische Funktionen, Mitwirkung, zusammen mit Mineralstoffen, bei vielen Stoffwechselvorgängen, werden in geringen/geringsten Mengen benötigt.
    Die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K sind für den Sehvorgang, den Calciumhaushalt und die Blutgerinnung notwendig.
    Wasserlöslichen Vitamine: B-Vitamine beeinflussen den Kohlenhydrat- und Eiweissstoffwechsel, die Regeneration der Haut und die Bildung von Erythrozyten. Vitamin C schützt den Körper vor schädlichen Oxidationsvorgängen.

    Wasser:     Der menschliche Körper besteht zu 60% bis 70% aus Wasser (2/3 intrazellulär: in den Körperzellen, 1/3 extrazellulär). Wasser ist unentbehrlich als Lösungsmittel (Milieu für den Stoffwechsel), Transportmittel (Blutkörperchen, Nährstoffe, Wirkstoffe, Enzyme, Hormone, Antikörper, u.a.), Baustoff und Temperaturregler.
  7. Ernährungsregeln:
    Kenntnis der Haupternährungsfehler und der wichtigsten Ernährungsregeln.
    Haupternährungsfehler: zuviel und zu energiereich, zu einseitig, zu süss, zu salzig, zu fettig (vor allem zu viel tierisches Fett), zu ballaststoffarm.
    Die 7 goldenen Regeln einer ausgewogenen Ernährung:
    • Auf eine ausgewogene Zusammensetzung der Ernährung achten. Eiweiss: 1 g/kg Körpergewicht (= ca. 12% am Energiebedarf); Fett: Gesamtfettmenge deutlich reduzieren (20-40 g Kochfett, Öl, Butter, Margarine, ca. 25% am Energiebedarf); Kohlenhydrate: Gesamtmenge an naturnahen KH erhöhen, raffinierten Zucker vermeiden; täglich: je nach Energiebedarf, ca. 63% am Energiebedarf.
    • Sein normales Gewicht anstreben (d.h. ausgeglichene Energiebilanz, verringerte Belastung von Stoffwechsel- und Bewegungsapparat).
    • Abwechslungsreich kochen und essen (verhindert Nährstoffmangel oder Schadstoffüberfluss): Abwechslung in der Zusammensetzung der Menüs; unverarbeitete, naturnahe Nahrungsmittel bevorzugen; Abwechslung bei der Zubereitung: z.B. schonende Zubereitungsarten wie Rohkost, Dämpfen, Grillieren, Dampfkochtopf bevorzugen.
    • Schlackenreich essen (kleinerer Kalorien-Gehalt, günstiger für Verdauung, besserer Vitamin- und Mineralgehalt, senkt Cholesterinspiegel): mehr Gemüse, Kartoffeln, Hülsenfrüchte; mehr Vollkornbrot und Getreideprodukte; mehr frische Früchte (statt Säfte)
    • Genügend trinken: Der tägliche Wasserverlust von ca. 2 Liter (Atmung, Harn, Schweiss) sollte durch direkte Aufnahme (Trinken von ca. 1,5 - 2 Liter Flüssigkeit) kompensiert werden (der Rest wird aus den Nahrungsmitteln ergänzt). Vorzugsweise in Form von Getränken ohne Kalorien (Wasser, Mineralwasser, Tee; Vorsicht v.a. mit alkoholischen Getränken, da hoher Energiegehalt).
    • Salzarm essen: mit Gewürzen statt mit Salz kochen; gesalzene Nahrungsmittel kennen (Wurstwaren, Käse, Chips, Salznüssli, Essiggurken, Fertigmahlzeiten wie Päcklisuppe).
    • 5-6 kleine Mahlzeiten regelmässig über den Tag verteilen (weniger Blutzuckerschwankungen, bessere Leistungsfähigkeit)
  8. Ernährungsbedingte Krankheiten:
    - Übergewicht     hat eine ganze Kette von Folgewirkungen, z.B. Gelenkschäden, rheumatische Erkrankungen, Wirbelsäulenschäden, Gicht, erhöhte Blutfettwerte, Arteriosklerose, Bluthochdruck, Herzerkrankungen, Venenerkrankungen, Gallensteine, Krebserkrankungen.
    - erhöhte Blutfettwerte: Störungen des Fettstoffwechsels und als deren häufige Folge erhöhte Blutfettwerte stehen im Verdacht, die Entstehung einer Arterienverkalkung (Arteriosklerose), Herzinfarkt, Schlaganfall sowie Durchlutungsstörungen zu begünstigen.
    - Gicht: diese u.a. durch Über- und Fehlernährung (zu viel tierisches Eiweiss) und Alkohol verursachte Volkskrankheit bewirkt Gichtknoten an Zehen-, Finger- und Ellbogengelenken sowie Ohrmuscheln, welche bei einem Gichtanfall (Fieber, beschleunigter Herzschlag, starke Entzündungen) sehr starke Beschwerden verursachen.
    - Magersucht [Anorexia nervosa]: Hauptmerkmal ist die extreme Gewichtsabnahme, die durch eine streng kontrollierte und eingeschränkte Nahrungsaufnahme erreicht wird (Frauen 16-mal häufiger als Männer). Die Auswirkungen können als Suchtspirale beschrieben werden: siehe hier !!
    - Ess-Brech-Sucht [Bulimie]: das auch als "Ochsenhunger" bezeichnete Krankheitsbild führt zu heimlichen Heisshungerattacken, bei denen bis zu 6'000 kcal (= 25'000 kJ) verzehrt werden. Folgen: starke Schuldgefühle, Versagensängste, körperliche Folgeschäden (z.B. Einrisse Speiseröhre, Magenwandschäden, Kalium- und Magnesiummangel, Nierenschäden, Herzrhythmusstörungen).
  9. Versuche zur Ernährung:
    - Nachweis der Grundnährstoffe in Reinform und in Lebensmitteln: Kohlenhydrate [Traubenzucker (Glucose) mit Fehling's Reagenz I + II auf Zucker, mit Benedict's Reagenz, mit Glucose-Teststäbchen, Stärke mit Lugolscher Lösung (Iod-Kaliumiodid-Lösung)], Proteine (Protein-Teststreifen, Millon's Reagenz, Ninhydrin-Nachweis); Fettnachweis (Fettfleckprobe,
    -     Nachweis von Mineralstoffen und Vitaminen in Reinform und in Lebensmitteln: Mineralstoffe wie Calcium Ca2+, Kalium K+, Phosphate PO43-, Vitamin C [Ascorbinsäure]. Methoden: Flammenfärbung, MERCK- bzw. MN-Teststäbchen bzw. Testsets.


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Zusammensetzung Körper..en..Aminosäuren..Protein-Strukturebenen...Lipide...Membranbau...
    Vitamine...Mineralstoffe...Spurenelemente..Energiegehalt/-bedarf...Stoffumsätze..
    Ernährungspyramide...Body-Mass-Index (BMI)...Nährstoffnachweis in Lebensmitteln

    siehe auch hier: Zusatzbildmaterialien zur Humanbiologie



    Kurzfragen zur Repetition
    3.1. Kohlenhydrate: Zählen Sie die wichtigsten Kohlenhydrate in der Nahrung auf!
    3.2. Glukosemangel: Wie reagiert der Körper auf Glukosemangel?
    3.3. Proteine: Aus welchen Bausteinen sind die Proteine aufgebaut. Wie nennt man die Bindungsart zwischen den Bausteinen?
    3.4. Fette: Was sind Lipide für Substanzen?
    3.5. Fettsäuren: Was versteht man unter "gesättigten Fettsäuren", was unter "ungesättigten Fettsäuren", was unter "mehrfach-ungesättigten Fettsäuren"?
    3.6. Vitamine: Was sind Vitamine?
    3.7. Wichtige Vitamine: Nennen Sie einige wichtige Vitamine und geben Sie ihre Funktion der entsprechenden Ausfallerscheinungen an!
    3.8. Spurenelemente: Was sind Spurenelemente, nennen Sie einige wichtige sowie deren Funktionen!
    3.9. Ballaststoffe: Was sind Ballaststoffe? Für welche Aufgaben benötigt sie der Körper?
    3.10. Ernährungsregeln I: In welchem Verhältnis sollten die drei Grundnährstoffe Kohlenhydrate, Proteine und Fette aufgenommen werden?
    3.11. Ernährungsregeln: Welche Minimalmengen an Ballaststoffen sollte pro Tag aufgenommen werden?
    3.12. MindMap "Ernährung": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Ernährung"!

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Kapitel 4: ZusammenFassung "Verdauung"

  1. Übersicht über das Verdauungssystem:
    Bevor der Mensch aus der Nahrung Energieträger für den Energiestoffwechsel und Grundbaustoffe für den Synthesestoffwechsel gewinnen kann, m uss die Nahrung im Verdauungstrakt mechanisch und chemisch zerlegt und die daraus entstandenen Nährstoffmoleküle in das Verteilersystem Blutbahn resorbiert werden.
    Über das Verdauungssystem - Mund mit Zähne, Zunge und Mundspeicheldrüsen, Speiseröhre, Magen, Zwölffingerdarm, Dünndarm, Bauchspeicheldrüse (Pankreas), Leber, Gallenwege und Gallenblase, Blinddarm mit Wurmfortsatz, Dickdarm und Mastdarm mit After - nimmt der Körper Energie und Baustoffe auf.
  2. Mundvorhof, Zähne und Kauakt:
    Der Mensch hat 20 Milchzähne und 32 bleibende Zähne. Schneide-, Eck- und Backenzähne bestehen aus dem Zahnbein, dem harten Zahnschmelz und der gefäss- und nervenreichen Pulpa. Kaumuskeln schliessen die Zahnreihen und zermalmen die Nahrung zwischen den Backenzähnen ---> Oberflächenvergrösserung, was für die enzymatische Verdauung unentbehrlich ist.
  3. Mundhöhle und Zunge:
    Die Wände der Mundhöhle sind teils starr (harter Gaumen, Kieferknochen), teils nachgiebig (weicher Gaumen, Zunge, Mundboden). Mit der derben Oberseite der Zunge können wir Speisen hin- und herbewegen und zerdrücken. Sie trägt auch die Geschmacksknospen zur chemischen Qualitätsüberprüfung der Nahrung.
  4. Mundspeicheldrüsen:
    Die drei grossen paarigen Mundspeicheldrüsen feuchten die Nahrung an (0,5-1,5 L/Tag), machen sie gleitfähig und beginnen mit der Kohenhydratverdauung (Stärken [= Poly-Glukose] + Amylase --> Doppelzucker Maltose [Maltose: Glukose-Fruktose] und Stärken-2).
  5. Aufbau des Magen-Darm-Kanals:
    Die Wand von Speiseröhre, Magen, Dünn- und Dickdarm hat denselben Aufbau: Schleimhaut, Submukosa und zwei Muskelschichten.
  6. Speiseröhre:
    Die Speiseröhre verbindet den Rachen mit dem Magen. Peristaltische Bewegungen transportieren den Nahrungsbissen magenwärts (auch im Kopfstand!). Von den drei anatomischen Engstellen der Speiseröhre arbeitet die unterste als Ventil am Eingang des Magens. Erbrechen ist ein Schutzreflex gegen verdorbene Nahrung. Erbrochenes in den Luftwegen kann die Lunge gefährlich andauen.
  7. Magen:
    Der Magen besteht aus 5 Abschnitten: 1. Mageneingang (Mündung der Speiseröhre), 2. Magengrund, 3. Magenkörper (mit grosser Magenkrümmung), 4. Pförtnerabschnitt, 5. Magenpförtner.
  8. Magensekretion und Magenmotorik:
    In der Magenschleimhaut liegen besondere Zellen, die Enzyme, Salzsäure und Schleim produzieren.
    Diese Magendrüsen bestehen aus 1. Hauptzellen ---> Pepsinogen (Vorstufe des eiweiss-verdauenden Enzyms Pepsin), 2. Belegzellen ---> Salzsäure, 3. Nebenzellen ---> Schleim.
    Im Magensaft werden u.a. Mikroorganismen abgetötet, Proteine denaturiert und in kleinere Einheiten (Polypeptide) gespalten. Vegetative und hormonelle Faktoren steuern die Säuresekretion. Die Magenwand erzeugt peristaltische Wellen, welche den Mageninhalt durchkneten, zerkleinern und in den Darminhalt befördern.
  9. Bauchspeicheldrüse, Gallenwege und Gallenblase:
    Die Enzyme der Bauchpeicheldrüse (Pankreas ---> Pankreatin) verdauen Eiweiss, Kohlenhydrate und Fett (Lipasen). Das alkalische Bicarbonat neutralisiert die Magensäure. Ausserdem besitzt die Bauchspeicheldrüse einen endokrinen Anteil, der die Hormone Insulin und Glukagon zur Regulation des Blutzuckerspiegels produziert.
    Die Galle wird in der Leber produziert und gelangt über die Gallenwege in die Gallenblase zur Speicherung. Galle enthält v.a. die für die Verteilung (Emulgierung) und Zerkleinerung (Dispergierung) wasserunlöslicher Verbindungen, z.B. Fetten notwendigen Gallensäuren. Dadurch wird die durch die fettverdauenden Enzyme (Lipasen) angreifbare Oberfläche der Fette stark vergrössert.
  10. Dünndarm:
    Im Dünndarm werden die Nahrungsbestandteile weiter verdaut und schliesslich resorbiert - sie werden dabei durch aktive Bewegungen weitertransportiert. Der Dünndarm nimmt die grösste Länge des Magen-Darm-Kanals ein und gliedert sich in drei Abschnitte: 1. Zwölffingerdarn [Duodenum], 2. Leerdarm [Jejunum] und 3. Krummdarm [Illeum].
    Im Bereich des Zwölffingerdarms münden die Gallenblase und die Bauchspeicheldrüse und geben ihre Sekrete und Enzyme in den Darm ab. Typisch für die Dünndarmschleimhaut ist eine enorme Oberflächenvergrösserung durch Falten und Vertiefungen [Kerckring-Falten], fingerförmigen Ausstülpungen auf diesen Falten [Zotten] und dem Zottenepithel mit feinsten Membranausstülpungen [Bürstensaum, syn. Mikrovilli] sowie viel lymphatisches Gewebe.
  11. Verdauungsvorgänge und Resorption der Grundnährstoffmoleküle:
    Mundverdauung: Stärke --> Malzzucker [Maltose] unter Amylaseeinwirkung.
    Magenverdauung: Proteine werden durch Pepsine (Proteinasen) in kürzerkettige Peptidbruchstücke vorverdaut.
    Dünndarmverdauung: Pankreassekret [Pankreatin] zerlegt langkettige Kohlenhydrate in kürzerkettige Kohlenhydrate [Oligosaccharide] und Dünndarmsekrete [Oligo- und Disaccharidasen] zerlegen diese sowie Doppelzucker wie Maltose in Einfachzucker wie Glucose und Fructose. Pankreaspeptidasen (wie Trypsin, Chymotrypsin) zerlegen die Proteinstücke in kleiner Oligopeptide und freie Aminosäuren. Membranständige Aminopeptidasen spalten ebenfalls Oligopeptide in einzelne Aminosäuren. Durch Gallensalze in feinste Tröpfchen emulgiert (Oberflächenvergrösserung) werden die Fette (Triglyceride) in Monoglyceride, Glycerol und Fettsäuren zerlegt.
    Resorption: Die Membranen der Dünndarmepithelzellen resorbieren schliesslich aktiv Glucose und Aminosäuren ins Blut sowie wenige kurzkettige Fettsäuren; die nicht-wasserlöslichen längeren Fettsäuren werden mit Monoglyceriden, Gallensalzen und Cholesterol zu sog. Mizellen verbunden, die zwischen die Mikrovillimembranen gelangen können und dort ihren Inhalt in die Epithelzellen abgeben. In den Darmzellen erfolgt eine Resynthese von Triglyceriden, die an bestimmte Eiweisse gekoppelt nun transportfähige Kugeln [sog. Chylomikronen] bilden, die nun nicht vom Blut, sondern von der Lymphbahn abtransportiert werden.
  12. Dickdarm und Mastdarm mit After:
    Im Dickdarm werden vor allem Wasser und Elektrolyte (gelöste Ionen) (rück)-resorbiert. Dadurch wird der Darminhalt eingedickt und kann schliesslich als Stuhl über den After ausgeschieden werden. Der erste Abschnitt des Dickdarms ist der Blinddarm mit Wurmfortsatz; daran schliesst sich der vierteilige Grimmdarm [Kolon] an (1. aufsteigender Grimmdarm, 2. quer verlaufender Grimmdarm, 3. absteigender Grimmdarm, 4. s-förmiger Grimmdarm). Den letzten Darmabschnitt bildet der Mastdarm [Rektum] mit Mastdarmampulle und Analkanal, der am After endet. Dort sichern zwei Schliessmuskeln den Ausgang.
  13. Erkrankungen Verdauungsorgane:
    Viele Ursachen können Erkrankungen der Verdauungsorgane auslösen: siehe hier !! Folgen sind u.a.
    - Durchfall [Diarrhoe]: Beim Durchfall ist die Resorption von Wasser und Mineralstoffen (Elektrolyten) im Dickdarm gestört. Die Stühle sind breiig bis flüssig. In schweren Fällen können bis zu 30 Stuhlentleerungen am Tag vorkommen.
    Ursachen: Akute Durchfälle werden meist durch Darminefktionen (z.B. Verzehr verdorbener Lebensmittel) verursacht. Chronische Durchfälle sind oft die Folge von entzündlichen Darm- oder Bauchspeicheldrüsenerkrankungen.
    Behandlung: Es haben sich Fasten und eine vermehrte Flüssigkeitszufuhr, die dem Körper ausreichende Körpersalze zur Verfügung stellt, bewährt (evtl. Antibiotika nach ärztlicher Konsultation).
    - Verstopfung: Bei der Verstopfung handelt es sich um eine verzögerte und erschwerte Darmentleerung; der Stuhl ist infolge von zu starkem Wasserentzug hart und trocken. Die Entleerung ist häufig schmerzhaft. Eine chronische Verstopfung kann Völlegefühl, Blähungen und Appetitlosigkeit verursachen. Auch Ausstülpungen der Dickdarmschleimhaut [Divertikulosen --> Entzündungen] und Entstehung von Hämorrhoiden wird durch das vermehrte Pressen beim Stuhlgang begünstigt.
    Ursachen: ballaststoffarme Errnährung; zu geringe Flüssigkeitszufuhr; sitzende Tätigkeit und Bewegungsmangel; Erkrankungen der Darmwand, Störungen der Darmperistaltik; Hektik, Stress, Trauer; veränderte Lebensgewohnheiten (z.B. Urlaubsreise).
    Behandlung: Bewegung (Spaziergänge, Gymnastik mit Dehn- und Atemübungen zur Straffung der Bauchdecke, Lockerungs- und Entspannungsübungen; ballaststoffreiche, vollwertige Ernährung (z.B. Vollkornprodukte, faserreiche, nicht blähende Gemüsesorten, Obst und Sauermilchprodukte); ausreichende Flüssigkeitszufuhr (Obst- und Gemüsesäfte, Mineralwasser, Kräutertee); Darmtraining (regelmässig zur gleichen Tageszeit Toilettenbesuch)
    - Gallensteine: Die Gallensteine entstehen aus der Gallenflüssigkeit, wenn die Leber zu wenig Gallensäuren bildet. Wasserunlösliche Substanzen der Gallenflüssigkeit können dann nicht mehr aufgelöst werden und kristallisieren als Steine (Brillantsplitter- bis Murmelngrösse) in der Gallenblase aus. Symptome: unklare Schmerzen im Oberbauch nach fettreicher Mahlzeit, Druck- und Völlegefühl im Oberbauch, Blähungen, Aufstossen, Unverträglichkeit von Fett und fetten Speisen. Zur Gallenkolik kommt es, wenn ein Gallenstein in den Gallengang eingeklemmt ist und durch Bewegungen der Gallenblase ausgetrieben werden soll (--> starke krampfartige Schmerzen im Oberbauch mit u.U. Ausstrahlung ins rechte Schulterblatt).
    Risikofaktoren sind weibl. Geschlecht, Übergewicht und erhöhter Blutfettspiegel.
    Vorbeugung & Behandlung: krampflösende Medikamente, Schmerzmittel, heisse Kompressen, Nulldiät und ausreichende Flüsssigkeitszufuhr; Steinentfernung durch Ultraschall oder Laserstrahlzertrümmerung; Vorbeugung durch Reduktion Übergewicht, Fettkonsum einschränken, zuckerhaltige Lebensmittel einschränken, Alkohol in Massen, ballaststoffreiche Kost, ca. 2 Liter Flüssigkeit am Tag, Bewegung.
    - Leberleiden: Fettleber durch regelmässigen hohen Alkoholkonsum, auch Überernährung, Medikamente und Vergiftungen (Fettsäuren nicht mehr ausreichend abgebaut --> Speicherung im Lebergewebe). Leberschrumpfung [Leberzirrhose]: die Fettleber entwickelt sich weiter zu einer Leberschrumpfung, wobei abgestorbene Leberzellen durch Bindegewebe ersetzt ("vernarbt") werden; sie schrumpft und wird hart --> Ausfall Leberfunktionen, unbehandelt zum Tod. Leberentzündung [Hepatitis]: durch Viren ausgelöst, verschiedene Typen (A, B, C, D und E): Ansteckungsgefahr, Meidung von engem Kontakt, meldepflichtig. Symptome: Übelkeit, Appetitlosigkeit, Müdigkeit, Glieder- und Kopfschmerzen, Schmerz im rechten Oberbauch, später Gelbsucht. Hepatitis A: primär über verunreinigte Lebensmittel (Fisch, Meeresfrüchte, Früchte, Wasser) übertragen, mit dem Stuhl ausgeschieden, häufig in Ländern mit niedrigem Hygienestandard, dauert ca. 4-6 Wochen; Impfschutz möglich. Hepatitis B: Übertragung via Blutweg (von Blut, Sperma, Speichel z.B. über kleinste Verletzungen, beim Geschlechtsverkehr, Drogenspritzen). Spätes Ausbrechen der Krankheit, eingeschränkte Leberfunktionen, Entzündung --> Lebergewebsschwellung, Behinderung des Gallenabflusses, häufig Gelbsucht; in 10% der Fälle chronisch --> u.U.Leberkrebs. Schutz durch Impfung!
    - Gastritis: die Risikofaktoren sind vielseitig: siehe hier !! Wirkette: Risikofaktoren --> Erhöhung der Säurebildung --> Zerstörung der schützenden Schleimschicht der Magenschleimhaut --> Säure und Verdauungsenzyme des Magens greifen Magenwand an --> Reizung --> Entzündung der Schleimhaut (= Gastritis); Gastritis wird als Sodbrennen, starke Schmerzen in der Magengegend und Übelkeit wahrgenommen.
    - Magenkrebs: Etwa 20% aller bösartigen Tumore entfallen auf das Magenkarzinom! Dabei entarten Zellen der Magenschleimhaut und bilden bösartige Zellwucherungen aus. Auslöser ist häufig eine chronische, nicht ausheilende Magenschleimhautentzündung oder ein chronisches Magengeschwür (--> Wahrnehmung als "empfindlicher Magen", z.B. als Völle- und Druckgefühl, Sodbrennen, Appetitlosigkeit oder Schmerzen). Die häufige "Selbstbehandlung" führt daher zur zu späten Erkennung durch den Arzt (--> bereits Bildung von Metastasen (Tochterzellen des Krebsgewebes, die über das Blut und die Lymphbahn in andere Organe verschleppt werden und dort neue Krebsgewebe bilden!). Bei frühzeitiger Erkennung kann der Tumor operativ entfernt werden und damit ist die Heilung möglich.
  14. Versuche zur Verdauung:
    - Zusammensetzung des Gebisses:     an Schädel von Mensch und z.B Hund bzw. Zahnmodellen soll die Zahnformel für das menschliche Dauergebiss aufgestellt werden.
    - Feinbau des Zahns: Aufgrund der mikroskopischen Betrachtung von Zahnschliffen kann die Feinstruktur der Zähne erfasst werden.
    - Wirkung von Mundspeichel und reiner Amylase     (z.B. aus Pankreatin bzw. Verdauungstabletten) auf Brotbrei, Stärkelösung (Nachweis von Stärke mit Lugolscher Lösung oder Zuckernachweis mit Benedict, Fehling bzw. Glucoseteststreifen.
    - Verdauung von Eiweissstoffen: Ansätze: 1. gekochtes Eiweiss (= Eiweissflocken, weisslich-trüb), 2. Eiweissflocken + Pepsin, 3. Eiweissflocken + HCl, 4. Eiweissflocken + Pepsin + HCl.
    - Wirkung von Galle/Gallseife: Emulgation von Speiseöl.
    - Fettverdauung durch Lipase: 1. Milch + Phenolphthalein + NaOH (bis rosarote Farbe, Milch basisch); 2. Milch + Phenolphthalein + NaOH + Lipase (aus Pankreatin bzw. Verdauungstablette) ---> Entfärbung durch abgespaltene Fettsäuren (rosarot nach weiss).


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Verdauungsapparat...Zusammenfassung....Verdauungsvorgänge....Erkrankungsursachen

    siehe auch hier: Zusatzbildmaterialien zur Humanbiologie


    Kurzfragen zur Repetition
    4.1. Aufgaben: Was sind die Aufgaben des Verdauungssystems?
    4.2. Mundhöhle: Welche Anteile werden zur Mundhöhle gerechnet?
    4.3. Zungenschleimhaut: Wie ist die Zungenschleimhaut aufgebaut?
    4.4. Zahnaufbau: Wie ist ein typischer Zahn aufgebaut?
    4.5. Erwachsenengebiss: Welche Zähne umfasst das endgültige Gebiss?
    4.6. Speicheldrüsen: Welche grossen Speicheldrüsen kennen Sie?
    4.7. Speicheldrüsenmerkmale: Was sind die wichtigsten Merkmale der Speicheldrüsen?
    4.8. Speichelproduktion: Wieviel Speichel wird pro Tag produziert?
    4.9. Gaumenbau: Welche Anteile weist der Gaumen auf?
    4.10. Rachen: Welche Abschnitte rechnet man zum Rachen?
    4.11. Magenbau: Wie ist der Magen aufgebaut?
    4.12. Magensaft: Wieviel Magensaft wird pro Tag produziert, welche Zusammensetzung und welche Eigenschaften weist der Magensaft auf?
    4.13. Magensaft: Welche Funktionen hat der Magensaft?
    4.12. Peristaltik: Was ist Peristaltik?
    4.14. Dünndarm: Welche Anteile unterscheidet man am Dünndarm und welche Hauptfunktionen führen sie aus?
    4.15. Zwölffingerdarm: Welche Anteile unterscheidet man am Zwölffingerdarm?
    4.16. Bauchspeicheldrüse: Welche Funktionen hat die Bauchspeicheldrüse?
    4.17. Darmoberfläche: Durch welche Faktoren wird die innere Oberfläche des Darms vergrössert?
    4.18. Dickdarm: Welche Darmteile rechnet man zum Dickdarm, was ist typisch für den Aufbau des Dickdarms und was sind die Hauptfunktionen des Dickdarms?
    4.19. Leber: In welcher Beziehung zum Verdauungsprozess steht die Leber?
    4.20. Resorption: Was ist die Aufgabe der Resorption?
    4.21. MindMap "Verdauung": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Verdauung"!

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Kapitel 5: ZusammenFassung "Blut, Kreislauf, Lymphe"

  1. Zusammensetzung des Blutes und Funktionen:
    Blut besteht aus Blutkörperchen (ca. 55%) und Plasma (ca. 45%; ohne Gerinnungsprotein Fibrinogen wird das Blutplasma als Serum bezeichnet). Die Aufgaben des Blutes sind v.a. Transportfunktionen (Atemgase, Nahrungsbestandteile, Hormone u.a.), , Abwehr, Wärmeregulation und Eigenfunktionen (Blutgerinnung, Regulation des inneren Mileus wie pH-Wert, Elektrolytkonzentration).
    Blutkörperchen sind die roten (= Erythrozyten), weissen (= Leukozyten) sowie die Blutplättchen (= Thrombozyten).
    Plasma besteht zu 90% aus Wasser, den Rest machen u.a. Proteine, Zucker, Hormone und Ionen aus.

    Gefässe und Herz/Kreislaufsystem:
    Eine grobe Übersicht des Kreislaufsystems erklären und die wichtigsten Gefässe nennen können: siehe Abb. Kreislauf (Abb. 5.7.3) und Herz (Abb. 5.8.2).
  2. Blutsystem/Blutzellen:
    Erythrozyten sind die roten Blutkörperchen; sie haben eine charakteristische eingedellte Form, besitzen keinen Zellkern und machen mit 4.6-6.2 Mio. (Mann) bzw. 4.2-5.4 Mio. (Frau) ca. 99.2 % aller Zellbestandteile aus. Der Durchmesser beträgt ca. 7.5 µm, die Randdicke ca. 2 µm und die Zentrumsdicke ca. 1 µm. Sie sind sehr formflexibel und nehmen häufig die Form eines Napfes an (z.B. beim Durchfliessen enger Kapillaren). Sie werden ausschliesslich im Knochenmark gebildet (aus den sog. Stammzellen, ca. 2,8 Mio./Sekunde = 250 Mrd. pro Tag); beim Erwachsenen umfasst dieses rote Knochenmark noch die Bereiche der platten, der würfelförmigen Knochen sowie die Enden der Röhrenknochen. Nach einer durchschnittlichen Lebensdauer von 120 Tagen werden sie v.a. in der Milz abgebaut.

    Leukozyten sind weisse Blutzellen; ihr Anteil an den Blutzellen beträgt 0.3 %. Es gibt 3 verschiedene Gruppen:
    - die     Granulozyten machen mit 60% den grössten Anteil aus. Sie besitzen körnchenartige Strukturen, (Granula) und lassen sich in 3 verschiedene Arten unterscheiden. Die neutrophilen Granulozyten (ca. 55-70% aller Leukozyten) haben einen Durchmesser von 12 µm; die Körnchen bestehen v.a. aus Lysosomen mit verdauenden Enzymen; sie zeigen amöbenartige Beweglichkeit --> verlassen Blutgefässe und dringen in Gewebe ein. Aufgaben: unspezifische Abwehr von z.B. Fremdmaterial, Gewebetrümmer und Krankheitserreger durch Phagozytose ("Fresszellen"); unspezifische humorale Abwehr durch Lysozym-Ausschüttung (--> Zerstörung von Bakterien). Die eosinophilen Granulozyten machen ca. 2-4% der Leukozyten aus, sind mit 14 µm etwas grösser als die neutrophilen Granulozyten. Sie sind ämoboid beweglich und phagozytieren besonders Antigen-Antikörper-Komplexe ("markierte" Bakterien) sowie artfremdes Eiweiss, die sie mit den eiweissabbauenden Enzymen der Granula verdauen ("Fresszellen"). Basophile Granulozyten machen nur ca. 0,5-1% der Leukozyten aus und sind mit ca. 8 µm Durchmesser die kleinsten Granulozyten. Sie enthalten keine lytischen Enzyme und sind deshalb nicht an der Unschädlichmachung von Fremdstoffen beteiligt! Ihre Granula enthalten Histamin (--> Substanz, die allergische Reaktionen auslösen kann) und Heparin (--> Substanz, die blockiert Thrombinwirkung, verhindert dadurch Blutgerinnung).
    - die     Monozyten sind die grössten Blutzellen mit Durchmesser bis zu 20 µm und machen ca. 4-6% der Leukozyten aus. Der Zellkern ist vielfach nierenförmig und meist randständig. Sie sind amöboid beweglich und phagozytieren grosse Fremdpartikel, z.B. tote Blutzellen: Sie wandern in das Gewebe ein, wo sie sich in Makrophagen (Riesenfresszellen) umwandeln.
    - die     Lymphozyten machen ca. 25-40% der Leukozyten aus, wobei nur ca. 1% in der Blutbahn ist, die restlichen 99% befinden sich in den lymphatischen Organen und in den Geweben. Sie enthalten keine Granula, einen fast zellausfüllenden Kern und zahlreiche Ribosomen. Die Proteinsynthese ist wichtig bei der Bildung von Antikörpern im Rahmen der spezifischen Abwehr.

    Thrombozyten oder Blutplättchen (0.5%) sind "Zellbruchstücke" von Riesenzellen des Knochenmarks und daher kernfrei. Sie sind flach, unregelmässig rund und haben einen Durchmesser von ca. 1-4 µm. Sie sind an der Blutgerinnung beteiligt und dort ein wichtiger Faktor bei der Bildung des weissen Thrombus. Bei einer Verletzung der Gefässwand werden die Thrombozyten aktiviert.
  3. Atemgastransport:
    Den Weg des O2 von der Frischluft bis in die Zelle hinein und den Weg des CO2 von der Zelle nach aussen beschreiben und die Mechanismen erklären können.
    Der Hauptbestandteil der Erythrozyten ist der rote Blutfarbstoff Hämoglobin. Es bindet in den Kapillaren der Lungenbläschen (Alveolen) reversibel 4 O2-Moleküle pro 1 Hb (1 Hb besteht aus 2 a- und 2 b-Ketten mit je einem bindenden Fe2+-haltigen Hämmolekül) und gibt in in den Geweben wieder ab.
    Das Enzym Carboanhydrase ist an der raschen Umsetzung von Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) zu Bikarbonat (HCO3-) und Wasserstoffionen (H+) beteiligt. In Form von Bikarbonat wird der Hauptanteil des CO2 in den Erythrozyten transportiert. Diese Umsetzung mit dem Enzym Carboanhydrase läuft ca. 10'000-mal schneller ab als das im Plasma sonst der Fall wäre. In der Lunge kommt es unter der gleichen Enzymwirkung zur umgekehrten Reaktion, sodass CO2 und H2O ebenfalls sehr rasch gebildet werden.
  4. Blutstillung/Blutgerinnung:
    Werden Blutgefässe verletzt, sorgt das Gerinnungssystem dafür, dass sich die Gefässdefekte wieder verschliessen. Ein Blutverlust von 30% ist lebensbedrohend, ein Verlust von 50% ohne sofortige Hilfsmassnahmen tödlich. Drei Faktoren führen zu einer Blutstillung [Hämostase].
    1. Gefässverengung [Vasokonstriktion]: bei einer Verletzung werden Substanzen aus der Gefässwand freigesetzt, die eine Zusammenziehung [Konstriktion] der Gefässwand bewirken: dies führt bereits zu einer raschen Blutstillung.
    2. Thrombozytenpfropf (weisser Thrombus): durch die Gefässverletzung werden mit dem Einreissen des Endothels kollagene Fasern freigelegt, welche die Blutplättchen anziehen --> massive Anlagerung ans Kollagen, Bildung eines Thrombozytenpfropfes, Abgabe von ADP (Adenosindiphosphat ---> Anlockung weiterer Thrombozyten) und Serotonin (---> Verstärkung der Gefässkonstriktion). Die Zeit von der Verletzung bis zum Ende der Blutung wird als Blutungszeit bezeichnet (bei kleinen peripheren Gefässen ca. 2 min).
    3. Blutgerinnung (weisser Thrombus ---> roter Thrombus): Das Gerinnungssystem besteht aus 12 Faktoren, wobei 11 Proteine sind und einer Ca2+. Die Blutgerinnung kann über 2 Systeme in Gang gesetzt werden: durch das "gefässinnere" System [intravasales, "intrinsic": Auslösung durch Kontakt des Blutes mit den unter dem Gefässendothel gelegenen Kollagenfasern] und das "gefässäussere" System [extravasales, "extrinsic": Auslösung durch die Zerstörung von Gewebe]. Die Blutgerinnung gleicht einer Kettenreaktion (Gerinnungskaskade), bei der ein aktivierter Faktor die Aktivierung des nächsten bewirkt. 3 Phasen können unterschieden werden: 1. Vorphase --> Bildung des aktivierten Faktors X [Xa = Prothrombinaktivator]; 2. Phase 1: unter Xa-Einfluss Bildung von Thrombin aus Prothrombin; Phase 2: unter Thrombin-Einwirkung Bildung des fädigen Gerinnungseiweiss Fibrin aus der im Blut zirkulierenden Vorstufe Fibrinogen; das Fibrinnetz verbindet die Blutzellen zu einem festen Pfropf, der ein Ausschwemmen verhindert. Während der sog. Nachgerinnung kommt es zum Zusammenziehen der Fibrinfäden: dabei nähern sich die Wundränder, der Thrombus wird ausgepresst (--> einige Tropfen Flüssigkeit werden sichtbar) und trocknet anschliessend zu Schorf.
  5. Blutgruppen:
    Erythrozyten tragen an ihrer Membranoberfläche eine Vielzahl spezieller Moleküle, die einen sog. antigenen Charakter besitzen. Antigene sind Substanzen, die der Körper als fremd erkannt und eine Immunreaktion hervorruft, im Falle des Blutes die Bildung von Antikörpern. Die Erythrozytenantigene bilden die Grundlage für Blutgruppen. Mit spezifischen Nachweisverfahren können mehr als 30 verschiedene Blutgruppensysteme bestimmt werden, von denen das AB0 (A-B-Null) und das Rhesussystem eine medizinische Bedeutung haben.
    AB0-System: Blutgruppe A besitzt das Antigen (= Agglutinogen) A auf der Erythrozytenmembran, also spezifisch Bindungsstellen für Antikörper (= Agglutinin) A, während in seinem Blutplasma Agglutinin B (= Antikörper B) vorhanden ist, das natürlich nicht gegen das "eigene" Erythrozytenantigen A gerichtet ist; Blutgruppe B besitzt entsprechend das Agglutinogen B auf der Membran und Agglutinin A im Blutplasma; Blutgruppe AB besitzt beide Agglutinogene A und B auf der Erythrozytenmembran, aber keine Antikörper im Blutplasma, während Blutgruppe 0 keine Antigene A und B besitzt, wohl aber im Blutplasma gelöste Antikörper A und B (vgl. Abb. AB0-Blutgruppe). Die Häufigkeit der Blutgruppen in Europa beträgt: 43% Blutgruppe A, 40% Blutgruppe 0, 12% Blutgruppe B und 5% Blutgruppe AB.
    Werden Erythrozyten einer bestimmten Blutgruppe mit Blut zusammengebracht, das Agglutinine gegen diese enthält, so kommt es zu Agglutination (Verklumpung der Blutzellen ---> von blossem Auge sichtbare Blutverballungen ("Blutfetzen"), welche bei einer Bluttransfusion zum Transfusionsschock und sogar zum Tod führen können).
    Majorreaktion: wenn der Empfänger Antikörper (Agglutinine) gegen Spenderblut aufweist.
    Minorreaktion: wenn das Spenderblut Antikörper gegen die Empfängererythrozyten besitzt.
    Mit Vorbehalten kann als Faustregel gelten: Blutgruppe 0 = Universalspender (ruft nur eine Minorreaktion hervor), Blutgruppe AB = Universalempfänger (ebenfalls nur Minorreaktion). Wegen der Minorreaktion wird allerdings praktisch immer gruppengleiches Blut transfundiert.
    Rhesussystem: Der Rhesusfaktor ist ein spezifisches Agglutinogen, das zuerst beim Rhesusaffen entdeckt wurde. Menschen, deren Blut diese Faktoren enthalten, sind rhesuspositiv (Rh oder Rh+; das Fehlen von Rhesus-Agglutinogene wird als rhesusnegativ bezeichnet (rh oder Rh    -). Im Unterschied zu den Agglutinogenen gegen AB0-Agglutinogene werden die Rh-Agglutinogene nicht durch Kontakt mit Bakterien in den ersten Lebensmonaten induziert, sondern sie entstehen erst nach einem vorausgegangenen Kontakt mit rhesuspositivem Blut: z.B. einmalige Bluttransfusion von Rh+-Blut auf ein rh-Individuum oder bei der Geburt von einem Rh+-Kind von einer rh-Mutter (das nächste Kind dieser rh-Mutter, bei der die Antikörperbildung angeregt wurde, ist durch eine Hämolyse stark gefährdet, da die im Verhältnis zu den Erythrozyten sehr kleinen Antikörper die Plazentaschranke (Schranke zwischen mütterlichem und kindlichem Blut) überwinden können --> Gehirnschäden bis intrauteriner Fruchttod).
  6. Lymphatische Organe und Lymphgefässe:
    In den lymphatischen Organen werden aus Stammzellen des Knochenmarks Lymphozyten geformt, dann vermehrt, geprägt und gespeichert. Über Blutgefässe und Lymphgefässe können Lymphozyten zirkulieren und damit Informationen im Körper verbreiten.
    Das Lymphgefässsystem nimmt einen Teil der Gewebsflüssigkeit aus den Organen auf und leitet sie in die grossen, herznahen Venen

  7. Gefässe:
    Zum Blutgefässsystem gehören die Arterien (Verteilergefässe), die das Blut vom Herzen wegführen, und die Venen (Sammelgefässe), die das Blut zum Herzen hinführen. Die kleinsten Arterien verzweigen sich in Arteriolen, diese speisen das Netz der Kapillaren (Austauschgefässe). Von den Kapillaren aus fliesst das Blut in die Venolen, weiter in kleine und dann in grosse Venen bis hin zum Herzen.
    Die vielfältigen Funktionen der verschiedenen Gefässe spiegeln sich in einem unterschiedlichen Aufbau der Gefässwände wider. Die Versorgung und Entsorgung des Gewebes ist nur im Kapillarbereich möglich. Das Pfortadersystem führt das Blut von Magen und Darm der Leber zu. Es ist für Nährstoffaufnahme und Nährstofftransport zuständig.
  8. Herz-Kreislauf-System:
    Das Herz liegt im Brustraum zwischen den Lungenflügeln. Es ist ein in zwei Hälften geteilter Hohlmuskel (4 Binnenräume: 2 Vorhöfe und 2 Kammern), der mit seiner Pumparbeit die Blutströmung im Gefässsystem bewirkt.
    Dabei existieren zwei Teilkreisläufe: der Lungenkreislauf (= kleiner Kreislauf), der das Blut zur Sauerstoffsättigung durch die Lunge treibt, und der Körperkreislauf (= grosser Kreislauf), der das Blut zu allen Organen des Körpers bringt.
    Blutgefässe und Herz zusammen bilden das Herz-Kreislauf-System.
    Herzbau:
    - Herzwand: Die innere Schicht der Herzwand ist das dünne Endokard. In der Mitte liegt das mächtige Myokard, der muskuläre Anteil. Er ermöglicht die Herzkontraktionen. Aussen auf dem Myokard liegt wiederum eine dünne Schicht, das Epikard. Das Epikard und die noch weiter aussen liegende Bindegewebsschicht (Perikard) bilden den Herzbeutel, der ein reibungsarmes Gleiten während der Kontraktionen ermöglicht.
    - Herzkammern + Klappensystem: Durch die Herzscheidewand wird das Herz in eine linke und rechte Hälfte gegliedert. Jede Hälfte besteht aus einem Vorhof und einer Kammer. Diese sind durch Segelklappen voneinander getrennt. Das Blut strömt vom rechten/bzw. linken Vorhof in die rechte/bzw. linke Kammer und dann weiter, durch Taschenklappen getrennt, über die Pulmonalarterien durch die Lunge bzw. über die Aorta in den Körper. Das rechte Herz ist für den Lungenkreislauf zuständig, das muskulöse linke erhält sauerstoffreiches Blut aus den Lungenvenen und pumpt es in den Körper(-kreislauf).
    Herzzyklus: Das Herz kontrahiert sich durchschnittlich 70 mal in der Minute (Herzfrequenz). Die Kontraktionsphase wird Systole, die Erschlaffungsphase Diastole genannt. In der Diastole strömt das Blut in die beiden Vorhöfe und weiter in die Kammern. Die Herzklappen verhindern ein Zurückfliessen. Es folgt die Anspannungsphase, bei der das Myokard einen Druck auf die Blutflüssigkeit ausübt, gefolgt von der Austreibungsphase, in der die Taschenklappen aufgestossen werden und das Blut durch die Aorta und die Lungenarterien gepumpt wird.
    Erregungsbildung und Erregungsleitung: Das Herz ist zur Erregungsbildung fähig, führt also auch isoliert seine Schläge aus. Das übergeordnete Erregungszentrum ist der Sinusknoten: Er ist der Schrittmacher aller Herzaktionen. Seine Erregung läuuft über AV-Knoten, His-Bündel, Kammerschenkel und Purkinjefasern. Von da aus geht sie auf die Herzmuskulatur über und führt zur Kontraktion. Die elektrischen Spannungsveränderungen während der Herzaktion können abgeleitet und aufgezeichnet werden: dies ergibt das Elektrokardiogramm (EKG).
    Herzleistung und Regulation: Das Herz pumpt durchschnittlich 70 mL pro Herzschlag und damit 5 Liter Blut pro Minute durch den Körper. Dieses Herz-Minuten-Volumen kann bei extremen Belastungen auf bis zu 25 Liter ansteigen. Diese Anpassung wird durch Einflüsse von Sympathikus und Parasympathikus bewirkt - der Sympathikus steigert die Herzfrequenz, die Schlagkraft und die Erregungsleitungsgeschwindigkeit. Ausserdem besitzt das Herz eine gewisse Fähigkeit zur Eigenregulation: wenn viel Blut in das Herz gelangt, wird es stärker gedehnt, wodurch es sich auch besser kontrahieren kann.
    Blutversorgung des Herzens: Durch sine hohe Leistung hat das Herz einen grossen Sauerstoff- und Energiebedarf. Über die Herzkranzgefässe (= Koronararterien) wird es selbst mit Blut versorgt. Bei Verengungen in den Herzkranzgefässen durch Arteriosklerose kann es zu einer chronischen Minderversorgung kommen, man spricht von koronarer Herzkrankheit. Beim Herzinfarkt (einer der häufigsten Todesursachen in westlichen Ländern überhaupt) kommt es zum vollständigen Verschluss eines Koronararterienastes mit Untergang des nicht mehr versorgten Gewebes. Die Diagnose wird durch EKG und Blutuntersuchung gesichert, schnelle Behandlung ist oft lebensrettend.
  9. Blutdruck:
    Wird Blut aus dem Herzen durch die kräftige Muskelkontraktionen ausgeworfen, kommt es zu einer Pulswelle, erzeugt vom Druckanstieg im Gefässsystem. Diese Pulswelle pflanzt sich wesentlich rascher über die Gefässwände fort als der eigentliche Blutfluss (Zusatzinfo). Der Blutdruck unter Ruhebedingungen ist abhängig vom peripheren Widerstand der Blutgefässe in den verschiedenen Stromgebieten (vgl. Abb.), und dieser wiederum von Faktoren wie Alter des Individuums (zunehmendes Alter --> abnehmende Elastizität --> zunehmender Blutdruck: vgl. Zusatzinfo).
    Blutdruckwerte: WHO-Standard: 160 (systolisch: während Kontraktionsphase der Herzhöhlen) und 95 mm Hg (diastolisch: während Erschlaffungsphase der Herzhöhlen); besser: Angabe der oberen Normwerte: 140/90 mm Hg bis zum 40. Altersjahr, 150/90 bis zum 50. Altersjahr, 160/95 mm Hg bis zum 60. Altersjahr. Bei Werten < 100 mm Hg spricht man von Hypotonie (zu niedriger Blutdruck), bei Werten über den oberen Normwerten von Hypertonie (zu hoher Blutdruck).
  10. Herz-/Kreislauferkrankungen: [mehr über Krankheiten ---> siehe hier !!]
    - Arteriosklerose: (Arterienverkalkung) Bei der Arteriosklerose verdicken und verhärten sich die Arterienwände durch Ablagerungen von Blutfetten, insbesondere von Cholesterin. In diesen sog. "arteriosklerotischen Flecken" werden vermehrt Bindegewebszellen gebildet. Allmählich erfolgt eine Verkalkung der Gefässinnenwand. Die Gefässinnenwand wird rauh, die Gefässe enger. Der freie Blutdurchfluss ist behindert und es kommt häufig zu einem Sauerstofffmangel im Versorgungsgebiet des betroffenen Gefässes. Die aufgerauhte Innenfläche begünstigt die Bildung von Blutgerinnseln (Thromben), welche das Blutgefäss völlig verschliessen können (siehe Abb.) --> Embolie, Infarkt, Hirninfarkt.
    Ursachen: sind sehr vielfältig, z.B. erhöhter Blutdruck, erhöhter Blutfettspiegel, Zuckerkrankheit, Giftstoffe (z.B. Nikotin); Entzündungen, Sauerstoffnot, psychischer Stress und Alterungsprozesse.
    Prophylaxe: Vorbeugen durch ausreichende Bewegung; Einschränkung von Zucker, Fetten und Alkohol; Reduktion des Übergewichts; Verzicht auf das Rauchen; Behandlung des Bluthochdrucks oder einer bestehenden Zuckerkrankheit.

    - Bluthochdruck [Hypertonie]: trotz der im täglich Leben sehr unterschiedlichen Anforderungen an den Kreislauf (Ruhe, Liegen, Stehen, körperliche Arbeit) soll der Blutdruck in engen Grenzen konstant gehalten werden, damit alle Organe - besonders das Gehirn - ausreichend mit Sauerstoff und Energie versorgt sind. Gesunde Blutdruckwerte liegen bei 10-30 Jährigen bei 120 (systolischer Wert) und 80 (diastolischer Wert). Diastolische Werte über 95 mm Hg und/oder systolische Werte über 160 mm Hg sind sichere Zeichen für einen erhöhten Blutdruck (Zusatzinfo), was eine der meistverbreiteten Krankheiten ist (jeder 4. bis 5. Erwachsene). Hoher Blutdruck verursacht im Allgemeinen keine Schmerzen. Typische Krankheitszeichen, die frühzeitig vor der Krankheit warnen, fehlen. Viele Bluthochdruckkranke fühlen sich jahrelang völlig gesund. Manche klagen über Kopfschmerzen, Ohrensausen, Nasenbluten, Schlafstörungen, Schwindel und Abgeschlagenheit. Ein unbehandelter Bluthochdruck verursacht mit ziemlicher Sicherheit im Laufe der Zeit Folgeschäden. Durch den dauernd erhöhten Druck wird die Entstehung von Arteriosklerose gefördert. Die Gefässhohlräume werden enger, die Gefässwände dicker --> das Herz muss deshalb ständig eine Höchstleistung vollbringen, um die Blutversorgung der Organe aufrechtzuerhalten --> dickere Herzmuskulatur (insbes. linke Herzkammer, die den grossen Körperkreislauf antreibt) --> mangelnde Blutversorgung über die Herzkranzgefässe --> Herzmuskelschwäche und Herzversagen. Weitere Folgen: Schlaganfall --> Absterben von Hirngewebe, Einschränkung der Nierenfunktionen bis Schrumpfniere (Zusatzinfo)
    Ursachen: primäre oder essenzielle Hypertonie, viele Ursachen, z.B. erbmässige Veranlagung, Risikofaktoren wie Übergewicht, Zigarettenrauch, zu viel Kochsalz, seelische Belastungen
    (Stress, Aufregung, Angst). Sekundäre Hypertonie (syn. symptomatischer Hochdruck): infolge bereits vorhandener Erkrankung wie wie Herz-. Zucker- oder Nierenkrankheit
    Behandlung /Vorbeugung: Medikamente und Änderung der Lebensgewohnheiten (fettarme Ernährung, Einschränkung des Kochsalzkonsums, mässig Kaffee, Tee und Alkohol, Gesundheitstraining für den Kreislauf (    Zusatzinfo).

    - Blutniederdruck [Hypotonie]: bei systolischen Blutdruckwerten um 100 mm Hg und darunter spricht man von Hypotonie. Oft ist die Hypotonie anlagebedingt. Kennzeichen sind häufig eine Bindegewebsschwäche, schwach entwickelte Muskulatur und Hautblässe. In manchen Fällen verursacht Hypotonie Beschwerden wie Schwächegefühle, Schwindelanfälle, Wetterfühligkeit, gehäuftes Auftreten von Kopfschmerzen sowie kalte Glieder. Hypotoniker können sehr alt werden, da ihr Herz sozusagen im Schongang arbeitet.
    Behandlung: Keipp-Anwendungen, Wechselduschen (kalt/warm), Sauna, Entspannungsübungen und sportliche Betätigung --> Stabilisierung des Kreislaufs und Blutdrucks.

    - Embolie/ Infarkt/ Hirninfarkt/ Angina pectoris/ Herzinfarkt: Ein Blutgerinnsel [Thrombus] und andere Gefässanlagerungen können sich ablösen und in nachfolgende kleinere Arterien ausgeschwemmt werden und dort die Blutbahn blockieren. Einen soclhen Gefässverschluss bezeichnet man als Embolie. Der nachfolgende Gewebsbereich wird nicht mehr durchblutet, ein Infarkt (= Gefässverschluss) entsteht --> Absterben bzw. eine Narbenbildung in diesem Gewebsbereich.
    Manchmal kommt es auch zu einer sackartigen Erweiterung [Aneurysma] einer Arterie, die dadurch sehr dünnwandig wird und leicht zerreissen kann. Ein Hirninfarkt (Schlaganfall) entsteht, wenn Arterien des Gehirns betroffen sind.
    Am häufigsten ist jedoch eine Sklerose der Herzkranzgefässe. Herzkranzgefässe versorgen den Herzmuskel von aussen her mit Sauerstoff und Nährstoffen. Sie entspringen der Hauptschlagader und umwinden wie ein Kranzgeflecht das Herz. Eine Angina pectoris (lat.: Engegefühl in der Brust) entsteht, wenn durch arteriosklerotische Veränderungen die Gefässweite der Herzkranzgefässe verengt ist. Der Herzmuskel erhält zu wenig Blut. Die Patienten leiden an Herzbeklemmungen, begleitet von Schweissausbrüchen und manchmal auch von Todesängsten. rregungen, Angstzustände oder ängsten. Auslöser für die Angina pectoris-Anfälle können auch seelische Erregungen, Angstzustände oder Stress sein. Ein Herzinfarkt entsteht durch den Verschluss von Herzkranzgefässen, z.B. durch ein Blutgerinnsel. Die betroffenen Herzmuskellzellen erhalten weder Sauerstoff noch Nährstoffe und sterben ab. Für den akuten Herzinfarkt charakteristisch sind schwere Druckschmerzen hinter dem Brustbein, die im Allgemeinen in den linken Arm ausstrahlen, verbunden mit Angstgefühlen sowie kaltem Schweiss.

    - Thrombose (Blutpropfbildung): Wenn sich in einem Gefäss ein Blutgerinnsel gebildet hat und das Gefäss verschliesst, spricht man von einer Thrombose (Blutpropfbildung). Thrombosen treten häufig in den Venen, bevorzugt in den Bein- und Beckenvenen auf. Arterien sind eher selten betroffen. Sie verhindern, dass die Blutbewegung in den Venen durch die Muskelpumpe der umgebenden Muskulatur unterstützt wird. Die Venenwand erschlafft und weitet sich aus. Auch die Venenklappen schliessen oft nicht mehr richtig. Der Blutstrom fliesst dadurch verlangsamt. Es kann zu einem Blutstau kommen. Das Blut sammelt sich dann in den Taschen der Venenklappen und gerinnt.
    Ursache: längere Bettruhe bei Krankheit oder nach einer Operation, fehlende körperliche Bewegung und der natürliche Alterungsprozess der Gefässe. Thrombosen werden durch Gefässwandschäden, z.B. durch eine Arteriosklerose begünstigt. Die durch Fett- und Kalkablagerungen rauen Gefässwände führen leicht zu einer Schädigung der Blutplättchen /(Thrombozyten). Wie bei einer Verletzung wird dadurch die Blutgerinnung eingeleitet: Ein Blutgerinnsel entsteht.
    Prophylaxe: körperliche Bewegung, gerinnungshemmende Medikamente, Antithrombosestrümpfe oder Kompressionsverbände.

    - Krampfadern: Krampfadern sind die Folge einer veranlagten Bindegewebsschwäche. Stehende und sitzende Tätigkeiten, aber auch zu enge Kleidung oder eine Schwangerschaft können die Entstehung von Krampfadern begünstigen.
    Vorbeugung: fettarme Ernährung, viel Bewegung/ Gymnastik, Wechselbäder, durchblutungsfördernde Massnahmen wie Einreibungen, Massagen, Kneippbäder, abschnürende Kleidungsstücke.
    Behandlung: elastische Strümpfe geben den Venenwänden Halt; stark ausgebildete Krampfadern können verödet oder operativ entfernt werden.

    - Herz(muskel)schwäche [Herzinsuffizienz]: Bei der Herzinsuffizienz ist der Herzmuskel zu schwach, um die vom Körper benötigte Blutmenge in die Gefässe zu pumpen. Das Blut staut sich in den Körper zurück, Flüssigkeit tritt aus dem Blut in die Gewebe aus und bildet Wasseransammlungen (= Ödeme) in den Beinen, dem Bauchraum oderf in der Lunge (--> Atembeschwerden). Weitere Folgen: siehe hier !!

    - Hirninfarkt: ein Hirninfarkt (syn. Schlaganfall) entsteht, wenn Arterien des Gehirns von einer Embolie betroffen sind

  11. Versuche zum Blut/Herz/Kreislauf:
    Grundlegende Versuche zum Thema Blut/Blutgruppen und Herz/Kreislauf sind im PHS-Biologiepraktikum M4 Praktische Biologie, 4. Sem. "Immunbiologie am Beispiel Blut" und "Blut und Blutkreislauf" detailliert beschrieben (siehe hier!!).


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Blutübersicht....Blutkörperchen....Hämoglobin....Blutstillung/-gerinnung....Blutgruppen
    Blutgruppenverträglichkeit....Kreislauf....Herz....Pumpvorgänge....Blutdruck....Lymphsystem
    Lernprogramm: Blut und Kreislauf

    siehe auch hier: Zusatzbildmaterialien zur Humanbiologie


    Kurzfragen zur Repetition
    5.1. Blutmenge: Wie lässt sich die normale Blutmenge eines Menschen abschätzen? Wie viel Liter sind das?
    5.2. Blutanteile: Wie bezeichnet man den Anteil der geformten Blutbestandteile am Gesamtblut, wie gross sind die entsprechenden Werte?
    5.3. Blutzellen: Welche Blutzellen kenn Sie, in welcher Menge etwa kommen sie im Blut vor?
    5.4. Hämoglobin: Was ist Hämoglobin? Welche Aufgabe hat es?
    5.5. Leukozyten: Welche weissen Blutkörperchen (Leukozyten) kennen Sie?
    5.6. Blutplättchen: Was sind Blutplättchen (Thrombozyten) und wie entstehen sie?
    5.7. Blutgruppen: Welche Blutgruppen kennen Sie? Was ist charakteristisch für die einzelnen Blutgruppen?
    5.8. Blutgruppenunverträglichkeitsreaktionen: Was für Blutgruppenunverträglichkeitsreaktionen kennen Sie?
    5.9. Rhesusfaktor: Was versteht man unter dem Begriff Rhesusfaktor?
    5.10. Blutplasma: Was ist Blutplasma? Was ist Blutserum? Was hat es für Eigenschaften und welche Inhaltsstoffe kommen in ihm vor?
    5.11. Blut-pH-Wert: Welchen pH-Wert weist das (arterielle) Blut auf? Wie wird dieser Wert konstant gehalten?
    5.12. Blutverlust: Wie gross darf ein eventueller Blutverlust maximal sein? Welche Mechanismen sind vorhanden, um einen Blutverlust minimal zu halten?
    5.13. Blutgerinnung: Wie läuft die eigentliche Blutgerinnung ab (summarischer Überblick)?
    5.14. Gerinnungshemmung: Auf welche Arten kann die Gerinnung gehemmt werden?
    5.15. Herz: Nennen Sie Grösse, Lage, Gewicht und Hüllen des Herzens!
    5.16. Herzgliederung: Wie unterteilen Sie das Herz und seine Innenräume?
    5.17. Strömungsrichtung: Wie wird die Strömungsrichtung im Herz sichergestellt?
    5.18. Herzversorgung: Wie heissen die Gefässe, die den Herzmuskel versorgen?
    5.19. Herzkontraktion: Wie nennt man die Erschlaffung und wie die Kontraktion des Herzmuskels?
    5.20. Blutdruck: Wie wird der Blutdruck gemessen?
    5.21. Blutdruckwerte: Wie gross sind die Werte für den arteriellen Blutdruck bei Kontraktion und bei Erschlaffung des Herzmuskels?
    5.22. Kreislaufkollaps: Was geschieht bei einem Kreislaufkollaps?
    5.23. Kammersystole: Was geschieht während der Kammersystole?
    5.24. Gefässbau: Wie sind Arterien, wie Venen aufgebaut?
    5.25. Gefässe: Nennen Sie einige wichtige Gefässe!
    5.26. MindMap "Blut/Blutkreislauf": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Blut/Blutkreislauf"!

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Kapitel 6: ZusammenFassung "Atmung"

  1. Bedeutung:
    Für praktisch alle Vorgänge im menschlichen Körper wird Energie benötigt, von scheinbar unbedeutenden chemischen Prozessen innerhalb einzelner Zellen bis hin zu den Bewegungsabläufen. Ohne ständige Energieversorgung läuft nichts in unserem Körper: keine xx
    Das Atmungssystem dient der Aufnahme von Sauerstoff und der Abgabe von Kohlenstoffdioxid. Diesen Gasaustausch, bei dem die Lunge eine zentrale Funktion übernimmt, bezeichnet man als äussere Atmung. Diese ist die Voraussetzung für den oxidativen Abbau energiereicher Stoffe, die letztlich durch die Vorgänge der Verdauung aus den Nahrungsmitteln gewonnen wurden (z.B. Glucose) zum Zweck der Energiebereitstellung und somit für die innere Atmung, deren Vorgänge in den Zellen ablaufen.
  2. Atmungstrakt:
    Strukturell:     Der Atmungstrakt besteht aus den oberen Luftwegen: Nase, Rachen, und den unteren Luftwegen: Kehlkopf, Luftröhre, Lunge mit Bronchien und Lungenfell.
    Nase: Nasenlöcher --> Nasenvorhof --> Nasenhöhle mit 3 Nasenmuscheln (obere, mittlere, untere).
    Nasennebenhöhlen: Stirnhöhle, Kiefernhöhle, Keilbeinhöhle, Siebbeinlabyrinth. Es sind pneumatisierte Räume, die mit der Nasenhöhle in Verbindung bleiben.
    Rachen: vom Nasenraum bis Kehlkopf: Nasen-, Mund- und Kehlkopfrachen. 7 Öffnungen: 2 Nasenhöhlen, 2 Ohrtrompeten (zum Mittelohr), 1 Schlundenge (zur Mundhöhle), 1 Kehlkopfeingang, 1 Speiseröhrenöffnung.
    Kehlkopf: aus mehreren knorpeligen Anteilen, Kehldeckel zum Verschluss der Luftröhre vor dem Schlucken.
    Luftröhre: schleimhautausgekleideter Schlauch, Knorpelspangen
    Bronchien: weitere Aufteilungen der Luftröhre, in 23 Teilungsschritten (!) bis zu den Lungenbläschen (Alveolen).
    Lungen: zwei Lungenflügel (linke: 2 Lungenlappen, rechte: 3 Lungenlappen), Segmente; Pleura: Lungenfell und Rippenfell, mit flüssigkeitsgefülltem Spaltraum.
    Funktionell:
    Nase und Nasenhöhle: Befeuchtung, Erwärmung und Reinigung der Atemluft; ausserdem dient sie als Riechorgan und Resonanzraum. Die Nasenhöhle hat eine "Atmungsregion [Regio respiratoria] von ca. 140 cm2 Fläche, das mit einem Atmungsepithel überzogen ist (mit Becherzellen ---> schleimiges Sekret, das Fremdkörper "einpackt" und Flimmerzellen ---> Abtransport der schleimigen Sekrete) und eine "Geruchsregion" [Regio olfactoria] mit einem Geruchsepithel von ca. 5 cm2. Diese Riechzellenschicht weisen Sinneszellen mit Fortsätzen auf, den Riechfäden, die durch die Siebplatte des Siebbeins mit dem Geruchsnerv [N. olfactorius] verbunden sind. Damit ist eine Unterscheidung von bis zu 4'000 verschiedenen Gerüchen möglich.
    Nasennebenhöhlen: Gewichtsersparnis des Schädels, Erwärmung der Atemluft, Funktion als Resonanzorgan
    Rachen: mit Ohrtrompete (--> Druckausgleich zwischen Mittelohr und Rachen bei Luftdruckänderungen, damit Trommelfell funktionstüchtig bleibt; Entzündungen des Halsraums --> Mittelohr!); Kreuzung von Luft- und Nahrungsweg --> in Zusammenarbeit mit Kehlkopf reflektorischer Schutz vor Verschlucken. Mandeln als Teil des biol. Abwehrsystems.
    Kehlkopf: Stimmerzeugung mittels Stimmbänder, Pforte der Atemluft (wichtiger Verschluss bei der Bauchpresse), Schluckvorgang (Kehldeckel verschliesst Eingang zum Kehlkopf), Schutz der unteren Atemwege durch den Hustenreflex.
    Luftröhre: drucksicherer Lufttransport, "Schlussreinigung" der Luft und Abtransport der eingeschleimten Fremdkörper via Flimmerepithel zum Rachen-/Nasenraum.
    Bronchialbaum: luftleitendes und gasaustauschendes System.
    Lunge: ermöglicht auf kleinstem Raum grosse Oberflächen (= Austauschflächen für O2 und CO2); mit den ca. 300 Mio. Lungenbläschen vergrössert sich die Oberfläche für den Gasaustausch auf ca. 100 m2.
  3. Gasaustausch:
    Der rasche Gasaustausch zwischen den Lungenbläschen und dem Kapillarblut ist das Resultat dreier Faktoren: 1. der grossen Austauschoberfläche (ca. 100 m2), 2. des Gasdruckunterschieds Alveole - Kapillarblut, umd 3. der katalytischen Wirkung der Carboanhydrase.
    Der "Haupttransportmotor" des Atemgasaustausches ist der Partialdruckunterschied (= Konzentrationsunterschied): Lungenbläschen pO    2 100 mm Hg (Vol.-% O2 13%), pCO2 40 mm Hg (Vol.-% CO2 5%), Kapillarblut pO2 40 mm Hg, pCO2 46 mm Hg.
  4. Innere Atmung:
    Die zentralen Teilprozesse der inneren Atmung bestehen aus 4 Teilprozessen: 1. der Glykolyse ("Zuckerzerlegung", sauerstoffunabhängig, im Cytosol), 2. der Umwandlung von Pyruvat C3 zu aktivierter Essigsäure C2 (= oxidative Decarboxylierung); 3. Citratzyklus (sauerstoffunabhängig [anaerob], in der Mitochondrienmatrix), und 4. der Atmungskette (Endoxidation, innere Mitochondrienmembranen, sauerstoffabhängig [aerob]).
    Die Glykolyse liefert wenig Energie durch den Abbau der Glukose [C6] zu 2 Brenztraubensäure [Pyruvat, C3] (Glykolyse Nettobilanz: - 2ATP, anschliessend + 4ATP, also insgesamt + 2ATP, + 2NADH/H+ (= Wasserstoffüberträger: Reduktionsmittel und in der Atmungskette Energieäquivalent im Wert von 3 ATP).
    Der Citratzyklus (Citronensäurezyklus) vervollständigt die energieliefernde Oxidation durch CO    2- und H-Abspaltung (Nettobilanz: - 6 CO2, + 2 ATP, 6 NADH/H+ und 2 FADH2).
    In der abschliessenden Atmungskette (Endoxidation) werden die Elektronen aus den NADH/H+ und FADH2 über die Atmungskettenenzyme "treppenartig" auf niedrigere Energieniveaus transportiert und am Schluss als "energiearme" Elektronen auf molekularen Sauerstoff übertragen.
    Energiebilanz Innere Atmung ATP
    Energieträger    		 NADH/H+
    Reduktions-äquivalente    		 FADH2
    Reduktions-äquivalente    		 .
    Glykolyse C6 --> 2 C3 (und CO2-Abspaltung [oxidative Decarboxylierung]: C3 --> C + C2) 2 2 (+ 2) = 4 -- .
    Citronensäurezyklus (C2 --> 2 C) 2 6 2 .
    Atmungskette 10 --> 30 ATP 2 --> 4 ATP .
    Summe 4 ATP 30 ATP 4 ATP 38* ATP
    *: von den 38 mol ATP pro 1 mol Glukose werden allerdings ca. 2 mol ATP durch Stofftransportvorgänge verbraucht, sodass maximal ca. 36 ATP /mol Glucose als Resultat des aeroben Zuckerabbaus entstehen! Realistischer dürfte aber ein Wert von ca. 30 ATP pro Mol Glukose zu sein.
    Vertiefung mit Lehrprogramm: siehe hier !!
  5. Wasserstoffüberträger NADH/H+:
    NAD+/NADH (syn. NADH/H+, NADH+H+, NAD:H, NADH2) wird bei Redoxreaktionen gebraucht. Das Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NAD+) akzeptiert bei vielen Redoxreaktionen die Elektronen (= Elektronenakzeptor). Die Elektronen werden im Ringsystem des Nicotinamids gespeichert (vgl. Abb.: gelbe Zone). NAD+ nimmt dabei zwei Elektronen (2e-) und ein Proton auf (H+), ein sog. Hydridanion H- (= H: = H+ + 2e- = ein Reduktionsäquivalent). Der Wasserstoff als Hydridanion kann entweder als Wasserstoffspender zur Reduktion von Stoffen oder aber in der Atmungskette als "Energieäquivalent" in 3 ATP pro 1 NADH/H+ "eingetauscht" werden.
    Probleme mit der Chemie ? --> zum kleinen Chemie-Repetitorium "Elektronentransfer" !!
  6. ATP als universeller biologischer Energieträger:
    ATP (Adenosin-tri-phosphat) ist die biologische Energieeinheit ("Universalenergiewährung") des Stoffwechsels. Organismen brauchen für zahllose biologische Arbeiten Energie: z.B. für Transport, Synthesen, Bewegung, (Muskelarbeit, zelluläre Bewegungen), Wärmeproduktion, Reiztransport. ATP besitzt ein sog. hohes Übertragungspotential für Phosphatgruppen, denn es enthält zwei energiereiche Phosphorsäureanhydrid-Bindungen. Insbesondere bei der Hydrolyse von ATP zu ADP (Adenosin-di-phosphat) wird Energie frei (präziser: ist die Änderung der freien Enthalpie negativ: G = - 30 bis -35 kJ/Mol). Mit dieser thermodynamisch günstigen Reaktion kann nun eine ungünstige Reaktion ( G positiv) gekoppelt werden. Bleibt G der Gesamtreaktion negativ, kann die Gesamtreaktion ablaufen (vgl. Chemievorlesung). Dementsprechend benützen viele Enzyme für energieabhängige Teilreaktionen ATP als Cofaktor. Das bei der ATP-Spaltung entstehende ADP wird in der Atmungskette im Rahmen der sog. oxidativen Phosphorylierung wieder zu ATP "aufgeladen" (vgl. Abb. ATP).
    Energieumsätze und ATP: Wie bereits unter der Ernährung () besprochen, wird der Ruheumsatz oder Grundumsatz des Menschen im Liegen gemessen. Aus dem Sauerstoffverbrauch ergibt sich folgende Kalkulation:
    Sauerstoffverbrauch: 360 Liter/Tag
    Energieumsatz: 7'100 kJ/Tag
    ATP-Umsatz im Grundverbrauch: 1 Mol = 507 g ATP speichert ca. 32 kJ --> folglich ist der Tagesbedarf von 7'100 kJ in 114 kg ATP enthalten.
    Frauen: täglicher Energieumsatz von 8'300 - 12'100 kJ --> entspricht 131 - 192 kg ATP!!
    Männer: 9'700 - 15'400 kJ --> entspricht 154 - 244 kg ATP!!
    Probleme mit der Chemie ? --> zum kleinen Chemie-Repetitorium "Phosphatgruppenübertragung" !!
  7. Energiegewinnung, Phase 1: Glykolyse (anaerober Zuckerabbau) C6 ---> 2 C3
    Der Abbau von Glukose zu Wasser und CO2 ist eine der wichtigsten Möglichkeiten des Körpers, um die zentrale Energieeinheit ATP zu gewinnen. Diese "Zuckerzerlegung" ist eine Serie von 10 enzymatischen Reaktionen, die am Anfang dieses Abbaus steht und den C6-Zucker Glukose zu 2 C3-Einheiten (Brenztraubensäure [Pyruvat]) abbaut. Die Glykolyse ist ein anaerober Prozess, läuft also ohne Sauerstoff ab. Nach anfänglicher "Energieinvestition" von 1 ATP wird das stabile C6-Gerüst der Glukose durch einen Phosphatgruppentransfer (Glu + ATP ---> Glu-6-P [= G6P] aktiviert, in den weniger stabilen Fruktose-Ring überführt (Glu-6-P ---> Fru-6-P [= F6P]), nochmals aktiviert durch 1 ATP (Fru-6-P + ATP ---> Fru-1,6-P [= FDP: Fructose-di-Phosphat) und in dieser "geschwächten" reaktionsfreudigeren Form in 2 C3 gespalten (siehe hier). In den nachfolgenden Schritten wird Energie gewonnen in Form von ATP (+ 4 ATP [sog. Substratketten-Phosphorylierung, d.h. ATP wird durch P-Gruppenübertragung entlang einer Kette von Stoffwechselreaktionen (Teilschritte von Stoffwechselwegen = Substratkette: GAP --> DPG --> 3PG --> PEP --> Pyruvat [siehe nochmals hier])] und gebundenem Wasserstoff NAD:H/H+ (+ 2 NADH/H+).
    (Gesamt)-Energiebilanz Phase 1: -2 ATP + 4 ATP = + 2 ATP, + 2 NAD:H/H+ (und Pyruvat: C3H4O3).
    Vertiefung mit Lehrprogramm: schrittweise durch die Glykolyse: siehe hier !!

  8. Energiegewinnung, Phase 2: Zwischenschritt CO2-Abspaltung 2 C3 ---> 2 C2 + 2 C1
    Das (immer noch energiereiche) Pyruvat HOOC-C=O-CH3 muss, bevor es in den Citronensäurezyklus eingeschleust werden kann, in den C2-Körper "aktivierte Essigsäure" [Acetyl-Coenzym A = Acetyl-CoA = AcCoA]. Diese komplexe Umwandlung besorgt das Pyruvat-Dehydrogenase-Enzym PDH: 2 HOOC-C=O-CH3 + 2 AcCoA + 2 NAD+ --> 2 CO2 + 2 NAD:H/H+ + 2 CoA-C=O-CH3.
    Nettobilanz Phase 2: 2 x 1 = + 2 NAD:H/H+ und CoA-C=O-CH3. (und: 2 x 1 = - 2 CO2, d.h. 1/3 des gesamten "Ausatem-CO2" ist bereits - ohne Sauerstoffzufuhr, also anaerob !! - freigesetzt).

  9. Energiegewinnung, Phase 3: Citronensäurezyklus 2 C2 ---> + 4 C1
    Der Citronensäurezyklus (syn. Citratzyklus, Krebszyklus) ist ein zyklischer Stoffwechselweg der Mitochondrien-Matrix. Er oxidiert in 8 Schritten Essigsäurereste [Acetylreste CH3-CO-] zu Kohlendioxid CO2. Die dabei gewonnen H (als Reduktionsäquivalente NADH/H+) werden in die Atmungskette (= Phase 4) zur ATP-Gewinnung eingeschleust. In den Citronensäurezyklus wird nicht nur das Pyruvat aus der Glykolyse, sondern auch die "Brennstoffe" aus dem Fettsäureabbau (auch als Acetyl-CoA) und die C-Skelette aus dem Aminosäureabbau eingespiesen (vgl. Abb.). Der Citronensäurezyklus liefert aber - neben seiner Hauptaufgabe als NADH-Lieferant für die Atmungskette - auch Bausteine für Biosynthesen z.B. für das Fe-haltige O2-transportierende Ringsystems des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin. Daher wird er auch als "Drehscheibe des Zwischenstoffwechsels" [Intermediärstoffwechsel] bezeichnet.
    Nettobilanz Phase 3: 2 x 2 = - 4 CO2 (= 2/3 des gesamten Atmungs-CO2, ebenfalls ohne O2-Zufuhr entstanden !!), 2 x 1 = + 2 ATP, 2 x 3 = + 6 NADH/H+, 2 x 1 = + 2 FADH2.
    Vertiefung mit Lehrprogramm: schrittweise durch den Citronensäurezyklus siehe hier !!
  10. Energiegewinnung, Phase 4: Atmungskette (Endoxidation/ ATP-Synthese [syn.: oxidative Phosphorylierung, Atmungskettenphosphorylierung])
    Die Zelle braucht Energie in Form von ATP für sämtliche biologischen Arbeiten wie Biosynthesen oder Aufrechterhaltung von Ionengradienten (z.B. bei der Erregungsleitung während des Denkens!). Bis jetzt wurden aber erst 4 ATP gewonnen, dafür aber 12 Mal gebundener Wasserstoff (10 NADH/H+ und 2 FADH2).
    Erst in der letzten Phase und im allerletzten Schritt dieser Phase (!) kommt der Luftsauerstoff aus der Äusseren Atmung zum Zuge! In der Atmungskette werden die Elektronen aus den Reduktionsäquivalenten NADH/H+ und FADH2 auf den Sauerstoff übertragen (formal eine Knallgasreaktion 2 H2 + O2 ---> 2 H2O, allerdings moderiert durch "Zerlegung" in kleine Schritte, so dass die Energie nicht schlagartig zerstörerisch freigesetzt wird, sondern portionenweise aufgefangen, zwischengespeichert und dann in stabiles ATP überführt werden kann).
    Bei der Wasserstoffübertragung von NADH/H+ auf Sauerstoff entsteht Wasser und ein Zwischenspeicher an Energie, ein "Protonensee" (Protonengradient über die innere Mitochondrienmembran). Die H2O-Bildung aus NADH/H+ und O2 verläuft folgendermassen: Das NADH/H+ gibt zwei Elektronen an einen ersten Enzym-Redoxkomplex ab: dabei bleiben NAD+ und zwei Protonen H+ zurück. Die beiden energiereichen freigesetzten Elektronen e- wandern vom ersten Komplex über den zweiten zum dritten Komplex (--> Name "mitochondriale Elektronentransportkette", kurz Atmungskette) und werden dort, jetzt energiearm, auf 1/2 O2 übertragen. Das entstandene O2- reagiert mit den beiden Protonen H+ zu H2O: siehe hier !! Reaktionssumme: NADH/H+ + 1/2 O2 ---> NAD+ + H2O. Wo ist jetzt aber die "Energie" der Elektronen geblieben? Bei der Wanderung der Elektronen von NADH/H+ bis zum Sauerstoff wird Energie frei, welche benützt wird, um Protonen H+ aus dem Innneraum der Mitochondrien (Matrixraum) in den Zwischenmembranraum zu pumpen: an den drei Redox-Enzymkomplexen, welche also zusätzlich eine Art Protonenpumpe darstellen: siehe hier !! Der pH des Zwischenmembranraumes ist niedriger als der pH der Matrix. Dieser Protonengradient baut zwei Kräfte auf, einerseits ein Membranpotenzial (unterschiedliche Ladungsverteilung über die Membran: aussen positiv, innen negativ geladen ---> Spannungsunterschied     ΔV) und einen Konzentrationsunterschied an Protonen, d.h. ein ΔpH. Diese Gesamtkraft (Protonen treibende [motive] Kraft [Force]) PMF = ΔV + ΔpH treibt die ATP-Synthese aus ADP und Phosphat im Enzymkomplex ATP-Synthase an: siehe hier.

    Kürzestzusammenfassung "Kernwissen Innere Atmung (= Zellatmung)": siehe hier !!
    Vertiefung mit Lehrprogramm: siehe hier !!

  11. Erkrankungen der Atemwege: - Rauchen: Es gibt drei Typen von Rauchern: 1. Genussraucher (es macht ihm Spass, er ist in angenehmer Gesellschaft, wenn er sich wohl und zufrieden fühlt); 2. Gewohnheitsraucher (zu regelmässigen Zeiten oder bei bestimmten Tätigkeiten erfolgt der schon fast mechanische Griff zur Zigarette); 3. Entlastungsraucher (in schwierigen oder unangenehmen Situationen schafft ihm das Rauchen scheinbar ein Gefühl der Erleichterung). Über 80% der Raucher entwickeln ihre Rauchgewohnheiten bereits im Alter bis 18 Jahre!
    Schadstoffe im Tabak: etwa 4'000 bekannte chemische Substanzen, darunter eine Reihe von Schadstoffen wie Nikotin, Rauchkondensat (Teer) und Kohlenstoffmonoxid; weitere Schadstoffe: Nitrosamine, Stickstoffoxide, Schwermetalle wie Cadmium, Blausäure, Ammoniak, Phenole, Arsen und Formaldehyd. Nikotin: tödliche Dosis bei 50 mg (= Menge in 20 Zigaretten); der Körper baut das mit dem Rauch aufgenommene Nikotin schnell wieder ab. Nikotin wirkt auf das vegetative Nervensystem: Erregungen werden gedämpft, bei Ermüdung und Verstimmung wirkt es anregend, ein Gefühl der Erleichterung und Entspannung stellt sich ein. Gewöhnungseffekt: mehr Rauchen oder immer stärkere Zigaretten --> physische und psychische Abhängigkeit. Wirkungsweise von Nikotin: es bewirkt die Ausschüttung des Hormons Adrenalin aus dem Nebennierenmark; Adrenalin bewirkt eine Verengung der Blutgefässe, die Hauttemperatur sinkt, Herzschlag und Puls erhöhen sich und der Blutdruck steigt.
    Rauchkondensat (Teer): verleiht dem Tabak das würzige Aroma. Beim Rauchen gelangen diese Teerstoffe in kleinsten Partikelchen in die Lunge und lagern sich dort ab. Sie verhindern die wichtige Tätigkeit der Flimmerhärchen (vgl. hier). Chemisch enthält der Teer aromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. das cancerogene Benzpyren (---> Lungenkrebs, zusammen mit Nitrosamin).
    Kohlenstoffmonoxid: farbloses Giftgas, das zu 3-4% im Tabakrauch enthalten ist. Lagert sich an dasHämoglobin an, welches daraufhin keinen Sauerstoff mehr binden kann --> Hemmung des Sauerstoff-Transportes (bei starken Rauchern zwischen 11-22%) --> Sauerstoffmangel, bei Durchblutungsstörungen der Herz- und Beinarterien Verschlimmerung der Schmerzen.
    Gesundheitsschädigungen: Lungenkrebs (bei 15% der starken Raucher); Raucherhusten (Verdickung des Schleims der Schleimhäute der Atemwege --> Flimmerhärchen behindert --> Schmutzpartikel bleiben in Lunge und Bronchien --> Atemwege verengen --> chronische Bronchitis (langwieriger Luftröhrenkatarrh) --> stark veringerte Atemleistung); Raucherbein: Verengung der Beinarterien --> völliger Verschluss der Blutgefässe durch Thrombose ---> Mangeldurchblutung --> Absterben des Beines --> Amputation; Schaufensterkrankheit: starker Schmerz im Bein beim Gehen zwingt zum plötzlichen Stehenbleiben; Passivrauchen (siehe hier !!): in verqualmten Räumen kann die passive Rauchaufnahme zu Augenbrennen, Kopfschmerzen, Reizhusten u.a. führen. Besonders gefährdet sind Kleinkinder (3x eher Bronchitis und Lungenentzündungen, wenn Mutter Elternteil Raucher ist). Rauchen und Schwangerschaft: das werdende Kind im Mutterleib raucht passiv mit --> Mangelernährung, Sauerstoffunterversorgung --> verringertes Geburtsgewicht und Körperlänge. Ab 10 Zigaretten/Tag --> Beeinträchtigung der körperlichen und geistigen Entwicklung des Kindes (siehe hier !!). Wege zum Nichtraucher: siehe hier !!

    - Luftverschmutzung: Heizöl, Benzin und Kohle sind die hauptsächlichsten Verursacher der Luftverschmutzung: Bei deren Verbrennung werden Gase, Säuren- und Öltröpfchen, Staub und Russ freigesetzt. Luftverschmutzung verursacht viele Gesundheits-. und Umweltschäden. Einige der Luftschadstoffe reagieren chemisch miteinander oder mit Luftbestandteilen, z.B. mit Ozon: dabei können noch giftigere Verbindungen entstehen. Schwefeldioxid SO2: bildet mit Wasserdampf der Luft die schweflige Säure oder via Schwefeltrioxid die viel stärkere Schwefelsäure. Schwefelsäure ist ein starkes Reizgift für die Atemwege. Beim Abregnen entsteht aus schwefliger Säure und Schwefelsäure der "saure Regen" (pH zwischen 4.0 bis 4.5) mit Auswirkungen auf Umwelt (Bäume) und Fassaden (Kunstwerke). Kohlenstoffmonoxid CO: starkes Atemgift --> Sauerstoffmangel in Körperzellen --> Herabsetzung der Konzentrations- und Reaktionsfähigkeit, Kopfschmerzen; grössere Mengen an CO verursachen Nerven- und Herzschäden. Stickstoffoxide: entstehen hauptsächlich in Verbrennungsmotoren. Stickoxide reizen die Schleimhäute der Atemwege, können in höheren Konzentrationen schwere Lungenschädigungen hervorrufen, bei denen sich die Lungenbläschen mit Wasser füllen (Lungenödem). Ozon O3: ein Giftgas, das Augenbrennen, Kopfweh, Halsschmerzen und Husten sowie Lungengewebsschäden verursacht. Bodennahes Ozon wird aus den Auspuffgasen Stickstoffoxide und Kohlenwasserstoffe unter dem Einfluss von Sonnenlicht begildet --> Sommersmog. Ab 180 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft sollten vorsorglich ungewohnte, körperliche Anstrengungen vermieden werden, aber auch Ausdauersportarten wie Jogging; ab 360 Mikrogramm/m3 sollte man auf Frischluftaktivitäten verzichten. Staub:
    - Infektionen der Lungenwege:
    zu den wichtigsten infektiösen Erkrankungen der Atemwegsorgane zählen Bronchitis, Lungenentzündung und Tuberkulose.
    Bronchitis: Bronchitis ist eine akute Entzündung der Bronchienschleimhäute. Häufig sind Bakterien die Ursache. Sie zerstören die Schleimhäute und bilden einen Eiterbelag. Dadurch kommt es zum Hustenreiz, wobei ein schleimig-eitriger Auswurf [Sputum] abgehustet wird. Für eine chronische Bronchitis sind besonders Raucher und Bergleute anfällig, da die Schleimhäute durch Rauch und Staub ständig gereizt werden. Ein quälender Dauerhusten mit schleimigem Auswurf ist die Folge. Die Widerstandskraft gegenüber allgemeinen Infektionen ist herabgesetzt.
    Lungenentzündung [Pneumonie]: Lungenentzündung ist eine Sammelbezeichnung für entzündliche Vorgänge in der Lunge. Meist handelt es sich dabei um Infektionen. Als pathogene Erreger kommen Bakterien (z.B. Pneumokokken) oder Viren in Betracht. Aber auvch zufällig über die Luftröhre gelangte Fremdkörper können eine Lungenentzündung auslösen. Kinder können versehentlich Gegenstände "verschlucken", die in die Lunge gelangen. Bei Neugeborenen kann Fruchtwasser, bei ins Wasser Gefallenen kann Wasser in die Lunge gelangen und eine Lungenentzündung auslösen. Bei diesen "Schluckpneumonien" ist die Gefahr sehr gross, dass sich eine bakterielle Infektion zusätzlich einstellt. Die Symptome einer Lungenentzündung sind Fieber, Husten mit Auswurf und allgemeine Körperschwäche. Die Behandlung einer Lungenentzündung erfolgt durch Antibiotika. Dadurch werden die bakteriellen Erreger in ihrer Vermehrung gehemmt oder abgetötet. Auch bei einer Viruspneumonie werden diese Medikamente meist vorsorglich abgegeben. Sie sind zwar gegen Viren völlig unwirksam, aber man verhindert dadurch, dass zusätzlich zu der ursprünglichen Viruspneumonie eine zweite Infektion durch Bakterien, eine so genannte Superinfektion, hinzukommt.
    Tuberkulose (Tbc oder Tb): Die Tuberkulose ist eine Infektionskrankheit, die jedes Gewebe im Körper befallen kann.Besonders kennzeichnend sind die dabei gebildeten Knötchen, die auch als Tuberkeln bezeichnet werden. Die Tuberkulose war in früheren Jahren eine weit verbreitete Krankheit. Noch vor 100 Jahren betrug der Anteil an Todesfällen in westlichen Ländern etwa 12%, heute unter 0,2%. Bei den Sterbefällen aller Infektionskrankheiten steht die Tuberkulose mit 50% immer noch an erster Stelle.
    Erreger: Die Erreger der Tuberkulose wurden 1882 von Robert Koch entdeckt (--> ein Meilenstein in der Mikrobiologie!). Die unbeweglichen, sporenlosen Stäbchen haben eine hohe Widerstandskraft gegen äussere Einflüsse. Für die Erkrankung an Tuberkulose kommen zwei Erreger in Frage:Mycobacterium tuberculosis, Typus humanus und Mycobacterium tuberculosis, Typus bovinus (letztere verursacht die Rindertuberkulose, kann aber auch den Menschen befallen!).
    - Erkältung: d
    - Grippe: d
    - Legionärskrankheit: d
    - Asthma: d
    - Emphysem: d
    - Pneumonie: d
    - Silikose: d
  12. Versuche zur Atmung:
    Die grundlegenden Versuche zur Atmung sind im PHS-Biologiepraktikum I, 4sm: "Energiegewinnung durch Atmung und Gärung" detailliert beschrieben (siehe hier!!).


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Atmungssystem...Atemgastransportwege...Atemmechanik....Alveolen/Blut-Gasaustausch
    CO2/O2-Bluttransport....Zelle/Mitochondrium...biologische Energie...Übersicht Atmung
    Citronensäurezyklus...Atmungskette...ATP-Synthese...ATP...NAD[P]H/H+...
    Zusammenfassung Zellatmung...Gärung
    !! Die grosse Synthese: Atmung vernetzt gesehen !!

    siehe auch hier: Zusatzbildmaterialien zur Humanbiologie

    Lernprogramm: Zellatmung
    Lernen mit komplexen Systemen: Bsp. Atmungskette


    Kurzfragen zur Repetition
    6.1. Atmungsformen: Welche Formen der Atmung gibt es und durch welche Teilprozesse kann man sie charakterisieren?
    6.2. Atmungsorgane: Welche Organe und Organbestandteile werden zum Atmungssystem gerechnet?
    6.3. Nasenhöhle: Bau und Funktion der Nasenhöhle?
    6.4. Kehlkopf: Welche Funktionen hat der Kehlkopf?
    6.5. Luftröhre: Wie ist die Luftröhre aufgebaut?
    6.6. Bronchialbaum: Wie ist der Bronchialbaum gegliedert?
    6.7. Gasaustauschsystem: Wie ist das "gasaustauschende System" der Lunge aufgebaut?
    6.8. Gleitspalt: Welche Funktion hat der Gleitspalt zwischen den Brust- und Lungenfell?
    6.9. Atmungsmechanik: Wie wird die Atemluft bewegt?
    6.10. Lungenvolumina: Nennen Sie alle Ihnen bekannten Lungenvolumina!
    6.11. Partialdruck Atemgase: Was ist der Partialdruck der Atemgase? Welche Aufgabe kommt der Druckdifferenz zu?
    6.12. Diffusionsbedingungen: Welche optimalen Diffusionsbedingungen braucht der Austausch der Atemgase?
    6.13. Hämoglobin: Wie ist Hämoglobin aufgebaut und was ist seine Aufgabe?
    6.14. CO2-Transport: Wie wird Kohlenstoffdioxid im Blut transportiert?
    6.15. Zigarettenrauch: Welche "interessanten" Stoffe sind im Zigarettenrauch enthalten? Wie wirken sie sich aus?l
    6.16. Zellatmung: Was sind die Produkte der inneren Atmung?
    6.17. Zellatmung: Was ist das wichtigste Substrat für die Energiegewinnung?
    6.18. Glykolyse: Beschreiben Sie die Glykolyse mit einer "Input-Output-Gleichung"!
    6.19. Citronensäurezyklus: Beschreiben Sie den Zitronensäurezyklus mit einer "Input-Output-Gleichung!
    6.20. NADH/ NADH/H+: Erklären Sie die Funktion dieser beiden Stoffe im Rahmen der Zellatmung
    6.21. Atmungskette: Was versteht man unter der Atmungskette?
    6.22. ATP: Wie wird ATP gewonnen?
    6.23. Energieträger: Beschreiben Sie den Weg der Energie über alle Energieträger von der Nahrung bis zum ATP!
    6.24. ATP: Wie wirkt ATP als universelle biologische Energiewährung?
    6.25. MindMap "Atmung": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Atmung"!

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Kapitel 7: ZusammenFassung "Ausscheidung"

  1. Übersicht Ausscheidungssystem:
    An der Ausscheidung sind die folgenden Organe beteiligt:
    Nieren und die harnableitenden Organe; die Nieren werden als harnbereitend, Nierenbecken, Harnleiter, Harnblase und Harnröhre als harnableitend bezeichnet.
    Dickdarm: Hauptfunktion ist die Wasserrückresorption, d.h. Eindickung des Stuhls; zusätzlich Erhaltung der Gleitfähigkeit des Stuhls durch Schleimproduktion der Becherzellen im Dickdarmepithel.
    Mastdarm: Stuhlspeicherung und -Entleerung.
    Haut: Abgabe von Wärme (--> Temperaturregulation) durch Schweissabgabe (--> Regulation des Wasserhaushaltes).
    Leber: Entgiftung und Abbau, teilweise Ausscheidung von körpereigenen und körperfremden Substanzen; Bildung der Galle
    Galle: Mit der Galle, in der Gallenblase gespeichert und via Gallenwege werden auch Medikamente sowie Produkte des Intermediärstoffwechsels (z.B. Abbauprodukte der Hormone) ausgeschieden.
    Lunge: über die Lunge werden Wasser und vor allem das Hauptendprodukt der Zellatmung, CO2     ausgeschieden.
    Als Ausscheidungsprodukte fallen somit an: Stuhl [Fäzes] aus ; Harn (z.B. Harnstoff, Harnsäure, Pharmaka, etc.); Schweiss aus , Atmung: Wasser und Kohlenstoffdioxid
  2. Harnsystem:
    Das Harnsystem (Nieren, Nierenbecken, Harnleiter, Harnblase, Harnröhre) erfüllt 3 wichtige Funktionen:
    1. Ausscheidung von Stoffwechselprodukten und Schlackenstoffen 2. Regulation des inneren Milieus: Aufrechterhaltung der Elektrolytkonzentration (Säure-Basen-Haushalt), des Wassergehaltes und des osmotischen Druckes der Körperflüssigkeiten, 3. Beteiligung an der Kreislaufregulation und Blutbildung, Hormonsekretion (z.B. Erythrozytenbildung stimulierendes EPO [Erythropoietin]).

    Lage und Bau der Nieren:
    Lage der linken und rechten Nieren: hinter dem Bauchfell weit oben im Rumpf, am Übergang von der Brust- zur Lendenwirbelsäule, direkt unterhalb des Zwerchfells und zum grössten Teil durch die umgebenden Rippen geschützt.
    Makroskopischer Bau der Nieren:
    aus Mark: streifige Innenschicht, bildet die ca. 10 Markpyramiden, auf deren Spitze, der Markpapille (syn. Nierenpapille) sich 15-20 Papillargänge (Öffnungen) in kleine Hohlräume, der Nierenkelche, münden
    aus Nierenkelche: umgeben die Markpyramidenspitzen, fangen den fertigen Urin auf und leiten ihn zum Nierenbecken weiter
    aus Nierenbecken: entsteht durch Zusammenschluss der Kelche
    aus Rinde: eine aussen an der Peripherie der Niere durchlaufende körnige Aussenschicht, die von einer Bindegewebskapsel überzogen ist
    Rinde, Nierenbecken
    Mikroskopischer Bau der Nieren:
    Nephron: die Funktionseinheit der Niere im Sinne der Harnbildung, ca. 1 Mio./Niere; bestehend aus Nierenkörperchen im Rindengewebe mit zu- und abführendem Blutgefäss und den Nierenkanälchen (Tubulusapparat).
    Nierenkörperchen:     0,2-0,3 mm grosses Kügelchen, aus einer Kapsel (Bowman-Kapsel) und einem Netz aus Kapillarschlingen (Glomerulus) bestehend. Diese doppelwandige Kapsel umgibt die 30-60 parallelen Kapillarschlingen und stellt den blindsackartigen Beginn des Tubulussystems dar. Die Epithelzellen der inneren Schicht der Kapsel haben sich zu "Füsschenzellen" umgewandelt, zwischen deren Ausläufern Wasser und kleinere Moleküle aus dem Glomerulum in das Röhrensystem (Tubulussystem) in Richtung Harnpol abfiltriert werden: diese Flüssgkeit stellt den Primärharn dar (ca. 200 l/Tag!).
    Nierentubulus: Damit wir nicht innerhalb weniger Minuten austrocknen, müssen 99% der 200 l Primärharn pro Tag wieder dem Blut zugeführt werden. Er besteht aus 4 Teilen: dem proximalen Nierentubulus (nahen, zum Rumpf hin), der Henle-Schleife, dem distalen Tubulusteil (fernen, vom Rumpf weg) und dem Sammelrohr.
    Primärharn durch Abpressen des Blutfiltrats, in den Tubuli und anschliessenden Sammelrohren wieder grösstenteils Rückresorption, sodass nur wenig Sekundärharn entsteht.
  3. Funktion der Nieren:
    Die Hauptfunktion der Niere ist die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der physiologischen Funktionen des Körpers (Konstanthaltung des pH-Wertes, Elektrolythaushalt, Blutdruck u.a.), indem die Zusammensetzung und das Volumen des Blutes kontrolliert wird. Dies geschieht durch drei Vorgänge: glomeruläre Filtration, tubuläre Wiederaufnahme [Reabsorption] und tubuläre Ausscheidung [Sekretion]. Es beginnt mit der glomerulären Filtration, einem passiven aber nicht selektivem Prozess, bei dem Flüssigkeiten und gelöste Substanzen auf Grund des hydrostatischen Drucks durch eine Membran gepresst werden. Bei der tubulären Reabsorption wird dann der grösste Teil des tubulären Inhalts wieder absorbiert dem Blut zurückgegeben. Die tubuläre Sekretion ist ein Vorgang, bei dem Substanzen aus dem Blut der Kapillaren durch die Tubuluszellen ausgeschieden werden.
    Nebenfunktionen: Darüber hinaus produzieren die Nieren das Enzym Renin, das die Nierenfunktion und den Blutdruck reguliert, und das Hormon Erythropoetin, das die Produktion der roten Blutkörperchen im Knochenmark anregt ("natürliches" Dopingmittel!!).
  4. Ableitende Harnwege:
    Zu den ableitenden Harnwegen zählt man das Nierenbecken, den Harnleiter, die Blase und die Harnröhre.
    Nierenbecken: kurzer trichterförmiger Schaluch mit Nierenkelchen, in die die Nierenpapillen ragen (Fassungsvolumen: 3-8 mL).
    Harnleiter: dient dem Transport des Harns vom Nierenbecken in die Blase (etwa 25 cm lang, Durchmesser: 5 mm). Die glatte Muskulatur ist spiralig angeordnet und erlaubt eine starke Erweiterung (Transport erfolgt schubweise zur Harnblase: ca. 1-4mal/min).
    Harnblase: im kleinen Becken gelegenes Hohlorgan. Die Harnblasenmuskulatur verläuft netzartig und ist auf der Innenseite mit Schleimhaut bedeckt.
    Männliche Harnröhre: 20-25 cm lang mit 3 Abschnitten (prostatische Harnröhre: mit Einmündungen der beiden Spritzgänge und den Ausführgängen der Prostatadrüsen; membranöse Harnröhre: Durchtrittsstelle auf Höhe des Beckenbodens und Sitz des willkürlichen Harnröhrenschliessmuskels, Einmündung der Cowper-Drüsen; schwammige Harnröhre: langer Abschnitt innerhalb des Harnröhrenschwellkörpers, Mündung an der äusseren Harnröhrenöffnung.
    Weibliche Harnröhre: mit einer Gesamtlänge von nur 2,5-4 cm ist sie deutlich kürzer als die männliche Harnröhre; Mündung in Scheidenvorhof.
  5. Wasser- und Elektrolythaushalt:
    Der Mensch besteht hauptsächlich aus Wasser! Die Körperflüssigkeit ist in einen intrazellulären und einen extrazellulären Raum aufgeteilt. In der Regel entspricht die Flüssigkeitsaufnahme der Flüssigkeitsabnahme. Der Körper schiedet Wasser, Salze und Stoffwechselendprodukte wie Harnsäure, Kreatin, Ammoniumionen, Sulfat und Phosphat über die Nieren aus. Ein Teil des Wassers geht über den Stuhl verloren, wird nicht wahrnehmbar über die Haut verdunstet oder entweicht über die Ausatemluft. Der Hypothalamus (Struktur im Zwischenhirn mit der Hirnanhangdrüse [Hypophyse]) reguliert die Flüssigkeitsaufnahme und die Flüssigkeitsabgabe. In den Nierentubuli wird die Resorption der Elektrolyte und der Säuregrad geregelt.
  6. Erkrankungen der Niere:
    -     Nierensteine:     Ein zu hoher Konsum von tierischem Eiweiss kann zur Bildung von Harnsäuresteinen führen; der Verzehr von oxalsäurehaltigen Nahrungsmitteln (Spinat, schwarzer Tee, Schokolade, Rhabarber, Randen) begünstigt die Bildung von Oxalatsteinen. Als Nierengriess werden kleinere Kristalle ohne Probleme durch den Harnleiter transportiert. Grössere Steine bleiben im Nierenbecken liegen und können das Nierengewebe schädigen. Gelangt ein Stein in den Harnleiter, wird er durch kräftige Muskelbewegungen zur Blase befördert. Dabie kann es zu krampfartigen Schmerzen und Übelkeit, der Nierenkolik, kommen. Ist der Stein in die Harnblase gelangt, verschwinden die kolikartigen Schmerzen; gehen die Steine nicht ab, dann wachsen sie meist als Blasensteine weiter. Sie müssen dann operativ oder mithilfe der Ultraschallzertrümmerung entfernt werden.
    Neben den Trinkgewohnheiten beeinflussen vor allem das Alter, Geschlecht und Ernährung die Bildung von Nierensteinen. Tipps zur Behandlung und Prophylaxe von Nierensteinen:
    - Mässiges Essen von vollwertiger Ernährung mit wenig Fleisch- und Wurstwaren
    - reichliche Flüssigkeitszufuhr von mind. 1.5 bis 2 l/Tag)
    - purinreiche Lebensmittel wie Fleisch, Fisch, Innereien meiden (bilden Harnsäure!)
    - Behandlung von Blaseninfektionen.
    -     Nierenversagen [Niereninsuffizienz]: Entzündungen der Nieren, Bluthochdruck, Zuckerkrankheit und Gicht, aber auch Umweltgifte und bestimmte Medikamente führen zu einer Zerstörung von Nierengewebe und zu einer Verengung der Nierenarteriolen (siehe: Abb. Nierenkörperchen). Die Folge ist eine Einschränkung der normalen Nierenfunktionen, die zu einer Ansammlung von harnpflichtigen Stoffen im Blut führen kann. Der Patient leidet unter Juckreiz, Übelkeit und Erbrechen. Als Folge eines erhöhten Eiweissverlustes wird vermehrt Wasser in den Körpergeweben abgelagert (--> Ödeme). Leicht eindrückbare Dellen an den Knöcheln zeigen die Ödembildung an. Durch eine strenge salz- und eiweissarme Diät, Flüssigkeitszufuhr und harntreibende Medikamente kann ein Fortschreiten der Erkrankung verzögert werden.
    -     Dialyse: Harnvergiftungen, z.B. durch unbehandelte Nierensteine (--> Schrumpfung der Niere, Funktionsverlust) machen eine Behandlung mit der künstlichen Niere (= Dialyse) erforderlich.
  7. Versuche zur Ausscheidung:
    - Nachweis der Abgabe von Wasser: eine kühlschrankalte Glassscheibe anhauchen (bzw. im Winter: auf die Ausatmung achten --> "Wolken" von Wasserdampf); Plastikbeutel um Hand bzw. Hand mit Oberarmanteil wickeln --> nach einigen Minuten auf Wasserdampfansammlung bzw. Wassertropfen achten.
    - Nachweis der Abgabe von Salzen: mit Magnesia-Stäbchen Handflächen abreiben und Test auf Flammenfärbung machen ---> in der Regel deutliche Gelbfärbung --> Na-Nachweis. Dieser Test gelingt besonders gut nach einer sportlichen Leistung,wenn der Körper stark schwitzt.
    - Nachweis der Abgabe von N-haltigen Verbindungen: etwas Urin zunächst im RG vorsichtig eindampfen, bis ein fester Rückstand (= Harnstoff u.a.) übrig bleibt; anschliessend: Universalindikatorpapier über RG-Mündung mit Holzklammer festhalten, anschliessend durch starkes Erhitzen Produkte zersetzen (= Thermolyse; Beobachtung: freigesetztes Gas färbt Universalindikator grün bis blau; einzig mögliche Base, die gasig ist --> Ammoniak NH3.
    - Nachweis von Fäkalbakterien, Fallbeispiel Escherichia coli (Colibakterien): auf einen ENDO-Agar (vgl. Biopraktikum, Teil Mikrobiologie --> siehe hier !!)
    - Nachweis des enzymatischen Harnstoffabbaus: zu einer harnstoffhaltigen Lösung (Wasser + 1 Spatelspitze Harnstoff; Urin) einige Tropfen S/B-Indikator Bromthymolblau und anschliessend eine Spatelspitze des Enzyms Urease dazugegen; gut verrühren und beobachten --> sich immer weiter ausdehnende "blaue Zonen" --> Umkippen des gelben Indikatorzustandes in die blaue Indikatorform --> Nachweis der Freisetzung basischen Ammoniaks NH3.

    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Nierenbau...Nephron....Nierenkörperchen....Harnwege....Harnröhre....Harn....künstliche Niere

    siehe auch hier: Zusatzbildmaterialien zur Humanbiologie




    Kurzfragen zur Repetition
    7.1. Niere: Was sind die Aufgaben der Nieren?
    7.2. Harnpflichtige Substanzen: Was sind "harnpflichtige Substanzen"?
    7.3. Nierenbau: In welche drei Zonen ist die Niere gegliedert?
    7.4. Harnweg: Welchen Weg nimmt der Harn vom Nierenkörperchen bis zum Nierenbecken?
    7.5. Harnröhren: Wie sind die männliche und die weibliche Harnröhre aufgebaut? Warum ist die weibliche Harnröhre anfälliger für Infektionen?
    7.6. Primär-/Sekundärharn: Was ist der Unterschied zwischen Primärharn und Sekundärharn?
    7.7. Harn: Welche Zusammensetzung und Eigenschaften weist der Harn auf? Welches sind pathologische Harnbestandteile?
    7.8. Harnblase: Was ist die Funktion der Harnblase?
    7.9. Erythropoietin: Was ist Erythropoietin? Welche Aufgabe hat es? Was für ein Zusammenhang besteht zur Niere?
    7.10. MindMap "Ausscheidung": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Ausscheidung"!

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Kapitel 8: ZusammenFassung "Haut"

  1. Hautfunktionen:
    Die wichtigsten Funktionen der Haut sind:
    - Schutz vor physikalischen, chemischen und biologischen Einwirkungen
    - Vermittlung von Sinneseindrücken
    - Wärmeregulation.

    1. Mechanischer Schutz:
    Hornschicht: unterschiedlich dick, wird durch das fetthaltige Sekret der Talgdrüsen geschmeidig gehalten.
    Lederhaut: garantiert Zugfestigkeit und Beweglichkeit.
    Nägel: schützen die empfindlichen Finger- und Zehenendglieder.
    2. Temperaturregulation, Wärmeschutz:
    Hautblutgefässe: bei Erweiterung - verstärkte Wärmeabgabe; bei Verengung - Drosselung der Wärmeabgabe.
    Schweissdrüsen: Schweiss verdunstet, wodurch dem Körper Wärme entzogen wird ("Verdunstungskälte").
    Unterhautfettgewebe: ist ein schlechter Wärmeleiter und wirkt daher wärmeisolierend (magere Menschen frieren leichter).
    3. Flüssigkeitsschutz:
    Mehrschichtiges verhorntes Plattenepithel mit wasserabstossender Fettschicht hemmt den Flüssigkeitsdurchtritt. Grössere Wasserverluste sind lebensbedrohlich.
    4. Strahlenschutz:
    Melanin: schützt die Zellen vor schädlichen UV-Strahlen.
    5. Infektionsschutz:
    Schweissdrüsen: produzieren ein saures Sekret (= Schweiss), so dass ein Säuremantel auf der Haut entsteht, durch den das Wachstum der Bakterien gehemmt wird.
    6. Speicherfunktion:
    Unterhautfettgewebe: besteht überwiegend aus Fettgewebe mit eingelagerten Kohlenhydraten, Eiweissen und Mineralstoffen; es dient auch als Energiereserve.
    7. Sinnesfunktionen:
    - Druckempfindung:     Merkel-Zellen in den untersten Schichten der Epidermis und Ruffini-Körperchen der Lederhaut.
    - Berührungsempfindung: Meissner'sche Tastkörperchen in den Lederhautpapillen, Nervengeflechte um die Haarwurzeln.
    - Vibrationsempfindung: Lamellenkörperchen (Vater-Pacini-Körperchen) in der Unterhaut.
    - Kälte- und Wärmeempfindung: Freie Nervenendungen. Kälterezeptoren unmittelbar unter der Epidermis, reagieren hauptsächlich im Bereich 17o - 36oC. Wärmerezeptoren liegen in der Lederhaut und reagieren maximal im Bereich 40o- 47oC.
    -     Schmerzempfindung: Freie Nervenendungen in der Lederhaut, der Unterhaut und in den unverhornten Schichten der Epidermis.
  2. Bau der Haut:
    Makroskopischer Bau:     Leistenhaut nennen wir die unbehaarte Haut der Handfläche und der Fusssohle, die bei jedem Menschen ein eigenes individuelles Muster zeigt. Die Epidermis ist hier mindestens 1 mm dick (ca. 5% der Gesamthautfläche).
    Felderhaut nennen wir die Haut am übrigen Körper, die behaart sein kann. Die Epidermis ist hier nur 0,1 mm dick (ca. 95% der Gesamthautfläche).
    Mikroskopischer Bau: Die Haut besteht aus Oberhaut [Epidermis], Lederhaut und Unterhaut.
    Oberhaut (Epidermis): aussen mehrschichtiges verhorntes Plattenepithel (Keratinozyten: basale Bildung, Wanderung an Oberfläche, Hornschichtbildung); Pigmentzellen (Melanozyten) geben Hautfarbe, unter UV-Belastung bösartige Tumorbildung möglich; mechanisch belastete Stellen bilden Hornschicht (mechanische Festigkeit, wasserabweisende Hauteigenschaften). Die Oberhaut und die Unterhaut bilden die eigentliche Haut, die Cutis.
    Lederhaut: vor allem straffes Bindegewebe, gefäss- und nervenreich.
    Unterhaut: Verschiebeschicht aus lockerem Bindegewebe zwischen Ober-und Lederhaut und Muskelbindehäute bzw. Knochenhäute, fettzellenreich (Wärmespeicher), grosse Gefässe, Sinnesrezeptoren.
  3. Bau der Hautschichten:
    Epidermis (Oberhaut): Die Epidermis besteht aus der toten Hornschicht und der lebenden Keimschicht (Körnerschicht, Stachelzellschicht, Basalzellschicht). Die fest geschlossene Hornschicht besteht aus abgestorbenen, auf weniger als 1 um Höhe abgeplatteten Epithelzellen. Sie dient als "Schutzpanzer".Da die Oberhaut sich durchschnittlich im Verlauife von nur einem Monat erneuert, verliert der Köper jeden Tag zwischen 5 bis 15 Gramm verhornte Zellen (Kopfhaut: Schuppen, Kleidung: "Schmutzränder" am Kragen). In der Basalschicht finden lebenslang mitotische Zellteilungen zur ständigen Regeneration der Haut statt. Zwischen den Basalzellen liegen verstreut die Melanozyten, welche das Hautpigment produzieren, welches an die Epithelzellen abgegeben wird (--> Bräunung: Schutz vor Sonnen- und UV-Licht).
    Die Haut besteht weitestgehend aus Felderhaut (kleine rautenförmige Felder mit Schweissdrüsenmündungen, aber ohne Haare; Haare sind in den Einfurchungen ziwschen den Feldern, die mit dem Alter zu Hautfalten werden. Nur der Handteller und die Fusssohlen bestehen aus der Leistenhaut:, die wesentlich dicker und widerstandsfähiger ist. Die reliefartigen Leisten ergeben den typischen individuell verschiedenen Fingerabdruck. Die Schweissdrüsen münden auf der Höhe der Leisten; In den Furchen zwischen zwei Leisten verzahnen sich Ober- und Lederhaut besonders stark miteinander.

    Lederhaut. Die Lederhaut besteht aus der Papillarschicht und der Geflechtschicht. Die stark fingerförmig gefaltete Papillen haben eine besonders gute Blutversorgung, da deren Kapillargefässe (schimmern durch Haut --> charakteristischer Teint hellhäutiger Menschen) nicht nur die oberflächliche Lederhaut, sondern auch die Zellen der nicht durchbluteten Oberhaut versorgen müssen. Bei Erhöhung der Körpertemperatur (z.B. körperliche Arbeit, Fieber) oder bei psychischer Anspannung (Erröten) sind die Gefässe weit gestellt, bei Erblassen der Haut sind sie enggestellt. Die kollagenfaserreiche Geflechtschicht ist für die eigentliche Festigkeit bzw. Zähigkeit der Haut verantwortlich. Schwache elastische Netze bringen die verzogene Haut immer wieder in die ursprüngliche Form zurück. Im Alter degenerieren diese Fasern relativ früh --> Falten (UV-Strahlung [Sonnenbräunung!] beschleunigt diesen Prozess erheblich (= Pergamenthaut.

    Unterhaut: Die Grenze zwischen Lederhaut und Unterhautgewebe bildet wiederum ein gefässreiches Netzwerk mit den sezernierenden Anteilen der Schweissdrüsen und den tiefen Tastkörperchen. DasUnterhautgewebe besteht vorwiegend aus Fettgewebe. Dieses dient in erster Linie dem Speichern von Energie (= Speicherfett, Depotfett). Als Nebenefekt isoliert das schlecht wärmende Fett den Körper gegen Unterkühlung. An einigen Stellen (Handfläche, Fusssohle) befindet sich das Baufett, das zur Polsterung der darunter liegenden Sehnen und Knochen unerlässlich ist. Auch das Fett der Wangenhaut gehört zum Baufett. Das Unterhautgewebe lässt sich, mit Ausnahme der Gesichtshautmuskeln, gut gegen die darunter liegenden Muskelbindegewebshäute verschieben.
  4. Hautanhangsgebilde bzw. Anhangsorgane der Haut:
    Zu den Anhangsorganen zählen Haare, Nägel und Hautdrüsen.
    Haare: Das Haarkleid des Menschen ist im Vergleich zu dem anderer Säugetiere stark reduziert. Haare dienen als Wärmeschutz, zur Reibungsverminderung (z.B. Achselhöhle) und der Berührungsempfindung.
    Man unterscheidet zwei Haararten:
    - Flaum- (oder Woll- oder Lanugo-)Behaarung: Beim Neugeborenen am ganzen Körper, beim Erwachsenen an den grossen Hautpartien zu finden.
    - Terminalbehaarung: Pubertätshaare (Barthaare, Schamhaare, Achselhaare), Haare der Nasenöffnung und des äusseren Gehörganges, Kopfhaare und als sog. Borstenhaare die Augenwimpern und Augenbrauen.
    Haarbau: Haare sind schräg in der Haut steckende biegsame und zugfeste Hornfäden aus Hornstoff (Keratin, ein Protein). Sie bestehen aus zwei Hauptteilen, der Haarwurzel (steckt in der Haut) und dem Haarschaft (ragt aus der Haut heraus).

    Nägel: Die Nägel bedecken als Hornplatten die Endglieder der Finger und Zehen und dienen als Schutz- und Widerlager für die Tastballen und gewähren dadurch eine Verbesserung der Tastempfindung.
    Bau: Nagelplatte (= verhornte Epithelzellen) auf gut durchblutetem Nagelbett, von Hautfalte (= Nagelwall) umgeben. Rumpfwärts bedeckt der Nagelwall die Nagelwurzel, die in die ca. 5 mm tiefe Nageltasche eingeschoben ist. Das Epithel unter der Nagelwurzel, die Nagelmatrix ist für das Nagelwachstum (0,1 bis 0,3 mm/Tag) verantwortlich.

    Hautdrüsen: Man unterscheidet Talgdrüsen, Schweissdrüsen, Duftdrüsen, Brustdrüsen und Ohrenschmalzdrüsen.
    Talgdrüsen (= Haarbalgdrüsen): einfache Drüsen, die den Haartalg produzieren. Ihr Ausführgang endet am Haartrichter. Der Talg fette Haut und Haare so ein, dass sie geschmeidig und wasserabweisend werden. Weitere Talgdrüsen finden sich am/an: Lippenrot, Augenlider, Warzenvorhof, Anus, kleine Schamlippen und Peniseichel.
    Schweissdrüsen: Knäueldrüsen, die den Schweiss produzieren. Es gibt sie nahezu in der gesamten Haut, besondesr zahlreich in Achselhöhle, Stirn, Rücken, Handteller und Fusssohle. Sie münden mit einer Pore in der Haut. Sie dienen der Wärmeregulation und in gerigem Masse der Auscheidung von Stoffwechselendprodukten. Zusammensetzung: 99% Wasser, Kochsalz, flüchtige Fettsäuren, Harnstoff, Harnsäure. Aufgrund seines tiefen pH-Wertes von ca. 4,5 wirkt er antibakteriell.
    Duftdrüsen: Kommen nur in speziellen Körpergegenden vor wie Achselhaut, Genital- und Afterbereich, Brustwarzen und Warzenvorhof. Die Duftdrüsen münden ebenfalls in den Haartrichter. Ihr Sekret reagiert alkalisch und enthält individuelle Duftstoffe. Das Sekret der Duft- und Schweissdrüsen kann durch Bakterien leicht zersetzt werden --> unangenehmer Geruch. Ausserdem zerstört es den Säureschutzmantel, sodass die Duftdrüsen leicht von Bakterien infiziert werden können (Drüsenabszess).
    Brustdrüsen (= Milchdrüsen, [Mamma]). Die 2 Brustdrüsen sind die grössten Hautdrüsen; sie produzieren Muttermilch, die als einziges Drüsensekret nicht dem eigenen Körper, sondern der Ernährung des Säuglings dient.
    Ohrenschmalzdrüsen: In der Haut des äusseren Gehörganges befinden sich neben Talg- und Schweissdrüsen sog. Ohrschmalzdrüsen, welche ein hellgelbes Sekret produzieren, dasgemeinsam mit dem Talg und Schweiss sowie abgeschilferten Epithelzellen und Staub das Ohrschmalz bildet.
  5. Hauterkrankungen:
    - Akne: Akne ist eine vor allem zwischen dem 12. und 20. Lebensjahr auftretende Hautkrankheit, bei der sich die Talgdrüsen krankhaft vergrössern (Bildung von "Mitessern") und entzünden können ("Pickel"). Das Auftreten von Akne hängt vermutlich mit den Veränderungen im Hormonhaushalt während der Pubertät zusammen. Bei unsachgemässer Behandlung, etwa beim Ausdrücken der Pickel, können bleibende Narben entstehen.
    - Ekzeme: Ekzeme sind geschwollene, stark gerötete und meist juckende Stellen an verschiedenen Hautpartien des Körpers. Die dabei häufig auftretenden Bläschen können platzen und nässen. Sie werden von Haut reizenden Stoffen (z.B. Säuren, Nickel in Modeschmuck, Kosmetika) verursacht. Besonders gefährdet sind Personen, die eine erbliche Veranlagung zu allergischen Reaktionen besitzen; ausserdem dürfte die psychische Situation des Erkrankten eine wichtige Rolle spielen. Eine bei Säuglingen und Kindern nicht seltene Form der Ekzembildung mit noch nicht bekannter Ursache' ist die Neurodermitis. Eine wohl vererbbare Hautkrankheit ist die Schuppenflechte, die z.B. durch Infektionskrankheiten, aber auch durch Stress ausgelöst werden kann. Die Ekzeme sind dabei von feinen weissen Schuppen bedeckt.
    - Fusspilz: Fusspilz ist eine häufige, zwar unangenehme, aber relativ harmlose Hauterkrankung im Fussbereich, die durch eine Infektion mit mikroskopisch kleinen Pilzen verursacht wird.
    - Warzen: Warzen sind hornartige Aufwölbungen der Haut. Sie werden durch ein Virus hervorgerufen und durch Hautkontakt übertragen. Sie sind harmlos, können aber, z.B. auf der Fusssohle ("Dornwarzen"), Schmerzen verursachen. Warzen treten besonders häufig bei Kindern und Jugendlichen auf. Zur Behandlung kann eine warzen-aufweichende und ablösende Medikamenten-Lösung aufgetragen werden; falls dies nicht hilft, kann die Warze operativ entfernt werden. In vielen Fällen verschwinden Warzen nach einiger Zeit von selbst.
    - Hautkrebs: Hautkrebs ist eine Sammelbezeichnung für bösartige Zellveränderungen der Haut, die sich z.B. in Veränderungen oder im Neuauftreten von Muttermalen äussern können. Besonders gefährlich sind rasch wachsende Melanome, die sich über den gesamten Körper ausbreiten können. Rechtzeitig erkannt, etwa durch eine medizinische Früherkennung, besteht eine grosse Chance auf Heilung. Die Entstehung von Hautkrebs wird begünstigt durch UV-Strahlen, wie sie vor allem beim Sonnenbaden auf die ungeschützte Haut einwirken.
  6. Versuche zur Haut:
    - Mikroskopische Untersuchung von Hautschnitten:     Mit Hilfe von Mikropräparaten (z.B. Haut von Finger, Kopfhaut mit Haaren längs) wird ein Überblick über den Bau der Haut gewonnen.
    - Untersuchung der Hautleisten der Finger: Durch den Abdruck des Daumens oder des Zeigefingers auf ein Stempelkissen und dann auf ein Papier lassen sich anschliessend die Fingerabdrücke vergleichen.
    - Bestimmung der Körperhautoberfläche: Die Grösse des Organs Haut kann mit Hilfe eines Nomogramms ermittelt werden.
    - Mikroskopische Untersuchung von Bildung und Aufbau der Haare: Mit Hilfe von Mikropräparaten (z.B. Kopfhaut mit Haaren längs, Kopfhaut mit Haaren quer) kann erfahren werden, wie ein Haar gebildet wird und wie es aufgebaut ist.
    - Verbrennungsprobe von Haaren: Mittels Verbrennung verschiedener Proben (z.B. Eierschale, Haare von Mensch und Tier, Federn) kann gezeigt werden, dass Haare aus Hornsubstanzen bestehen.
    - Mikroskopische Messung von Haaren: Anhand von Haaren kann die Methode der Bestimmung von biologischen Grössen mittels Okularmikrometer und Objektmikrometer eingeübt werden.
    - Berührungsempfindlichkeit der Haut (Tastsinn): Durch Berühren der Haut mit einem spitzen Gegenstand kann ermittelt werden, wie dicht Tastkörperchen an verschiedenene Hautstellen des Körpers beieinander liegen.
    - Temperaturempfindlichkeit der Haut - Nachweis von Thermorezeptoren: Mit Thermoden kann gezeigt werden, dass in der Haut unterschiedliche Rezeptoren für "Kälte" und für "Wärme" vorhanden sind und dass diese an verschiedenen Körperstellen unterschiedlich dicht gelagert sind.
    - Temperaturempfindlichkeit der Haut - Adaptation der Thermorezeptoren: Durch raschen Wechsel in verschieden warme Wasserbäder kann ermittelt werden, dass die Temperaturempfindlichkeit durch vorangegangene Empfindungen beeinflusst wird.
    - Funktion der Schweissdrüsen: Die ständige Wasserausscheidung durch die Haut kann mit dem Einpacken z.B. der Hand in einen Plastikbeutel demonstriert werden. Die biologische Funktion des Schwitzens kann mit der Kühlwirkung bei der Verdunstung von Äther an einem Thermometer (Wattebausch mit Äther um Quecksilberreservoir) und auf der Handrückenfläche gezeigt werden.


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Aufbau Haut...Leistenhaut/Felderhaut....Hauttypen....Haaraufbau
    Hautdrüsen..Nagelbau


    Kurzfragen zur Repetition
    8.1. Aufbau Haut: Aus welchen Schichten ist die Haut aufgebaut?
    8.2. Aufgaben: Welche Aufgaben hat die Haut?
    8.3. Hautarten: Welche Hautarten gibt es?
    8.4. Felder-/Leistenhaut: Worin besteht der Unterschied zwischen Felder- und Leistenhaut?
    8.5. Epidermisschichten: Beschreiben Sie die wichtigsten Eigenschaften der Epidermisschichten!
    8.6. Hautanhangsgebilde: Was sind Hautanhangsgebilde?
    8.7. Nägel: Welche Funktionen haben die Nägel?
    8.8. Hautdrüsen: Welche Hautdrüsen gibt es?
    8.9. Hautrezeptoren: Welche Sinnesleitungen vollbringt die Haut und welche Hautrezeptoren sind dafür verantwortlich?
    8.10. MindMap "Haut": Entwickeln Sie ein MindMap zum Thema "Haut"!

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Kapitel 9: ZusammenFassung "Bewegungsapparat"

  1. Übersicht Bewegungsapparat:
    Mit Hilfe des Bewegungsapparates könnne wir uns bewegen, also unsere Körperhaltung ändern und uns fortbewegen (= bedingt durch unsere heterotrophe Ernährungsweise müssen wir uns, im Gegensatz zu autotrophen Lebewesen [Pflanzen, selbsternährend an Ort dank Fotosynthese] aktiv auf Nahrungssuche begeben bzw. uns die Nahrung holen! Dazu braucht es eben den Bewegungsapparat und die Sinnesorgane. Dazu brauchen wir Muskeln, aber ebenso das feste Knochengerüst, das Skelett. Wir können daher zwischen einem passiven Bewegungsapparat (Skelett, Knochengerüst = Knochen, Gelenke und Bänder) und einem aktiven Bewegungsapparat (Muskulatur) unterscheiden, die jedoch nur zusammen ihre Aufgabe erfüllen können.     Der Bewegungsapparat umfasst also eigentlich zwei Organsysteme, die Knochen und die Muskulatur.

    Überblick über das Skelett:
    Das Skelett (Knochengerüst) besteht aus: 1. Wirbelsäule mit Schädel, 2. Brustkorb, 3. Schulter- und Beckengürtel, 4. Gliedmassenskelett.
    Regionen des Kopfes: Schädel aus oberem Gehirnschädel und unterem Gesichtsschädel (mit dem beweglichen Unterkiefer, Ober- und Unterkiefer tragen Zähne), aus jeweils vielen einzelnen Knochen.
    Körperstamm: aus Hals und Wirbelsäule, erste zwei Halswirbel (Atlas, Axis) ermöglichen Beweglichkeit des Kopfes; Wirbelsäule aus 7 Halswirbeln, 12 Brustwirbeln und 5 Lendenwirbeln, gefolgt von Kreuzbein und Steissbein; S-förmige Krümmung, Muskelansatzstellen; Brustwirbelbereich: 12 bogenförmige Rippen, vorne durch Brustbein miteinander verbunden, Zwischenrippenmuskulatur ermöglicht Atembewegungen.
    Schultergürtel: aus Schlüsselbein und Schulterblatt, verbindet Arme mit dem Körperstamm; vier Muskeln zur Bewegung des Oberarmknochens entspringen am Schulterblatt.
    obere Extremität: fein differenziertes Greif- und Tastorgan, Oberarmknochen als längster und grösster Knochen der oberen Extremität, Unterarm aus Elle und Speiche, Hand aus Handwurzel mit 8 Handwurzelknochen, daran Mittelhandknochen und schliesslich aussen die Fingerendglieder, mit zahlreichen Muskeln.
    Becken: in direktem Kontakt zur Lenden-Wirbelsäule verbindet es diese mit Beinen, Beckenring vorne und seitlich aus je einem Darmbein, Sitzbein und Schmanbein sowie dem Kreuzbein als Rückwand; Gelenkpfanne für Oberschenkelknochen (grösster Knochen).
    untere Extremität: Oberschenkelknochen verbindet Becken via Kniegelenk mit Unterschenkel, der aus Schienbein und Wadenbein besteht, vorne sitzend die Kniescheibe, unten Fuss anschliessend, mit gelenkiger Verbindung (= Sprunggelenk), Mittelfuss und Zehen.
  2. Aufgaben der Knochen:
    Knochen sind Organe, bei denen das Knochengewebe den Hauptanteil darstellt. Die Knochen erfüllen die folgenden Aufgaben:
    - 1. Stützfunktion: Alle Knochen bilden das Skelett (Stützwerk), das massgeblich die Körpergestalt bestimmt
    - 2. Schutzfunktion: Das Skelett schützt lebenswichtige Organe, z.B. Gehirn in der Schädelhöhle, Rückenmark im Wirbelkanal, Herz und Lunge im Brustkorb, Harn- und Geschlechtsorgane im kleinen Becken
    - 3. Bewegungsfunktion: Knochenverbindungen bewirken zusammen mit den Musekln Bewegungen
    - 4- Bildung der Blutzellen: Das rote Knochenmark ist die wichtigste Bildungsstätte der Blutzellen
    Der Knochen ist kein totes Gebilde, er hat einen intensiven Stoffwechsel.
  3. Knochentypen und Bau der Knochen:
    Entsprechend Struktur und Funktion teilt man Knochen ein in
    1. Röhrenknochen: z..B. Oberarmknochen, Fingerknochen, Oberschenkelknochen, mit dichter Knochenschicht aussen und einer aufgelockerten Innenstruktur mit Knochenmark.
    2. Platte Knochen: z.B. Schulterblatt, Scheitelbein, mit zwei festen Aussenschichten und innerer aufgelockerter Knochenschicht.
    3. Unregelmässige Knochen: z.B. Nasenbein, Unterkiefer, Wirbel, Handwurzelknochen, grösstenteils würfelförmig mit einer dünneren Aussenschicht.

    Knochen bestehen aus Kollagen und Calciumphosphat, Hohlräume zur Gewichtsreduktion; Hohlräume enthalten rotes blutbildendes Knochenmark oder gelbes Fettmark. Osteoblasten sind Zellen, die Knochen aufbauen. Sehnen und Bänder verbinden Knochen mit den sie bewegenden Muskeln.

    Aufbau eines Röhrenknochens: aus Schaft, unterer und oberer Wachstumszone und Gelenkende. Aussen: Knochenhaut (gefäss- und nervenreich), dann kompakte Knochenrinde (nur im Schaftvereich), innen Markhöhle mit gelbem Knochenmark (= Fettmark), schwammartiges Gerüstwerk aus feinen Knochenbälkchen und roites Knochenmark in den beiden Gelenkenden (vgl. Abb. hier).

    Knochenwachstum: Längenwachstum unter Hormoneinfluss von Wachstumszonen (Epiphysenfugen) aus; Dickenwachstum von der Knochenhaut aus.
    Knochenumbau: ständiger Aufbau [--> Osteoblasten] und Abbau [--> Osteoklasten]. Beim Überweigen der abbauenden Prozesse spricht man von Osteoporose (Knochenbrüchigkeit durch "Entkalkung", bei Frauen nach der Menopause durch verminderte Östrogenbildung besonders häufig).
  4. Knochenverbindungen, Gelenke:
    Es gibt verschiedene Arten von Knochenverbindungen: siehe hier.
    1. Bandgelenke: Knochen werden durch Bindegewebe miteinander verbunden, als Bandhaft (Bsp. Zwischenknochenmembran zwischen Elle und Speiche), als Naht (Bsp. zwischen den Schädelknochen) und Einzapfung (federnde Befestigung der Zähne im Zahnfach).
    2. Knorpelgelenke: Knochen werden durch Knorpelgewebe miteinander verbunden (Bsp. Bandscheiben und Rippenknorpel). Band- und Knorpelgelenke haben nur sehr geringe Bewegungsausmasse.
    3. Echte Gelenke: sind gekennzeichnet durch a) mindestens 2 Gelenkkörper mit von Gelenkknorpel überzogenen Gelenkflächen, b) einen Gelenkspalt (gewebefreier Raum zwischen den Gelenkflächen), c) die Gelenkschmiere im Gelenkspalt (--> Ernährungsfunktion, Reibungsverminderung), d) Gelenkkapsel zur Abgrenzung des Geweberaumes und e) die Gelenkbänder aus straffem Bindegewebe (--> Zusammenhalt des Gelenks). Zusätzlich können die folgenden Elemente die Bewegungsmöglichkeiten verbessern: 1. Gelenkzwischenscheibe (= Discus, Bsp. proximales Handgelenk), 2. Halbmondförmiger Faserknorpel (= Meniscus, Bsp. Kniegelenk), 3. Gelenklippe (Bsp. Hüftgelenk), 4. Schleimbeutel (Ausstülpung der Gelenkkapsel und damit Reserveraum für Gelenkschmiere).
    Als Gelenkformen für verschiedene Bewegungsmöglichkeiten treten auf: Kugel-, Ei-, Sattel-, Scharnier- und Zapfengelenk [Radgelenk]): siehe Abb. hier.
  5. Muskel: Bau und Funktionen:
    Es gibt drei Grundtypen von Muskelgewebe: quer gestreiftes Muskelgewebe (Muskelfaser), glattes Muskelgewebe (--> Bewegungen der Hohlorgane; Vorkommen: Verdauungstrakt, Atmungstrakt, Harnleiter, Harnblase, Gebärmutter, Blutgefässe) und Herzmuskelgewebe (fibrillenarme Herzmuskelzellen --> Erregung des Herzmuskels, fibrillenreiche Herzmuskelzelln --> Arbeitsmuskelzellen für Kontraktion).

    Bau/Funktion eines typischen Skelettmuskels: Fast die Hälfte der Körpermasse, nämlich ca. 45%, besteht aus Skelettmuskulatur. Die Muskelfasern, die eine Länge bis zu 15 cm erreichen können, verleihen dem Skelettmuskel 4 grundlegende Eigenschaften:
    - er kann sich aktiv verkürzen (= kontrahieren)
    - er kann passiv gedehnt werden
    - er ist elastisch, d.h. er nimmt nach Kontraktion oder Dehnung seine Ursprungslänge wieder ein
    - er ist erregbar.
    Die Skelettmuskulatur erfüllt drei Aufgaben: 1. Haltung des Körpers in sitzender oder stehender Position, 2. Bewegung des Körpers, 3. Wärmeproduktion.
    Bau des Skelettmuskels:     Sie bestehen hauptsächlich aus Muskelgewebe, straffem und lockerem Bindegewebe sowie Blutgefässe und Nerven. An einem Skelettmuskel lassen sich folgende Teile unterscheiden: Ursprung/Ansatz, Muskelbauch aus mehreren Muskelfaserbündeln, Muskelfasern.
    Hilfseinrichtungen der Muskeln: 1. Sehnen: aus straffem Bindegewebe, befestigt die Muskeln direkt am Knochen; 2. Sehnenscheiden: Gleit- und Schutzhüllen für Sehnen; werden durch Haltebändern fixiert und befinden sich im Bereich der Hand- und Sprunggelenke; 3. Schleimbeutel: bindegewebige Säckchen mit Flüssigkeit, zur Druckverteilung und Reibungsminderung zwischen Knochen, Muskeln und Sehnen. Sie sind dort, wo Muskeln um einen Knochen biegen; 4. Sesambeine: meist kleinere Knochen, in eine Sehne eingebaut zur Umlenkung der Sehnen (Bsp. Kniescheibe).

    Bau Skelettmuskelzelle (Muskelfaserzelle): Wichtigste Bauelemente der Muskulatur sind Aktin- und Myosinfilamente (zusammen = Myofibrillen), sie bilden den eigentlichen kontraktilen Apparat. Das kleinste, vollständige Element der Muskelbewegung ist das nur etwa 2 µm lange Sarkomer, ein komplexes Bündel von Myofibrillen (vgl. Abb.). Ein Sarkomer wird beideits von senkrecht zur Zugrichtung stehenden Z-Filamenten begrenzt, von denen im rechten Winkel dünne Aktinfilamente ausstrahlen. Die von zwei benachbarten Z-Filamenten ausgehenden Aktinfilamente berühren einander nicht, sondern werden von dicken Myosinfilamenten zusammen gehalten, die sich fingerförmig in die Zwischenräume von je zwei Aktinfilamenten erstrecken.
  6. Mechanismus der Muskelkontraktion:
    Elementarkontraktion auf Mikroebene: Querbrückenmodell bzw. Gleitfilamenttheorie.
    Die beiden Proteinfibrillen Aktin und Myosin können sich unter Energieaufwand (ATP) gegeneinander verschieben, so dass sich das ganze Sarkomer verkürzt oder verlängert.
    Ablauf: Der Kontraktionsvorgang eines Muskels wird stets durch Nervenimpulse von Motoneuronen gesteuert, setzt also Erregung voraus. Die Erregungsübertragung auf den Muskel erfolgt in spezifischen Nervenendigungen (Synapsen), den     motorischen Endplatten. Das Axon (Nervenfaser) einer motorischen Neurons (Nervenzelle) versorgt mit seinen Verzweigungen 5 bis 200 Muskelfasern (= motorische Einheit).

    Erregungsumwandlung in Bewegung.
    Kontraktion:
    - ankommenden Nervenaktionspotenziale setzen in der motorischen Endplatte den Übertragerstoff (Neurotransmitter) Acetylcholin frei
    - Acetylcholin löst die Entstehung von Muskelaktionspotenzialen aus, die sich in der Muskelfasermembran ausbreiten und über die sog. Tubuli (Membraneinstülpungen nach innen, vgl. Abb.) in die Tiefe gelangen
    - dort bewirken sie die Freisetzung von Ca2+-Ionen aus dem Membransystem des sarkoplasmatischen Retikulums, welche zusammen mit den Regulatoreiweissen Troponin und Tropomyosin für eine Energiefreisetzung aus ATP sorgen: ATP --> ADP + Pi + Kontraktionsenergie.
    Teilreaktionen dieser Elementarkontraktion:
    - die eigentlich aktiven Elemente sind Molekülanteile des Myosins ("Myosinköpfchen")
    - sie stehen in enger Nachbarschaft zum Aktin stehen und nehmen bei Ca2+-Anwesenheit Kontakt auf (=     Querbrückenbildung)
    - unter ATP-Einwirkung werden die Myosinköpfchen "gespannt" --> verkippen sich gegen die Längsrichtung
    - dadurch entsteht eine molekulare "Ruderbewegung"
    - die Aktin-Myosin-Verbindung wird bei ATP-Anwesenheit wieder gelöst
    - die Myosinköpfchen richten sich wieder auf, um sich erneut mit dem Aktin zu verbinden usw.
    - dadurch kommt es zur "Muskelzuckung", die Muskelfasern werden verkürzt, indem die Aktinfilamente zwischen die Myosinfilamente gleiten (= Gleitfilamenttheorie)
    Erschlaffung:
    - die Ca2+-Ionen werden aktiv (d.h. unter ATP-Aufwand) in das sarkoplasmatische Retikulum zurückgepumpt
    - die Verbindungsstellen zwischen Aktin und Myosin werden durch ATP besetzt, der Aktomyosinkomplex entsteht --> die Muskelfasern werden wieder schlaff und weich (ohne ATP: Totenstarre!)

    Muskelkontraktion auf Makroebene: Antagonist-Synergist-Wechselspiel.
    Bei der Kontraktion wird der Muskel gut sichtbar. Durch Erschlaffung kehrt er in seinen Ursprungszustand zurück. Um die vom Muskel gemachte Bewegung rückgängig zu machen, muss ein entgegengesetzt wirkender Muskel arbeiten. Diese Muskeln bezeichnet man als Antagonisten (Bsp. Beuger und Strecker des Oberarms), die zusammenwirkenden Muskeln als Synergisten.
    Muskelkraft: In jeder Muskelzelle sind viele Sarkomere hintereinander geschaltet. Gleichzeitig sind pro Zelle etliche Hundert Sarkomere parallel geschaltet: dadurch vergrössert sich die Kraft der Kontraktion. Häufig liegen sehr viele Sarkomere exakt parallel --> dann entsteht im Lichtmikroskop das Bild der Querstreifung. Die Abstufung der Muskelkraft geschieht durch die Erregung einer unterschiedlichen Anzahl motorischer Einheiten und die Änderung der Aktionspotenzialfrequenz des erregenden Neurons.

    Energiequellen für die Muskelkontraktion:
    Bei der Muskelkontraktion wird chemische Energie des ATP in mechanische umgewandelt (Wirkungsgrad: 20 - 30%). Das ATP als einzige unmitelbare Energiequelle wird durch drei Prozesse regeneriert:
    - 1. Bildung von ATP aus Kreatininphosphat (= besonderer Energiespeicher der Muskeln): KP + ADP --> K (Kreatinin) + ATP.
    - Anaerobe Glykolyse (Kohlenhydratabbau ohne Sauerstoff): Glykogen --> Glucose --> Milchsäure + 2 ATP.
    - Atmungskette: Glykogen --> Glucose --> CO2 + H2O + 38 ATP.

  7. Erkrankungen des Bewegungsapparates:
    -     Wundstarrkrampf (Tetanus):     Wunden können mit Schmutz und Erde verunreinigt werden und damit auch mit den Erregern des Wundstarrkrampfes, den Tetanusbazillen. Diese vermehren sich im Bereich der Wunde sehr stark und nach einer Inkubationszeit von vier Tagen kann das abgegebene Toxin das typische Krankheitsbild verursachen. Das Nervengift hemmt die Nervenbahnen; die Muskeln können nicht mehr von den Nerven gesteuert werden. Krankheitszeichen: 1. Muskelstarre: verschiedene Muskeln lassen sich nicht mehr bewegen, z.B. die Gesichtsmuskeln (--> grinsender, z.T. weinerlicher Ausdruck). Auch Muskeln von Rücken, Armen und Beinen können starr werden. 2. Muskelkrampf: Es kommt zu krampfhaften Muskelzuckungen, zu Muskelkrämpfen, von denen der ganze Körper geschüttelt wird. Die Krankheit dauert 8 Wochen. Die Sterblichkeit ist sehr hoch, etwa 50%.
    Vorbeugung: Impfung (passive Immunisierung: 3 Impfungen, 10 Jahre Schutz).
    - Muskeldystrophie [Dystrophia musculorum progressiva]: Es handelt sich um die häufigste Muskelerkrankung; an ihr leiden etwa 0,2% der Bevölkerung. Wahrscheinlich auf der Grundlage eines ererbten Enzymdefekts entwickelt sich eine Muskelstoffwechselstörung, wobei in einem befallenen Muskel nicht alle Muskelfasern zum gleichen Zeitpunkt reagieren. Die Muskeln schrumpfen, die Leistungsfähigkeit ist stark herabgesetzt.
    Eine kausale Therapie ist nicht möglich.
    - Schäden am Halte- und Bewegungsapparat: Jeder Dritte in Industrieländern beklagt sich über Rückenschmerzen. Mögliche Ursachen dafür können sein:
    Muskelverspannungen, z.B. durch Fehlhaltung und Bewegungsmangel
    - Fehlbelastungen, z.B. durch einseitiges oder zu schweres Tragen
    - vorzeitiger Verschleiss
    - bestehende Haltungsschäden (Hohlrücken, Rundrücken, Hohlrundrücken)
    - Krankheiten der Wirbelsäule, z.B. Skoliose, Morbus Becherew, Bandscheibenvorfall usw.).
    -     Bandscheibenvorfall: Falsches Sitzen oder schweres Heben belasten neben der Skelettmuskulatur besonders die Bandscheiben. Wird die Belastung einer Bandscheibe z.B. durch das plötzliche Heben einer schweren Getränkekiste zu gross, kann der Knorpelring der Bandscheiben einreissen, die gallertige Flüssigkeit tritt dann aus und kann auf die Rückenmarknerven (Spinalnerven) drücken = Bandscheibenvorfall. Dies ist äusserst schmerzhaft und führt je nach Lage des Bandscheibenvorfalls (meist im Lendenbereich) oft zu Taubheitsgefühlen und Lähmungen z.B. in den Beinen.
    -     Wirbelsäuleschäden: Jahrelange falsche Sitz- und Arbeitshaltung, das (einseitige) Tragen zu schwerer Lasten sowie ungenügende trainierte Bauch- und Rückenmuskulatur können die Entstehung von Haltungsschäden wie z.B. Hohlrücken, Rundrücken, Hohl-Rundrücken und Skoliose (seitlich verkrümmte Wirbelsäule) begünstigen. Gerade Schulkinder sind häufig davon betroffen (vgl. Abb.).

    Die zehn goldenen Regeln der Rückenschule:
    1. Bewegen Sie sich häufiger!
    2. Halten Sie den Rücken immer gerade!
    3. Gehen Sie beim Bücken in die Hocke!
    4. Heben Sie keine zu schweren Lasten!
    5. Verteilen Sie die Lasten gleichmässig und halten Sie diese dicht am Körper!
    6. Halten Sie beim Sitzen den Rücken gerade und stützen Sie den Oberkörper ab!
    7. Stehen Sie nicht zu langen mit durchgedrückten Knien!
    8. Beten Sie sich so, dass ihre Nacken- und Rückenmuskulatur optimal entspannt sind!
    9. Treiben Sie rückenfreundlichen Sport, z.B. Rücken- und Kraulschwimmen, Radfahren, sportliches Spazierengehen, Skilanglauf!
    10. Trainieren Sie ihre Bauch- und Rückenmuskeln!

    -     Fussschäden: Unser ganzes Körpergewicht lastet beim Stehen, Gehen usw. auf unseren Füssen. Ermöglicht wird diese enorme Leistung durch das Fussgewölbe, das aus einem Quer- und Längsgewölbe besteht. Das Fussgewölbe wird durch eine Reihe von Sehnen, Bändern und Muskeln stabilisiert. Durch falsches Schuhwerk, übergewicht und Bewegungsmangel werden unsere Füsse zu stark belastet und das Fussgewölbe sinkt ein. Es kommt zu Fussschäden wie z.B. Spreizfuss (Einsinken des Quergewölbes) und Plattfuss (Einsinken des Quer- und Längsgewölbes).
    Abhilfe schaffen Reduzierung des Übergewichtes, Schuhwechsel, Fussgymnastik und Einlagen. Empfehlenswerter Tipp: regelmässiges Barfusslaufen auf weichem Untergrund, um die Füsse zu stärken.
  8. Versuche zum Thema Knochen:
    - Nachweis der Hauptbestandteile des Knochens:     Mittels Calciumnachweis mit Ammoniumoxalat und Phosphornachweis mit Ammoniummolybdat können die mineralischen Hauptbestandteile eines Knochens nachgewiesen werden.
    - Eigenschaften des Knochens nach Herauslösen der anorganischen bzw. der organischen Substanzen: Durch Behandlung frischer Knochen mit Salzsäure und durch Ausglühen von Knochen in der Bunsenbrennerflamme können Rückschlüsse auf Biegsamkeit und Zugfestigkeit und der Zuordnung dieser beiden Haupteigenschaften zu den Hauptsubstanzklassen gezogen werden.
    - Bau der Knochen: Am Beispiel des Oberschenkelknochens (Präparat eines Längsschnittes durch Oberschenkelknochen, tiefgefrorener tierischer Oberschenkelknochen längs fräsen) können Aufbau und Struktur von Röhrenknochen erläutert werden.
    - Modellversuch zur Festigkeit von Röhrenknochen: Mittels Vergleich von flachen und röhrenförmigen Gebilden (z.B. aus Zeichenpapier, Karton) kann gezeigt werden, dass röhrenförmige Gebilde bei gleichem Materialaufwand stabiler sind als flache.
    - Modellversuch zum Bau der Wirbelsäule: Die Eigenschaften einer doppel-S-förmig gekrümmten Wirbelsäule können an einem Wirbelsäulenmodell aus Draht demonstriert werden.
    - Gelenke des menschlichen Körpers: An einem Skelett des Menschen, an Gelenkmodellen und am eigenen Körper soll gezeigt werden, dass die Knochen je nach Bewegungsanforderung durch unterschiedliche Gelenke miteinander verbunden sind.


    Zusammenfassende Tab. und Abb.:
    Klassifikation...KKnochenbau...KGelenkarten....Skelett....Muskelgewebe....
    Skelettmuskel --> Myofibrillen....Myofibrillen....Elementarkontraktion.
    Bandscheibenvorfall....Wirbelsäuleschäden....Fussschäden




    Kurzfragen zur Repetition
    9.1. Knorpel: Was ist Knorpel? Nennen Sie Beispiele.
    9.2. Knorpelmerkmale: Was sind die typischen Merkmale von Knorpel?
    9.3. Knochenarten: Welcher Knochenarten kennen Sie?
    9.4. Knochenlängenwachstum: Wo und wie geschieht das Längenwachstum von Knochen?
    9.5. Knochenverbindungen: Welche Arten von Knochenverbindungen kennen Sie?
    9.6. Muskelgewebe: Nennen Sie die verschiedenen Arten des Muskelgewebes mit den wichtigsten Merkmalen!
    9.7. Muskelmoleküle: Welche Moleküle stellen die Grundlkage der Kontraktion dar?
    9.8. Muskelkater: Wie entsteht Muskelkater?
    9.9. Elektromechanische Koppelung: Was versteht man unter dem Begriff der elektromechanischen Koppelung?
    9.10. Bewegungsapparat: Wie unterteilt man den Bewegungsapparat?

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Anfragen/Anregungen:
Kurt.Frischknecht@phsg.ch