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KST - Appenzell Ausserrhoden
Kay Baumann
Biologie Zusammenfassung – Ernährung/Verdauung/Herzkreislauf/Atmung 1. Du kennst die unterschiedlichen Stoffgruppen sowie deren unterschiedlichen Eigenschaften. Kohlenhydrate:
Besteht aus einer Reihe von Einfachzuckern = Mehrfachzucker (Polysaccharid, z.B. Mehl) Zwei Einfachzucker = Zweifachzucker (Disaccharid, z.B. Speisezucker) Ein Einfachzucker (z.B. Glukose, Fructose) ist nur ein kurzfristiger Energielieferant.
Eiweiss:
Dies sind Proteine die aus Aminosäuren bestehen (insgesamt 20 verschiedene) Aminosäuren können verschieden zusammengesetzt werden = Proteine Je nach Reihenfolge gibt dies eine andere 3D-Struktur, diese bestimmt die Funktion: z.B. Enzyme, Pigmente, Antikörper, Muskel, Transport JEDES Protein ist auf der DNA verschlüsselt, 1 Gen = 1 Protein
Fette:
Dies ist ein Energiespeicher und hat strukturelle Funktionen (z.B. Zellmembran) Besteht aus Glycerin und gesättigten(GF)/ungesättigten(UF) Fettsäuren -> Man unterscheiden UF (meist planzlich und flüssig, z.B. Öl, z.T. fehlen Moleküle) und GF (meist tierisch Fette, meist fest, voll ausgenutzt)
2. Du weisst welche Stoffe von welchem Teil des Verdauungssystems zerkleinert und verdaut werden. Mund Magen Dünndarm Dickdarm
: : : :
zerkleinert Nahrung (Zähne) knetet & verflüssigt Nahrung, Abtötung von Bakterien, Verdauung von Eiweissen Aufnahme Nährstoffe & Vitamine, Resorption (=Wiederaufnahme) von Wasser Aufspaltung von Stoffen mithilfe von anderen Enzymen
3. Du kannst den Aufbau und die Aufgaben der folgenden Organe beschreiben. Mund & Speichel : - Speicheldrüsen produzieren Speichel (ca. 1.5 L/Tag) = befeuchtung der Nahrung Schutz der Speiseröhre Amylase zum Kohlenhydratabbau - Zerkleinerung der Nahrung durch Zähne - Wahrnehmung von Geschmack und Geruch auch als Abschreckung von Giften - Schlucken = Reflex, kehldeckel verschliesst Luftröhre für den aktiven Transport des Nahrungsbreis durch Speiseröhre (Peristaltik = wellenförmige Muskelbewegung) Magen : - Aufgaben = Speicherung Nahrungsbrei (mehr : siehe Lz 2) - Magenschleim schützt Magenwand vor Selbstverdauung Dünndarm : - Riesige Oberfläche = 2-3 m langer, faltiger Dünndarm -> 200m2 (Dank Zotten & Mikrovilli) - Aufgaben = Bereitstellung von Enzymen zur Verdauung (mehr : siehe Lz 2) - zu Beginn kommt Bauchspeichel und Gallen hinzu -> neutralisiert pH, beinhaltet Enzyme (Amylase, Trypsin, Lipasen), Fetttröpfchen werden durch Galle emulgiert -> Oberfläche ist grösser für den Angriff der Lipasen - Resorption von Nährstoffen : In 2 Schritten -> zuerst aktiv in Darmephitelzellen danach passiv ins Blut, aktiver Transport durch Carrierproteine (meist spezifisch; aber auch Giftstoffe können transportiert werden, geregelt durch Hormone, aber grundsätzlich Aufnahme aller Stoffe), passive Diffusion ins Blut, Pfortadertransportiert Stoffe zur Leber Page 1 of 6
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Dickdarm : - mehrschichtig -> viele Muskeln, innerviert (=mit Nerven) aber keine Zotten (mehr : siehe Lz 2) - von vielen Bakterien „bevölkert“ -> besitzen anderes Genom und dadurch andere Enzyme, diese können Stoffe (z.B. Cellulose) aufspalten und Vitamine (Vitamin K) produzieren. (Der Rest geht zum Enddarm als Kot: Wasser und Unverdauliches (30%), Bakterien/-zellen (30-40%), Ausscheidung des Darm und der Leber (20%), abgestossene Darmzellen)
4. Du kannst beschreiben, wie ein Verdauungsenzym funktioniert. Wodurch wird es beeinflusst. -
werden benötigt um Stoffe auf-/abzubauen können tausendfach wiederverwendet werden -> man braucht nur sehr wenig von jedem Enzyme arbeiten sehr spezifisch -> 1 Enzym pro Reaktion Die Aktivität der Enzyme ist stark von der Temperatur und dem pH wert abhängig:
*1 *2
Optimal Temperatur beginnen kaputt zu gehen gewisse Verdauungsenzyme arbeiten bei sauren Bedingungen am besten andere benötigen sehr alkalische Bedingungen Während der Verdauung schwankt der pH sehr stark Würden einer dieser extrem alkalisch/sauren Säfte auslaufen währe dies fatal
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5. Du weisst, wo die verschiedenen Verdauungssäfte produziert werden und welche Aufgaben sie im Verdauungssystem übernehmen. Welche Enzyme werde wo zugefügt? Wozu sind sie da? Ort
Sekrete
Kohlenhydrate
Proteine
Fette
Mund
Speichel 1.5 L / Tag pH 6.7 Magensaft 2 L / Tag pH 2
Stärke (mit Amylase) -> Maltose
-
-
resorbierte Stoffe -
Natürliches Protein (m. Salzsäure) -> denaturierte Proteine (m. Pepsin) -> Peptide
-
-
Fettröpfchen (m. Galle) -> Emulgierte Fetttröpfchen Fette (m. Lipasen) -> Glycerin Fettsäuren
Glucose Aminosäuren Fettsäuren Glycerin Wasser Vitamine Mineralien/ Salze
Darmbakterien spalten Zellulose und produzieren Vitamine.
Wasser Vitamine
Magen 1 – 5h Dünndarm 4–6h
Dickdarm 5 – 70 h
Galle 0.5 L / Tag pH 8 Bauchspeichel 1.5 L / Tag pH 8.2 Darmsaft 2.5 L / Tag pH 8.3 -
Stärke-Rest
Stärke(m. Amylase) -> Maltose
Peptide (m. Peptidase) -> Dipeptide
Maltose(m. Maltase) -> Glucose
Dipeptide (m. Dipeptidase) -> Aminosäuren
Darmbakterien spalten Zellulose und produzieren Vitamine.
Darmbakterien spalten Zellulose und produzieren Vitamine.
6. Du kennst die geläufigsten Fehlfunktionen des Verdauungssystems. Deren mögliche Auswirkungen sind dir bekannt. Sodbrennen : Dies beschreibt eine vom Oberbauch aufsteigende brennende und schmerzhafte Empfindung hinter dem Brustbein, die sich unter Umständen bis zum Hals und dem Rachen auswirkt. Ursache = Das Zwerchfell und der Speiseröhrenschliessmuskel schützt uns davor dass die sehr sauren Säfte des Magens in die Speiseröhre aufsteigen. Wenn also einer dieser Muskeln nicht so funktioniert wie er sollte, so verursacht dies Sodbrennen. (Vor allem betroffen sind Refluxerkrankte) Beeinflussung der Darmflora : Dies heisst man verändert die Bakterien“bevölkerung“ im Darm. Dies könnte sowohl positive als auch negative Auswirkungen haben. Man könnte z.B. ein Teil der Darmflora von untergewichtigen Menschen nehmen und diese in eher übergewichtige Menschen „einsetzen“. Dies könnte Menschen zu normalem Gewicht zu verhelfen. Jedoch funktioniert dies bis jetzt nur in der Theorie und in Tierexperimenten. Negative Auswirkungen wären z.B. das Nehmen von Antibiotika. Dies würde die ganze Darmflora zerstören und dementsprechend Funktionen deaktivieren.
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7. Du kennst die Definition des dia-/systolischen Blutdrucks und weisst, welche Faktoren den Druck in den verschiedenen Blutgefässen beeinflussen. Systole nennt man den Zustand wenn der Herzmuskel angespannt ist, Diastole wenn er entspannt ist. Der Druck wird mit eben diesen Zuständen des Herzens beeinflusst. Bei Anspannung ist der Druck höher als bei der Entspannung. Je weiter weg vom Herz, desto tiefer wird der Druck. Darum misst man den Schlag des Herzens meist in der Nähe davon oder an einem grösseren Blutgefäss. 8. Du kannst in eigenen Worten den Windkesseleffekt beschreiben. Als Windkesseleffekt bezeichnet man den Druckausgleich durch die Elastizität der herznahen Arterien (hauptsächlich die Aorta). Hierdurch wird die starke Druckdifferenz zwischen Systole und Diastole verringert. Dabei vergrössert sich das Volumen (bei Systole) der Aorta damit der Druck soweit abgebaut werden kann, sodass es später in anderen Blutgefässen keine Zerstörung bewirkt. Bei der Diastole genau das gegenteil, das Volumen der Aorta verkleinert sich wieder. 9. Du kennst den Aufbau und die Funktion der Gefässe des Blutkreislaufes, sowie den Aufbau des Herzens und die Funktionen seiner Bestandteile. Siehe Blatt: Der Blutkreislauf des Menschen (1) Arterien Blutgefässe die vom Herz wegführen. Venen Blutgefässe die zu Herz hinführen. Pfortader Über die Pfortader gelangen Nährstoffe vom Darm zur Leber. Lungenarterien In den Lungenarterien fliesst sauerstoffarmes Blut Hohlvenen : Das sauerstoffarme Blut wird vom Körper in die rechte Herzkammer gepumpt. Lungenarterie : Das sauerstoffarme Blut geht zur Lunge Lungenvenen : Das sauerstoffreiche Blut kommt von der Lunge Aorta : Das sauerstoffreiche Blut wir zu Kopf & Körper gepumpt. 10. Du kannst den menschlichen Blutkreislauf beschreiben – wie unterscheiden sich Körper- und Lungenkreislauf. Der Lungenkreislauf ist ein Teil des Körperkreislaufes. Meist nennt man den Lungenkreislauf darum auch den kleinen Kreislauf und den Körperkreislauf den grossen Kreislauf. Dabei gibt es einen Hauptunterschied: Lungenkreislauf
-> Blut wird mit Sauerstoff angereichert
Körperkreislauf
-> Blut versorgt den Körper mit Sauerstoff
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11. Du kannst die Funktionen der Herzklappen beschreiben. Wie unterscheiden sich die beiden Klappentypen? Wann sind sie offen, wann sind sie zu? -
Die Herzklappen verhindern den Rücklauf des Blutes Sie sammeln das Blut in den Hauptkammern, damit Blut mit Druck aus den Hauptkammern gestossen werden kann. offen Taschenklappen Systole Segelklappen
Diastole (Blut fliesst in Kammern)
geöffnet durch
geschlossen
geschlossen durch
den Druck beim zusammenzieher der Kammern. Dehnung des Herzmuskels spannt Klappen auf.
Diastole
Druck des Blutes in den Arterien.
Systole (Blut strömt aus Kammer aus)
Druck der Herzkammer presst die beiden Segel aneinander
12. Dir ist bewusst, wie die Aktivität des Herzens reguliert wird. Welche Probleme können dabei entstehen? Wie ist unser Körper dagegen gewappnet. Die Aktivität des Herzens ist durch einen elektrischen Impuls geregelt der, nicht so wie bei anderen Muskelzellen, vom Herzmuskel selbst geleitet wird. Das Problem dabei ist, wenn der Hauptimpulsgeber aussteigt. Jedoch hat unser Herz noch zwei weitere die nacheinander übernehmen wenn der eine aussteigt: - Sinusknoten (Takt: 72/min -> normaler Puls) - AV – Knoten (Takt: 60/min -> geringerer Puls – schwerere Arbeiten bereits unmöglich) - Purkinje Fasern (Takt: 49/min -> Notfalls Impulsgeber – reicht um ohne Bewegung zu überleben) 13. Du kennst den Aufbau des Atmungsapparates von der Nasenhöhle bis zu den Lungenbläschen und deren Funktionen. Bezeichnung Nasenhöhle Mund Kehlkopf Luftröhre Bronchien Alveolen (=Lungenbläschen) Arteriolen, Venolen Alveolarzelle Typ I Alveolarzelle Typ II Surfactant
Wasserfilm Fresszellen
Aufgaben Filtert und wärmt die Luft Abkürzung um mehr und schneller zu atmen Trennung Luft- und Speiseröhre Transport“röhre“ für die Luft Gabelung zu den Lungenflügeln Gasaustausch Luft <-> Blut Bringen Blut zu den Alveolen und zurück zum Körper. Gibt Surfactant ins Wasser ab Bricht die Oberflächenspannung des Wassers damit die Alveolen (fein & flexibel) nicht verkleben. Darin löst sich der Sauerstoff und kann somit ins Blut diffundieren. Wandern über Lungenbläschen und nehmen Fremdpartikel auf (z.B. Russ, Feinstaub, Pollen etc.). Voll gefressen = gehen zur Speiseröhre -> Magen zur Selbstvernichtung.
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14. Du verstehst das Prinzip hinter der Bauch- und Brustatmung. Bauchatmung:
Brustatmung:
Auch Zwerchfellatmung genannt, das Einatmen erfolgt durch das Zusammenziehendes Zwerchfells, wodurch der Unterdruck im Pleuralspalt verstärkt wird. Bewusst kann die Ausatmung durch die Anspannung der Bauchmuskeln unterstützt werden. Erfolgt durch die Erweiterung des Brustkorbes durch Anheben der Rippen mittels der Muskulatur. Dies bringt eine Volumenvergrösserung des Brustkorbs mit sich. Hierdurch ensteht ein Unterdruck -> Somit kann Atemluft in die Lungen einströmen.
15. Du kannst erklären, warum Kohlenstoffmonoxid für uns ein Atemgift darstellt. Dies ist ein gefährliches hochgiftiges Gas (geruchlos, unsichtbar), dass zu gut ans Hämoglobin -> Blut bindet. Man kann es nachher nicht mehr entfernen und diese Blutkörperchen kann kein Sauerstoff mehr aufnehmen. Wenn der ganze Körper befallen ist so kriegt man keinen Sauerstoff mehr -> Tod. 16. Du weisst, wie sich Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Blut lösen und kennst die Rolle, welche die roten Blutkörperchen und ihr Hämoglobin dabei spielen. CO2 löst sich sehr gut im Wasser und kann somit direkt im Blutplasma transportiert werden. O2 hingegen löst sich nur schlecht. Deswegen haben wir in den roten Blutzellen das Protein Hämoglobin. Dies bindet O2 sehr gut. In den Muskeln haben wir Myoglobin, welches O2 noch besser bindet und somit die Blutzellen „leert“.
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