Prüfungsvorbereitung Pas1B
Bio: Zellbiologie, Ernährung, Nervensystem, Genetik, Molekulargenetik, Herz, Atmung, Auge etc.
Bio: Zellbiologie, Ernährung, Nervensystem, Genetik, Molekulargenetik, Herz, Atmung, Auge etc.
Aufzeigen, wie ein Reflexbogen funktioniert und wozu Interneurone da sind.
Als Reflexbogen wird der Vorgang bezeichnet, der bei motorischen Reaktionen geschieht, auf die das
Gehirn keinen Einfluss hat – unwillkürlich sind. Beispiel: Hand auf Herdplatte. 1: Schmerzsensoren
auf der Hand melden (zu) grosse Hitze (Schmerzen) 2: Information wird noch im Rückenmark von
Interneuronen interpretiert 3: Rückenmark sendet autonom Befehl an Muskeln, sich zu
kontrahieren. Die Interneurone haben die Aufgaben, viele verschiedene Neurone zu verknüpfen
und so die Interpretation von Signalen zu übernehmen.
Bau und Funktion von Gliazellen erklären.
Da Neurone hoch spezialisiert sind, haben sie die Fähigkeit verloren, selbständig zu überleben. Die
verloren gegangen Funktionen übernehmen die Gliazellen. Weitere Aufgaben sind die elektrische
Isolierung der Axone, Ausbildung der Blut-Hirn-Schranke und Stützung der Neurone.
Schwann-Zellen: Bilden im PNS die Myelinscheide (Isolationsschicht)
Oligodendrocyten: Bilden im ZNS die Myelinscheide (Isolationsschicht)
Astrocyten: Bilden die Blut-Hirn-Schranke aus, Stützen Neurone
Radialglia: Stammzellen, zuständig für Bildung von Neuronen in Embryonalphase.
Bau eines Neurons auswendig aufzeichnen, beschriften und die Funktion der einzelnen Strukturen
nennen.
Dendriten: Reize empfangen
Zellkörper: Reize empfangen, Enthält Organellen
Axonhügel: Ursprung des Axons. Summation (Modellierung) von Signalen
Axon: Signale weiterleiten, kann bis zu 1 Meter lang werden.
Synaptische Endigungen: Enden des Axons (Verzweigt sich am Schluss mehrfach), Ort der Synapse
Erklären, wie sich eine normale Zelle von einer Nervenzelle unterscheidet.
Eine Nervenzelle ist hoch spezialisiert. Siehe 6. für den Bau.
Aufzeigen, wie ein Aktionspotential entsteht und wie es im Axon weitergeleitet wird.
Das Membranpotenzial einer Nervenzelle, wenn sie „ruht“ nennt sich Ruhepotenzial und liegt bei etwa
-70mV. Es kommt durch den aktiven Transport von K+ in die Zelle rein und Na+ raus zustande. Einige
Kaliumkanäle bleiben offen, weshalb eine Nettodiffusion von K+ aus der Zelle raus erfolgt und so die
elektrische Spannung in der Zelle tiefer wird als aussen.
Kommt ein Reiz, werden spannungsgesteuerte Na+ Kanäle geöffnet, was zur Folge hat, dass Na+
reinströmt und sich die Potenziale angleichen (=Depolarisation). Bei -50mV liegt der Schwellenwert.
Wenn dieser erreicht wird, werden schlagartig alle Na+-Kanäle geöffnet und das Potenzial erhöht
(depolarisiert) sich auf einen Wert von ca. +35mV. Kurz darauf werden die Na+-Kanäle blockiert und die
K+-Kanäle geöffnet, was eine Hyperpolarisation zur Folge hat (das Zellinnere wird wieder negativer).
Erst jetzt werden die Na+-Kanäle geschlossen.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs wird der Reiz weitergeleitet. Da sich das Potenzial nach diesem
Vorgang kurz „erholen“ muss um das Ruhepotenzial herzustellen, kann der Reiz nur in eine Richtung
wandern. Die Erholungszeit wird Refraktärzeit genannt.
Siehe 1419: Super Grafik
Beschreiben, wo wir Synapsen finden und angeben, wozu sie da sind.
Synapsen befinden sich an den Enden von Axonen (synaptische Endigungen). Ihre Aufgabe ist die
Weiterleitung von Reizen, wozu sie Aktionspotenziale in Neurotransmitter „umwandeln“. Dabei
verbinden sie Neuronen untereinander, aber auch direkt an andere Zell-Typen (z.B. Muskel)
Den Bau und die Funktionsweise einer chemischen Synapse mit Hilfe einer Skizze erläutern.
Aktionspotenzial kommt an den synaptischen Endigung an
und bringt die synaptischen Vesikel dazu, den Inhalt (die
Neurotransmitter) mittels Exocytose in den synaptischen
Spalt auszuschütten. Dort binden die Neurotransmitter an
Ionenkanäle und öffnen sie. Dadurch wird in der
postsynaptischen Zelle ein elektrisches Potenzial aufgebaut.
Die Übertragung endet, wenn die Neurotransmitter
wegdiffundiert oder abgebaut worden sind.
Die Bedeutung der Rezeptoren, von erregenden und hemmenden Synapsen und vom Axonhügel
aufzeigen.
Rezeptor ist in der Synapse der Teil des Ionenkanals, an dem der Neurotransmitter bindet. Es gibt aber
auch solche, die durch Bindung eines Transmitters geöffnet werden und dann eigene Transmitter
weiterleiten (Second Messenger). Diese haben dann häufig einen langanhaltenden Effekt.
Nicht alle Neurotransmitter lösen jedoch ein AP aus. Es gibt solche, die Erregend wirken (EPSPs), also
die Zelle depolarisiseren, und solche die Hemmend wirken (IPSPs), die Zelle hyperpolarisieren.
Die wenigsten EPSPs können selbst ein Aktionspotenzial auslösen. Erst durch Summation
(zeitlich oder örtlich, z.B. EPSP+EPSP oder IPSP+EPSP+EPSP+EPSP) wird dann ein AP im
Axonhügel verursacht.
Erklären, wie es möglich ist, dass gleiche Transmitter in verschiedenen Zellen unterschiedlich
wirken.
Ein einzelner Transmitter kann viele verschiedene Rezeptoren haben. Diese Rezeptoren können dann
unterschiedliche Wirkungen auf die postsynaptische Zelle haben.
Drei Beispiele von Neurotransmittern und deren Wirkungen nennen.
pendent
Synapsen und deren Veränderung in Zusammenhang bringen mit Gedächtnisbildung.
Dass Veränderungen an der Anzahl oder „Stärke“ der Synapse möglich sind, nennt man neuronale
Plastizität. Bei einer mehrmaligen Wiederholung von etwas, werden die entsprechenden Synapsen
gestärkt – sei dies durch Dazukommen neuer Synapsen oder die Stärke der Signalübertragung einzelner
Synapsen wird grösser. Erinnerungen im Kurzzeitgedächtnis kommen durch temporäre Verbindungen im
Hippocampus zustande.
Bau und Aufgaben des ZNS mit Rückenmark und Gehirn, sowie des PNS und des vegetativen
Nervensystems nennen.
Das Zentrale Nervensystem ist das Gehirn und Rückenmark. Seine Aufgabe ist es, Informationen zu
verarbeiten und Reaktionen darauf auszulösen. Das Periphere Nervensystem erhält Informationen
(sensorisch oder vom ZNS) und reagiert darauf entweder mit einer Muskelaktivität,
Drüsenaktivität,... oder mit dem generieren und weiterleiten von Aktionspotenzialen zum ZNS. Das
vegetative Nervensystem ist nicht direkt kontrollierbar und regelt lebenswichtige Vorgänge wie den
Herzschlag, die Atmung, Verdauung,....
Aufgaben der zerebrospinalen Flüssigkeit nennen.
Die zerebrospinale Flüssigkeit umgibt das Hirn. Sie wird von der Blut-Hirn-Schranke vom Blutkreislauf
separiert. Diese Schrank ist hoch selektiv und auf einzelne Stoffe permeabel. Die Flüssigkeit hat
die Aufgabe, das Hirn mit Nährstoffen zu versorgen und auch einen gewissen mechanischen
Schutz zu gewährleisten. Dies um z.B. Stösse gleichmässig zu verteilen und so abzufedern.
Aufzeigen, wo wir im ZNS graue und wo weisse Substanz vorfinden und erklären, woher die Farbe
kommt.
Die beiden Substanzen finden sich im Gehirn und dem Rückenmark. Die weisse besteht hauptsächlich
aus Axonen und findet sich im inneren des Gehirns und im äusseren Rückenmark. Die graue
Substanz besteht hauptsächlich aus den Somae (Körpern) der Neuronen und findet sich im
äusseren Gehirn und im inneren Rückenmark.
Erklären, welche Gehirnteile welche Aufgaben innehaben.
Grosshirn: linke, rechte Hemisphäre, Balken
Linke Hemisphäre: Logik, Sprache. Kontrolle rechter Körperseite.
Rechte Hemisphäre: Mustererkennung (Gesichter, ...). Kontrolle linker Körperseite.
Balken: Verbindung zwischen rechter und linker Hemisphäre
Im Grosshirn werden viele somatosensorische Informationen verarbeitet. Jedes Körperteil wird durch
eine bestimme Region vertreten. Diese Region ist je nach Menge der ankommenden
Informationen grösser oder kleiner, aber auf keinen Fall proportional zur Grösse des Körperteils.
Z.B. ist die für das Gesicht zuständige Region viel grösser als die für den Rücken.
Erklären, welche Gehirnteile welche Aufgaben innehaben.
Zwischenhirn: Hypothalamus, Thalamus, Epithalamus/ Epiphyse
Hypothalamus (LS): Reguliert Homöostase und viele vegetative Funktionen.
Thalamus (LS): Entscheidet, welche sensorischen und motorischen Infos ins Grosshirn gelangen und welche nicht.
Epithalamus/Epiphyse: Zirbeldrüse
Erklären, welche Gehirnteile welche Aufgaben innehaben.
Hirnstamm: Mittelhirn, Pons, Brücke, Medulla oblongata
Mittelhirn
Pons (Brücke)Entscheiden, welche Infos vom PNS ins ZNS geleitet (verlängertes Rückenmark) werden und umgekehrt.
Medulla oblongata Formatio Reticularis reguliert Wachheit und Schlaf.
Erklären, welche Gehirnteile welche Aufgaben innehaben.
Kleinhirn: Amygdala, Hippocampus
Amygdala+ Hippocampus: Emotionen, Nahrungstrieb, Sexualität
Aufzeigen, in welchem Teil des Gehirns Emotionen lokalisiert sind und deren Bedeutung
ausführen.
Am wichtigsten für die Emotionen ist das limbische System und darin speziell die Amygdala. Gefühle
sind häufig mit grundlegenden überlebenswichtigen Funktionen verbunden (Aggression,
Sexualität,...). Emotionales Erleben ist auch z.B. nötig um sympathische Funktionen vorauseilend
zu aktivieren (Wiedererkennung eines Feindes etc.)
Aufzeigen, wie Lernen und Gedächtnis funktioniert.
Eine Information gelangt zuerst ins Kurzzeitgedächtnis. Sobald sie irrelevant wird, wird sie wieder
gelöscht. Wenn es jedoch etwas wichtiges ist, das wir behalten möchten und „repetiert“ wird, also immer
wieder eintrifft, wird es ins Langzeitgedächtnis gespeichert. Zum abrufen wird die Information zuerst vom
LZG ins KZG gespeichert und abgerufen.
An einem konkreten Beispiel erklären, wie ein Regelkreis funktioniert ⇒ Prinzip der Regulation des
inneren Milieus erklären.
Der Regelkreis basiert auf ...
Einer negativen Rückkopplung, eine Reaktion, welche dem Reiz entgegenwirkt. Wie z.B. das
Schwitzen beim Mensch, bei welchem durch Verdunstungskälte die gestiegene Körperwärme
gesenkt wird.
Oder einer positive Rückkopplung verstärkt die Reize und trägt deshalb nicht zur Homöostase bei.
Erläutern, warum Zellen mikroskopisch klein sind, warum gewisse Tiere eine flache Körperkonstruktion
besitzen und wie grosse Tiere den Stoffaustausch mit der Umwelt gelöst haben.
Warum Zellen mikroskopisch klein sind:
• Stoffaustausch in Zellen erfolgt durch Diffusion: je kürzer die Wege, um so schneller gelangen
die Stoffe dahin, wo sie hin sollen → je kleiner die Zelle umso effizienter der Stoffaustausch
• Folge der Evolution: zu Beginn Einzeller (Prokaryonten), später Vielzeller (Eukaryonten)
[Verbund vieler Einzeller]
• bei Verletzungen einfach: Man stelle sich vor 10 grosse Zellen werden verletzt anstatt 1000
kleine - die Wunde wäre wesentlich grösser, und es ist schwerer grosse Zellen
wiederaufzubauen, als einzelne kleine
• Viele kleinere Zellen halten mehr Druck aus, als eine Grosse, weil einfach mehr Zellwände da
sind, die die Kraft ableiten
Hierarchiestufen eines Taxons bis auf Artebene aufzeigen.
Damit die Biologen die Übersicht behalten können, haben sie alle Lebewesen einem hierarchischen System
eingeordnet (Klassifikation). Eine als systematische Einheit erkannte Gruppe wird als Taxon bezeichnet.
-Art
-Gattung
-Familie
-Ordnung
-Klasse
-Stamm
-Reich
-Domäne
Hierarchiestufen eines Taxons bis auf Artebene aufzeigen.
Damit die Biologen die Übersicht behalten können, haben sie alle Lebewesen einem hierarchischen System
eingeordnet (Klassifikation). Eine als systematische Einheit erkannte Gruppe wird als Taxon bezeichnet.
-Art
-Gattung
-Familie
-Ordnung
-Klasse
-Stamm
-Reich
-Domäne
Den Zusammenhang zwischen physikalischer Gesetzmässigkeit und Körperform, Körpergrösse und
Zellgrösse eines Organismus erklären.
Physikalische Gesetze beeinflussen die Grösse und Gestalt der Tiere. So haben schnell schwimmende
Tiere wegen der hohen Dichte und Viskosität des Wassers alle einen stromlinienförmigen Körper mit
glatter Oberfläche, weil sie so mit einem geringeren Aufwand durchs Wasser gleiten können.
Physikalische Gesetze beeinflussen den Körperbauplan auch hinsichtlich der maximal möglichen
Körpergrösse. Mit zunehmendem Körpervolumen sind stabilere Skelettelemente nötig, um die grössere
Masse zu tragen. Mit steigender Körpergrösse steigt der Anteil lokomotorischer Muskelmasse, was die
Mobilität des Tieres einschränkt.
Tiere müssen Material mit ihrer Umgebung austauschen, und diese Notwendigkeit bringt
Einschränkungen für den Körperbau mit sich. Ein solcher Austausch findet statt wenn Substanzen, die
in einem wässrigen Medium gelöst sind, durch die Plasmamembran einer jeden Zelle wandern.
Deshalb muss jede Körperzelle Kontakt zu interstitieller Flüssigkeit haben, sofern sie nicht der
Körperaussenseite zugewandt ist.
Hauptkomponenten der verschiedenen Organsysteme
-Verdauungssystem: Mund, Pharynx, Ösophagus, Magen, Darm, Leber, Pankreas, After
-Kreislaufsystem: Herz, Blutgefässe, Blut
-Immun-und Lymphsystem: Knochenmark, Lymphknoten, Milz, Lymphgefässe, weisse Blutzellen
-Atmungssystem: Lunge, Luftröhre, Bronchialsystem
-Exkretionssystem: Nieren, Harnleiter, Harnblase, Harnröhre
-Endokrines System: Hypophyse, Schilddrüse, Pankreas, Nebenniere, andere Hormondrüsen
-Fortpflanzungssystem: Eierstöcke, Hoden, andere Organe des Geschlechtsapparats
-Nervensystem: Gehirn, Rückenmark, Nerven, Sinnesorgane
-Integumentsystem: Haut, Haare, Nägel, Krallen, Hautdrüssen
-Skelettsystem: Skelett (Knochen, Sehnen, Bänder, Knorpel)
-Muskelsystem: Skelettmuskulatur
Nennen der Hauptaufgaben der verschiedenen Organsysteme.
-Verdauungssystem: Nahrungsverarbeitung
-Kreislaufsystem: Verteilung von Stoffen im Körper
-Atmungssystem: Gasaustausch
-Immun- und Lymphsystem: Abwehr
-Exkretionssystem: Entsorgung von Stoffwechselabfallprodukten, Regulation des osmotischen Gleichgewichts im Blut
-Endokrinessystem: Regulation des physiologischen Gleichgewichts
-Fortpflanzungssystem: Fortpflanzung
-Nervensystem: Koordination von Körperaktivitäten, Wahrnehmung von Reizen sowie Reaktion auf Reize
-Integumentsystem: Schutz vor mechanischer Schädigung
-Skelettsystem: Stütze des Körpers, Schutz der inneren Organe, Bewegung
-Muskelsystem: Fortbewegung und andere Bewegungen
Nennen der Organisationsstufen von einem Organismus (Campbell S. 6 und 7) ⇒ Einordnung der Begriffe
Organsystem/Gewebe/Zelle.
-Teilchen
-Zellorganellen: Zellbestandteile mit bestimmten Aufgaben
-Zellen: einfachste, selbständig lebende Struktur
-Gewebe: Verband von gleichartigen Zellen
-Organe: verschiedene Gewebe, die zusammen arbeiten
-Organismen
-Lebensgemeinschaft oder Biocönose: Lebewesen eines Ökosystems
Bauprinzip (! also nicht detailliert) der vier verschiedenen Gewebe aufzeigen und deren Hauptaufgabe
nennen, unter Angabe, wo wir die Gewebe im Körper vor allem vorfinden.
-Epithelgewebe
-Bindegewebe
-Muskelgewebe
-Nervengewebe
Die enge Beziehung zwischen Bau und Funktion aufzeigen.
Bau und Funktion sind eng korreliert (Wechselbeziehung) und das auf sämtlichen Organisationsstufen.
Bsp.: Ein Meereslebewesen ist (äusserlich) stromlinienförmig und mit glatter Haut gebaut, sodass die Funktion
„leichtes Fortbewegen“ gut ausgeführt werden kann.
Innerlich sind sie so aufgebaut, dass durch das Zusammenspiel der Organe beispielsweise der Stoffwechsel
optimal ausgeführt werden kann.
Erklären, was essentielle Nährstoffe sind im Verglich zu nicht essentiellen und nennen, welche
Nährstoffe zu den essentiellen gehören.
Substanzen, welche eine tierische Zelle braucht, aber nicht selbst herstellen kann, werden als essenzielle Nährstoffe bezeichnet.
Essenzielle Nährstoffe müssen mit der Nahrung
aufgenommen werden.
Nicht essenzielle Nährstoffe kann der Körper folglich selbstständig bilden.
Es gibt vier Gruppen essenzieller Nährstoffe: essenzielle Aminosäuren (8 von den 20 sind
essenziell), essenzielle Fettsäuren (ungesättigt), Vitamine und Mineralstoffe.
Funktionen von Vitaminen und Mineralstoffen im menschlichen Körper aufzeigen.
Vitamine und Mineralstoffe sind zwei der vier essentiellen Nährstoffe. Sie müssen aber nur in sehr geringen Mengen in der Nahrung enthalten sein.
Wasserlösliche Vitamine können
-in einem Koenzym an Stoffwechselprozessen mitwirken (BVitamine)
-oder auch zum Aufbau von Bindegeweben dienen (Vitamin C).
Fettlösliche Vitamine sind
-in Sehfarbstoffe der Augen eingebaut (Vitamin A),
-wirken bei Blutgerinnungen mit (Vitamin K) oder
-begünstigen die Calciumaufnahme / Knochenaufbau
(Vitamin D).
-Vitamin D kann unter Sonnenlichteinstrahlung auf die Haut vom Menschen synthetisiert werden!
Mineralstoffe werden benötigt für:
-Aufbau und Instandhaltung von Knochen (Ca & P)
-Nerven- & Muskelfunktionen (Ca), ATP (P)
-in Hämoglobin für Sauerstofftransport (Fe)
-Kofaktoren in enzymatischen Reaktionen (Mg)
-Herstellung von Schilddrüsenfunktionen zur Regulation der Stoffwechselrate (I),
-Nervenfunktionen & Osmotisches Gleichgewicht(Na+, K+, Cl-)
Aufzeigen, welche Stoffe für die Zellatmung (oxidative Verbrennung) benötigt werden und
erklären, was mit über die Nahrung überflüssig aufgenommenen Stoffen geschieht.
Die Zellatmung findet hauptsächlich in den Mitochondrien statt.
Im Wesentlichen wird Traubenzucker + Sauerstoff in
Kohlendioxid + Wasser umgewandelt.
Dabei wird Energie frei, welche zum Aufbau von Adenosintriphosphat (ATP) aus Adenosindiphosphat (ADP)genutzt wird.
Die überschüssig aufgenommenen Stoffe können beispielsweise als energiereiche Fettpolster
„gelagert“ werden (unser Stoffwechsel kann Fette in Kohlenhydrate umwandeln und umgekehrt!).
Sind die überschüssig aufgenommenen Stoffe unverdaulich, so werden sie entweder gar nicht erst resorbiert oder sie verlassen durch Endocytose die Zelle wieder und werden schlussendlich als Exkremente ausgeschieden.
Erläutern, warum sich Tiere und Menschen überhaupt ernähren müssen.
Tiere und Menschen müssen fressen um zu überleben und sich fortpflanzen zu können.
Durch die Ernährung wird der Bedarf an
• chemischer Energie für zelluläre Prozesse,
• organische Bausteine für Kohlehydrate und andere Makromoleküle
• essentielle Nährstoffe
abgedeckt.
Die Zusammenhänge von Form, Funktion und Verhalten bei gleichwarmen und
wechselwarmen Tieren aufzeigen. (unterschiedliche Strategien!)
Endotherm
Siehe Grafik
Die Zusammenhänge von Form, Funktion und Verhalten bei gleichwarmen und
wechselwarmen Tieren aufzeigen. (unterschiedliche Strategien!)
Ektotherme
Siehe Grafik
Erklären, wozu ein heterotropher Organismus (Tier) genau die organischen Stoffe (energiereich
⇒ enthalten chemische Energie) benötigt
Um die Grundfunktionen zu ermöglichen (Atmen, Zellfunktion, Herzschlag, minim.
Stoffwechselrate), zu wachsen, Schäden auszubessern, sich zu bewegen und sich fortzupflanzen
wird Energie benötigt.
Durch die enzymatische Hydrolyse (Zellatmung) wird die in den Nährstoffen enthaltene Energie
für die anfallenden Prozesse zur Verfügung gestellt (ATP-Aufbau).
Zusammenhänge des Energiebedarfs eines Tieres in Abhängigkeit von Grösse, Aktivität und
Umwelt erläutern.
Die Energiemenge, die ein Tier pro Zeiteinheit verbraucht, wird als seine Stoffwechselrate
bezeichnet.
Grössere Tiere haben eine höhere Körpermasse und verbrauchen daher mehr chemische
Energie. Bemerkenswerterweise ist die Beziehung zwischen Gesamtstoffwechselrate und
Körpermasse in einem weiten Bereich von Körpergössen und –formen konstant.
Im Allgemeinen ist die maximale Stoffwechselrate, die ein Tier aufrechterhalten kann, mit
der Dauer der Aktivität umgekehrt korreliert.
Weiter kann gesagt werden, dass die Stoffwechselrate mit der Intensität einer Aktivität
steigt.
Torpor, ein physiologischer Starrezustand, bei dem das Aktivitätsniveau niedrig ist und die
Stoffwechselrate sinkt, ist eine Anpassung, die Tieren erlaubt, Energie zu sparen, während
sie schwierige und gefährliche Umweltbedingungen meiden (z.B.: Überwinterung).
Die Stoffwechselrate während des Winterschlafs kann mehrere hundert Mal geringer sein
als sie es wäre, wenn das Tier versuchen würde, seine normale Körpertemperatur von 36-
38°C aufrechtzuerhalten (Körpertemp. ist ca. 0°C).
Aufzeigen, wie wir die Stoffwechselrate ermitteln können.
Da fast die gesamte chemische Energie, die bei der Zellatmung eingesetzt wird, schliesslich als
Wärme frei wird, lässt sich die Stoffwechselrate bestimmen, indem man die Rate misst, mit der ein
Tier Wärme verliert. Die geschieht in einem sogenannten Kalorimeter.
Die Stoffwechselrate lässt sich aber auch anhand der Sauerstoffmenge oder der
Kohlendioxidmenge bestimmen, die im Rahmen der Zellatmung aufgenommen beziehungsweise
abgegeben wird.
Um Stoffwechselraten über längere Zeiträume zu berechnen, bestimmen die Forscher den
Energiegehalt der Nahrung sowie die chemische Energie, die durch Abfallprodukte (Kot, Urin)
verloren geht.
Aufzeigen, wie sich die Stoffwechselraten von wechselwarmen und gleichwarmen Tieren
zueinander verhalten
Vergleicht man Ektotherme (wechselwarm) und Endotherme (gleichwarm), so zeigt sich,
dass sich die Energiekosten stark unterscheiden.
Als Beispiel sollen ein erwachsener Mann mit einem Alligator ähnlicher Masse
verglichen werden:
Der Standardenergieverbrauch des Alligators beträgt weniger als 1/200stel des
menschlichen. Der geringere Energiebedarf der Ektothermen zeigt sich deutlich:
EEndotherm > EEktotherm
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Lernkarten
Die Resorption erläutern.
Damit Nährstoffe aus dem Darmlumen in das Körpergewebe gelangen können, müssen sie
zunächst die Wand des Verdauungskanals passieren. Diese Resorption findet grösstenteils im
Dünndarm statt. Je nach dem, um was für Nährstoffe es sich handelt, kann der Transport durch
die Epithelzellen aktiv oder passiv ablaufen. Die meisten Nährstoffe, darunter auch Glucose,
Aminosäuren, kleine Peptide und Vitamine werden von den Epithelzellen der Zotten aktiv
entgegen ihrem Konzentrationsgefälle aufgenommen. Der aktive Transport ermöglicht eine viel
stärkere Nährstoffresorption. Anschliessend durchdringen die Stoffe die Basalmembran der
Epithelzellen und werden von kleinen Blutgefässen (Kapillaren) resorbiert.
Im Dickdarm wird Wasser, welches in den Verdauungskanal gelangt ist, zurückgewonnen. Dies
geschieht passiv durch die Osmose. So kann 90% des Wassers wieder aufgenommen werden.
Den Bau der Dünndarmwand inkl. Zotte und Mikrovilli skizzieren und beschreiben.
Tiefe Falten im Inneren der Dünndarmwand tragen fingerähnliche Ausstülpungen, die
sogenannten Darmzotten. Diese Zotten tragen wiederum miskroskopisch kleine Ausstülpungen,
die sogenannten Mikrovilli.
Das Prinzip der Oberflächenvergrösserung im Zusammenhang mit der Verdauung erklären.
Die innere Oberfläche des Dünndarms beispielsweise kann bis zu 300m2 gross sein. Eine so
grosse Fläche entseht durch tiefe Falten und vielen mikroskopisch kleinen Ausstülpungen. Solche
Anpassungen in den Verdauungsorganen lässt die Gesamtkapazität der Nährstoffresorption stark
ansteigen.
Die Aufgabe der Leber übersichtlich darstellen (noch Zusatzunterlagen nötig) inkl.
homöostatische Regulation der Brennstoffe.
- Sie baut aus Glucose das unlösliche osmotisch inaktive Glykogen auf, speichert dieses und baut
es bei Bedarf wieder zur transportierbaren Glucose ab. Der Glykogenaufbau wird durch das
Hormon Insulin, der Abbau durch Adrenalin stimuliert.
- Baut Kohlenhydrate in Fette um und umgekehrt
- Baut überschüssige Aminosäuren ab werden zum Teil zur Synthese fehlender
(nichtessenzieller) Aminosäuren verwendet oder sonst als Harnstoff umgewandelt
- Baut alte Erythrocyten (rote Blutkörper) ab
- Wandelt giftige Stoffe in ungiftige um und gibt diese ins Blut oder in die Galle ab
- Speichert lipophile Stoffe wie die fettlöslichen Vitamine
Die Verdauung der Fette schildern und ihre Produkte angeben.
Da Fette in Wasser nicht löslich sind, sind besondere Anpassungen erforderlich. Im Dünndarm
verhindern Gallensalze, dass die Fetttröpfchen sich vereinigen und somit eine grössere
Oberfläche für die enzymatische Hydrolyse zu Fettsäuren und Monoglyceriden bestehen bleibt.
Nachdem Fettsäuren und Monoglyceriden in die Epithelzellen diffundiert sind, werden wieder Fette
(Triglyceride) gebildet. Diese bilden wiederum mit Phospholipiden, Cholesterin und Proteinen
wasserlösiche Kügelchen (Chylomikronen). Die Chylomikronen verlassen die Epithelzellen und
gelangen in das zentrale Lymphgefäss, von wo sie später in die grossen Venen gelangen.
Die Begriffe Blinddarm und Wurmfortsatz mit Hilfe einer Skizze erläutern und aufzeigen,
wozu bei Tieren der Blinddarm benötigt wird.
Der Blinddarm ist insbesondere bei Tieren, die pflanzliche Nahrung in grossen Mengen zu sich
nehmen, wichtig für die Vergärung des aufgenommenen Materials. Beim Menschen ist er im
Vergleich relativ klein. Der Wurmfortsatz, eine fingerförmige Fortsetzung des menschlichen
Blinddarms, spielt für die Immunabwehr eine untergeordnete Rolle und ist entbehrlich.
Ausführen, welche Funktion Bakterien im Dickdarm haben.
Im Dickdarm des Menschen gedeiht eine reichhaltige, grösstenteils harmlose, aber essenzielle
Bakterienflora. Im Darm leben die Bakterien (u.a. Escherichia coli, das beliebte Studienobjekt) von
nicht resorbiertem organischem Material. Als Nebenprodukte ihres Stoffwechsels geben viele
Darmbakterien unangenehm riechende Gase ab, welche zusammen mit Luft durch den
Darmausgang abgegeben werden. Manche Darmbakterien produzieren aber auch nützliche
Vitamine (Biotin, Vitamin K, B-Vitamine). Diese Substanzen gehen ins Blut über und ergänzen die
mit der Nahrung aufgenommenen Vitamine.
Erklären, was bei den vier Hauptschritten der Verwertung der Nahrung genau geschieht
und wie es geschieht.
Die Verarbeitung von Nahrung lässt sich in vier Stadien unterteilen: Nahrungsaufnahme,
Verdauung, Resorption und Ausscheidung. Das erste Stadium, die Aufnahme, ist das Fressen.
Tiere können ihre Nahrung in ganz unterschiedlicher flüssiger oder fester Form aufnehmen. Man
unterscheidet dabei vier unterschiedliche Mechanismen der Nahrungsaufnahme: Filtrierer sieben
kleine Nahrungsteilchen aus dem Wasser, Substratesser leben in oder auf ihrer Nahrungsquelle
und fressen sich durch deren Gewebe, Sauger saugen nährstoffreiche Flüssigkeiten aus einem
lebenden Wirt, Schlinger und Zerkleinerer nehmen relativ grosse, feste Nahrungsteile auf.
Bei der Verdauung wird die Nahrung zu kleinen Molekülen abgebaut, die der Organismus
resorbieren kann. Bei der chemischen Verdauung kehren Enzyme diesen Vorgang um: Sie
spalten Bindungen und lagern dabei Wasser an. Polysaccharide und Disaccaride werden in
einfache Zucker gesoalten; Proteine werden in Aminosäuren und Nucleinsäuren in Nucleotide
zerlegt. Aus Fetten werden Fettsäuren und andere Bestandteile freigesetzt. Dieser chemischen
Verdauung geht der mechanische Aufschluss voraus (Bsp. Kauen).
Bei der Resorption werden kleine Moleküle, wie Amniosäuren und einfache Zucker von den Zellen
des Tieres aufgenommen. Abgeschlossen wird der ganze Vorgang durch die Ausscheidung, bei
der unverdautes Material (Fäzes) den Enddarm schlussendlich verlässt.
Erläutern, wie sich der Darmtrakt bei Herbivoren angepasst hat und begründen, warum
diese Anpassung nötig ist.
Pflanzen- und Allesfresser haben in der Regel im Verhältnis zur Körpergrösse einen längeren
Verdauungskanal als Fleischfresser. Pflanzliches Material ist wegen der darin enthaltenen
Zellwände schwerer verdaulich als Fleisch. In einem längeren Verdauungskanal stehen für die
Verdauung mehr Zeit und mehr Oberfläche zur Nährstoffresorption zur Verfügung.
Aufzeigen, wozu Bakterien im Verdauungstrakt nützlich sein können.
Im Verdauungstrakt können Symbosen, d.h. eine für beide Seiten nützliche Wechselbeziehung
zwischen zwei Arten, zu geeigneten Anpassungen führen. Mikroorganismen, u.a. auch Bakterien
tragen beispielsweise dazu bei, dass Pflanzenfesser ihre Nahrung besser verdauen können. Die
chemische Energie in der Ernährung von Pflanzenfressern stammt zu einem grossen Teil aus der
Cellulose pflanzlicher Zellwände. Jedoch besitzen die Tiere keine Enzyme, welche Cellulose
hydrolysieren können. Deshalb beherbergen solche Tiere in den Gärkammern (Blinddarm) des
Verdauungskanals eine Population symbiontischer Bakterien, welche die Enzyme für den Abbau
der Cellulose zu einfachen Zuckern besitzen. Durch diese Evolution hat sich das Spektrum der
Nahrungsquellen, die einem Tier zur Verfügung stehen, erweitert.
Nennen der vier Aufgaben des Blutkreislaufs.
- Transport (O2 und Nährstoffe zur Zielzelle, CO2 von der Zielzelle zu den Lungen-Alveolen
Abtransport von Abfallstoffen)
- Wärmehaushalt
- Blutgerinnung
- Abwehr
Aufzeigen, warum bei den meisten Tieren ein Kreislaufsystem nötig ist.
Ausser gewisse wirbellose Tiere, die ein Gastrovaskularsystem (bringt Zellen mit Umgebung direkt
in Kontakt) haben, besitzen alle sonstige Tiere ein offenes oder geschlossenes Kreislaufsystem.
Das Kreislaufsystem st nötig, damit alle Körperzellen mit Nährstoffen und O2 versorgt werden
können. Da die meisten Tiere viele Zellschichten besitzen, würde eine Diffusion durch die
Schichten viel zu lange dauern. Ein Kreislaufsystem verringert die Entfernungen, die Substanzen
diffundieren müssen, um in oder aus einer Zelle zu gelangen.
Die Grundkomponenten eines Kreislaufsystems nennen, die sowohl für den
geschlossenen, als auch für den offenen Kreislauf gelten.
Ein Kreislaufsystem besteht aus drei Grundkomponenten:
- zirkulierende Flüssigkeit
- verbundene Röhren, die ein System bilden
- Herz, muskulöse Pumpe
Im offenen Kreislaufsystem werden die Organe mit der zirkulierenden Flüssigkeit (Hämolymphe),
welche gleichzeitig auch die interstitielle Flüssigkeit ist, direkt umspült. Im geschlossenen
Kreislaufsystem strömt Blut ausschliesslich durch Gefässe und bleibt von der interstitiellen
Flüssigkeit getrennt. Zu einem Stoffaustausch kommt es zwischen Blut und interstitieller
Flüssigkeit sowie zwischen interstitieller Flüssigkeit und Körperzellen.
Nennen, bei welchen Tieren wir einen geschlossenen und bei welchen einen offenen
Kreislauf vorfinden, sowie die Vorteile eines geschlossenen Blutkreislaufes nennen.
Offenes Kreislaufsystem: Arthropoden (Gliederfüsser, z.B. Spinnen) und die meisten Mollusken
(Weichtiere, z.B. Schnecken)
Geschlossenes Kreislaufsystem: Anneliden (Gliedertiere, z.B. Regenwürmer), Cephalopoden
(Kopffüsser, z.B. Kraken), Wirbeltiere, z.B. Mensch
Vorteile eines geschlossenen Kreislaufsystem ist der hohe Blutdruck, der für eine effiziente
Versorgung grosser aktiver Tiere mit und Nährstoffen sorgt. Ebenso ist es gut geeignet, um die
Verteilung von Blut an verschiedene Organe zu regulieren.
Zusammenhang der Weiterentwicklung des Herzens mit der Endothermie aufzeigen.
Es wird unterschieden zwischen dem einfachen und dem doppelten Kreislaufsystem. Das
doppelte Kreislaufsystem kommt bei Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugern vor. Die beiden
Kreisläufe im doppelten Kreislauf dienen der Versorgung unterschiedlicher Gewebe. Die rechte
Herzhälfte führt den Kapillarnetzen der gasaustauschenden Gewebe sauerstoffarmes Blut zu; dort
kommt es zu einer Nettobewegung von Sauerstoff ins Blut und Kohlendioxid aus dem Blut
(Lungenkreislauf). Das sauerstoffreiche Blut gelangt in die linke Herzhälfte. Diese Herzseite treibt
das Blut in die Kapillarnetze von Organen und Geweben im ganzen Körper und schlussendlich
wieder in die rechte Herzseite (Körperkreislauf). Im Laufe der Zeit hatte es gewisse Anpassungen
im doppelten Kreislaufsystem gegeben.
Ein starkes vierkammeriges Herz ist eine Schlüsselanpassung an die endotherme Lebensweise,
wie sie für Säuger und Menschen typisch ist. Endotherme brauchen etwa zehnmal so viel Energie
wie gleich grosse Ektotherme; daher muss ihr Kreislaufsystem etwa zehnmal so viel Nährstoffe
und Sauerstoff zu den Gewebn bringen. Dieser intensive Stoffaustausch wird durch die beiden
getrennten Kreisläufe, den Lungen- und den Körperkreislau, sowie durch ein kräftiges Herz
ermöglicht, das die nötigen Blutmengen pumpt.
An einem Schema oder Modell die Teile des Herzens und die zu und wegführenden Gefässe
benennen.
Siehe Grafik
Herzkreislaufsystem
siehe Grafik
Bau und Aufgaben von Arterien, Venen und Kapillaren nennen und aufzeigen, wie das Blut
in Arterien und Venen bewegt wird.
Die Blutgefässe enthalten einen zentralen Hohlraum, der mit Endothel ausgekleidet ist, einem
einschichtigen Plattenepithel. Die glatte Oberfläche des Epithels minimiert den
Strömungswiderstand.
Sowohl bei den Arterien wie auch bei den Venen ist das Endothel von zwei Gewebeschichten
umgeben: Äussere Schicht mit elastischen Fasern und mittlere Schicht mit glatter Muskulatur.
Arterienwände sind jedoch bedeutend dicker als die der Venen. Dadurch sind die Arterien
muskulöser und können besser das Blut unter hohem Druck aus dem Herzen aufnehmen. Dieser
hohe Blutdruck wird bei der Entspannung (Diastole) zwischen zwei Kontraktionen durch die
Rückstellkraft (siehe Lernziel Nr. 8) aufrechterhalten. Auf die glatte Muskulatur der Arterien wirken
Signale des autonomen Nervensystems sowie Hormone, wodurch die Durchblutung verschiedener
Körperregionen reguliert wird.
Die dünnerwändigen Venen führen das Blut mit geringerer Geschwindigkeit und geringerem Druck
zum Herz zurück. Klappen in den Venen sorgen für einen unidirektionalen Blutfluss.
Kapillaren sind die kleinsten Blutgefässe. Sie haben sehr dünne Wände (fast gleich gross wie
Erythrocyten), welche den Austausch von Substanzen zwischen dem Blut in den Kapillaren und
der interstitiellen Flüssigkeit erleichtert. Da die Gesamtquerschnittfläche in den Kapillarbetten viel
grösser ist als in den Arterien entsteht ein Rückgang der Strömungsgeschwindigkeit. Der
langsame Blutfluss lässt genügend Zeit für einen Stoffaustausch.
Mechanismus erklären, warum das Blut im Kreislauf nie still steht und erläutern, warum
dies wichtig ist.
Der Blutkreislauf wird ständig durch die Kontraktion (Systole) und Entspannung (Diastole) des
Herzens aufrechterhalten. Dabei wird der Herzschlag im Herz selbst reguliert, ohne ein Signal vom
Nervensystem zu erhalten. Die Schlagfrequenz wird vom Sinusknoten koordiniert. Der
Sinusknoten generiert elektrische Impulse, die sich rasch im Herzgewebe ausbreiten und so die
Kontraktion erzeugen. Durch die Kontraktion entsteht ein erhöhter Druck in den Ventrikel und
somit wird ein Blutdruck aufgebaut. Wie alle Flüssigkeiten fliesst das Blut schliesslich von
Bereichen höheren Drucks zu Bereichen niedrigeren Drucks. Weil das Herz aber nur während der
Systole Blut in die Gefässe drückt, käme der Blutstrom bei jeder Diastole kurz zum Stillstand,
wenn die Arterien starre Röhren wären. Der kontinuierliche und relativ gleichmässige Blutstrom ist
das Resultat der Windkesselfunktion der elastischen Arterien. Wenn das Herz Blut in die Aorta
presst, wird diese dank der Elastizität ihrer Wand gedehnt und nimmt dadurch einen Teil des
ausgeworfenen Bluts auf. Bei der Kammerdiastole zieht sie sich wieder zusammen und stösst das
gespeicherte Blut weiter. Dadurch dehnt sich der nächste Gefässabschnitt usw.
Ein Kreislaufstillstand kann entstehen, wenn das Herz aufhört zu schlagen. Dies darf aber auf
keinen Fall passieren, da sonst wichtige Organe nicht mehr genügend Nährstoffe und Sauerstoff
erhalten. Besonders problematisch wird das für das Gehirn. Nach nur wenigen Minuten
Sauerstoffmangel sterben die ersten Hirnzellen ab.
Aufgaben des Lymphsystems nennen.
Das Lymphsystem sorgt einerseits für eine adäquate Flüssigkeitsverteilung im Körper indem die
verlorene Flüssigkeit und Proteine via Lymphsystem ins venöse Blut zurückkehren. Anderseits
spielt es eine wichtige Rolle für die körpereigene Abwehr. Inn jedem Lymphknoten sitzen weisse
Blutkörperchen, welche sich im Falle einer Infektion stark vermehren. Somit besitzen die
Lymphknoten eine Filter- und Überwachungsfunktion.
Aufzeigen, was das Lymphsystem vom Blutsystem unterscheidet.
Täglich treten aus dem Blutkreislauf etwa 20 Liter Flüssigkeit durch die dünnen Wände der
feinsten Blutgefäße, der Kapillaren, in das umliegende Gewebe aus. Diese Flüssigkeit wird als
Lymphe oder Gewebsflüssigkeit bezeichnet. Sie versorgt die Gewebe mit Nährstoffen und
Sauerstoff und nimmt Abfallstoffe und Kohlendioxid auf. Danach tritt der größte Teil der
Gewebsflüssigkeit (etwa 18 Liter) wieder in die Blutkapillaren ein. Die restlichen zwei Liter
Gewebsflüssigkeit dringen tiefer in die Gewebsspalten, versorgen auch entferntere Bereiche und
werden schließlich vom lymphatischen System aufgenommen. Die Zusammensetzung der
Lymphe entspricht der Zusammensetzung des Blutes ohne Blutkörperchen (Erythrocyten) und nur
kleine Proteine. Im Gegenteil zur Blutzusammensetzung kann die Zusammensetzung der Lymphe
variieren.
Die Hauptkomponenten des Blutes nennen.
Bestandteile Plasma
Bestandteile Zele
Funktion Plasma
Funktion Zelle
Siehe Grafik
Bau der Blutkörperchen in Zusammenhang bringen mit ihren Aufgaben.
Erythrozyten (rote Blutzellen) sind die häufigsten Blutzellen. Sie sind im Zentrum dünner als am
Rand. Diese Struktur ermöglicht einen schnelleren Gasaustausch durch Diffusion. Des Weiteren
sind sie kernlos, damit es mehr Raum für Hämoglobinmoleküle (bindet bis zu vier
Sauerstoffmoleküle) hat. Erythrozyten haben auch keine Mitochondrien. Sie erzeugen ATP durch
anaeroben Stoffwechsel, wodurch mehr Sauerstoff transportiert werden kann.
Leukozyten haben die Funktion, Infektionen zu bekämpfen. Einige sind phagocytotisch und
verschlingen und verdauen Mikroorganismen wie auch Überreste körpereigner Zellen. Leukozyten
sind auch ausserhalb des Kreislaufsystems zu finden. Sie patrouillieren durch die interstitielle
Flüssigkeit und das lymphatische System.
Thrombocyten (Blutplättchen) sind kernlos und entstehen durch die Abschnürung aus
Megakaryozyten (Zellbruchstücke). Blutplättchen setzten Blutgerinnungsfaktoren frei.
In wenigen Schritten erklären, wie die Blutgerinnung funktioniert.
Eine Verletzung der Gefässwand führt zur Freisetzung von Proteinen, welche Thrombozyten
anlocken. Dadurch wird einen Koagulationsprozess in Gang gesetzt, bei dem Blutbestandteile in
feste Gerinnsel umgewandelt werden. Fibrinogen zirkuliert im Blut. Bei der Blutgerinnung wird
Fibrinogen in seine aktive Form, Fibrin, umgewandelt und verklebt die Wunde endgültig.
Zwei Beispiele von Herz-Kreislauf-Erkrankungen nennen und kurz die Ursachen und Folgen
umreissen.
Arteriosklerose ist eine Arterienverhärtung infolge einer Ansammlung von fetthaltigen
Ablagerungen (Plaque). Mit zunehmendem Plaquewachstum verdickt und versteift sich die
Arterienwand und das Arterienlumen wird immer kleiner, bis die Durchblutung vollständig blockiert
wird. Folgeprobleme können z.B. Herzinfarkt (Herzstillstand) oder Schlaganfall (Absterben von
Nervengewebe im Gehirn) sein.
Erklären, was wir unter Innerer und Äusserer Atmung verstehen.
Äussere Atmung: Aufnahme von Sauerstoff aus der Umgebung und Abgabe von Kohlendioxid in die Umgebung.
Inner Atmung (Zellatmung): Die Zellatmung findet in den Mitochondrien statt, wo energiereiche Stoffe
(zB. Traubenzucker) zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden und daraus ATP aufgebaut wird.
Voraussetzungen an eine respiratorische Oberfläche nennen.
Die respiratorische Oberfläche ist der Teil eines Tieres, an dem der Gasaustausch stattfindet. Die respiratorische Oberfläche muss gross und dünn sein, denn der Austausch von Sauerstoff und CO2 findet ausschliesslich durch Diffusion statt. Zudem muss die respiratorische Oberfläche ständig feucht sein, damit der Sauerstoff aus der Luft oder dem Wasser gelöst werden kann.
Erklären, warum für Landtiere Kiemen ungeeignet sind.
Kiemen sind für Landtiere ungeeignet weil eine ausgedehnte feuchte Membranfläche, die der Luftströmung direkt ausgesetzt ist, zu viel Wasser durch Verdunstung verlieren würde. Zudem würden die dünnen Filamente der Kiemen ohne die Unterstützung von Wasser zusammenkleben und kollabieren
Bau und Funktion der Atmungssysteme von Tieren in Anpassung an verschiedene Lebensräume
kurz umreissen.
Kiemen (wasserlebende Tiere):
Kiemen sind Ausfaltungen der Körperoberfläche, die von Wasser umspült werden. Die Lage der Kiemen am Körper kann sich je nach Tiergruppe stark unterscheiden. Gemeinsam ist ihnen jedoch, dass die Kiemen eine deutlich grössere Gesamtoberfläche haben, als die Körperoberfläche. Um das Partialdruckgefälle von O2 und CO2 aufrechtzuerhalten, muss sich das Wasser ständig über die Kiemen bewegen (Ventilation). Um diese Bewegung des Wassers noch zu verstärken bewegen die Lebewesen ihre Kiemen oder saugen Wasser an. Um dem Wasser möglichst viel Sauerstoff zu entziehen fliesst das Blut in den Kapillaren in einer Fischkieme in die entgegengesetzte Richtung als das Wasser (Gegenstromaustausch). Dadurch existiert auf der ganzen Länge der Kapillaren ein Partialdruckgefälle und dem Wasser wird ca. 80% des in ihm gelösten Sauerstoffs entzogen.
Tracheensystem (Insekten):
Das Tracheensystem ist eine Form einer nach innen verlagerten respiratorischen Oberfläche. Das Tracheensystem besteht aus Luftröhren, die sich im ganzen Körper verzweigen. Die feinsten Verzweigungen dieses Systems führen bis nahe an fast jede Zelle heran, wo der Gasaustausch durch Diffusion über das feuchte Epithel erfolgt. Dadurch können Insekten Sauerstoff und CO2 ohne Unterstützung eines Kreislaufsystems transportieren (Die Gase diffundieren direkt vom Tracheensystem in die Zellen und umgekehrt). Wie bei den wasserlebenden Tieren verstärken viele Insekten den Gasaustausch durch Ventilation. Einige drücken durch rhytmische Körperbewegungen Luft in ihr Tracheensystem, bei anderen wird durch das Kontrahieren und Entspannen der Flugmuskulatur schnell Luft durch das Tracheensystem gepumpt.
Andere:
-Schwämmen: Alle Zellen liegen so nahe an der Aussenwelt, dass Gase in alle Zellen diffundieren können.
-Regenwurm: Die Haut dient als Atmungsorgan.
Vergleichen des Hormonsystems mit dem Nervensystem
Nervensystem Hormonsystem
Transportweg Neuronen Blutbahnen
Transportmedium Elektrische Impulse (Neurotransmitter) Hormone
Geschwindigkeit schnell langsam
Wirkungsdauer kurz lange
Anwendung Schmerz, Bewegung, Sensorik Wachstum, Verdauung,
Erklären, warum sich ein Nervensystem entwickelt hat.
Weil es die Überlebenschancen der Organismen steigerte.
Nennen der drei Hauptaufgaben des Nervensystems.
Das Nervensystem arbeitet nach dem Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe Prinzip. Die Aufgaben sind:
- Sensorik. Signale aufnehmen
- Integration. Signale der Sensoren auswerten und Reaktion auslösen
- Output. Entsprechende Reaktion ausführen
Aufzeigen, wie ein Reflexbogen funktioniert und wozu Interneurone da sind.
Als Reflexbogen wird der Vorgang bezeichnet, der bei motorischen Reaktionen geschieht, auf die das
Gehirn keinen Einfluss hat – unwillkürlich sind. Beispiel: Hand auf Herdplatte. 1: Schmerzsensoren
auf der Hand melden (zu) grosse Hitze (Schmerzen) 2: Information wird noch im Rückenmark von
Interneuronen interpretiert 3: Rückenmark sendet autonom Befehl an Muskeln, sich zu
kontrahieren. Die Interneurone haben die Aufgaben, viele verschiedene Neurone zu verknüpfen
und so die Interpretation von Signalen zu übernehmen.
Bau und Funktion von Gliazellen erklären.
Da Neurone hoch spezialisiert sind, haben sie die Fähigkeit verloren, selbständig zu überleben. Die
verloren gegangen Funktionen übernehmen die Gliazellen. Weitere Aufgaben sind die elektrische
Isolierung der Axone, Ausbildung der Blut-Hirn-Schranke und Stützung der Neurone.
Schwann-Zellen: Bilden im PNS die Myelinscheide (Isolationsschicht)
Oligodendrocyten: Bilden im ZNS die Myelinscheide (Isolationsschicht)
Astrocyten: Bilden die Blut-Hirn-Schranke aus, Stützen Neurone
Radialglia: Stammzellen, zuständig für Bildung von Neuronen in Embryonalphase.
Bau eines Neurons auswendig aufzeichnen, beschriften und die Funktion der einzelnen Strukturen
nennen.
Dendriten: Reize empfangen
Zellkörper: Reize empfangen, Enthält Organellen
Axonhügel: Ursprung des Axons. Summation (Modellierung) von Signalen
Axon: Signale weiterleiten, kann bis zu 1 Meter lang werden.
Synaptische Endigungen: Enden des Axons (Verzweigt sich am Schluss mehrfach), Ort der Synapse
Erklären, wie sich eine normale Zelle von einer Nervenzelle unterscheidet.
Eine Nervenzelle ist hoch spezialisiert. Siehe 6. für den Bau.
Aufzeigen, wie ein Aktionspotential entsteht und wie es im Axon weitergeleitet wird.
Das Membranpotenzial einer Nervenzelle, wenn sie „ruht“ nennt sich Ruhepotenzial und liegt bei etwa
-70mV. Es kommt durch den aktiven Transport von K+ in die Zelle rein und Na+ raus zustande. Einige
Kaliumkanäle bleiben offen, weshalb eine Nettodiffusion von K+ aus der Zelle raus erfolgt und so die
elektrische Spannung in der Zelle tiefer wird als aussen.
Kommt ein Reiz, werden spannungsgesteuerte Na+ Kanäle geöffnet, was zur Folge hat, dass Na+
reinströmt und sich die Potenziale angleichen (=Depolarisation). Bei -50mV liegt der Schwellenwert.
Wenn dieser erreicht wird, werden schlagartig alle Na+-Kanäle geöffnet und das Potenzial erhöht
(depolarisiert) sich auf einen Wert von ca. +35mV. Kurz darauf werden die Na+-Kanäle blockiert und die
K+-Kanäle geöffnet, was eine Hyperpolarisation zur Folge hat (das Zellinnere wird wieder negativer).
Erst jetzt werden die Na+-Kanäle geschlossen.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs wird der Reiz weitergeleitet. Da sich das Potenzial nach diesem
Vorgang kurz „erholen“ muss um das Ruhepotenzial herzustellen, kann der Reiz nur in eine Richtung
wandern. Die Erholungszeit wird Refraktärzeit genannt.
Siehe 1419: Super Grafik
Beschreiben, wo wir Synapsen finden und angeben, wozu sie da sind.
Synapsen befinden sich an den Enden von Axonen (synaptische Endigungen). Ihre Aufgabe ist die
Weiterleitung von Reizen, wozu sie Aktionspotenziale in Neurotransmitter „umwandeln“. Dabei
verbinden sie Neuronen untereinander, aber auch direkt an andere Zell-Typen (z.B. Muskel)
Den Bau und die Funktionsweise einer chemischen Synapse mit Hilfe einer Skizze erläutern.
Aktionspotenzial kommt an den synaptischen Endigung an
und bringt die synaptischen Vesikel dazu, den Inhalt (die
Neurotransmitter) mittels Exocytose in den synaptischen
Spalt auszuschütten. Dort binden die Neurotransmitter an
Ionenkanäle und öffnen sie. Dadurch wird in der
postsynaptischen Zelle ein elektrisches Potenzial aufgebaut.
Die Übertragung endet, wenn die Neurotransmitter
wegdiffundiert oder abgebaut worden sind.
Die Bedeutung der Rezeptoren, von erregenden und hemmenden Synapsen und vom Axonhügel
aufzeigen.
Rezeptor ist in der Synapse der Teil des Ionenkanals, an dem der Neurotransmitter bindet. Es gibt aber
auch solche, die durch Bindung eines Transmitters geöffnet werden und dann eigene Transmitter
weiterleiten (Second Messenger). Diese haben dann häufig einen langanhaltenden Effekt.
Nicht alle Neurotransmitter lösen jedoch ein AP aus. Es gibt solche, die Erregend wirken (EPSPs), also
die Zelle depolarisiseren, und solche die Hemmend wirken (IPSPs), die Zelle hyperpolarisieren.
Die wenigsten EPSPs können selbst ein Aktionspotenzial auslösen. Erst durch Summation
(zeitlich oder örtlich, z.B. EPSP+EPSP oder IPSP+EPSP+EPSP+EPSP) wird dann ein AP im
Axonhügel verursacht.
