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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Flashcards
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
Aufzeigen, wie die Stoffwechselrate im Verhältnis zur Körpergrösse steht und wie man sich
dieses Verhältnis erklärt.
Die Ursache für die inverse Beziehung zwischen Stoffwechselrate pro Einheit Körpermasse und
Körpergrösse ist noch immer umstritten. Einer Hypothese zufolge gilt für Endotherme:
Je kleiner das Tier ist, desto höher sind seine Kosten für die Aufrechterhaltung einer stabilen
Körpertemperatur. Tatsächlich ist das Oberflächen/Volumen-Verhältnis eines Tieres umso
grösser, je kleiner ein Tier ist, und umso schneller verliert es daher Wärme an seine Umgebung
(oder nimmt sie aus der Umgebung auf).
Aufzählen, welche Ernährungskategorien es gibt.
Herbivoren (Pflanzenesser) – Carnivoren (Fleischesser) – Omnivoren (Allesesser)
Die vier Hauptgruppen der Nahrungsaufnahme genauer erläutern und je ein Beispiel nennen (zu 1
aber mit Erläuterungen).
-Filtrierer: z.B. Barten des Buckelwales, welche kleine Wirbellose Tiere und kleine Fische aus dem
Meerwasser filtrieren und festhalten.
-Substratesser: z.B. Raupen, welche sich durch Gewebe von Blättern fressen und eine Kot Spur
hinterlassen. Auch Maden welche sich durch Gewebe von toten Tieren durchfressen.
-Sauger: Stechmücke saugt nährstoffreiche Flüssigkeit aus lebendem Wirt. Bienen gehören auch
zu den Saugern, sie sind für die Pflanzenwelt sogar nützlich auf Grund des Pollentransportes.
-Schlinger & Zerkleinerer: grosse feste Nahrungsaufnahme, meisten Tiere, einschließlich Mensch.
Schlangen z.B. können Beute nicht zerkleinern sie verschlingen die Beute am Stück.
Erklären, warum Makromoleküle nicht direkt von einem anderen Organismus genutzt werden
können.
Die Makromoleküle welche in dem Nahrungsbrei noch nicht verdaut sind, sind für die Resorption
noch zu gross. D. h. sie können nicht durch die Membran in die Zelle des Tieres gelangen.
Außerdem handelt es sich bei den Makromolekülen nicht genau um diejenigen Moleküle, welche
das Tier speziell für seine Funktionen braucht. Bei den Proteinen z.B. zerlegt der Mensch diese in
die 20 verschiedenen Aminosäuren um die gewünschten Proteine zu synthetisieren.
Die vier Schritte der Verwertung der Nahrung nennen und die Bedeutung aufzeigen.
1 Nahrungsaufnahme: In fester oder Flüssiger Form, ist von Tier zu Tier unterschiedlich.
Verschiedene Tiere habe eigene Strategien entwickelt. (siehe Pt. 2)
2 Verdauung: Der Nahrungsbrei muss verdaut werden (in kleinere Moleküle), da Die
Makromoleküle zu gross sind und ansonsten nicht die benötigten Moleküle synthetisiert werden
können. Ohne die Verdauung könnte kein Tier die in der Nahrung enthaltenen Kohlenhydrate,
Proteine, Nucleinsäuren, Fette und Phospholipide nutzen. Viele Enzyme katalysieren die Spaltung
der Makromoleküle in der Verdauung.
3 Resorption: Aufnahme der in der Verdauung zerkleinerten Molekülen, Wie Aminosäuren und
einfache Zucker, in die Zellen.
4 Ausscheidung: nicht alles material in der Nahrung ist verdaubar. Dieses nicht-verdaubare
Material verlässt am Ende den Verdauungstrakt und beendet hier somit den Vorgang der
Nahrungsverwertung.
Erklären, wie Tiere ihre Nahrung verdauen ohne ihre eigenen Zellen und Gewebe anzugreifen.
Im Magen der Tiere wird durch die Nebenzellen (Magendrüse) ein Schleim sezerniert, welcher die
Magenwand vor dem aggressiven Magensaft schützt, welcher die Nahrung verdaut.
Erklären, bei welchen Tiergruppen wir intra- und bei welchen wir extrazelluläre Verdauung
vorfinden und welche Vorteile die extrazelluläre Verdauung mit sich bringt.
Intrazellulär: kommt selten vor, z.B. bei allen Schwämmen. Intrazelluläre Verdauung = Hydrolyse
(Spalten von Bindungen und dabei H2O-Moleküle anlagern) von Nahrungssubstanzen innerhalb
der Vakuolen. Vakuolen nehmen Nahrung durch Phagozytose auf. Vakuolen mit
Nahrungssubstanzen verschmelzen sich mit andern Zellorganellen, welche Enzyme für die
Verdauung enthalten --> Verdauung in einem geschützten Raum.
Extrazellulär: bei den meisten Tieren. Die Nahrung wird in Kompartimenten abgebaut, die in
ununterbrochenen Verbindungen mit der Umgebung des Tieres stehen. So kann ein Tier viel
grössere Nahrungsmengen aufnehmen als durch Phagozytose. <--Vorteil!
Nennen, wozu Zellteilung nötig ist.
Vermehrung – Wachstum & Entwicklung – Geweberegeneration
Die fünf Phasen des Zellzyklus nennen und angeben, was in ihnen geschieht.
1 Interphase:
2 G1-Phase: Diese Phase schließt direkt an die vergangene Mitose an. In dieser Phase ist die
Zelle „aktiv“ – sprich sie macht keine Mitose oder Meiose, sondern arbeitet gemäss ihren
Aufgaben. Ausserdem wächst die Zelle in dieser Phase noch, was heisst, dass sie neue
Organellen erstellt und das ER wachsen lässt.
3 S-Phase: (von Synthese). Wie der Name schon sagt ist dies die Synthesephase. Hier verdoppelt
sich die Erbsubstanz.
4 G2-Phase: Dies ist wieder eine Wachstumsphase. Während dieser Phase kontrolliert die Zelle
sich selber. Ist die vergangene Teilung ohne Fehler abgelaufen? Ist die Zelle vollständig? Oder
etwa missgebildet? Wenn nichts gefunden wird, das einer erneuten Teilung widerspricht, wird die
Interphase abgeschlossen und die nächste Mitose beginnt.
5 Mitose (M-Phase): hier kommt es zur Zellkernteilung.
Die Phasen der Mitose nennen und erklären, was in den verschiedenen Phasen geschieht.
1 Prophase: Während dieser Phase zieht sich die Erbsubstanz zu einer Art fadenförmigen Knäul zusammen.
Gleichzeitig spiralisieren sich die einzelnen Chromatinfäden, dadurch verdichten und verkürzen sie sich. Nun
suchen sich die Chromatinfäden je einen Partner und werden zu 2-Chromatid-Chromosomen. Die beiden
Fäden werden durch einen Centromer in der Mitte zusammengehalten. Gleichzeitig bildet sich zwischen den
Polen der Zelle Spindelapparäte. Gegen Ende der Phase lösen sich Kernhülle und Kernkörperchen auf.
2 Metaphase: Die Chromosomen ordnen sich an der Äquatorialebene der Zelle. In dieser Phase kann man
die Chromosomen und die Chromatide besonders gut erkennen. Die Spindelfasern des Spindelapparates
kommen nun von beiden Seiten an die Centromere und verbinden somit jeden Centromer mit beiden Polen.
3 Anaphase: Hier werden nun die 2-Chromatid-Chromosome auseinander gezogen, sodass sie zu 2 Ein-
Chromatid-Chromosomen werden. Sie wurden an den Centromeren geteilt indem beide Spindelfäden zu
ihrem Pol ziehen. Die Chromatide werden also an die beiden Pole gezogen, Centromere voran.
4 Telophase: Hier werden die Ein-Chromatid-Chromosomen wieder entspiralisiert; um beide
Chromosomenhaufen bilden sich Kernhülle (aus Endoplasmatischem Reticulum) und Kernkörperchen. Aus
einem Kern wurden zwei. Schon während der Telophase beginnt auch der Rest der Zelle mit seiner Teilung.
Hierbei muss man jetzt zwischen einer tierischen und einer pflanzlichen Zelle unterscheiden. Bei einer
tierischen Zelle bildet die Kernmembran eine ringförmige Furche, die das Plasma an der Äquatorialebene
abschnürt. Die pflanzliche Zelle bildet von der Mitte der Äquatorialebene aus eine Zellmembran und eine
Zellwand.
Aufzeigen wie Variabilität bei asexueller Fortpflanzung entstehen kann.
Genetische Variabilität bei asexueller Fortpflanzung ist ausschließlich durch spontane Mutationen
möglich, da ja immer das gleiche Erbgut halbiert und wieder verdoppelt wird.
Die Aufgaben der Verdauungsorgane erklären (Übersicht!)
siehe Grafik
Die Aufgaben des Mundes nennen.
Die Aufnahme der Nahrung und die ersten Schritte der Verdauung finden in der Mundhöhle statt.
Die Zähne verkleinern die Nahrung, so dass sie leichter geschluckt werden kann und ihre
Oberfläche steigt. Gleichzeitig wird von der Speicheldrüse produzierter Speichel in die Mundhöhle
abgegeben. Der Speichel setzt die chemische Verdauung in Gang und schützt gleichzeitig die
Mundhöhle. Amylase, ein in Speichel enthaltenes Enzym, hydrolysiert Stärke und Glycogen
(Glucosepolymere aus Pflanzen und Tieren) zu Maltose (Vielfachzucker). Weitere Bestandteile
sind das Mucine (Kohlenhydrat-Protein), welches die Mundschleimhaut schützt und die Nahrung
gleitfähiger macht; das Bicarbonat, welches Säuren neutralisiert; und das Lysozym, welches
Bakterien hemmend wirkt. Die Zunge prüft das aufgenommene Material (Geschmackssinn) und
entscheidet, welche Lebensmittel weiterverarbeitet werden sollen. Ist die Nahrung annehmbar,
wird sie zu einem Klumpen geformt. Beim Schlucken drückt die Zunge den Nahrungsklumpen in
den hinteren Teil der Mundhöhle und in den Schlund. Dadurch wird der Schluckreflex ausgelöst.
Der Schlund, auch Pharynx genannt, mündet in zwei Transportwege: Speiseröhre (Ösophagus)
und Luftröhre
Darlegen, warum wir Schlucken müssen.
Wenn der Mensch nicht schluckt, ist der Ösophagusschliessmuskel zusammengezogen und der
Kehldeckel geöffnet, dass Luft in die Lunge strömen kann. Kommt ein Nahrungsklumpen in den
Pharynx (Schlund) wird der Schluckreflex ausgelöst. Dabei schiebt sich der Kehldeckel über die
Stimmritze und somit wird verhindert, dass Nahrung in die Luftröhre gelangt. Gleichzeitig
entspannt sich der Ösophagusschliessmuskel, damit die Nahrung in die Speiseröhre gelangen
kann.
Erklären, wie der Nahrungsbrei im Verdauungstrakt befördert wird.
Für die Bewegung der Nahrung durch den Verdauungskanal sorgt die Peristaltik, abwechselnde
Wellen von Kontraktion und Entspannung der glatten Muskulatur in der Wand des Kanals. Die
Peristaltik ist der Grund, warum wir Nahrung auch im Liegen verarbeiten und verdauen können.
An einigen Verbindungsstellen zwischen spezialisierten Kompartimenten bildet die Muskelschicht
ringförmige Ventile, die man als Schliessmuskeln oder Sphinkter bezeichnet. Sie können den
Verdauungskanal wie Zugschnüre verschliessen und steuern den Durchgang der Substanzen von
einem Kompartiment zum anderen.
Aufzeigen, wozu der Magensaft da ist.
Der Magen scheidet als Verdauungsflüssigkeit den Magensaft aus und vermischt ihn durch
Knetbewegungen mit der Nahrung. Der Magensaft ist für die chemische Verdauung zuständig. Er
besteht einerseits aus Salzsäure, welche einen extrem niedrigen pH-Wert (1-2) verursachen. Der
niedrige ph-Wert tötet Bakterien ab und Nahrungsproteine werden denaturiert, d.h. die Salzsäure
faltet Molekülketten auseinander, so dass die Peptidketten frei liegen. Anschliessend werden die
Peptidketten vom zweiten Bestandteil des Magensafts angegriffen, einer Protease (Protein
abbauendes Enzym) namens Pepsin. Es spaltet die Peptidbindungen und zerlegt die Proteine in
kleinere Polypeptide.
Erklären, wie sich der Magen vor Selbstverdauung schützt.
Die Magenwand schützt sich gegen die Selbstverdauung, indem sie Schleim ausscheidet, eine
zähflüssige, schleimige Mischung aus Glycoproteinen, Zellen, Salzen und Wasser. Die
Schleimschicht verhindert, dass der saure pH bis zur Plasmamembran vordringt. Der pH an der
Plasmamembran beträgt ca. pH 7. Bei diesem pH ist Pepsin nicht aktiv, kann also die Proteine in
der Plasmamembran nicht angreifen. Das Pepsinogen seinerseits, welches an der
Plasmamembran abgegeben wird, ist ebenfalls nicht aktiv. Dazu müsste zuerst ein Teil des
Proteins abgespaltet werden, was erst unter Einfluss der Säure geschieht. Ausserdem kommt
durch Zellteilung alle drei Tage eine neue Epithelschicht hinzu, so dass Zellen, die von den
Verdauungssäften geschädigt wurden, ersetzt werden.
Die Aufgaben des Magens beschreiben.
Im Magen gehen bereits schon einige Nährstoffe ins Blut über. Jedoch dient er hauptsächlich
Nahrungsspeicherung und der Fortsetzung der Verdauung. Mit seiner elastischen Wand kann der
Magen rund zwei Liter Nahrung aufnehmen. Die chemische Verdauung durch den Magensaft wird
von den Knetbewegungen des Magens begleitet. Durch diese koordinierte Abfolge von
Muskelkontraktion und –entspannung und der Wirkung der Enzyme wird die Nahrung zu einem
sauren, nährstoffreichen Speisebrei. Der Magen hat an beiden Enden einen Schliessmuskel.
Zwischen Magen und Speiseröhre öffnet er sich nur, wenn ein Nahrungsklumpen eintrifft. Der
Pförtner (Pylorus) steuert die Passage des Speisebreies in den Dünndarm und erlaubt jeweils nur
eine geringe Menge auf einmal. Die Falten im Magen sind sozusagen „Strassen“, schnell vom
Mageneingang zum Ausgang führen. Die Nahrung verlässt jeweils nach 2-6 Stunden nach einer
Mahlzeit den Magen.
Die Funktion der Verdauungsenzyme erläutern.
Verdauungsenzyme sind Enzyme, die unter anderem Nahrung in ihre Einzelteile zerlegen, um sie
so für den Stoffwechsel verwertbar zu machen. Die Aufgabe dieser Enzyme ist, es, langkettige
Moleküle in einfache Verbindungen zu spalten (Kohlenhydrate Monosaccharide, Proteine
Aminosäuren, Fette Glycerin und Fettsäure, Nucleinsäuren Basen, Zucker, Phosphate).
Erklären, wo Verdauungsenzyme produziert werden und worauf geachtet werden muss.
Verdauungsenzyme werden in der Mundhöhle, im Magen und hauptsächlich im Dünndarm
produziert. Bereits in der Mundhöhle sind Amylasen im Speichel (stammt aus der Speicheldrüse)
aktiv, welche Polysaccharide spalten. Im Magen baut das im Magensaft beinhaltete Pepsin
Proteine ab. Der Magensaft wird von Zellen in den Drüsen der Magenschleimhaut produziert. Die
Pepsine werden erst in der sauren Umgebung des Mangenlumen (Innenraum) aktiv. Auch die im
Speichel enthaltene saure Lipase beginnt beim niedrigen pH im Magen Fette abzubauen (30% der
Fettverdauung im Magen). Der grösste Teil der chemischen Verdauung spielt sich im Dünndarm
ab. Im Zwölffingerdarm sind folgende Pankreasenzyme (Bauchspeicheldrüseenzyme) vorhanden:
- Trypsin, Chymotrypsin (Proteinverdauung)
- Amylasen (Kohlenhydratverdauung)
- Nucleasen (Nucleinsäureverdauung)
- Lipasen (Fettverdauung)
Sie werden erst aktiv, wenn sie in sicherer Entfernung von der Drüse im extrazellulären Innenraum
des Zwölffingerdarms befinden. Anderseits kommen noch Gallensalze (produziert in der Leber)
dazu, welche auch der Fettverdauung dienen. (siehe Abbildung 42.13)
