Lernkarten Biologie - Kapitel 7: Anatomie & Physiologie des Menschen

Allgemeine Wirbeltiermerkmale (am Beispiel Mensch)

Der Mensch als Wirbeltier zeigt typische Merkmale dieser Gruppe:

• Inneres Skelett: Aus Knochen (oder Knorpel), das den Körper stützt und schützt.
• Zentrales Nervensystem (ZNS): Bestehend aus Gehirn und Rückenmark, geschützt durch Schädel und Wirbelsäule.
• Hochentwickeltes Sinnes- und Hormonsystem: Zur Wahrnehmung der Umwelt und Regulation von Körperfunktionen.
• Mehrschichtige Haut: Bestehend aus Oberhaut (Epidermis), Lederhaut (Dermis) und Unterhaut (Subcutis).
• Mehrkammeriges Herz: Ermöglicht einen effizienten Blutkreislauf (beim Menschen vier Kammern: 2 Vorhöfe, 2 Herzkammern).

Struktur- und Funktionsebenen: Atome → Moleküle → Zellorganellen → Zellen → Gewebe → Organe → Organsysteme → Organismus.

Die Organsysteme des Menschen (Kurzübersicht)

Zusammenarbeit der Systeme: Die Organsysteme arbeiten eng zusammen, um die Lebensfunktionen aufrechtzuerhalten (z.B. Verdauungssystem liefert Nährstoffe, die das Blutsystem verteilt und das Harnsystem Abfallstoffe ausscheidet; Nerven- und Hormonsystem koordinieren viele Prozesse).

Funktion und Überblick

Das Atmungssystem versorgt den Körper mit Sauerstoff (O₂) und entfernt Kohlenstoffdioxid (CO₂), ein Abfallprodukt des Stoffwechsels.

• Äußere Atmung: Gasaustausch zwischen der Außenluft und dem Blut in der Lunge. Umfasst:
  1. Austausch der Lungenluft (Ein- und Ausatmen).
  2. Diffusion von O₂ aus den Lungenbläschen ins Blut und von CO₂ aus dem Blut in die Lungenbläschen.
  3. Transport von O₂ und CO₂ im Blut.
• Innere Atmung (Zellatmung): Verbrauch von O₂ und Bildung von CO₂ in den Zellen (Mitochondrien) zur Energiegewinnung (ATP-Produktion).
  C₆H₁₂O₆ (Glucose) + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energie (ATP)

Bau der Atemorgane

• Obere Atemwege:
  • Nase/Mund: Eingang für Luft; Nase reinigt, erwärmt und befeuchtet die Luft.
  • Rachen (Pharynx): Kreuzungspunkt von Luft- und Speiseweg.
  • Kehlkopf (Larynx): Enthält Stimmbänder (Stimmbildung); Kehldeckel (Epiglottis) verschließt beim Schlucken die Luftröhre.
• Untere Atemwege:
  • Luftröhre (Trachea): Röhre mit Knorpelspangen (halten sie offen), ausgekleidet mit Flimmerepithel (Reinigung).
  • Bronchien: Aufzweigung der Luftröhre in zwei Hauptbronchien (für jeden Lungenflügel).
  • Bronchiolen: Feinere Verzweigungen der Bronchien.
  • Lungenbläschen (Alveolen): Kleinste, traubenförmige Säckchen am Ende der Bronchiolen; Ort des Gasaustauschs. Umgeben von einem dichten Kapillarnetz. Ihre große Gesamtoberfläche ist entscheidend für den effizienten Gasaustausch. (Säugetiermerkmal)
• Lungenflügel: Paarige Organe im Brustkorb.
• Zwerchfell (Diaphragma): Großer, kuppelförmiger Muskel unterhalb der Lunge, Hauptatemmuskel. (Säugetiermerkmal)

Gasaustausch in den Alveolen

Der Gasaustausch zwischen der Luft in den Alveolen und dem Blut in den Kapillaren erfolgt durch Diffusion entlang der Konzentrationsgradienten:

• O₂ diffundiert von der Alveolarluft (hohe O₂-Konzentration) ins sauerstoffarme Blut der Kapillaren.
• CO₂ diffundiert vom kohlendioxidreichen Blut der Kapillaren in die Alveolarluft (niedrige CO₂-Konzentration).

Die dünnen Wände der Alveolen und Kapillaren sowie die riesige Oberfläche der Alveolen ermöglichen einen schnellen und effizienten Gasaustausch.

Atemmechanik (Ein- und Ausatmung)

Die Belüftung der Lunge erfolgt durch Volumenänderungen des Brustkorbs.

• Brustatmung: Durch Heben und Senken des Brustkorbs mithilfe der Zwischenrippenmuskulatur (äußere für Einatmung, innere für forcierte Ausatmung).
• Bauchatmung (Zwerchfellatmung): Durch Kontraktion und Entspannung des Zwerchfells.
• Einatmung (Inspiration) - aktiv:
  • Kontraktion der äußeren Zwischenrippenmuskeln → Brustkorb hebt sich.
  • Kontraktion des Zwerchfells → Zwerchfell senkt sich.
  • Folge: Volumen des Brustkorbs vergrößert sich → Lunge dehnt sich (aufgrund des Pleuralspalts) → Unterdruck in der Lunge → Luft strömt ein.
• Ausatmung (Exspiration) - meist passiv:
  • Entspannung der Atemmuskulatur → Brustkorb senkt sich, Zwerchfell hebt sich.
  • Folge: Volumen des Brustkorbs verkleinert sich → Lunge zieht sich elastisch zusammen → Überdruck in der Lunge → Luft strömt aus.
  • Forcierte Ausatmung (z.B. Husten) ist aktiv durch innere Zwischenrippenmuskeln und Bauchmuskulatur.
• Pleuralspalt: Flüssigkeitsgefüllter Spalt zwischen Lungenfell (liegt der Lunge an) und Rippenfell (liegt der Brustwand an). Der Unterdruck im Pleuralspalt sorgt dafür, dass die Lunge den Bewegungen des Brustkorbs folgt.
  • Pneumothorax: Luft gelangt in den Pleuralspalt (z.B. durch Verletzung) → Unterdruck geht verloren → Lungenflügel kollabiert.

Bestandteile der Nahrung & Funktion

Nahrung liefert Bausteine für Aufbau/Erneuerung und Energie für Aktivitäten.

• Kohlenhydrate (Zucker, Stärke): Hauptenergielieferant; Speicherform Glykogen. Bausteine: Einfachzucker.
• Fette (Lipide): Wichtiger Energiespeicher, Baustoff (Membranen), Isolation. Bausteine: Glycerin, Fettsäuren.
• Proteine (Eiweiße): Wichtige Baustoffe (Muskeln etc.), Enzyme, Hormone, Antikörper. Bausteine: Aminosäuren.
• Vitamine & Mineralstoffe: Essentielle Nährstoffe für Enzymfunktionen, Baustoff, Ionenhaushalt.
• Ballaststoffe (z.B. Zellulose): Unverdaulich, fördern Darmtätigkeit.
• Wasser: Lösungs- und Transportmittel.

Assimilation: Aufbau körpereigener Stoffe. Dissimilation: Abbau zur Energiegewinnung.

Stationen des Verdauungssystems & Hauptaufgaben

1. Mechanische Zerlegung: Zerkleinerung der Nahrung (z.B. Kauen).
2. Chemische (enzymatische) Zerlegung (Verdauung): Aufspaltung von Makromolekülen in resorbierbare Bausteine durch Enzyme.
3. Resorption: Aufnahme der Nährstoffbausteine ins Blut (oder Lymphe).
4. Abgabe der unverdaulichen Stoffe (Exkremente).

Peristaltik: Wellenförmige Muskelkontraktionen zum Transport des Nahrungsbreis.

Oberflächenvergrößerung: Wichtiges Prinzip zur Effizienzsteigerung (z.B. Zähne, Darmzotten).

Enzyme: pH-spezifisch und organspezifisch (Endung oft "-ase").

Organe des Verdauungssystems und ihre Funktionen

• Mundhöhle:
  • Zähne: Mechanische Zerkleinerung (Oberflächenvergrößerung). Verschiedene Zahntypen (Schneide-, Eck-, Backenzähne).
  • Zunge: Nahrungstransport, Geschmackssinn, Auslösen des Schluckreflexes, Lautbildung.
  • Speicheldrüsen (3 Paar): Produzieren Speichel. Enthält Mundspeichel-Amylase (Ptyalin) → beginnt Stärke-/Glykogenverdauung zu Maltose (Disaccharid). Befeuchtung, Gleitfähigkeit.
• Rachen & Speiseröhre:
  • Schluckvorgang: Reflexartig; Kehldeckel verschließt Luftröhre, weicher Gaumen verschließt Nasenrachenraum.
  • Speiseröhre: Muskulöser Schlauch, Transport durch Peristaltik zum Magen.
• Magen:
  • Speicherung, Verflüssigung, Durchmischung des Nahrungsbreis.
  • Magensaftproduktion:
    • Salzsäure (HCl): Denaturiert Proteine, tötet Bakterien ab, aktiviert Pepsinogen. pH-Wert ca. 1-2 (sauer).
    • Pepsin: Enzym zur Proteinverdauung (spaltet Proteine in kürzere Peptide).
  • Schleimbildung: Schutz der Magenwand vor Selbstverdauung.
  • Pförtner: Schließmuskel am Magenausgang, gibt Nahrungsbrei portionsweise an Dünndarm ab.
• Dünndarm (Zwölffingerdarm, Leerdarm, Krummdarm): Länge ca. 2-3 Meter.
  • Hauptort der chemischen Verdauung und Resorption.
  • Zufuhr von Verdauungssäften:
    • Galle (aus Leber, gespeichert in Gallenblase): Emulgiert große Fetttropfen zu kleineren Tröpfchen (Oberflächenvergrößerung für Lipasen).
    • Bauchspeichel (aus Bauchspeicheldrüse): Enthält Enzyme für alle Nährstoffgruppen (Amylase, Lipasen, Peptidasen/Trypsin). Neutralisiert sauren Nahrungsbrei aus Magen (pH im Dünndarm basisch).
    • Darmsaft (aus Darmwanddrüsen): Enthält weitere Enzyme (z.B. Disaccharidasen, Peptidasen).
  • Resorption: Aufnahme von Einfachzuckern, Aminosäuren, Fettsäuren, Glycerin, Vitaminen, Mineralstoffen, Wasser ins Blut bzw. Lymphe (Fette).
  • Oberflächenvergrößerung durch Darmfalten, Zotten und Mikrovilli.
• Dickdarm: Länge ca. 1-1.7 Meter.
  • Keine Zotten.
  • Wasserrückresorption und Eindickung des Nahrungsbreis → Kotbildung.
  • Bakterienflora: Spaltung von Zellulose, Produktion von Vitamin K.
  • Anfang: Blinddarm mit Wurmfortsatz (lymphatisches Organ).
  • Ende: Enddarm (Mastdarm) mit After (Schließmuskel).
• Leber: Größte Drüse des Körpers.
  • Produktion von Galle (Speicherung in Gallenblase).
  • Zentrale Rolle im Stoffwechsel: Umwandlung, Aufbau, Abbau, Speicherung von Nährstoffen (z.B. Glykogenbildung/-abbau, Harnstoffbildung aus Aminosäureabbau, Fettstoffwechsel).
  • Entgiftung (z.B. Alkohol, Medikamente).
  • Abbau alter roter Blutkörperchen.
  • Pfortader: Vene, die nährstoffreiches Blut vom Darm zur Leber transportiert.

Übersicht Enzymatische Verdauung:

Mund: Speichelamylase (Stärke → Maltose)

Magen: Pepsin (Proteine → Peptide)

Dünndarm: Bauchspeichelamylase (Stärke → Maltose), Lipasen (Fette → Glycerin + Fettsäuren), Peptidasen/Trypsin (Peptide → Aminosäuren), Disaccharidasen (z.B. Maltase: Maltose → Glucose).

Überblick

Das Nervensystem ist für die schnelle Informationsverarbeitung und Steuerung von Körperfunktionen zuständig.

• Zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark.
• Peripheres Nervensystem (PNS): Nerven, die das ZNS mit dem Rest des Körpers verbinden.
• Somatisches NS: Willkürliche Steuerung (z.B. Skelettmuskulatur).
• Vegetatives (autonomes) NS: Unwillkürliche Steuerung innerer Organe.
• Nervenzelle (Neuron): Grundbaustein; Erregungsbildung und -leitung.
• Gehirn: Grosshirn (Denken, Wahrnehmung), Zwischenhirn (Filter, vegetative Funktionen), Mittelhirn (Reflexe), Kleinhirn (Koordination).
• Rückenmark: Informationsleitung, Reflexe.

Für detailliertere Informationen siehe separates Lernkarten-Set zu "Nerven & Gehirn".

Überblick Sinnesorgane

Sinnesorgane nehmen Reize aus der Umwelt und dem Körperinneren auf und wandeln sie in elektrische Signale um, die ans Gehirn weitergeleitet werden.

Auge und Sehen:

• Bau: Hornhaut, Linse, Iris, Pupille, Netzhaut (Stäbchen, Zapfen), Sehnerv.
• Funktionen: Lichtbrechung, Akkommodation, Hell-Dunkel-Adaption, Farbensehen, räumliches Sehen.

Ohr und Hören/Gleichgewicht:

• Bau: Außenohr (Ohrmuschel, Gehörgang), Mittelohr (Trommelfell, Gehörknöchelchen), Innenohr (Schnecke, Bogengänge).
• Funktionen: Schallaufnahme und -verstärkung, Umwandlung von Schallwellen in Nervenimpulse, Unterscheidung Tonhöhe/Lautstärke, Gleichgewichtssinn.

Für detailliertere Informationen siehe separate Lernkarten-Sets zu "Auge & Sehen" und "Gehör".