10. Humanbiologie (PF)

Durch die Lungenartierie wird sauerstoffarmes Blut aus dem Herzen in die Kapillaren der Lunge gepumpt. Arterien sind immer Gefässe, die Blut von Herzen weg-transportieren. Das Sauerstoffreiche Blut, das aus der Lunge kommt, fliesst zum Herzen zurück und wird in die Aorta und in den Körper gepumpt.

Die Herzklappen befinden sich einerseits zwischen den Vorhöfen und den Herzkammern, anderseits am Ausgang in die Lungenarterie und in die Aorta. Sie verhindern das Zurückfliessen des Blutes.

Der Säugerkreislauf besteht aus einem Körperkreislauf und einem Lungenkreislauf. Die jeweils von einer Herzseite (rechts und links) „angetrieben“ werden. (Gegensatz Fische: einfacher Kreislauf).

Essenzielle Nährstoffe sind solche Nährstoffe, die ein Lebewesen (hier insbesondere der Mensch) zwingend durch die Nahrung aufnehmen muss. Viele Biomoleküle, die in unserem Körper gebraucht werden, können aus anderen Stoffen, die wir aufnehmen, hergestellt werden. Alle Moleküle, die unser Körper nicht selber herstellen kann und die wichtige Funktionen in Stoffwechselreaktionen übernehmen oder eben Vorläufermoleküle für andere Stoffe sind, werden essentiell genannt. Essentielle Nährstoffe gibt es in den Stoffgruppen: Fette, Aminosäuren, Vitamine und Ionen.

Ausscheidung von Giftigen Stickstoff-Stoffwechselprodukten (Ammoniak-Harnstoff). Osmoregulation (Wasser/Mineralien-Haushalt des Körpers). In der Niere werden neben Wasser Zucker, Vitamine, Aminosäuren und Salze zurückgewonnen.

Bei der Zuckerkrankheit des Typ I produzieren die Zellen der Bauchspeicheldrüsen (die BetaZellen) kein Insulin. Insulin ist ein Hormon, das die Leber zur Glukoseaufnahme anregt und die Bildung von Glykogen aus Glukose regelt.

Hormone wirken nur in den Geweben oder in einzelnen Zellen, die einen spezifischen Rezeptor für diese Hormon besitzen. Der Rezeptor und das Hormon passen in einer Art Schlüssel-Schloss-Prinzip (ähnlich der Substratspezifität von Enzymen) zusammen. Bindet ein Hormon an einen Rezeptor einer Zelle, wird darauf in der Zelle ein biochemische Reaktion stattfinden (Hormonkaskade = Kettenreaktion).

Der Blutzuckerspiegel wird über das Hormonpaar Insulin/Glukagon reguliert. Steigt der Glukosespiegel nach einer Mahlzeit schütten die Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse Insulin aus. Sinkt der Spiegel durch den Verbrauch von Zucker produzieren die Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse das Hormon Glukagon, das die Spaltung von Glykogen steuert.

Das Aktionspotential in einem Neuron entsteht dadurch, dass sich gesteuerte Ionenkanäle öffnen. Die Kanäle können bspw. spannungsgesteuert sein, auf einen mechanischen Reiz reagieren oder von einer biochemischen Kettenreaktion, wie in den Stäbchen und Zapfen im Auge, gesteuert werden.

Im Normalfall werden Natriumkanäle geöffnet, was einen Einstrom von Na+ in das Neuron bewirkt. Dadurch wird das Zellinnere weniger Negativ; eine Depolarisation. Ist die Depolarisation genügend stark, werden spannungsgesteuerte Kanäle geöffnet und das Neuron wird noch stärker depolarisiert. Dies führt zum Aktionspotential.

Die Refraktärzeit ist die Zeitspanne nach einem Aktionspotenzial, in der eine Nervenzelle oder ein Muskel nicht auf einen neuen Reiz reagieren kann oder nur sehr schwer erregbar ist. Sie ist in zwei Phasen unterteilt:

1. Absolute Refraktärzeit: Während dieser Phase ist es völlig unmöglich, ein weiteres Aktionspotenzial auszulösen, da die spannungsabhängigen Natriumkanäle in einem inaktiven Zustand sind.

2. Relative Refraktärzeit: In dieser Phase ist es zwar möglich, ein neues Aktionspotenzial auszulösen, aber nur durch einen sehr starken Reiz, da die Zelle noch teilweise depolarisiert ist und die Natriumkanäle erst allmählich wieder aktiviert werden.

Die Refraktärzeit sorgt dafür, dass Aktionspotenziale sich nur in eine Richtung entlang eines Nervs ausbreiten und verhindert eine Übererregung.

Ein Reiz, gleich welcher Art, beeinflusst die Ionenkanäle eines Neurons. Ein mechanischer Druck auf unsere Haut bspw. wird von spezialisierten Neuronen wahrgenommen, die Ionenkanäle enthalten, die sich bei einem Druck öffnen. Ist der Druck genügend gross, entsteht ein Aktionspotential, welches in das ZNS weitergeleitet und dort verarbeitet wird.

Makrophagen sind sog. Fresszellen, die einen Erreger erkennen und durch Phagozytose auffressen. B-Zellen erkennen mittels Antigenrezeptoren Antigene eines Erregers und lösen eine Immunreaktion aus. Cytotoxische T-Zellen erkennen Zellen, die von einem Erreger infiziert wurden und zerstören diese.

Eiter ist eine gelblich-weisse Flüssigkeit, die sich bei einer infektiösen Wunde bildet. Eiter besteht aus Wasser, Proteinen, vielen Fresszellen und Bestandteilen/Bruchstücken des Erregers.

Eine sekundäre Immunreaktion tritt auf, wenn das Immunsystem eines Wirbeltiers mit einem Erreger in Kontakt kommt, den das Immunsystem schon mal abgewehrt hat. Diese Reaktion tritt schneller auf, als die primäre Immunreaktion, weil der Körper einen Vorrat von passenden B- und T-Zellen, besonders der Gedächtniszellen, hat.

Die Lymphe ist eine Körperflüssigkeit, die durch das Lymphsystem zirkuliert. Sie besteht aus Flüssigkeit, die in den Kapillaren aus dem Blut tritt (ca. 2 L/Mensch/Tag). Darin enthalten sind auch abgestorbene Zellen, Abbauprodukte von Stoffwechselreaktionen und Bakterien. Daneben sind aber auch Lymphozyten (B- und T-Zellen) enthalten. Diese übernehmen Aufgaben bei der Abwehr von Krankheitserregern. -> gute Übersicht im Cornelsen S. 227

Knochen können auf zwei unterschiedliche Weisen entstehen: 1) direkte Knochenbildung: Embryonales Bindegewebe (Mesenchym) entwickelt sich zu Osteoblasten, die eine extrazelluläre Matrix (Kollagen-Netzwerk) bilden, in welche sich Mineralien einlagern. 2) indirekte Knochenbildung: Zuerst wird aus dem Mesenchym Knorpel gebildet. Darauf wird das Knorpelgewebe von Blutgefässen und Osteoblasten durchwachsen. Der Knorpel wird abgebaut und der Knochen aufgebaut.

Der Bildausschnitt zeigt drei (eine ganze, zwei angeschnitten) Faltungen des Dünndarms. Jede Faltung ist weiter gefaltet; dies sind die vielen Darmzotten die erkennbar sind. Jede Darmzotte wird von Epithelzellen abgeschlossen, die selber kleine Ausstülpungen besitzen. Diese Epithelzellen bilden den Bürstensaum. Durch all diese Faltungen und Fältelungen wird die Oberfläche für die Stoffaufnahme im Darm um ein Vielfaches vergrössert.

Skelettmuskeln/Quergestreifte M.: Muskelfaserbündel aus Muskelfasern (=eine lange Zelle mit mehreren Zellkernen). Die Muskelfasern enthalten die Sarkomere, bestehend aus Actin und Myosin (die Muskelfilamente) und sichtbar als Querstreifen. Glatte M.: Kleinere Muskelzellen, die Netzartig verbunden sind. Die Muskelfilamente sind nicht alle in die gleiche Richtung ausgerichtet. Herzmuskulatur: Die Muskelzellen des Herzmuskels enthalten auch parallel angeordnete Muskelfilamente. Die Zellen sind aber kürzer und nur einkernig. Die Kontraktion der Herzmuskelzellen wird von Schrittmacherzellen, die sich zwischen den Muskelzellen befinden, kontrolliert. Zudem sind die Herzmuskelzellen über die Zellmembran verbunden, dies führt zu einem gemeinsamen, koordinierten Zusammenziehen.

Bei der Blutgerinnung setzten sich Thrombozyten in die Verletzung des Gefässes und werde dort aktiviert. Dabei setzten sie Stoffe frei, die die Blutplättchen klebrig machen. Diese verschliessend die Verletzung im Gefäss. Danach wird das fädige Protein Fibrin in der Wunde eingelagert.

Magensekrete: Salzsäure zur Denaturierung von Proteinen, Magenschleim zum Schutz vor der Salzsäure, Pepsin (Enzym zur Protein/Polypeptidverdauung)

Darmsekrete: Enzyme für den Zucker- (Amylase, Maltase) und Fett- (Lipase), Proteinabbau (Peptidasen). Dazu kommen Enzyme und andere Stoffe aus der Galle und der Bauchspeicheldrüse.

Genetische Grundlagen; siehe Kapitel Genetik. Rote Blutkörperchen tragen auf der Zelloberfläche entweder Antigen A, B, A und B oder keine Antigene des ABO-Systems. Im Serum einer Person kommen jeweils die entgegengesetzten Antikörper vor; Bei A Anti-B, bei B Anti A, bei AB keine Antikörper und bei O die Anti-A und Anti-B. Kommt Blut zweier unterschiedlicher Blutgruppen zusammen, verklumpt das Blut, weil die entsprechenden Antikörper mit den Antigenen reagieren.

Der Dickdarm ist der Verdauungsabschnitt zwischen Dünndarm und Anus. Hauptfunktion ist das Eindicken des Stuhls (Stoffe, die nicht aufgenommen werden) und die Wasserrückgewinnung. Der Dickdarm besteht aus 4 (Gewebe)schichten: Schleimhaut, Epithel (ohne Bürstensaum), Bindegewebe mit Blut- und Lymphgefässen, glatte Muskulatur. Dazu hat der Dickdarm Ringmuskulatur, die die Fortbewegung des Stuhls unterstützen.

Kohlenhydrate - Fette - Proteine/Aminosäuren - Vitamine - Mineralsalze

siehe Frage 4. ... Die Nährstoffe werden von den Epithelzellen aufgenommen und an die Blutgefässe, die die Darmzotten durchziehen, abgegeben. Fettmoleküle werden über das Lymphsystemtransportiert.

Die Galle wird aus Gallensalzen und anderen Stoffen in der Leber gebildet und in der Gallenblase gespeichert. Die Galle wird aus der Gallenblase in den Dünndarm abgegeben und ist für die Verdauung der Fette wichtig.

Die Nahrung wird zerkleinert (Zähne), kontrolliert (Zunge, Gaumen), befeuchtet (Speichel), Kohlehydrate anverdaut (Amylase im Speichel) und weitertransportiert (Rachen)

Hier ist wohl ein Neurotransmitter gemeint: Ein Neurotransmitter ist ein biochemischer Botenstoff in einer Synapse. Er wird vom präsynaptischen Neuron produziert und in Vesikeln gespeichert. Durch Exozytose wird der Neurotransmitter in den Synaptischen Spalt abgegeben und bindet an spezifische Rezeptoren des postsynaptischen Neurons. Die Bindung an einen Rezeptor bewirkt eine intrazelluläre Kettenreaktion, die zu der Öffnung von Ionenkanälen (Bspw. Na+) führt. So wird ein Aktionspotenzial im Neuron geschaffen. Ein Beispiel für einen Neurotransmitter ist Serotonin.

Dünndarm: Zucker, Vitamine, Fette, Aminosäuren; Dickdarm; Wasser.

Ein Säugerherz besteht aus 4 Kammern: links und rechts je ein Vorhof und eine Hauptkammer. Während Blut aus den beiden Hauptkammern in den Körperkreislauf und den Lungenkreislauf gepumpt wird (Ventrikelsystole) füllen sich die Vorhöfe mit Blut. Nach dem Pumpen erschlaffen die Hauptkammern und das Blut der Vorhöfe fliesst in die Hauptkammern (Verntrikeldiastole).

Eine Punktmutation im Gen für das Hämoglobin führt zur Sichelzellanämie. Dadurch ist der O2-Transport geringer. Die Krankheit ist tödlich für homozygote Träger des Sichelzellallels. Einzig heterozygote Träger in Malariagebieten haben eine Überlebenschance, weil das Plasmodium die Sichelzellen nicht befallen kann.

Ein äusserer Reiz (bspw. mechanischer oder chemischer) muss in eine Änderung des Membranpotentials (Depolarisation oder Hyperpolarisation) „übersetzt“ werden. Ein mechanischer Reiz, z.B. ein Druck auf eine Nervenzelle unter der Haut, kann zu einer Verformung der Sinneszelle führen. Dadurch werden spezifische Ionenkanäle geöffnet; dadurch kann ein Aktionspotenzial entstehen.

Das Aktionspotenzial ist die drastische Veränderung des Membranpotenzials eines Neurons durch die gleichzeitige Öffnung vieler Ionenkanäle in der Membran. Um ein Aktionspotenzial auszulösen muss das Schwellen potenzial überschritten werden.

Das Ruhepotenzial ist die elektrische Spannung, die an der Membrane eines Neurons (über die Membrane hinweg; aussen im Vergleich zu innen) herrscht. Das Ruhepotenzial entsteht dadurch, dass die Membran durch das Öffnen und Schliessen von verschiedenen Ionenkanälen die Konzentration bestimmter Ionen mit unterschiedlichen Ladungen ausserhalb und innerhalb des Neurons unterschiedlich hält.

hält. 23. Die Synapse ist die Kontakt- und Kommunikationsstelle einer Nervenzellen mit einer anderen Zelle (Nerven-, Muskel- oder Drüsenzelle) und dient der Signalübertragung. (siehe auch Frage 15)

Unter Resistenz wird die unspezifische Abwehr gegen einen Krankheitserreger verstanden (Bspw. durch Phagozyten). Unter Immunität fällt die erworbene spezifische Abwehr gegen Erreger mit Antikörpern und zytotoxischen T-Zellen (humorale und zelluläre Immunantwort).

Für das Sehen (Wahrnehmen von unterschiedlichen elektromagnetischen Wellen) braucht ein Organismus eine Sinneszelle, die den physikalischen Reiz in ein elektrochemisches Signal übersetzen, Nervenzellen, die das Signal weiterleiten und verknüpfte Nervenzellen, die das Signal integrieren (Ganglion oder Gehirn). Bei einfachen Lebewesen sind wenige Sinneszellen zu einem Pigmentfleck (Ocelle) gruppiert; bei höheren Tieren werden die Sinneszellen in einem komplexeren Organ (Auge) mit Hilfsstrukturen zusammengefasst.

Menschen besitzen ein Linsenauge. Dieses besteht aus um einen Flüssigkeit gefüllten Hohlraum angeordneten Sehzellen (Stäbchen und Zapfen), in denen die Sehpigmente sind. Dazu kommen verschiedenen Hilfsstrukturen (Linse, Cornea, Iris...) Insekten besitzen ein Komplexauge welches aus vielen Einheiten aufgebaut ist. Jede Einheit besteht aus einer Linse, einem Lichtweiterleitenden Kristallkörper und einem Rhabdom, in welchem das Sehpigmente enthalten sind.

Die Koordination des Bewegungsablaufs des Sprinters wird durch das ZNS gemacht. Dabei erhält es über die afferenten Nervenbahnen Information von den Muskeln und den Sinnesorganen (Bspw. Tastsinn in den Füssen) und steuert mit den efferenten Nervenbahnen die Muskelkontraktion der Beinmuskulatur. Die Energie für die Muskelkontraktion kommt hauptsächlich von verfügbarem ATP und Kreatinphosphat. Zellatmung und Gärung wird bei einem 100m- Sprint wird vom Körper nicht gemacht.

Malaria ist eine durch Einzeller der Gattung Plasmodium verursachte Tropenkrankheit. Die Plasmodien werden von Mücken der Gattung Anopheles auf den Menschen übertragen und vermehren sich in den Erythrozyten, die dabei zerstört werden. Die Mücke nimmt durch Blutsaugen bei einem Malariakranken Geschlechtsstadien des Erregers auf, die sich in ihr fortpflanzen und Sporozoen bilden. Diese werden mit dem Speichel, den die Mücke beim Stich injiziert, auf den Menschen übertragen. Im Menschen vermehren sich die Plasmodien zuerst in der Leber und dann in den Erythrozyten, die dabei zerstört werden. Die Entwicklung der Erreger ist synchron, sodass alle befallenen Erythrozyten praktisch gleichzeitig platzen. Das löst die für alle Malariaformen typischen periodischen Fieberschübe aus (je nach Art alle 48 oder 72 Stunden). Die für alle fünf Malariaformen typischen periodischen Fieberschübe werden durch den gleichzeitigen Zerfall der vielen Erythrozyten kann eine Anämie verursachen. Die Erreger können mit Wirkstoffen wie Chinin bekämpft werden. Andere Beispiele von übertragen Mückeninfektionen: Gelbfieber, Denguefieber und das Zika-Virus. Antwort von Joanna Jourdan (Intensivkurs 2016)

Afferente und efferente Nervenbahnen gehören zum peripheren Nervensystem der Wirbeltiere und leiten Informationen zum ZNS, resp. vom ZNS weg.

Der Raumlagesinn (=Gleichgewicht) wird bei den Tieren meist durch eine Sinneszelle, die einen kleinen Festkörper in einer Flüssigkeit enthält, ermittelt. Dabei kann die Sinneszelle vertikale, horizontale und beschleunigende Kräfte wahrnehmen. Bei Wirbeltieren ist der Raulagesinn im Innenohr.

Siehe Frage 28. Ocellen: Einige Plattwürmer; Lochkamera-Auge: primitive Kopffüsser (Weichtiere); Komplexauge: Insekten; Linsenauge: Wirbeltiere

Das Ohr des Menschen besteht aus dem Aussenohr (Ohrmuschel; Gehörgang; Aufnahme eines Tons/Schall), dem Mittelohr (Trommelfell und Gehörknöchelchen, Weiterleitung des Schalls) und dem Innenohr (Bogengänge und Schnecke; Übersetzung des Schalls in ein Nervenimpuls). In der Schnecke sind die Haarzellen (bewimperte Zellen), die eine mechanische Verformung der Wimpern in eine Änderung des Membranpotenzials übersetzten.

siehe Skript 8.4. und 7.3.

Das Gehring aller Wirbeltiere besteht aus Kleinhirn, Zwischenhirn und Nachhirn (Rückenmark). Säugetiere besitzen darüber hinaus ein Grosshirn(-rinde) (Neocortex).

Die roten Blutkörperchen sind die Zellen im Blut der Wirbeltiere, die für den Sauerstofftransport verantwortlich sind. Sie enthalten das Protein Hämoglobin. Die Erythrozyten der Säugetiere besitzen keinen Zellkern oder andere Zellorganellen mehr.

Der Tastsinn und das Berührungsempfinden wird über mechanosensible Sinneszellen unter der Haut wahrgenommen.

Mund, Speichel, Amylase, Rachen, Speiseröhre, Magen, HCl, Denaturierung der Proteine, Pepsin, Zwölffingerdarm, Gallensaft, Dünndarm, Lipasen, Amylasen, Peptidasen, Nährstoffaufnahme, Dickdarm, Wasseraufnahme, Mastdarm, Anus

Strickleiternervensystem: Bei Insekten und Ringelwürmern; besteht aus zwei parallel gelegenen Nervensträngen, die den Körper durchziehen. Dabei bestehen „Verdickungen“, die Ganglien oder Nervenknoten, die Information verarbeiten (=Vorläufer des Gehirns). Die Ganglien der beiden Stränge sind Querverbindung (deshalb „Strickleiter).

Zentralnervensystem: Bei Kalmaren oder Säugetieren; Das ZNS ist neben dem peripheren Nervensystem ein Teil des Nervensystems der höher entwickelten Tieren. Das ZNS besteht bei Wirbeltieren aus dem Hirn und Rückenmark. Seine Aufgabe ist die Integration von Information, die Regulation und die Koordination.

Netznervensystem: Bei Nesseltieren oder einigen Plattwürmern; einfaches Netz aus Nervenzellen, das den Körper durchzieht.