Allgemeine Einführung in die Biologie

Bibiana Kern
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Vortragender: Dr. Bernhart Ruso
www.bernhart.ruso.at
Atmung, Blut, Blutkreislauf
1) Atmung
a) äussere Atmung: Ventilation der Lunge
b) innere Atmung: ist der Austausch zwischen den Blutkapillaren und den <-> Zellen
c) Zellatmung: Energiebereitsstellung in den Zellen (Glucose + Sauerstoff -> ATP + CO2
umgewandelt.
Atmung Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxid- ( CO2 ) Abgabe
auch Pflanzen brauchen ATP und haben die Zellatmung (Photosynthese)
Der Weg der Atemluft : Nase -> Nasenhöhle: Erwärmen und Reinigen der Luft,
wird angefeuchtet; chem.. Überprüfung (Riechen)
-> Rachen: erwärmt und angefeuchtet
-> Kehlkopf: Stimmbildung; der Kehlkopfdeckel verhindert dass Nahrung in
die Luftröhre und Lunge kommt
-> Luftröhre: Knorpelspangen stützen die Luftröhre damit sie nicht
zusammen fällt. Die Luftröhre liegt vor der Speiseröhre;
ist U-förmig damit die Nahrung nicht in der Speiseröhre
(Peristaltik-Muskelkontraktion) stecken bleibt.
***Zeichnung ergänzen mit
Speiseröhre
Luftröhre
-> Bronchien: Luftröhre verzweigt in die Bronchien, diese verzweigen in
2 Lungenflügelund in dann Verzweigungen in die Lungenbläschen; durch die grosse Verzweigung entsteht grössere
Oberfläche für den Gasaustausch in den Lungenbläschen
Nasenhöhle: Nasenscheidewand trennt in 2 Hälften, die Nasenhöhle wird durch den Gaumen und
nach hinten durch den Rachen abgetrennt. Die Nasenschleimhaut ermöglicht das
Riechen. Wir können nur Stoffe riechen die durch die Nasenschleimhaut gelöst worden
sind (Feuchtigkeit). Tiere haben starke Falten in der Nase (grössere Oberfläche) und
riechen daher besser.
Rachen: Stimmbildung: erfolgt durch die Schwingungen der Stimmlippen (Häutchen) dazwischen
ist ein Spalt- Stimmritze-. Je höher die Spannung umso höher der Ton; die Länge
der Stimmritze (beim Mann ca 2 cm) ist für die Stimmlage ausschlaggebend.
Schlucken: ist ein Reflex, wenn Nahrung am Zungengrund; Schlucken können man nicht
vermeiden. Der Kehlkopfdeckel verschliesst die Luftröhre und die Stimmritze wird
verengt, somit geht nichts in die Luftröhre
Husten: der Kehlkopfdeckel ist geschlossen und wird stossweise geöffnet- das hilft Schleim
und Fremdkörper auszuhusten.
Lunge: rechter Lungenflügel hat 3 Lappen; linker Lungenflügel hat 2 Lappen
Bronchien können sich verengen: Asthma, Allergien, Entzündung, psychisch bedingt
Wechselspiel zwischen Luft und Feuchtigkeit um die Lunge trocken zu halten.
Austausch der Atemgase
Um Sauerstoff in die Zellen zu transportieren und Kohlendioxid von den Zellen abzutransportieren
wird das Blut zum Verteilen verwendet. Blut gibt in der Lunge Kohlendioxid ab und nimmt
Sauerstoff auf. Dieser Austausch der Atemgase passiert zwischen Alveolen (Lungenbläschen) und
Lungenkapillaren. Es kommt zur Aufnahme von Sauerstoff (O2) aus den Alveolen auf die
Erythrozyten (rote Blutkörperchen) und zur Abgabe von Kohlendioxid (CO2) von den Erythrozyten
in die Alveolen. Treibende Kraft des Gasaustausches der durch Diffusion stattfindet, sind die
Konzentrationsunterschiede in den Alveo und dem Kapillarblut. Der Konzentrationsunterschied
zwischen dem O2 Gehalt in der Alveole und im Kapillarblut der Lungenarterie reicht aus um die
Diffusion anzutreiben
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Einflussfaktoren auf den Gasaustausch in der Lunge
Faktoren, die den Gasaustausch und damit die Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff beeinflussen
sind: Alveoläre (Lungenbläschen) Ventilation (Belüftung der Lunge)
Perfusion (Lungendurchblutung)
Diffusionskapazität
Störungen des Ventilations/Perfusionsverhältnisses -> Verteilungsstörungen; Verdickung der
Alveolarmembran (Lungenbläschen)-> grössere Diffusionsstrecke die, die Atemgase überwinden
müssen-> Diffusionsstörung; nicht belüftete Alveolen oder Minderdurchblutung der Kapillaren
(z.B.Lungenembolie) -> Störung des Gasaustausches
Atemmechanik
Lunge ist umgeben vom Lungenfell
Unterdruck zwischen Lungenfell und Rippenfell
Rippenfell
Zwerchfell
Brustatmung: drückt das Zwerchfell nach unten
Bauchatmung: natürliche Atmung
Atemfrequenz
15x/p.M.
-> Erwachsener
40-60x/p.M -> Neugeborenes
Zusammensetzung der Atemluft
Einatmen
Ausatmen
Stickstoff (N)
80%
Sauerstoff (O2)
20%
Kohlendioxid (CO2) 0%
andere Gase
1%
80%
16%
4%
1%
Stickstoff(N) ist die grösste Menge- ist ein neutrales Gas
Lungenkapazität Einatmen:
Ausatmen:
Verwendung des Sauerstoffes (O2)
1) Zellatmung 97%
2) Immunsystem bildet Sauerstoffradikale um Krankheiten zu zerstören (radikaler Sauerstoff der
nur als O nicht O2 vorkommt)
3) es muss im Körper überall Sauerstoff sein um anerobe Soffwechselvorgänge zu verhindern
Blut
Atmungsfunktion: Blut nimmt in den Lungen Sauerstoff auf und transportiert ihn zu den
Zellen des Körpers und transportiert zugleich Kohlenstoffdioxid von den Zellen zu den
Lungen;
Wärmetransport: durch das Blut wird Wärme durch den Körper transportiert, um Wärmeausgleich
zu schaffen;
Transportfunktion: Nährstoffe wie Kohlehydrate, Eiweiss, Fett, Hormone, Vitamine werden zu den
Zellen transportiert;
Spülfunktion: Stoffwechselabfallprodukte werden zu den verschiedenen Ausscheidungsorganen
abtransportiert;
Pufferfunktion: das Lebensnotwendige Säure- Basen-Gleichgewicht wird durch das Blut aufrecht
erhalten (constant halten des pH-Wertes- ca 7);
Abwehrfunktion: Abwehr von Krankheitserregern
Blutmenge: ca 7 – 8% des Körpergewichtes (5-6 l Blut)
Blutverlust ab 30% -> Schockzustand-> plötzlicher Druckabfall im Kreislaufsystem-> Herz
hat nicht genug zum Pumpen
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Bestandteile des Blutes: 44% feste Bestandteile und 56% flüssige Bestandteile
Flüssige Bestandteile = Plasma-> besteht aus 93% Wasser und 7% gelösten
Stoffen
gelöste Stoffe sind Mineralstoffe (gelöste Salze, Magnesium, Kalium, Calcium,
Natrium, Chlorid, Bikarbonat, Phosphat, Sulfat, Albumin) und organ. Stoffe (Lipide,
Glukose- Blutzucker, Aminosäuren- Proteine-Gerinnungseiweiss,
Globuline- Antikörper, Fibrinogen—für die Blutgerinnung)
feste Bestandteile: Erythrozyten = rote BLutkörperchen enthalten den Farbstoff
Hämoglobin; transportieren Sauerstoff 90% der festen Bestandteile
Leukozyten = weisse Blutkörperchen dienen Abwehr gegen
Krankheitserreger und Fremdstoffen, zur Immunabwehr durchdringen sie
Kapillarwände (aus der Blutbahn austreten) und eingedrungene Erreger vernichten
Thrombozyten = Blutplättchen sind für die Gerinnung
notwendig
Blutgerinnung: 1) Thrombozyten (Blutplättchen) = weisse Blutkörperchen;
zerplatzen wenn mit Sauerstoff in Berührung kommen - blutet,
5 Gerinnungsfaktoren
2) Fibrinogen wird in Fibrin umgewandelt- vernetzt- Blut gerinnt –
es stockt; wird katalytisch (verbraucht sich nicht selbst)
Blutkreislaufsystem
2 Kreisläufe: Herzkreislauf und Körper- Lungenkreislauf
*** Zeichnung Herz/Lungenkreislauf mit Pfeilen und Herz ergänzen
Darm
Pfortader
Körperkreislauf
Lungenkreislauf
Leber
Linke Kreislauf treibt den Körper
rechter Kreislauf treibt die Lunge
im Darm nimmt der Körper Nährstoffe auf, das gesamte Blut geht in die Leber
Gefässe die vom Herzen weg gehen = Arterien
Gefässe zum Herzen hin = Venen
Herz ist eine Druckpumpe; Transport des Blutes durch Arterien Herz = Blutdruck
in den Arterien ist Druck, in den Venen ist kein Druck; an den Venen kann man keinen Puls fühlen.
die Arterien verzweigen sich und warden zu Kapillaren- feinste Gefässe. Dadurch ergibt sich eine
grosse Oberfläche für die Diffusion. Je weiter die Kapillaren vom Herzen entfernt umso geringer ist
der Blutdruck.
Bluttransport in den Venen erfolgt mittels Venenklappen- Ventile, damit das Blut nur in eine
Richtung läuft.
Es liegen immer eine Vene neben einer Arterie. Die Arterie pulsiert-> drückt auf die Vene-> Blut
fliesst in die richtige Richtung mit der Venenklappe-> restliche Bewegung entsteht durch
Muskelbewegung.
Blut gerinnt, wenn es im Stillstand ist und verklumpt.
Pfortader ist ein Blutgefäss, das ohne dass das Herz dazwischen liegt, einen Kreislauf zwischen
Darmkapillaren und Leberkapillaren bildet. Blut fliesst langsam, da es nicht vom Herzen
angetrieben wird.
Herz
eine linke und rechte Herzkammer mit jeweils einer Vorkammer; die Herzklappen sind Ventile, die
dafür sorgen, dass das Blut in die richtige Richtung gepumpt wird.
Die Herzkranzgefässe versorgen den Herzmuskel selbst mit Blut (Sauerstoff) 7 – 10% verbraucht
das Herz selbst für die Pumpleistung.
Blutdruck Diastole = erschlaffter Muskel
Systolisch = angespannter Muskel
Blutdruck ist der gemessene Druck, den das Blut gegen die Gefässwände ausübt. Es
erhöht sich der Blutdruck wenn sich die Gefässe zusammenziehen; je mehr Blutvolumen,
umso höher ist der Blutdruck.
je 1 Vorkammer
Herzklappen
*** mit Zeichnung Herz ergänzen
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Niere
man hat 2 Nieren; sind gut durchblutet; die Niere ist das zentrale Ausscheidungsorgan des
Menschen; das Endprodukt des Stickstoffwechsels ist Harnstoff;
je mehr Eiweiss in der Nahrung -> Stickstoff (N) -> Harnstoff;
Giftstoffe warden von der Leber so verändert, dass sie nicht mehr giftig sind und dann über die
Nieren ausgeschieden.
Die Niere scheidet alles aus und gewinnt das zurück was der Körper braucht.
Nierenkörperchen wird das Blut gefilter-> zurückbleiben Blutkörperchen und grosse
Eiweissmoleküle
*** mit Zeichnung ergänzen
Filtern:
Druck
80 l Primärharn
Rückgewinnung: Wasser, Ionen (Natrium, Chlorid), Zucker
Henlesche Schleife
*** mit Zeichnung ergänzen
Filter
ex Wasser
keine Ionen dringen durch
Ionendicht
Wasserdicht
Gegenstromprinzip
ex Ionen
absteigend = Wasserdicht
aufsteigend = Ionendicht
Konzentration von ca 180l auf ca 1,5l Harn
Abwehr von Krankheiten
Haut: unspezifische Abwehr
spezifische Abwehr
Haut schützt; Stoffe müssen aufgenommen, aber auch abgegeben werden.
Die Aussenhaut ist dick und dicht- Schleimhäute sind dünn (aufnehmen, abgeben von Stoffen)
Aussenhaut-> Talg (Drüsen)-> Fettschicht, die abgesondert wird ist eine Barriere für Wasser
-> Säureschutzmantel (pH-Wert)- Schutz gegen Bakterien
-> Haut scheidet spezielle Abwehrstoffe aus = z.B. RNAsen (Enzym zerstört RNA)
Schleimhäute -> dünn, sondern Schleim ab-> spülen Karankheitserreger weg
sind: Verdauungsorgane; Atmungsorgane; Fortpflanzungsorgane; Augenhöhle
Verdauung: Magensäure = Salzsäure HCL hat pH Wert 1;  tötet Keime ab
Bewegung des Naturbreies
Essen ist kontrollierte Aussenwelt
Atmung: Flimmerhärchen(Flimmerhaut) in Lungenschleimhaut. Durch dauernde Bewegung
wird der Schleim aus der Lunge befördert-> geschluckt-> in den Magen
Fortpflanzungsorgane: Schutz durch pH-Wert- saures Millieu durch Milchsäurebakterien;
Scheidenflora; Regelblutung reinigt Schleimhäute
Auge: Tränenflüssigkeit zum Spülen-> Lysozym = natürliches Antibiotikum und zerstört
Krankheitserreger
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unspezifische Krankheitsabwehr: geht der Erreger durch die Haut setzt die unspezifische Abwehr
ein = was nicht Körpereigen ist, wird angegriffen;
zelluläre Abwehr: durch Macrophagen (Fresszellen) leben in Lymphflüssigkeit; umfliessen
und verdauen alles was kleiner ist; im Blut Granulozyten (zerstören fremde Zellen)
Humoral: alles was flüssige chem. Stoffe sind (meist Eiweiss)
Interferone werden von Zellen erzeugt wenn sie angegriffen werden (Abwehr von
Tumoren-> Interferontherapie)
Histamine gegen Fremdstoffe (Gifte); gegen die Stoffwechselausscheidung von
Bakterien; Histamine wirken lokal erzeugen Entzündungen-> dadurch
entsteht eine besere Durchblutung-> rötet sich und wird heiss-> es
kommen mehr weisse Blutkörperchen;
wenn Histamin ohne Erreger ausgeschüttet wird = Allergien;
Antihistamine sind Blocker.
spezifische Krankheitsabwehr: Immunsystem (Immunabwehr)
a) zellulär: T- Killerzellen erkennen einen bestimmten
Erreger-> docken an -> zerstören ihn
b) humoral: Antikörper sind Y-förmige Eiweisskörper->
erkennen die Oberflächenstruktur-> verkleben Bakterien
und diese können sich nicht mehr vermehren; Antikörper
erkennt einen bestimmten Erreger;
jede Krankheit benötigt eigene Antikörper
Organe des Immunsystems
Knochenmark: hier entstehen alle weissen Blutkörperchen-> werden in der Thymusdrüse in
T-Lymphozyten umgewandelt-> wandern in andere Organe
Mandeln; Lymphknoten (Darm, Hals, Achsel, Leisten); Milz; Wurmfortsatz (Blinddarm)
Stammzellen im Knochenmark
Vorläuferzellen
Lymphozytenvorläuferzellen
Thymus
Knochenmark
Vorläuferzellen:
1) Blutplättchen (Gerinnung)
2) Granulozyten (unspez. Abwehr)
3) Mastzellen (produzieren Histamin)
4) Macrophagen ( Fresszellen)
5) natürliche Killerzellen (zerstören Krebszellen); reagieren auf Interferone; zerstören Tumorzellen
Lymphozytenvorläuferzellen:
Thymus: T- Lymphozyten
T- Killerzellen
T- Helferzellen
T- Unterdrückerzellen
Knochenmark: B- Lymphozyten: produzieren Antikörper-> werden von den T- Helfer und
T- Unterdrückerzellen reguliert; B- Lymphozyten haben jede eine eigene
Kennstelle-> jeder Erreger passt auf eine Kennstelle-> beginnt sich zu vermehren
-> Plasmazellen produzieren passende Antikörper;
es gibt keinen Erreger gegen den der Mensch keine Antikörper produzieren kann;
Plasmazellen leben nur Tage bis Wochen, Gedächtniszellen leben Jahre bis
Jahrzehnte und produzieren wenig Antikörper
Macrophagen fressen Virus-> präsentieren Bruchstücke den B-Lymphozyten->
dauert 3 – 4 Tage bis Immunsystem reagiert.
Gedächtniszellen reagieren sofort; Plasmazellen wenn die Krankheit wiederkommt
-> wir erreichen Immunität
Virus selbst hat keinen Stoffwechsel; je heftiger der Krankheitsverlauf umso länger hält die
Immunität
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Krankheitsverlauf einer Infektion:*** mit Diagrammen ergänzen 1. und 2. Infektionskurve
1. Infektion
Konzentration
Antikörper werden von Plasmazellen produziert
Gedächtniszellen produzieren stetig Antikörper
Zeit
Zeitspanne in der Plasmazellen entstehen
Erkennung durch Immunsystem B-Lymphozyten
2. Infektion
Konzentration
Antikörper werden von Plasmazellen produziert
Gedächtniszellen produzieren stetig Antikörper
Viren
Zeit
Immunität durch Impfungen
aktive Impfung: es wird Lebendimpfstoff injiziiert (schwache Erreger); z.B. Pocken
Totimpfstoff: Zellbestandteil (Zellwände des Virus)
abgetötete Viren
entgiftete Gifte : Bakterien z.B. Tetanus-> Antikörper reagieren auf Gifte
DNA- Impfstoffe z.B. Darmbakterien, die ein Gen beinhalten, das den Körper zur
Produktion von Antikörpern anregt-> bakterien werden gespritzt-> produzieren
Impfstoff
95% der Menschen müssen immunisiert werden damit eine Krankheit ausgerottet wird.
Kinderlähmung, Pocken, Diphterie…; aber auch die besseren Lebensbedingungen sind ein Faktor,
dass diese Krankheiten praktisch nicht mehr auftreten.
Impfschäden: Nervenschäden durch Aluminium, Quecksilber, Konservierungsstoffe,
Herstellungsrückstände (Hühnereiweiss)
Vergiftungserscheinungen (toxisch); allergische Reaktionen (kein
Krankheitserreger); autoimmun (Multiple Skelorse)-> Antiserum
Kinder sind durch die Muttermilch (Nestschutz) geschützt (T- Lymphozyten bis 1 Jahr); zelluläre
Abwehr, Lernprozess des Babys
passive Impfung: es werden Antikörper gegen die betreffende Krankheit gespritzt -> es kommt
zu keiner Immunisierung-> es entstehen keine Gedächtniszellen-> man wird nicht immun;
man impft mit Virustatikern= Medikament das Viren inaktiviert (z.B.Tamiflu)
ist nicht so gut wie Antikörperbildung
Tetanus passiv und aktiv
Krankheiten
Infektionskrankheiten sind durch Erreger ausgelöst z.B. Viren (keinen eigenen Stoffwechsel),
bestehen nur aus Erbinformationen (DNA, RNA (Retrovirus) + Proteinhülle;
toter Virus; Virus muss Zelle befallen und spritzt seine DNA in die Zelle und zwingt die Zelle Viren
zu produzieren-> Wirtszelle – sie übernimmt den Stoffwechsel.
Kein Gift kann einen Virus ausschalten. Virusinfektion muss man aussitzen ( 3 – 5 Tage) krank.
Viruserkrankung: HI, Grippe
Bakterien: die Ausscheidung vergiftet ; Tetanus, Diphterie. Das Gift hat die Bakterienzelle nicht die
menschliche Zelle -> Antibiotika; Bakterien haben einen anderen Stoffwechsel als die
menschliche Zelle; können mutieren; einziges Gift ist Antibiotike haben z.B. eine
Resistenz gegen Antibiotika (wenn man es falsch oder zu kurz anwendet);
Bakterien haben keine geschlechtliche Fortpflanzung, aber sie können Gene austauschen.