Schulfach Biologie Oberstufe
Humanbiologie und Anatomie lernen: Organe, Kreislauf, Hormonsystem
Die Humanbiologie verbindet Anatomie (Aufbau) und Physiologie (Funktion) des menschlichen Körpers. Für die Oberstufe stehen Herz-Kreislauf-System, Gasaustausch, Hormonregelung und Verdauung im Mittelpunkt. Regelkreise mit negativer Rückkopplung erklären die meisten Homöostase-Mechanismen.
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Humanbiologie: Systeme verstehen, nicht auswendig lernen
Der menschliche Körper besteht aus interagierenden Systemen. Wer die Regelkreise beherrscht, kann fast alle Fragen ableiten, ohne Details auswendig zu lernen.
- Herz-Kreislauf-System: Herz als Doppelpumpe: rechter Ventrikel pumpt sauerstoffarmes Blut in Lungenkreislauf, linker Ventrikel pumpt sauerstoffreiches Blut in Körperkreislauf. Herzaktion: Systole (Kontraktion), Diastole (Erschlaffung). EKG: P-Welle (Vorhoferregung), QRS-Komplex (Kammererregung), T-Welle (Kammerrepolarisation).
- Gasaustausch: In Alveolen: O₂ diffundiert vom Atemgas in Kapillarblut (pO₂ Alveole > pO₂ Blut), CO₂ diffundiert in Gegenrichtung. Hämoglobin (4 Häm-Gruppen) bindet O₂ kooperativ (sigmoidale Bindungskurve, Bohr-Effekt: pH↓ oder pCO₂↑ verschiebt Kurve rechts, setzt O₂ frei).
- Hormonsystem: Hormone sind Signalmoleküle, die im Blut transportiert werden und Zielzellen mit spezifischen Rezeptoren ansprechen. Steroidhormone (lipophil, wirken am Zellkern) vs. Peptidhormone (hydrophil, second-messenger-Systeme). Beispiel Blutzuckerregelung: Insulin (Pankreas-B-Zellen, senkt Blutzucker), Glucagon (A-Zellen, hebt Blutzucker).
- Verdauung: Mechanische (Kauen, Peristaltik) und chemische Verdauung (Enzyme). Amylase (Stärke), Proteasen (Proteine, z.B. Pepsin im Magen, Trypsin im Dünndarm), Lipasen (Fette, Emulgierung durch Gallensalze). Resorption im Dünndarm (Zotten, Mikrovilli = Bürstensaum).
Alle Karten in diesem Set
| Vorderseite | Rückseite |
|---|---|
| Warum hat das Herz zwei getrennte Kreisläufe? | Kleiner Kreislauf (Lungenkreislauf): sauerstoffarmes Blut von rechtem Ventrikel zur Lunge und zurück zum linken Vorhof. Großer Kreislauf: sauerstoffreiches Blut vom linken Ventrikel zu Organen und zurück. Trennung ermöglicht verschiedene Drücke. |
| Was ist der Unterschied zwischen Systole und Diastole? | Systole: Kontraktion des Herzens, Blut wird in Aorta und Pulmonalarterie gepumpt (ca. 120 mmHg Aortendruck). Diastole: Erschlaffung, Herzkammern füllen sich (ca. 80 mmHg). Ruhepuls: 60-80 Schläge/min. |
| Welche Funktion hat das Hämoglobin? | Hämoglobin (Hb) transportiert O₂ im Blut. Jedes Hb-Molekül hat 4 Häm-Gruppen, die je ein O₂ binden können. Bindung ist kooperativ (sigmoidale Sauerstoffbindungskurve). In Erythrozyten: ca. 280 Millionen Hb-Moleküle. |
| Was ist der Bohr-Effekt? | Bei sinkendem pH (steigendem CO₂, z.B. in Muskelgewebe) wird die O₂-Affinität des Hämoglobins herabgesetzt: Die Sauerstoffbindungskurve verschiebt sich nach rechts. Hämoglobin gibt O₂ leichter ab, wo es benötigt wird. |
| Wie funktioniert der Gasaustausch in den Alveolen? | Einfache Diffusion entlang des Partialdruckgradienten. pO₂ in Alveolarluft (~100 mmHg) > pO₂ venöses Blut (~40 mmHg) → O₂ diffundiert ins Blut. pCO₂ Blut (~46 mmHg) > pCO₂ Alveole (~40 mmHg) → CO₂ diffundiert in Alveole. |
| Was unterscheidet Steroid- von Peptidhormonen bei der Signalübertragung? | Steroidhormone (lipophil): durchqueren Membran, binden an intrazelluläre Rezeptoren, wirken direkt auf Genexpression im Zellkern. Peptidhormone (hydrophil): binden an Membranrezeptoren, aktivieren second-messenger-Systeme (cAMP, IP₃). |
| Wie regelt der Körper den Blutzucker? | Nach einer Mahlzeit: Blutzucker steigt → B-Zellen des Pankreas sezernieren Insulin → Zellen nehmen Glucose auf, Leber speichert Glucose als Glykogen. Bei Abfall: A-Zellen sezernieren Glucagon → Glykogenolyse in der Leber, Blutzucker steigt. |
| Was ist negative Rückkopplung in der Hormonregelung? | Das Produkt einer Reaktionskette hemmt die eigene Bildung. Beispiel: Schilddrüsenhormone hemmen über Hypothalamus und Hypophyse ihre eigene Freisetzung. Sichert Homöostase (konstante Konzentration). |
| Welche Enzyme sind an der chemischen Verdauung beteiligt? | Amylase (Speichel, Pankreas): Stärke zu Maltose. Pepsin (Magen, pH 2): Proteine. Trypsin, Chymotrypsin (Pankreas, Dünndarm): Proteine. Lipasen (Pankreas): Fette (nach Emulgierung durch Gallensalze). Lactase: Lactose zu Glucose+Galactose. |
| Wie erhöhen Zotten und Mikrovilli die Resorptionsfläche im Dünndarm? | Zotten: fingerförmige Ausstülpungen der Dünndarmschleimhaut (~0,5-1 mm). Mikrovilli (Bürstensaum): winzige Fortsätze auf Enterozyten-Oberfläche. Durch beide Strukturen beträgt die Gesamtoberfläche des Dünndarms ca. 30-40 m². |
| Was ist die Niere und welche Hauptfunktionen hat sie? | Paariges Organ zur Blutfilterung. Funktionen: Ausscheidung harnpflichtiger Stoffe (Harnstoff, Kreatinin), Regulation des Wasser- und Elektrolythaushalts, pH-Regulation, Bildung von Erythropoetin (EPO) und Renin. |
| Wie verläuft die Harnbildung in der Niere? | Drei Schritte: 1. Filtration im Glomerulus (Primärharn, ~180 L/Tag). 2. Reabsorption im Tubulus (Rückresorption von Glucose, Aminosäuren, Na⁺, Wasser, ~99%). 3. Sekretion (Abgabe von Fremdstoffen ins Tubulussystem). Endharn: ~1,5-2 L/Tag. |
| Was sind Sinnesrezeptoren? Nenne drei Typen. | Spezifische Zellen oder Nervenendigungen, die Reize in elektrische Signale (Rezeptorpotenziale) umwandeln. Mechanorezeptoren (Berührung, Druck), Photorezeptoren (Licht), Chemorezeptoren (Geruch, Geschmack), Thermorezeptoren (Temperatur). |
| Was ist der Unterschied zwischen exokrinen und endokrinen Drüsen? | Exokrine Drüsen: geben Sekret über Ausführungsgänge nach außen oder in Hohlorgane ab (z.B. Speicheldrüsen, Schweißdrüsen, Pankreas als exokrine Drüse). Endokrine Drüsen: geben Hormone direkt ins Blut ab (z.B. Schilddrüse, Nebenniere). |
| Was sind Synapsen? | Kontaktstellen zwischen Neuronen oder zwischen Neuron und Effektorzelle. Chemische Synapse: Aktionspotenzial → Ca²⁺-Einstrom → Vesikel fusionieren → Neurotransmitter (z.B. Acetylcholin, Dopamin) werden in synaptischen Spalt freigesetzt → binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran. |
| Was ist der Unterschied zwischen Sympathikus und Parasympathikus? | Sympathikus: "fight or flight": Herzfrequenz↑, Bronchienerweiterung, Pupillenerweiterung, Verdauung gehemmt. Parasympathikus: "rest and digest": Herzfrequenz↓, Bronchienverengung, Verdauung gefördert, Speichelsekretion↑. Antagonisten im vegetativen Nervensystem. |
| Was ist das Immunsystem der nicht-spezifischen Abwehr? | Angeborene Immunität: Haut und Schleimhäute als mechanische Barrieren. Phagocyten (Neutrophile, Makrophagen) fressen Erreger. Komplementsystem lysiert Bakterien. NK-Zellen töten virusinfizierte und Tumorzellen. Schnelle, unspezifische Reaktion. |
| Was sind Antigene und Antikörper? | Antigene: Moleküle (meist Proteine), die eine Immunantwort auslösen und an Antikörper binden. Antikörper (Immunglobuline): Y-förmige Proteine, produziert von Plasmazellen (aus B-Lymphozyten). Binden spezifisch über variable Region an Epitop des Antigens. |
| Was ist die Rolle der Milz? | Milz hat zwei Hauptfunktionen: Rote Pulpa filtert Blut und baut gealterte Erythrozyten ab. Weiße Pulpa ist lymphatisches Gewebe, in dem B- und T-Lymphozyten aktiviert werden. Blutreservoir bei Trauma. |
| Welche Funktionen hat die Leber? | Zentrales Stoffwechselorgan: Glykogensynthese/-abbau (Blutzuckerregulation), Harnstoffsynthese (Entgiftung von NH₃), Gallenproduktion, Abbau von Hormonen und Pharmaka (Cytochrom P450), Synthese von Blutgerinnungsfaktoren und Plasmaproteinen. |
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Häufige Fragen
Wie unterscheidet sich arterielles von venösem Blut?
Arterielles Blut ist sauerstoffreich (O₂-Sättigung ~98%, hellrot) und fließt von Herz zu Organen. Venöses Blut ist sauerstoffärmer (O₂-Sättigung ~75%, dunkelrot) und fließt von Organen zum Herz. Ausnahme: Pulmonalvene führt arterielles Blut, Pulmonalarterie venöses.
Was ist Diabetes mellitus Typ 1 und wie unterscheidet er sich von Typ 2?
Typ 1: Autoimmunerkrankung, B-Zellen des Pankreas werden zerstört, absoluter Insulinmangel, meist Beginn in Kindheit. Typ 2: Insulinresistenz der Zielzellen (relativer Mangel), häufig durch Übergewicht und Bewegungsmangel, typisch ab mittlerem Alter.
Wie reguliert der Körper den Blutdruck?
Kurzzeitig: Barorezeptoren in Aorta und Karotissinus messen Druck, Feedback über Hirnstamm zu Sympathikus/Parasympathikus. Mittelfristig: Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) reguliert Natriumrückresorption und Gefäßtonus. Langfristig: Flüssigkeitshaushalt über Niere.