Stoffwechsel (Metabolismus) - Biologie online lernen

Biologie (Fach) / Stoffwechsel (Metabolismus) (Lektion)

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Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Krankheiten durch falsche Ernährung Zuckerkrankheit Gicht Fettleibigkeit (Adipositas) chronische Stoffwechselstörung Diabetes Typ 1: erblich bedingte Autoimmunerkrankung, bei der die Insulin bildenden Zellen der Bauchspeicheldrüse angegriffen werden, Behandlung mit künstlich zugeführtem Insulin Diabetes Typ 2: erworbene Unwirksamkeit von Insulin, Behandlung durch Reduzierung von Zucker, mehr Bewegung etc. → Anstieg von Blut- und Harnzucker erbliche bedingte Stoffwechselerkrankung, vor allem Männer ab dem 40. Lebensjahr betroffen vermehrte Zufuhr von Purinkörpern führt zu gestörter Harnsäureausscheidung → Erhöhung des Harnsäurespiegels im Blut (Hyperurikämie) → Harnsäure wird in Gelenken, Schleimbeuteln und Sehnenscheiden abgelagert Therapie durch Vermeidung purinreicher Lebensmittel (Innereien, Fleisch, Bohnen) ernährungsbedingte Krankheit (allerdings keine Essstörung), in der Bevölkerung epidemisch verbreitet tritt in jedem Lebensabschnitt auf, mittlerweile häufig auch bei Kindern → chronische Gesundheitsstörung, gefolgt von Ansammlung von Fettgewebe ausgelöst durch genetische Veranlagung (oft Schilddrüse), falsches Essverhalten, indirekt seelische Probleme, mangelnde Bewegung, Störungen der Hunger-Sättigungs-Regulierung Risiken: Narkoserisiko aufgrund hohen Fettgehalts erhöht (Einschätzung der Wirkung von Medikamenten schwierig), Schlafanfallrisiko, koronare Herzerkrankungen Folgeerkrankungen: Diabetes Typ 2, Atemnot, Kurzatmigkeit (Pickwick-Syndrom = kurzzeitiger Ausfall der Atmung) Bluthochdruck, Gefäßerkrankungen, Schäden am Bewegungsapparat (z.B. Bandscheibenvorfälle, Kniegelenksprobleme, Spreizfuß)
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Essstörungen allgemein Arten Grenze zwischen gestörtem Essverhalten und einer Sucht wie bei einer Essstörung zu ziehen schwierig zu ziehen tritt in allen gesellschaftlichen Schichten auf Ursachen: psychische Probleme, der Körperkult der Gesellschaft → Frauen häufiger betroffen, mittlerweile aber auch Männer immer mehr, häufig unter Leistungsdruck, bei Überfluss an Nahrung durch künstlich hervorgerufenes Hungergefühl Magersucht (Anorexia nervosa) Ess-Brech-Sucht (Bulimia nervosa) Orthorexie Esssucht (Binge-eating-disorder)
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Essstörungen Anorexia nervosa – allgemein, körperliche Symptome, psychische Symptome, Folgeschäden Mädchen 16x häufiger betroffen als Jungen extreme Gewichtsabnahme durch Diäten streng kontrollierte Nahrungsaufnahme Missbrauch von Appetitzüglern und Abführmitteln exzessive sportliche Betätigung Gefühl von Wertlosigkeit Perfektionismus Angst vor einer Gewichtszunahme, selbst wenn Untergewicht oder sogar Lebensgefahr besteht Gedanken drehen sich laufend um das Essen bekochen gerne andere essen häufig im Stehen Stoffwechselstörungen hormonelle Veränderungen Osteoporose Leberversagen Tod durch Unterernährung
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Essstörungen Bulimia nervosa – Symptome, Folgeschäden Heißhungeranfälle, gefolgt von Versuchen, die Nahrungsaufnahme rückgängig zu machen → herbeigeführtes Erbrechen → sehr strenge Diäten → periodisches Fasten → intensiv betriebener Sport → missbräuchliche Verwendung von Abführmitteln & Appetitzüglern → Waage wird zum Maßstab des eigenen Erfolgs/Versagens an Bulimie erkrankte Menschen sind meist normalgewichtig Zahnprobleme (Zahnschmelz durch Magensäure beim Hochwürgen angegriffen) Entzündungen der Speiseröhre Haarausfall Herzrhythmusstörungen Kreislaufprobleme Nierenschäden Mehrfachabhängigkeit
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Essstörungen Orthorexie – Symptome, Folgeschäden gesunde Ernährung wird zum Zwang Lebensinhalt dreht sich nur noch um Nahrungsplanung: Einkaufen im Bioladen, Nährwertberechnungen Form/Zusammensetzung wichtiger als Menge an Lebensmitteln Bessessenheit, Nahrung in gut und schlecht, gesund und ungesund einzuteilen Verlust an Lebensqualität
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Essstörungen Binge-Eating-Disorder – Symptome, Folgeschäden Heißhungeranfälle → keine Lösungsversuche wie bei Bulimie, daher Gewichtszunahme Essen nicht aufgrund von Hunger, sondern als Copingmethode z.B. bei Angst zwanghaftes und unkontrollierbares Essen siehe Adipositas Herz-Kreislauf-Erkrankungen Gelenkleiden, Wirbelsäulenleiden Diabetes
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Essstörungen Binge-Eating-Disorder – Symptome, Folgeschäden Heißhungeranfälle → keine Lösungsversuche wie bei Bulimie, daher Gewichtszunahme Essen nicht aufgrund von Hunger, sondern als Copingmethode z.B. bei Angst zwanghaftes und unkontrollierbares Essen siehe Adipositas Herz-Kreislauf-Erkrankungen Gelenkleiden, Wirbelsäulenleiden Diabetes
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Beurteilung der Körpermasse BMI Körperfettmessung – Methoden Body-Mass-Index kg/Körpergröße in m² Normalgewicht Frauen: 18,5 - 24 Normalgewicht Männer: 20 - 25 Adipositas ab 30 Untergewicht ab 17,5 BIA (Bio Impedanzanalyse) → schwacher Strom durch Körper geleitet, Muskeln leiten besser als Fett → Körperfettanteil kann bestimmt werden (Schwankungen aufgrund des Wasserhaushalts) Unterwasserwägung → relativ aufwendig, dafür präzise
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blutkreislauf Notwendigkeit zirkulierende Körperflüssigkeiten notwendig, wenn Sauerstofftransport durch Diffusion nicht ausreicht z.B. Hohltiere, Plattwürmer, Fadenwürmer kein Transportsystem, da viele/alle Zellen im Kontakt mit der Umgebung stehen und Diffusion daher ausreicht alle anderen Organismen besitzen ein Transportsystem aus drei Komponenten: zirkulierende Flüssigkeit, Röhrensystem, muskulöse Pumpe (Herz) offenes Kreislaufsystem, geschlossenes Kreislaufsystem
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blutkreislauf offenes Kreislaufsystem an den Atemorganen diffundiert Sauerstoff in die Lymphe (auch Transport von anderen Stoffen auf diese Weise) Blut und Leibesflüssigkeit vermischt → Hämolymphe umspült alle Organe, indem sie von einem zentralen Gefäß (Herz) oder Herzschlauch durch Gefäße in Hohlräume (sogenannte Lakunen, unterstützen die Zirkulation) gepumpt wird bei Erschalffen des Herzmuskels wird die Hämolymphe durch Poren (= Ostien) zurück ins Herz gesaugt z.B. Artrohpoda (Insekten, Krebse, Spinnen, Tausendfüßer), Mollusken (Muscheln, Schnecken)
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Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blutkreislauf geschlossenes Kreislaufsystem Blut fließt in Gefäßen und ist von der Leibesflüssigkeit getrennt Blut wird von einem oder mehreren Herzen durch die Gefäße gepumpt, die sich immer weiter verzweigen und so alle Organe des Körpers versorgen z.B. Ringelwürmer, Wirbeltiere, Kopffüßer drei Blutgefäßtypen: Arterien (→ Organen), Venen (→ Herzen), Kapillaren (Stoffaustausch) einfacher Kreislauf (z.B. Fische) Blut vom Herzen (unvollständig getrennte Herzkammern) in die Kiemen → Gasaustausch → Organe & Gewebe + Stoffaustausch → Herz doppelter Kreislauf (z.B. Amphibien, Vögel, Säugetiere): Unterscheidung von Lungenkreislauf und Körperkreislauf – Herz in rechte und linke Hälfte geteilt; rechte Herzhälfte → gasaustauschendes Gewebe → linke Herzhälfte → Organe & Gewebe + Stoffaustausch → rechte Herzhälfte
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blutkreislauf beim Menschen – Aufbau des Herzens Hohlmuskel, der von Scheidewand in zwei Teile geteilt wird jede Seite: Vorhof (= Atrium) und Herzkammer (= Ventrikel) rhythmische Kontraktionen → durch Herzklappen gerichteter Blutstrom Segelklappen: trennen Vorhof und Herzkammer (durch Kontraktion der Herzkammer geschlossen) Taschenklappen: an den Ausgängen (durch Kontraktion der Herzkammer geöffnet, durch Blutdruck in den Gefäßen geschlossen) Diastole = Befüllungsphase des Herzens Systole = Auswurfphase des Herzens
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blutkreislauf beim Menschen – Bau der Blutgefäße Kapillaren: kleinste Verzweigungen der Blutgefäße (ein Erythrozyt auf einmal), sehr dünne Gefäßwände zum Stoff- und Gasaustausch Arterien: elastisch und muskulös, Wände 3x so dick wie bei Venen → sie nehmen das Blut auf, das unter hohem Druck aus dem Herzen gepumpt wird Venen: transportieren Blut langsam und unter weniger Druck → zurück zum Herzen, Taschenklappen im Gefäßinneren Herz = Mittelpunkt des Blutgefäßsystems
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blutkreislauf beim Menschen: Blutdruck – Erklärung Druck des Blutes an Innenwand der Blutgefäße zwei Werte: systolisch und diastolisch 120/80mmHg (Normalwert) im Herzen höchster Blutdruck → Blut strömt vom Herzen weg Druckabbau durch den Strömungswiderstand in den Arterien und Kapillaren Blut kann durch dünnwandige Venen wieder ins Herz befördert werden → Blutdruck schwankt, steigt bei Anstrengung chronischer Bluthochdruck (Hypertonie) kann zu Herzinfarkt, Nierenversagen, Schlaganfall und Artherosklerose führen
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blut Aufgaben des Bluts befördert Nährstoffe und Sauerstoff (an Hämoglobin gebunden)/Kohlendioxid zu und von den verbrauchenden Zellen weg schafft Abfallstoffe an die Ausscheidungsorgane leitet Wärme an die Körperoberfläche transportiert Hormone stellt Abwehrstoffe gegen Infektionserreger her bildet Gerinnungsstoffe
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blut Bestandteile des Bluts Blutplasma – 56% zelluläre Bestandteile: Erythrozyten (rote Blutkörperchen), Leukozyten (weiße Blutkörperchen), Thrombozyten (Blutplättchen) – 44%
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blut Blutplasma 90% Wasser + 10% gelöste Stoffe (Salze, Proteine, Nährstoffe/Abfallprodukte, Gase, Hormone) beim Gerinnen des Blutes: Fibrin (aus Fibrinogen) als Blutfaserstoff, Blutserum als flüssiger Teil des Blutes nach der Gerinnung
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blut zelluläre Bestandteile → Erythrozyten → Leukozyten → Thrombozyten scheibenförmige, eingedellte, kernlose Zellen elastisch und passieren so enge Stellen der Kapillaren enthalten Hämoglobin (Blutfarbstoff) zur Sauerstoffbindung → Gastransport im Körper Entstehung im roten Knochenmark bewegen sich amöboid (können Blutgefäße verlassen und ins Gewebe eindringen) Zellkern vorhanden verschiedene Formen mit speziellen Funktionen im Immunsystem (Funktion: Abwehr von Krankheitserregern) Entstehung im roten Knochenmark von Knochenmarksriesenzellen abgeschnürt farblos, kernlos und spindelförmig enthalten Enzyme, die an Blutgerinnung beteilt sind → Wundverschlussfunktion leben nur wenige Tage
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Blut Blutgerinnung Verletzung der Gefäßwände → Proteine locken Blutplättchen an flüssige Bestandteile werden in galleartige/feste Gerinnsel umgewandelt (Fibrinogen → Fibrin → Fäden bilden Gerinnselgerüst) Gerinnsel verstopft die Wunde, um weiteren Blutverlust zu verhindern (Wundschorf) Zellen beginnen, sich neu zu teilen, um die Wunde zu schließen enzymatische Blutfaktoren an der Gerinnung beteiligt (z.B. Thrombokinase) Thrombus (Blutgerinnsel innerhalb der Gefäße) → Thrombose Verstopfung der Gefäße → lebensgefährliche Embolie Bluterkrankheit (= Hämophilie) → Blutgerinnung gestört fehlendes Enzym sorgt dafür, dass Blut gar nicht oder nur sehr langsam gerinnt → kleine Wunden führen rasch zu großem Blutverlust X-chromosomal-rezessive Erbkrankheit → mehr Männer als Frauen betroffen
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Ausscheidung/Exkretion Aufgaben der Ausscheidungsorgane geben überflüssige Stoffwechselprodukte ab halten Salzkonzentration der Zellzwischenflüssigkeit konstant entfernen schädliche Abfallprodukte (Harnstoffe, Giftstoffe) Exkretionsflüssigkeit = Urin
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Ausscheidung/Exkretion im Tierreich – Arten von Ausscheidungsorganen bei Wirbellosen Protonephridien Metanephridien malpighische Gefäße
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Ausscheidung/Exkretion Ausscheidung bei den Wirbellosen → Protonephridien → Metanephridien → malpighische Gefäße verzweigtes, blind geschlossenes Röhrensstem → Cilienbündel (= Wimpernflamme) erzeugen durch Schlagbewegungen Unterdruck → Flüssigkeit aus Gewebe angesaugt → ber Poren wird Flüssigkeit (Harn/Urin) nach außen abgegeben z.B. Plattwürmer röhrenförmiges Kanalsystem → über Wimpertrichter mit Leibeshöhle verbunden → Ausscheidungskanal ebenfalls bewimpert → Filtration durch Blutdruck angetrieben z.B. höhere Wirbellose Weichtiere, Krebstiere, Regenwurm (anatomisch funktionelle Einheiten der Wirbeltierniere (Nephridien) aus Metanephridien entstanden) dünne, schlauchförmige, geschlossene Ausstülpungen des Enddarms K+- & Na+-Ionen aus Hämolymphe in Gefäße transportiert + Wasserimport mittels Osmose → Harnstoff folgt passiv nach → im hinteren Darmteil Wasser & Salze rückresorbiert → verbleibender Harnstoff mit Kot ausgeschieden
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Ausscheidung/Exkretion beim Menschen: Bau und Funktion der Niere jeder Mensch = ein Paar Nieren von der Nierenarterie mit Blut versorgt Nierenbecken → Ursprung des Harnleiters, welcher Harn zur Harnblase abführt → Abgabe des Urins über die Harnrähre Wand der Niere: Rindenschicht, Markschicht (aus Nierenpyramiden aufgebaut) Nephrone in Rinde und Mark: bestehen aus langer Röhre (Tubulus), die blind in die Bowmann'sche Kapsel mündet Bowmann'sche Kapsel umschließt Glomerulus (= Kapillarknäuel der Nierenarterie) durch Blutdruck wird Flüssigkeit in Bowmann'sche Kapsel geprässt Primärharn → enthält Salze, Zucker, Aminosäuren, Vitamine, stickstoffhaltige Abfallprodukte über Sammelrohr ins Nierenbecken geleitet (auf diesem Weg wird Primärharn aufkonzentriert: verliert bis zur Nierenschleife ca. 75% Wasser → es erfolgt also Wasserentzug + Rückresorption von Vitaminen, Aminosäuren und Zucker) Sekundärharn (1,5l/Tag) wird aus dem Nierenbecken über Harnleiter in Blase geleitet aus der Blase über die Harnröhre abgegeben
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Ausscheidung/Exkretion Dialyse beide Nieren erbringen weniger als 20% ihrer Leistung → regelmäßige Dialyse notwendig Blut aus Vene entommen und ins Dialysegerät geleitet selektiv permeable Kunstoffmembran ist durchlässig für Wasser, Harnstoff und Salze, aber nicht für Proteine Harnstoff diffundiert aus dem Blut in die Spülflüssigkeit (Dialysat) gereinigtes Blut wieder in Vene eingeleitet Dauer von etwa fünf Stunden → Wasserentzug von 1,5 bis 2 Litern) nur Übergangslösung bis zur Organtransplantation Folgeschäden: Blutarmut und Osteoporose (es fehlen nierenproduzierte Hormone)
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Wasser- und Salzhaushalt Süßwassertiere Salzwassertiere Körperflüssigkeiten höhere Konzentration als das Wasser → Osmose: Wasser diffundiert in den Organismus, Ionen anorganischer Salze nach außen Wirbellose sind Osmokonformer → Konzentration gelöster Teilchen im Körper und im Salzwasser gleich Wirbeltiere → geringere Konzentration im Körper → verlieren dauerhaft Wasser durch Osmose und verhindern durch Trinken von Meerwasser Austrocknung nehmen viele Ionen auf, die über Nieren und den aktiven Transport der Kiemen ausgeschieden werden viele Salzwasserbewohner (und Seevögel) besitzen spezielle Salzdrüsen
Stoffwechselvorgänge bei Tieren: Wasser- und Salzhaushalt Landtiere Mensch Amphibien an feuchte Lebensräume gebunden → sonst Austrocknung andere Landwirbeltiere: verhindern durch Schuppen, Federn, Haare Verdunstung – feuchte Stellen des Gasaustausches nach innen verlagert (Lunge), verlieren außerdem Wasser & Salze über Urin, Kot, Schweiß → müssen durch Nahrung ersetzt werden um Abgabe und Aufnahme auszugleichen – 2,5 Liter Wasser/Tag, 2 - 8g Salz/Tag Regulation Wasser durch Hormon ADH (Antidiuretisches H) Regulation Salz durch hormonelles System RAAS (Renin-Angiotensin-Aldosteron-System)