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Biologie: 10. Klasse | Blutkreislauf und Atmung

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Blutkreislauf und Atmung

Gliederung des Blutkreislaufsystems

Man unterscheidet zwischen Lungen- und Körperkreislauf. Der Blutkreislauf ist geschlossen. Von der rechten Herzhälfte (-kammer) wird das Blut über die Lungenarterie in die Lunge gepumpt. In der Lunge verzweigen sich die Blutgefäße zu Kapillaren, die dem Gasaustausch dienen. Das sauerstoffreiche Blut fließt durch die Lungenvene zurück zum Herzen in den linken Vorhof.

Von der linken Herzkammer aus wird das Blut über die Aorta in den Körper gepumpt. Die Arterien verzweigen sich zu Kapillaren, wo der Stoffaustausch stattfindet. Das sauerstoffarme Blut fließt über die Venen zum rechten Vorhof des Herzens zurück.

Blutbestandteile

Der Mensch hat circa 5-6 Liter Blut, welches ein flüssiges Organ ist und 8% des Körpergewichts ausmacht. Es besteht aus Zellen und Flüssigkeit:

Der Bildungsort der kernlosen Erythrocyten ist das rote Mark von hohlen Knochen. Sie „leben“ über 100 Tage und werden über die Leber entsorgt.

Atmung

Weg der Atemluft

Die über die Nase oder den Mund eingeatmete Luft wird über die Luftröhre in zwei Bronchien transportiert. Diese verzweigen sich in viele Bronchiolen und enden in den Lungenbläschen, den Aveolen.

Die Luftröhre und die Bronchien sind durch Knorpelringe verstärkt; so werden diese Röhren offen gehalten. Die Innenwände sind mit einer Schicht feiner Flimmerhärchen überzogen. Sie transportieren mit Schleim kleine Partikel, die mit eingeatmet werden, in den Rachen, um sich so selbst zu reinigen.

Der Gasaustausch findet in den Aveolen statt. Sie sind traubenförmig angeordnet und von einem Netz Kapillaren umgeben. Durch die Ausbildung der Lungenbläschen wird die Oberfläche vergrößert und der Mensch kann mehr Luft einatmen.

Sauerstofftransport im Blut

Die Erythrocyten besitzen den roten Blutfarbstoff, das Hämoglobin; an diesem wird wird gebundener Sauerstoff transportiert. Ein Hämoglobinmolekül besteht aus vier sogenannten Untereinheiten, den Hämgruppen. Diese besitzen Eisengruppen, an die ein Sauerstoffmolekül locker gebunden werden kann.

Das mit Sauerstoff beladene Hämoglobin wird Oxyhämoglobin Hb(O2) genannt. Das Hämoglobin gibt den Sauerstoff im Muskel an das Myoglobin ab. Das Myoglobin hat eine größere Affinität zum Sauerstoff als das Hämoglobin, d.h. es übernimmt den Sauerstoff.

Das Herz-Kreislaufsystem

Aufbau und Funktionsweise des Herzens

Das Herz ist eine Saug-Druck-Pumpe und ist hinter dem Brustbein im Brustkorb gelegen. Es ist ein faustgroßer Hohlmuskel, der im Ruhezustand circa 70 mal pro Minute schlägt. Die Pumpleistung beträgt um die fünf Liter pro Minute, was 70-80 ml pro Schlag bedeutet.

Das Herz ist durch eine Scheidewand in zwei Hälften unterteilt und Ventile regulieren den Blutstrom. Zwischen den Vorhöfen und den Herzkammern liegen Segelklappen und an den Ausgängen der Kammern befinden sich Taschenklappen.

Arbeitsweise des Herzens

Beim Erschlaffen des Herzmuskels füllen sich die Vorhöfe mit Blut aus der Körper- und Lungenvene. Die Vorhöfe ziehen sich zusammen, die Segelklappen öffnen sich und das Blut fließt in beide Herzkammern. Dieses Erschlaffen wird als Diastole (=Ansaugvorgang) bezeichnet.

Beim Zusammenziehen des Herzmuskels wird das Blut durch die sich öffnenden Taschenklappen aus den Herzkammern hinausgepresst. Das Blut der rechten Herzkammer fließt in die Lungenarterie, das Blut der linken Herzkammer in die Körperarterie. Das Zusammenziehen wird als Systole (=Anpressvorgang).

Der Pulsschlag ist eine systolische Druckwelle in den Blutgefäßen. Die Herztöne werden durch die Segelklappen (dumpfer Ton) und durch die Taschenklappen (heller, kurzer Ton) verursacht. Dadurch entsteht folgender Rhythmus: Dumpf, hell - Pause - dumpf, hell etc.

Regulation des Herzrhythmus

„Normale“ Muskeltätigkeiten werden durch Nervensignale gesteuert, bei denen die Synapsen als Übertragungsstellen dienen.

Beim Herzen ist der Sinusknoten der „Schrittmacher“. Dieser ist eine Ansammlung besonderer Nervenzellen, die elektrische Signale aussenden, die sogenannten Aktionspotenziale. Diese Erregungswelle läuft über die Vorhofmuskeln, die sich dadurch zusammenziehen. Erreicht diese Welle einen weiteren Nervenzellknoten, den Vorhofkammerknoten, dann werden wiederum elektrische Signale in die Kammermuskulatur ausgesendet und diese kontrahiert sich.

EKG: Das Elektrokardiogramm kann die Aktionspotenziale und deren Auswirkungen auf benachbarte Körperzellen festhalten. Dadurch kann man Herzrhythmusstörungen und Herzerkrankungen erkennbar machen.

Herzerkrankungen

Herzklappenfehler

Die Herzklappen lassen sich nicht richtig schließen. Dies nennt man Insuffizienz. Entzündungen können zu Narben auf den Herzklappen führen und dadurch ein ungenügendes Öffnen verursachen; dies nennt man Stenosen.

Arteriosklerose in den Herzkranzgefäßen

Durch Ablagerungen werden Arterien verengt. Dies kann alle Arterien betreffen. Dadurch können Herzinfarkte und Schlaganfälle ausgelöst werden. Gefährlich sind auch instabile Plaques: An ihnen bleiben Thrombocyten hängen und verschließen die Arterie ganz (Embolie) oder werden an eine andere Stelle geschwemmt.

Herzkranzgefäße (=Koronargefäße) versorgen das Herz mit Nährstoffen, z.B. Sauerstoff. Eine Mangeldurchblutung bedeutet eine schlechten Ver- und Entsorgung, die zu einer Angina pectoris führt., d.h. man hat auf der linken Körperseite Schmerzen.

Bei einem Herzinfarkt ist ein Blutgefäß vollständig verstopft und dies lässt wegen dem Sauerstoffmangel an der betroffenen Stelle Herzmuskelgewebe absterben. Dabei besteht Lebensgefahr, weswegen schnelle Hilfe erforderlich ist.

Hilfen

Blutstrom in Arterien und Venen

Arterien

Arterien haben eine dicke elastische Muskelschicht aus glatten Muskelzellen zwischen zwei Bindegewebsschichten. Es herrscht ein hoher Druck, werden gedehnt, kontrahieren sich anschließend und pumpen so das Blut weiter (Puls).

Die Arterien verzweigen sich weiter in Arteriolen (kleine Arterien) und Kapillaren, d.h. der Gesamtdurchmesser nimmt zu und der Druck ab, wodurch die Fließgeschwindigkeit abnimmt. Die Gefäßwände der Kapillaren sind eine Zellschicht dick, was den Stoffaustausch mit der Zwischenzellflüssigkeit ermöglicht.

Venen

Die Venen haben eine dünne Muskelschicht zwischen zwei Bindegewebsschichten und ein Klappsystem im Innern (Ventile). Das Blut strömt in eine Richtung und es wird durch Muskelkontraktionen oder Druckwellen der enganliegenden Arterien bewegt.

Blut – Aufgaben und Erkrankungen

Erkrankungen

Blutgerinnung

Blutgerinnungskaskade
Beispiel einer Blutgerinnungskaskade
Abb. 5: Ausschnitt aus der Blutgerinnungskaskade

Die Hämophilie wird als rezessive Erbkrankheit bezeichnet. Die Erbanlage/das Gen liegt auf dem X-Chromosom (Gonosom). Das Gen ist dominant, d.h. diese Erbanlage wird immer ausgebildet.

Ein rezessives Gen kann nur als Merkmal vorliegen, wenn beide Chromosomen eines Chromosomenpaares das rezessive Gen besitzen: Genotyp aa.

Übersicht der Genotypen
GenotypGeschlechtAuswirkungen
XAXAweiblichnormale Blutgerinnung
XAXaweiblichÜberträgerin, aber gesund
XaXaweiblichBluterin
XAYmännlichgesund
XaYmännlichBluter

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