Aufgabe 13.8

Skizzen zu "Der Mensch als Ökosystem"

 

 

Der Mensch bietet Lebensraum für eine Vielzahl von Organismen, die seine Haut, Schleimhäute sowie den Verdauungstrakt besiedeln. Alle diese Organismen sind angepasst auf die dort herrschenden Umstände: wenig bis kein Sauerstoff im Darm, eher wenig Flüssigkeit auf der Haut etc. Es herrscht in etwa ein Gleichgewicht unter den Arten. Dieses kann gestört werden durch Eingriffe von aussen, wie z.B. Waschen mit Seife, Antibiotika, oder auch nur schon die Aufnahme von Nahrung (Vegetarier haben eine andere Darmflora als Fleischfresser).

Nicht nur der Mensch braucht Nahrung und Wasser als Input, sondern auch die ihn besiedelnden Organismen. Diese helfen ihm ausserdem, diese möglichst gut zu verwerten, indem sie bestimmte Substanzen abbauen oder Vitamine aufbauen.

In den Skizzen werden Modelle gezeigt, wie im Dünndarm Bakterien davon abgehalten werden, eine Entzündungsreaktion in der Darmwand auszulösen, oder wie Salmonellen von ebenso einem Angriff profitieren.

Auftrag 12.1 und 12.7

"Wie Alkohol zu Kopfe steigt" beschreibt, welche Moleküle im Gehirn durch Alkohol beeinflusst werden, und wie dies untersucht wurde.

Die Skizze zeigt schematisch, was mit Alkohol im Körper wo geschieht. Die Aufnahme erfolgt über die Epithelien im Magen-Darmtrakt. Von dort gelangt EtOH einerseits in verschiedene Organe (u.a. Gehirn!), mehrheitlich aber auch in die Leber, wo er von der Alkoholdehydrogenase zu Acetaldehyd, und dann von der Acetaldehyddehydrogenase zu Essigsäure abgebaut wird. Diese Produkte verteilen sich wieder übers Blut in die verschiedenen Körperregionen, wo sie den Stoffwechsel beeinflussen. Im Gehirn bedeutet dies, dass der Glucoseabbau zugunsten dieser Alkoholabbauprodukte verringert wird, und dadurch die Glucosekonzentration ansteigt. Ausserdem beeinflusst Alkohol die Zellmembranen (Cholinkonzentration sinkt) und den Energiestoffwechsel im Allgemeinen (Aspartatkonzentration sinkt). Zusätlich können entstehende aggressive Sauerstoffverbindungen (ROS) die Zellen beeinflussen.
Entstehendes CO2 beim Alkoholabbau wird ausgeatmet.

Auftrag 11.7

 

Zellstrukturen und Abläufe in einer Zelle.

 Ich habe mich anstelle eines Modells für eine Zeichnung entschieden. Die Grössenverhältnisse stimmen meist nicht, und detaillierte Infos über Funktionen sind auch nicht unbedingt dargestellt. Trotzdem verschafft die Skizze eine Vorstellung von den Abläufen in einer Zelle, wobei die Zellbestandteile in gelb und die Prozesse in rosa dargestellt sind. Dies ist schon ein wichtiges Kriterium für ein gutes Modell, es soll einen Überblick verschaffen, und trotzdem nicht zu komplex sein.

Auftrag 11.1

Belegzellen (produzieren Salzsäure im Magenepithel):

• Durch Carboanhydrase katalysierte Bildung von H⁺-Ionen in den Zellen. Die Belegzellen der Magenschleimhaut stellen aus Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) Protonen (H⁺) und Hydrogencarbonat (HCO₃⁻) her:   CO₂ + H₂O → HCO₃⁻ + H⁺ 
• Austausch von H⁺ gegen K⁺ mittels einer Protonen-Kalium-Pumpe (siehe dort).

• Austausch des gebildeten HCO₃⁻ durch Cl⁻ aus dem Blutplasma.
• Rezirkulation von K⁺ und gleichzeitige Abgabe von Cl⁻ in den Magen mittels passiver Transportmechanismen
  (Wikipedia)

Entsprechend sind Carrierproteine nötig sowie beteiligte Enzyme (Proteinsynthesemachinerie vorausgesetzt)


Becherzellen (schleimbildende Zellen im Dünndarmepithel): Ausgeprägte Proteinsynthese- und Exkretionselemente (Golgi-Apparat)

Längsmuskelzellen (Schicht in der Wand des gesamten Verdauungskanals, sorgen für Kontraktionen): Kontraktile Elemente (Actin und Myosin) und eine entsprechende Synthesemachinerie, ein stabiles Cytoskelett. Energieeinheiten wie ATP sind ebenfalls nötig.

Auftrag 9.7 und 10.7

Stärkeabbau


Dieses Video zeigt anhand des Prezi-Menschmodells sehr gut, wo welcher Schritt im Stärkeabbau stattfindet. Allerdings ist der Übergang von Organ zu Organ sehr schnell, und auch die Qualität des abgefilmten Bildschirms nicht optimal.
Der Stärkeabbau ist vereinfacht dargestellt, weil nur Maltose dargestellt wird und keine Saccharose (diese würde in Glucose und Fructose gespalten).

Glucoseaufnahme
Dieses Video ist eher low-tech. Der Inhalt ist korrekt, wenn auch einerseits sehr einfach (Glucose wird mit der Nahrung aufgenommen - der Prozess hier ist unklar), und vielleicht auch nicht eindeutig ist, wie die Leber resp. die Leberzellen im Modell dargestellt sind.
Hier wird klar, dass ein Grossteil der Energie, die mit einer Mahlzeit aufgenommen wird, in der Leber (resp. in Muskelzellen) zwischengespreichert wird. Der Blutzuckerspiegel schiesst so nicht unnötig in die Höhe und die Leber kann reguliert (Glukagon und Adrenalin) Energie freigeben in der Zeit, in der nicht gegessen wird.

Auftrag 9.4

Abb. 10-22 zeigt, wo und in welchen Schritten die Makronährstoffe verdaut werden.

Kohlenhydrate wie Glykogen und Stärke werden von Amylase im Mund und im Bauchspeichel zu Maltose abgebaut. Maltase spaltet diese weiter in Glucose, Saccharase spaltet Rohrzucker in Clucose und Fructose. Cellulose wird von Tischgenossen abgebaut.

Proteine werden im Magen denaturiert und von Pepsin in peptide gespalten. Peptidasen wie Trypsin spalten diese im Dünndarm zu Dipeptiden, die dann von Dipeptidasen zu resorbierbaren Aminosäuren aufgespalten werden.

Fette werden vom Gallensaft emulgiert, dass die entstehenden Tröpfchen von Lipasen aus der Bauchspeicheldrüse zu Fettsäuren und Glycerin gespalten werden können.

Auftrag 9.2

Stärke vs. Zucker

Frühstücksflücken (Beeren Crunch von bio-familia AG): Stärke 47 g, Zucker 19 g
Lieblingsfrucht (Apfel): Stärke 0.1 g, Zucker 11.6 g

Früchte, also auch Äpfel, enthalten viel Fruchtzucker. Getreide, also die Frühstücksflocken, andererseits enthält viel Stärke, eine Speicherform von Zucker. Stärke muss vor der Resorption erst gespalten werden.