am Puls Biologie 5, Schulbuch

4 So arbeitest du mit „am Puls Biologie“ Kapiteleinstieg 10 Ó b2v854 Die Ordnung des Lebendigen 1. Du lernst in diesem Kapitel … W Wissen organisieren … Du lernst, was Leben ist. Du lernst die Zelle als Grundbaustein der Organismen kennen. Du wirst etwas über den Aufbau und die Bestandteile bakterieller, tierischer und pflanzlicher Zellen (Zellorga- nellen, Biomembranen, Zellwände) erfahren. Du lernst wichtige Vor- gänge in den Zellen zu erläutern und darzustellen. Du erfährst et- was über die Prozesse, die dem Zellwachstum, der Zellerneuerung und der Zelldifferenzierung zu- grunde liegen. E Erkenntnisse gewinnen … Du lernst, prokaryotische von eu- karyotischen Zellen sowie tierische von pflanzlichen Zellen zu unter- scheiden. Du verstehst, wie mikro- skopische Untersuchungen durch- geführt werden und lernst Zellpräparate zu interpretieren. Du lernst, Zusammenhänge zwischen Lebensvorgängen und Zellstruktu- ren zu ziehen. Du lernst die Bedeu- tung der Mitose für die Zellteilung kennen. S Schlüsse ziehen … Du lernst das Wissen, das du über die Zellvorgänge erworben hast, in unterschiedlichen Lebensbereichen anzuwenden. Du lernst die Bedeu- tung der Mitose für das Entstehen mehrzelliger Organismen zu be- werten. Genau wie ein herkömmlicher Automotor nicht ohne Benzin oder Diesel läuft, so benötigen auch Zellen eine Art Treibstoff, das Adenosintri- phosphat (ATP). Hergestellt wird ATP beim Abbau von Traubenzucker, der in einer Art „Proteinma- schine“ verarbeitet wird. Ein Teil dieser Maschine dreht sich wie ein durch eine Kurbelwelle ange- triebenes Rad. Das Rad, das bei so manchen als die „größte Erfindung der Menschheit“ gilt, exis- tiert somit innerhalb unserer Zellen in der mit freiem Auge unsichtbaren Nanowelt schon seit Jahrmilliarden. Dieses molekulare Rad ist an einen Rotor gekop- pelt, der sich in einer Biomembran befindet (das Bild oben zeigt einen solchen Rotor-Ring). Angetrieben durch einen Strom von geladenen Teilchen, dreht sich der Rotor mit über 2 000 Um- drehungen pro Minute. Ein Auto-Drehzahlmesser zeigt meist ähnliche Werte. So wie ein PKW aus vorgefertigten Teilen herge- stellt wird, besteht eine Proteinmaschine aus vie- len Einzelteilen und muss erst richtig zusammen- gesetzt werden, bevor sie funktioniert. Diese Einzelteile sind verschiedene kleinere Proteine und oft noch andere Moleküle. Zwischen der Her- stellung eines PKWs und einer Proteinmaschine gibt es aber einen entscheidenden Unterschied: Die Teile der Proteinmaschine bauen sich wie von Geisterhand selbst zusammen. Der Zusam- menbau erfordert also keine Werkstatt. So etwas würde jeden Automobilkonzern glücklich ma- chen, aber wie ist das möglich? Alle Moleküle bewegen sich in Flüssigkeiten und Gasen regellos hin und her – sie zappeln umso heftiger, je höher die Temperatur ist (man nennt das die molekulare Wärmebewegung). Das ma- chen auch die Einzelteile der Proteinmaschinen: sie wandern zufällig umher und stoßen laufend mit anderen Molekülen zusammen. Dabei erken- nen sich die Bauteile von Proteinmaschinen ge- genseitig und bleiben passgenau aneinander kleben, bis schließlich die ganze Maschine fertig- gestellt ist. « Das älteste Rad der Welt ist eine Erfindung der Natur » Bonusmaterial Lerninhalte Diesen Inhalten wirst du diesem Kapitel begegnen. Hier findest du eine Über- sicht über die wichtigsten Lerninhalte des Kapitels. Kapiteleinstieg Ein neues Kapitel beginnt immer mit einer spannen- den Einleitung. Mit aktu- ellen Fragestellungen und Themen des Alltags wirst du auf die kommenden Inhalte eingestimmt. Online-Codes Hier findest du ergänzen- des Material. Einfach den Code in das Suchfenster auf www.oebv.at einge- ben und du wirst direkt zum passenden Bonus- material weitergeleitet. Themenseite 97 Tierphysiologie Die Konstanz des inneren Milieus ist lebenswichtig Der Begriff „Milieu“ bezeichnet im Alltag unsere soziale Umwelt, in der Biologie hat der Begriff eine andere Bedeutung: Das äußere Milieu, die Umwelt, unterscheidet sich vom inneren Milieu , also der Zusammensetzung des Körperinneren. Das innere Milieu ist von großer Bedeutung: Alle Zellen von Tieren leben in einer wässrigen Welt, der so genannten Gewebsflüssigkeit , die alle Hohlräume des Körpers erfüllt. Die Zusammen- setzung der Gewebsflüssigkeit ist entscheidend für das Überleben der Zellen. Faktoren wie Was- seranteil, Gehalt an Salzen und anderen Inhalts- stoffen, pH-Wert etc. müssen sehr genau regu- liert werden. Diese Aufrechterhaltung des inneren Milieus wird als Homöostase 1 bezeichnet. An der Ho- möostase sind sämtliche Organsysteme des Stoffwechsels beteiligt ( k Abb. 3), die Regulation und Steuerung erfolgt über das Hormonsystem und das vegetative Nervensystem. Wahrscheinlich erscheint dir dieser Prozess we- nig aufregend und selbstverständlich, doch ist die Homöostase die Grundlage für das Überle- ben und Funktionieren unseres Körpers. Hast du schon einmal nach einer schweren Mahlzeit ver- sucht, intensiv Sport zu betreiben? Wenn ja, ist es dir wahrscheinlich nicht gut dabei ergangen. Das liegt daran, dass du die Regulation der Homöostase gestört hast! Die Aufrechterhal- tung des inneren Milieus, die Homöo- stase, ist ein lebens- wichtiger Vorgang Struktur und Funktion Steuerung und Regelung Nährstoffe Magen Herz Gewebeflüssigkeit Mund Darm Wärmeenergie After Unverdautes (Kot) Stoffwechselabfälle (Harn) Nahrung CO 2 CO 2 CO 2 O 2 O 2 O 2 Kreislaufsystem Abfallstoffe Abfallstoffe Nährstoffe Lunge Niere Blut Zellen Atmungssystem Das schwammartige Gewebe der Lunge liefert ene feuchte Oberfläche von etwa 100m 2 für den Gasuastausch. Haut Die Austauschfläche der Haut beträgt beim Menschen etwa 2m 2 . Verdauungssystem Die Auskleidung des Dünn- darms hat zur Oberflächenver- größerung Zotten (siehe S. 88), die zusammen mit Falten und Mikrovilli für eine Austausch- fläche von 30 bis 40m 2 sorgen. Exkretionssystem In der Niere bewerkstelligen eine Millionen Gefäßknäuel (siehe REM-Aufnahme) die Rei- nigung des Blutes und stellen dafür 0,3m 2 Filtrationsfläche bereit. Abb. 3: Organsysteme im Stoffwechsel. Haut, Lunge, Darm und Niere tauschen Stoffe zwischen Organismus und Umwelt aus. Das Kreislaufsystem verbindet alle Organe und hat damit eine zentrale Rolle. Glossar 1 Homöostase: vom Griechischen homoiostásis (= Gleichstand), ganz allgemein die Aufrecht- erhaltung eines Gleichgewichtszustandes in einem offenen System. Dieser Begriff wird auch in anderen naturwissenschaftlichen Fächern, aber auch zB in der Psychologie oder Rechtswissenschaft angewandt. Basiskonzept Struktur und Funktion: Der Austausch von Stoffen ist durch große Oberflä- chen möglich. In den Nieren wie im Verdau- ungs- und Atmungssystem erfolgt Oberflä- chenvergrößerung durch bestimmte Strukturen (vgl. S. 100, 106). Steuerung und Regelung: Homöostase ist der Regulationsmechanismus, der nötig ist, damit alle anderen Steuerungs- und Regulationsprozesse überhaupt ablaufen können. So muss für ein ausgeglichenes inne- res Milieu gesorgt sein, damit zB die Reizlei- tung an Nerven funktioniert, damit Hormone funktionstüchtig bleiben, damit die Proteine in den Zellmembranen ihre Form behalten etc. Der Energiebedarf dafür ist unser Grund- umsatz, also die Energie, die wir auch in völli- ger Ruhe verbrauchen. Aufgabe W 1 Grundumsatz und Energiebedarf : Bei einem durchschnittlichen Erwachsenen liegt der Grundumsatz bei ca. 10 000 kJ pro Tag. Suche im Internet nach einem Grund- umsatz-Rechner, der dir erlaubt Grundumsatz eines Menschen in Abhängigkeit von Körper- gewicht, Körpergröße, Alter und Geschlecht zu berechnen. Berechne deinen eigenen Energie- bedarf. Variiere die Parameter und vergleiche die Werte. Kernaussagen In der Randspalte findest du wichtige Kernaus- sagen zu einem Thema. Hier findest du auch Symbole der Basis- konzepte . Sie weisen dich auf die farbig hervor- gehobenen Passagen im Text hin. Glossar Wichtige Fachbegriffe werden im Glossar erklärt. Eine Sammlung dieser Fachbegriffe findest du auf www.oebv.at mit diesem Online-Code: Ó bp6s7z Online-Glossar Basiskonzepte Hier findest du zusätzliche Informationen zu den Passagen, die im Text oben farblich markiert sind und auf ein Basis- konzept hinweisen. Aufgaben Überprüfe dein Wissen! Die Symbole W, E und S weisen darauf hin, wel- che Handlungskompeten- zen (siehe S. 5) bei dieser Aufgabe gefragt sind. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv