Begegnungen mit der Natur 6, Schulbuch

4 Basiskonzepte Auf den Seiten 6–13 werden dir die Basiskonzepte der Biologie vorgestellt. Wie du mit Begegnungen mit der Natur arbeitest 7 ZellenundOrgane sind inHinblickauf ihreFunktionabgewandelt (Abwandlungsprinzip) SämtlicheZelleneines IndividuumsgehenauseinereinzigenZellehervor – derbefruchtetenEizelle (Zygote).Nach vielenTeilungsschritten spezialisieren sichdie Folgezellen,umunterschiedliche Funktionenerfüllen zu können.Die verschiedenen Funktionenbedingen auchunterschiedlicheZellformen.Bei- spielsweise sindNervenzellen (Neurone),die fürdie Informationsweiter- leitung sorgen,komplettandersaufgebautalsweißeBlutkörperchen (Leuko- zyten),dieeinewichteRolle im Immunsystem spielen.BeideZelltypenwirst du indiesem Jahr kennenlernenunderfahren,dasses jeweils verschieden abgewandelteTypengibt,mitunterschiedlichen Funktionen. Strukturenpassenhäufigexakt zusammen (Schlüssel-Schloss-Prinzip) DasSchlüssel-Schloss-Prinzip istwahrscheinlichausdem vorigenSchuljahr nocheinBegriff.Es spielt zBeineRollebeiderStrukturderEnzyme,welche aufdieStrukturdes zu verarbeitendenSubstratespassgenauabgestimmt ist (Substratspezifität). EineähnlichepassgenaueAbstimmung findenwiru.a.auchbeiderSignal- übertragung zwischenNervenzellen.DasSignalwirddurchBotenstoffe (Transmitter)übertragen,dieexakt zuderStrukturderEmpfängerzelle (Rezeptoren)passen.EinausgeklügeltesSystem,dasderMensch imAlltag vor allemdannwahrnimmt,wennesgestörtwird:DieWirkung vielerDrogen beruht zBdarauf,dassdiesesexaktabgestimmteZusammenspielgestört wird. DasSchlüssel-Schloss-Prinzipbegegnetunsauchbeim Immunsystem.Das Immunsystemerkennt schädigende (Mikro-)Organismenbzw.Fremdstoffe durchMolekülgruppenanderOberfläche (Antigene),dieeine Immunreaktion auslösen.DieseAntigenewerdendurch spezifischeRezeptoren von körper- eigenenAntikörpernerkannt,welche sichan siebindenund verschiedene Abwehrprozesseauslösen können.Das Immunsystem isthochkomplexund arbeitet sehreffizient.Wennesgestörtwird,merkenwiresmeist sehr rasch. JegrößerdieOberfläche,desto stärkerderStoffaustausch AuchdasPrinzipderOberflächenvergrößerung istausdem vorigenSchuljahr wahrscheinlichnochbekannt (zBbeimStoffaustauschanden Lungen- bläschenoderandenDarmzotten). Esbegegnetuns im 3.Semesteru.a.beimBaudesmenschlichenGehirns,des- senäußersterBereich,dieGroßhirnrinde, starkgefurcht ist.Durchdiese Furchung istdieOberflächeumeinVielfachesgrößer. Wüstenfüchsehaben imVergleich zuPolarfüchsengrößereOhrenund dadurcheine verhältnismäßiggroßeKörperoberfläche.Siegebendadurch mehrKörperwärmeandieUmweltab,währendPolarfüchse in kaltenGebie- tenKörperwärme zurückhaltenmüssen.ÄhnlicheZusammenhänge zwischen Klimades LebensraumesunddemVerhältnis vonKörpervolumen zuKörper- oberfläche lassen sichbei vielenanderenTierarten feststellen.Dieswird in denökogeografischenRegelnbeschrieben.Fast immer lassen sichdiese RegelnaufdasPrinzipderOberflächenvergrößerung zurückführen. Aufbauund Form vonKörpermerkmalen (Struktur)pas- sen zu ihrerAufgabeundBedeutung (Funktion).Diesen Zusammenhang zwischenStrukturund Funktiongibtes nurbei Lebewesen.Wir können ihnauf verschiedenen Ebenendes Lebens (Zellbestandteile,Zellen,Gewebe, Organe,Organsysteme,…)beobachten. Struktur und Funktion Erstelle im Laufedes Jahresdeine eigene „Datensammlung“ fürdas BasiskonzeptStrukturund Funk- tion.Wo istesdirüberallbegeg- net? Selbstaktiv! Abwandlungsprinzip • Zelldifferenzierung S.45 • Nervenzellen S.59 • Leukozyten S. 131 Schlüssel-Schloss-Prinzip • Transmitter (Nervensystem) S.62 • Antigen-Antikörper (Immunsystem) S. 135 Oberflächenvergrößerung • FurchungderGroßhirnrinde S.81 • ÖkogeografischeRegeln S. 126 14 Fortpflanzung und Entwicklung Indie emKapitel le stdu,dieBedeutungderFortpflanzungfürdas Leben zu verstehenunddieung schlechtliche vondergeschlechtlich nFortpflan- zung z unterscheiden.DuwirstdieMeiosealsGrundvorauss tzung fürdie geschlechtlcheFortpflanzungbegreifenundunterschiedlicheFormen sexu- llerFortpfl nzungk nnenlernen.Auchwirstd dirWissenüb rdieSexuali- tätdesMenschenan ignenundunterschiedlicheAspekte im ozialenund ethischenKontext reflekti ren lernen.DuwirstSpannendesüb rdie Embryo alentwicklungdesMenschenerfahrenunddichmitmoraischen sowieethischenAspekte medizinischunterstützterFortpflanzun aus- einandersetzen. BedeutungderMeiose fürdiegeschlechtliche Fortpflanzung Sexualitätal biologisches, sozialesundethischesPhä om n Embryonal twi klun beim enschenu d ögliche ortpflanzungs- manipulationen L Seite 16–57 Semestereinstieg Komp tenzmodul 3 N urobiologi D erarbeit stdi Wiss nüb rdieBedeutungd sNervensystemsalsVer- arbeitungszentrum von Informationenund lernstdieMechanismender Erregungsbildungund -leitung sowiederVerarbeitung vonReizenzu verste- hen.Du rl rnstdieBesonderh itend sm nschlichenN rvensystemszu begreif nund rhältstEinblick,wieDrogendasNervensystembeeinflussen. Auch setztdudichmitSuchtverhaltenauseinander. InformationundKommunikation imNe ve sy em (Reizaufnahme,Erre- un sletung,Verarbeitung,Enfluss vonDrogen) L Seite 58–99 100 M Arbeitsheft Seite 23 DuerarbeitestdirWissenüber I nformationundKommunikation imHormon- system . D lernst… dasHormonsystem in s inerBedeutungalsOrgansystem zurSteuerung vonStoffwechselvorgängenund zurRegulation vonKörperfunktionen zu begreien (S. 100–103) RegelkreisealsMechanismen,diediephysiologischenGleichgewichts- zuständedesKörpersaufrechterhalten, zu verstehen (S. 104–105) dieBedeutung von InsulinundGlucagon fürdieRegulationdesBlut- zuckerspiegels zuerklärenunddieAuswirkungen,wennes zueiner Störungdesselben kommt, zuerläutern (S. 105–106) Kompetenzcheck S. 108 Endokrinologie Endokrinologie uh9r5r Information und Kommunikation im Hormonsystem NebendemNervensystem,überdasduaufdenSeiten 58–99erfahrenhast, gibteseinweiteresKommunikationssystem immenschlichenKörper:dasHor- monsyste . WährenddasNervensystem fürdie rascheund zielgerichteteSteuerung von Körperfunktionenausgelegt ist,dientdasHormonsystemeiner Informations- übertragungdie zwar langsamer,aber längerfristigerwirkt. DieWissenschaft,die sichmitderErforschungder Hormone –das sindbio- chemischeStoffe,diebestimmteWirkungen imKörper verursachen –befasst, istdie Endokrinologie . Hormone –Botenstoffe imKörper Nach ihrerProduktionsstätteunterscheidetman zwischen Drüsenhormonen , Gewebshormonen und Neurohormonen . DiemeistenHormonewerden insBlutentleert.ÜberdenBlutkreislaufgelan- gen sie indengesamtenKörper,wo sieanbestimmtenStellen von speziellen Empfängerzellenbzw.Zielorganenüber spezifischeRezeptoren gebunden werdenunddadurch ihreWirkungentfalten können.Sie sind somitneben demNervensystemanderSteuerungderStoffwechselvorgängebeteiligt. DasHormonsystem kannmitdemSatellitenfernsehen verglichenwerden– überalldort,woeinEmpfangsgeräteingeschaltet ist (Rezeptoren indenZiel- zellen),kanneineSendungempfangenwerden–währenddasNervensystem demKabelfernsehenentspricht:SenderundEmpfänger sinddirektmiteinan- der verbunden. Abbildung 1 ( S. 101) zeigtdireinenÜberblicküberdiewichtigstenHor- mondrüsendesmenschlichenKörpersundeinige ihrerHormone. Hormone horman (gri ch.) =a treiben Endokrinologie endon (griech.) = innen, krinein (griech.) =abscheiden Drüsenhormone werden inHormondrüsengebildet Gewebshormone werden vonbestimmten Zellgruppenei- nesGewebesproduziert Neurohormone werden von spezialisiertenNervenzellen (neurosekretorischen Zellen)gebildet. DieseNeurohormonewerdenüberdas Axon indieEndknöpfchen transportiert und vondort inBlutgefäßeabgegeben. spezifischeRezeptoren HormonundRezeptorhaben ineinander passendeMolekülstrukturen (Schlüssel- Schloss-Prinzip). Überlege,welchemBasiskonzeptduhierbegegnest. Selbstaktiv! 108 Kompetenzcheck Endokrinologie DuhastdirWissenüber InformationundKommunikation imHormonsystemerarbeitet. FolgendeKompetenzenhastduerworben… DukannstdasHormonsystem in seinerBedeutungalsOrgansystem zurSteuerung vonStoffwechsel- vorgängenund zurRegulation vonKörperfunktionenbegreifen. ÜberprüfedeinWissen… 1. Gibeinen tabellarischenÜberblicküberdiewichtigstenHormondrüsendesMenschen (Hormoneundderen Wirkungsweise)und skizziere,anwelcherStelle sie sich immenschlichenKörperbefinden. 2. Hormon-undNervensystem sindanderSteuerungderStoffwechselvorgängebeteiligt; sieergänzeneinander In ihrerWirkung. a) VergleichediebeidenOrgansysteme inHinblickaufStruktur, Informationsübertragung,Ausbreitungsge- schwindigkeit,WirkungundWirkungsort. b) VergleicheTransmitterundHormonbezüglichBildungsort,Wirkungsort,Reichweite,TransportundWirkungs- dauer. 3. ErläuteredieBedeutungdesHypothalamus inHinblickauf a) denSchlaf-Wach-Rhythmus. b) diegeschlechtlicheEntwicklungunddie sexuelleAktivitätdesMenschen. 4. Stelledir folgendeSituation vor:EinAbgabetermin füreinewichtige Facharbeit stehtdirekt vorderTüreunddu bistnochnicht fertig.Duweißt,dassdudichnunganzbesondersanstrengenundbeeilenmusst,umdieArbeit noch zeitgerecht zu vollenden.BeschreibedieReaktiondesKörpers inHinblickaufdieAusschüttungunddie WirkungbestimmterHormone. DukannstRegelkreisealsMechanismen,diediephysiologischenGleichgewichtszuständedesKörpers aufrechterhalten,verstehen. ÜberprüfedeinWissen… VeranschaulichedasPrinzipdernegativenRückkopplung a) amBeispielderRegulierungderZimmertemperaturübereinenThermostaten b) amBeispieldesBlutzuckerregelmechanismus anhandeinerSkizze. DukannstdieBedeutung von InsulinundGlucagon fürdieRegulationdesBlutzuckerspiegelserklären unddieAuswirkungen,wennes zueinerStörungdesselbenkommt,erläutern. ÜberprüfedeinWissen… 1. ErläuteredieBedeutungderBauchspeicheldrüsealsHormondrüseunddieWirkung von a) Insulin b) Glucagon. 2. Begründe,warummancheMenscheneinerhöhtesRisikoaufweisen,anDiabetes zuerkranken. 3. Nennedie Unterschiede zwischenTyp-1-undTyp-2-Diabetes. 4. ZeigeBehandlungsmethoden vonDiabetesaufund informiere,warumeineZuckerkrankheitunbedingtbehan- deltwerdenmuss. Lösung y3i2hr 109 Hormone sind,n bendemNervensystem,anderSteuerungderStoff- wechselvorgängebeeiligt.Nach ihrerProduktionsstätteunterschei tm zwischen Drüsenhormonen , G webshormon n und Neuroh rmonen . DasSteuerzentrumdesHormonsystems istder Hypothalamus ,derauch dieobersteBefehlszentraledes vegetativenNervensystems ist. DiemeistenHypothalamushormo ewerdenandie Hypophyse abgegeben ( Releasing-und Inhibiting-Hormone ). DieMehrzahlderHypophysenhormone sind Tropine –Hormone,dieande- reHormondrüsenbzw.hormon roduzierend Gewebe zurHormonabgabe veranlassen. DieHormo Triodthryonin und Thyroxin werden vonder Schilddrüse ausgeschüttet.SiebeschleunigendenStoffwechselunderhöhendenGrund- umsatz. DieSchilddrü enhormon Calcitonin u ddas Nebenschilddrüsenhormon Parathyrin regelndenCalciumspiegel imBlut. Melatonin ,dasHormonderEpiphyse,dirigiertdenSchlaf-Wach-Rhythmus. Der Thymus , ineDrüse,die sichnachderPubertät zurückbildet,pro uzi rt dasHormon Thymosin ,dasdieReifu gderT-Lymp ozyten fördertundwachs- tumsanr gendwirkt. Das Neb nni enmark produziertdieStresshormone Adrenalin und Noradrenalin . Inder Nebennierenrinde bewirktdas ACTH der Hypophyse die Sekretion von Gluco-undMineralcorticoiden . InunseremKörpergibtesMechanismen,diediephysiologischenGleich- gewichtszustände ( Homöostase ) regulieren. VonRückkopplung sprichtman,wenn ineinemRegelkreisdieVeränderung einer zu regelndenGröße ihreeigeneKorrektur verursacht. WirktdieKorrekturderVeränderungentgegen,handeltes sichumeine nega- tiveRückkopplung . BeimgesundenMenschenwirdder Blutzuckerspiegel durchnegative Rückkopplung relativ konstantgehalten. Die Langerhans’schen Inseln ,einbestimmterBereichder Bauchspeicheldrü- se ,habendie FunktionalsHormondrüse: Inden Betazellen wird Insulin pro- duziert,welchesdenBlutzuckerspiegel senkt. Inden Alphazellen wird Glu- cagon erzeugt,welchesdenBlutzuckerspiegelhebt. Diabetesmellitus isteineStoffwechselerkrankung,beiderderBlutzucker- spiegelerhöht ist. Typ-1-Diabetes beginntmeist im Jugendalterund isteineAutoimmunkrank- heit.ZurBehandlungmuss Insulingespritztwerden. ZurBehandlung von Typ-2-Diabetes ,vonder vorwiegendübergewichtigeund ältereMenschenbetroffen sind,wirdmeisteine zuckerarmeDiätundSport zumÜbergewichtabbau verordnet. Überblick Endokrinologie im Überblick 118 Semestercheck Kompetenzmodul 3 Im vergangenemSemest rhastduüber folg ndeThemenerfahren.Bistdu fit fürsnächsteSemester?Checkdich selbst! Fortpflanzung und Entwicklung Lerninhalte Bedeut ngderMeiose fürdiegeschl chtlicheFortpflanzung Selbstcheck Liesnochmalsnach S. 16–19 Kompet nzcheck S.20 Arbeitsheft S.3–5 Maturatr ining Th menbereiche Zellbiologie, FortpflanzungundEnt- wicklung MitoseundZellteilung Meiose Sexualitätalsbiologisches, sozialesundethischesPhänomen Liesnochmalsnach S.21–42 Kompetenzcheck S.43 Arbeitsheft S.6–7, 12–13 Maturatraining Themenbereiche FortpflanzungundEntwicklung, Botanik asexuelle Fortpflanzung sexuelle Fortpflanzung SexualitätbeiPflanzen menschlicheSexualität EntwicklungbeimMenschen Verhütung Embryonal nwicklungbeimMenschenundmöglicheFortpflanzu gs- manipulationen Liesnochmalsnach S.44–55 Kompetenzcheck S.56 Arbeitsheft S.9–13 Maturatraining Themenbereich FortpflanzungundEntwicklung E bryo al twicklung menschlicheEmbryonal- entwicklung S hwangerschaft unerfüllterKinderwunsch Fortpflanzungsmedizin Neurobiologie Lerninhalte InformationundKommunikation imNervensystem (Reizaufnahme, Erregungsleitung,Verarbeitung,Ei fluss vo Drog n) Selbstcheck Liesnochmalsnach S.58–97 Kompetenzcheck S.98 Arbeitsheft S. 14–22 Maturatraining Themenbereiche NervenundSinne,Sucht Nervenzellen Erregungs ildungund -leitung Erregungsübertragunga den Synapsen Sinnesorgane menschlichesNervensystem mens hlichesGehirn Nervensysteme imTierreich DrogenundSuchtentstehung Semestereinstieg Die Semestereinstiege für das 3. und 4. Semester bieten dir eine Übersicht über das kommende Halbjahr. Du findest diese Gliederung jeweils am Semesterende beim Semestercheck wieder. Kapiteleinstieg Ein neues Thema beginnt mit einem Kapiteleinstieg. Auf dieser Seite findest du eine Übersicht darüber, was dich in diesem Kapitel erwartet. Themenseite Hier erarbeitest du dir ein biologisches Thema mithilfe von Informationen, Abbildungen und passenden Aufgaben. Online-Codes: Einfach den Code im Suchfenster auf www.oebv.at eingeben und du wirst zu ergänzenden Informationen, Aufgaben und Lösungen weiter- geleitet. In der Randspalte findest du die wichtigsten Begriffe erklärt. Selbst aktiv! So sind Aufgaben gekennzeichnet, die dein selbstständiges Arbeiten fördern und dir helfen, deinen Wissensstand zu überprüfen. Die Sym- bole kennzeichnen die so genannten Kompetenzbereiche, die du mit dieser Aufgabe trainierst ( S. 5). Ergänzungsstoff: Diese Inhalte gehen über den Kernstoff hinaus. Sie helfen aber, die Grundlagen besser zu verstehen. Kompetenzcheck Mit dem Kompetenzcheck kannst du überprüfen, ob du die wichtigsten Inhal- te noch weißt und ob du das Gelernte auch anwenden und interpretieren kannst. Auf der nächsten Seite erfährst du, was mit „Kompetenzen“ genau gemeint ist. Überblick Am Ende jedes Kapitels werden die wichtigsten Inhalte noch einmal auf einer Seite zusammengefasst. Semestercheck Überprüfe dich selbst mit dem Semestercheck. Am Ende des Semesters soll- test du diese Begriffe kennen und richtig zuordnen können. Falls du dabei Schwierigkeiten hast: In der rechten Spalte findest du Seitenangaben, wo du weitere Informationen und Übungsaufgaben finden kannst. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv