Abitur 2021 - HackMD

# Abitur 2021 # **Lernpfad 1:** ## **Das Herz-Kreislaufsystem** --- <iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/tKw9WHvh_70" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe> --- ### **1.** Beschreiben Sie den großen und kleinen Kreislauf. #### Großer Kreislauf (Körperkreislauf): * Funktion: Versorgung aller Organe * Beginn: linke Herzkammer * Ende: rechter Vorhof des Herzens #### Kleiner Kreislauf: - Funktion: Gasaustausch --> Umwandlung von kohlendioxidreichem Blut zu sauerstoffreichem Blut - von den Lungenarterien zu den Lungen - Weiterleitung des sauerstoffreichen Blutes über die Lungenvenen in den linken Vorhof Beide Systeme sind in Form einer 8 hintereinandergeschaltet (siehe Abb.11, S.39). --- ### **2.** Stellen Sie die Bedeutung des Pfortaderkreislaufes dar. * Pfortaderkreislauf = Nebensystem des großen Blutkreislaufes * führt das nährstoffbeladene Blut der Verdauungsorgane über die Pfortader zur Leber * Leber ist wichtig für die Blutbildung/Blutabbau und für die Entgiftung schädlicher Substanzen * Nachdem das Blut die Leber durchflossen hat, mündet es über die Lebervenen in die untere Hohlvene und dort in den rechten Vorhof --- ### **3.** Beschreiben Sie den Aufbau des Herzens und stellen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede des linken und rechten Herzens heraus. #### Aufbau des Herzens Das Herz besteht aus... * ...zwei nebeneinanderliegendenden Einzelpumpen (linkes und rechtes Herz), mit jeweils einer muskelstarken Kammer und einem muskelschwachen Vorhof →rechter Vorhof: Einmünden der oberen und unteren Hohlvene (führen sauerstoffarmes Blut mit sich) →rechte Kammer: Entspringen der Lungenarterie (führt sauerstoffarmes Blut in die Lunge) →linker Vorhof: Einmünden der vier Lungenvenen (führen das sauerstoffreiche Blut heran) →linke Kammer: Entspringen der Körperschlagader (Aorta) (führt sauerstoffreiches Blut in den Körper) * ...einer Längsscheidewand (Septum) zur Trennung des rechten und des linken Herzens * ... Segelklappen, die sich zwischen den Vorhöfen und Kammern befinden * ...Taschenklappen, die sich zwischen den Kammern und den entsprechenden Gefäßen befinden (Aorten- und Pulmonalklappe) #### Gemeinsamkeiten linkes und rechtes Herz * Gleicher Aufbau (jeweils ein Vorhof und eine Kammer,Klappen) * pumpen gleiche Menge an Blut (ca. 7000L pro Tag) * Beide tragen zur Aufrechterhaltung des Blutstroms in den Gefäßen bei (→ bilden funktionell eine Einheit) #### Unterschiede linkes und rechtes Herz * rechtes Herz für die Aufnahme von sauerstoffarmen Blut aus dem Körper, linkes Herz für die Abgabe von sauerstoffreichen Blut an den Körper zuständig * linke Kammer besitzt aufgrund ihrer größeren Druckarbeit eine stärkere Muskelschicht als die rechte Kammer --- ### **4.** Stellen Sie die Blutversorgung des Herzens dar und weisen Sie auf die Besonderheiten des Herzmuskels im Vergleich zum Skelettmuskel hin. * Blutversorgung durch kleine Blutgefäße, die auf der Oberfläche des Herzes verlaufen --> Herzkranzgefäße * Diese befördern das sauerstoffreiche Blut, dass aus dem Herzen gepumpt wird aus der Aorta (kurz hinter den Aortenklappen) zu den Herzmuskeln und Herzzellen --> nur während der Diastole erfolgt die Sauerstoffversorgung * venöser Rückfluss zum Herzen * Die Herzmuskulatur arbeitet unwillkürlich, also ohne bewusste Steuerung * Besteht aus quergestreiften Muskelfaserbündeln * diese sind kreuzweise angeordnet, während die Organmuskeln glatt angeordnet und die Skelettmuskeln quergestreift angeordnet sind * Zudem ist der Prozentsatz an Mitochondrien in der Herzmuskulatur deutlich höher als in der Skelettmuskulatur (30% zu 5%), wodurch die Sauerstoffausschöpfung bei etwa 70% liegt, was ca. dreimal so viel ist wie bei der Skelettmuskulatur * Hierdurch kann die Muskulatur dauerhaft arbeiten --- ### **5.** Legen Sie das Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem des Herzens dar unter besonderer Berücksichtigung der Bedeutung des Sinusknotens. * Herztätigkeit wird durch Erregungen ausgelöst * Erregungen entstehen im Reizbildungs- und Reizleitungssystem (im Herz) * der Sinusknoten, der AV-Knoten, Hissche Bündel und die Purkinje-Fasern bilden die Erregungszentren * alle Erregungszentren weisen eine Frequenz zwischen 20 und 80 Schlägen pro Minute auf --> dadurch wird die Herztätigkeit angetrieben * Sinusknoten bildet das primäre Erregungsbildungszentrum --> befindet sich im rechten Vorhof, unterhalb der oberen Hohlvene --> Erregung wird im Sinusknoten gebildet und von dort über die weiteren Erregungszentren geleitet --- ### **6.** Nennen und charakterisieren Sie die Arbeitsphasen des Herzens. * 1. **Füllungsphase**: Herz entspannt sich und wird mit Blut gefüllt. Blut aus Vorkammern fließt in die Hauptkammern. Vorgang dauert ca. 0,7sek * 2. **Anspannungsphase**: Vorhöfe hiehen zusammen. Weiteres Blut wird aus den Vorhöfen in die Kammer gedrückt * 3. **Anspannungs** **und** **Austreibungsphase**: Segelklappen schließen wenn Hauptkammer gefüllt ist. Herzmuskelfasern ziehen sich zusammen. Hauptkammern ziehen zusammen. Klappe öffnet sich und das Blut wird in die Aorta gepresst --- ### **7.** Beschreiben Sie die Herzfrequenz als wichtige Kenngröße des Herzens und nenne Sie mindestens fünf Faktoren, die sie beeinflussen. * Anzahl der Schläge pro Minute * Erfolgt Variation der Herzfrequenz, fördert das Herz das Herzzeitvolumen unter energetisch optimalen Bedingungen * Herzfrequenz wird über kortikale Mitinnervation erhöht (bei Belastungsbeginn) * Beeinflussung durch Lebensalter; Ernährung; emotionaler Zustand; Körpertemperatur; körperliche Belastung; Trainingszustand; Schlafentzug * Einflussnahme stoffwechselsensibler Rezeptoren der Muskulatur (Steigerung der HF) --- ### **8.** Erörtern Sie die Bedeutung des Schlagvolumens als Ökonomisierungsfaktor der Herzarbeit. * Herzminutenvolumen = Schlagvolumen × Herzfrequenz * Herz: pro Schlag mehr Blut auswerfen => weniger Schläge nötig * Beim Untrainierten: erhöhter Blutbedarf -> Steigerung der Herzfrequenz * Beim Trainierten: Herzfrequenz und Schlagvolumen erhöht => bei max. Herzfrequenz: Leistungsfähiger --- ### **9.** Stellen Sie das Herzminutenvolumen als wichtige Größe der kardinalen Leistungsfähigkeit dar. * Das Herzminutenvolumen (HMV) gibt die Menge Blut an, die pro Minute vom Herz in die Blutbahn befördert wird * Wird berechnet mit Herzfrequenz (HF) und Schlagvolumen (SV) -> **HMV = HF x SV** * HMV in Ruhelage: ca. 5L * HMV bei Belastung untrainierter Person: bis zu max. 20L -> Steigerung vorwiegend durch Herzfrequenzzunahme * HMV bei Belastung eines Ausdauertrainierten: bis zu ca. 40L -> Steigerung vorwiegend durch Schlagvolumenzunahme (Energetisch günstiger) --- ### **10.** Nennen und erläutern Sie die beiden Werte des Blutdrucks, die bei einer Blutdruckkontrolle angegeben werden. * Angegebene Werte entsprechen Messwerte der Armaterie * werden mit einer Blutdruckmanschette am Oberarm gemessen **Systolischer Blutdruck** (in Ruhe 120mmHg) Entspricht dem Druck, den das Herz in seiner Kontraktionsphase erzeugt **Diastolischer Blutdruck** (in Ruhe 80mmHg) Wird durch die Windkesselfunktion* der großen Gefäßstämme (insbesondere der Aorta) hervorgebracht *Windkesselfunktion: Druckausgleich durch die Elastizität der herznahen Aterien --- ### **11.** Nennen und erläutern Sie Faktoren, die einen Einfluss auf den Blutdruck haben. * Stress, Anspannung -> erhöhter aeterieller Blutdruck -> erhöhte Ausschüttung von Adrenalin, Noradrenalin -> Leistungs,-Stresshormone durch Erhöhung der Herzfrequenz, Zunahme des Herzminutenvolmens, Engstellung der Gefäßen (Vasokonstriktion) eröhter Blutdruck * Kalter Aufguss nach Saunaaufenthalt -> erhöhter systolischer Blutdruck --> kurzzeitig durch plötzliche Vasokonstriktion aller Hautgefäße * maximales Krafttraining -> erhöhter systolischer Blutdruck -> Kompression der Gefäße -> große Belastung für das Herz -> Pumparbeit gegen großen Widerstand (Pressatmung) * Alter-> Blutdruck steigt leicht -> Veränderung im Berich des Gefäßsystems -> elastische Fasern und Arterien werden starrer -> elastische Gefäßwiderstand steigt -> Windkesselfunktion lässt nach * geringer Blutdruck -> Minderversorgung der Gewebszellen * dauerhaft erhöhter Blutdruck -> Schädigung des arteriellen Gefäßsystems (Herz,Gehirn,Nieren) --- ### **12.** Beschreiben Sie die Anpassungserscheinungen des Herzens an ein Ausdauertraining unter Berücksichtigung funktioneller und morphologischer Adaptationsmechanismen. * Sauerstoff- und Nährstoffbedarf steigen bei körperlicher Belastung proportional zur geleisteten Arbeit an ### **Funktionelle Anpassung** * Herzfrequenzsenkung bei gleichzeitiger Schlagvolumenerhöhung * Senkung des Stoffwechsels * optimale Blutumverteilung * selekitve Durchblutung der jeweiligen Arbeitsmuskulatur * gestiegerte Sauerstoffausschöpfung => Entlastung des Herzens ### **Morphologische Anpassung** Herzvergrößerung * Hypertonie(Bluthochdruck) des Herzens * Gewichtszunahme * Dilatation (Erweiterung) der Herzhöhlen --- ### **13.** Begründen Sie, warum funktionelle Anpassungen stets den morphologischen vorausgehen und machen Sie ihre Wechselbeziehung deutlich. * aus energetischen Gründen * Ökonomisierungsvorgänge (z.B. Herzfrequenzsenkung) gehen den strukturellen Veränderungen (Herzvergrößerung) voraus * reichen die funktionellen Adaptationen nicht aus reagiert das Herz mit den morphologischen Anpassungen * morphologische Veränderungen führen auch zu funktionellen Veränderungen (aber auch umgekehrt) --- ### **14.** Beschreiben Sie die besonderen Vorteile einer Herzdilatation. * Ist eine Trainings- bzw. Wachstumsbedingte Vergrößerung des Herzen * Zunahme der Förderleistung * Zunahme der Herzmuskelmasse * -> bessere Herzmuskeldurchblutung * -> Verminderung des Herzschlages und des Blutdrucks In Ruhe (Vagotonie) --- ### **15.** Erläutern Sie den Begriff des "kritischen" Herzgewichtes". * Tritt auf, wenn das Normalgewicht vom Herz welches 300g beträgt extrem überschritten wird * Hierbei wird das kritische Gewicht als 500g definiert, welches durch extreme Belastung oder Krankheiten wie Bluthochdruck erreicht werden kann, da sich das Herz vergrößert um den Körper genug Sauerstoff zur verfügung stellen zu können * Die Folge dieser kritischen Masse ist eine Herzerweiterung aka. Dilatation wobei das Herz nicht mehr genug Blut in den Körper pumpen kann * Es kommt bei mehrfacher erreichung dieser Masse zu einer Herzschwäche --- ### **16.** Beschreiben und charakterisieren Sie das Phänomen des akuten Entlastungssyndroms. * Tritt auf, wenn Höchstleistungssportler plötzlich ihre sportliche Aktivitäten abbrechen * **Grund:** bei plötzlichem Trainingsabbruchkommt es zu einem Missverhältnis zwischen Höchstleistungsregulationen und der fehlenden Belastung ->"Entzugserscheinungen" * **Anfang:** 2-20 Tage nach dem Trainingsabbruch * **Dauer:** mehrere Monate * **Symtome:** Druck/Stiche in der Herzgegend; Appetitstörung; Schlafstörung... # **Lernpfad 2:** ## **Das Gefäßsystem** --- <iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/2t_LYQRnXW4" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe> --- ### **1.** Erläutern Sie kurz Aufbau und Funktion des arteriellen Blutgefäßsystems. #### Aufbau: * ****Drei Schichten: * ***innere Schicht (Endothel):*** glatte Auskleidung der Gefäße * -> geringer Reibungswiderstand * -> wird durch Diffusion aus dem Blutstrom versorgt * ***mittlere Schicht:*** * -> Zusammensetzung: Muskulatur + elastische Fasern * -> wichtig für Durchblutungsregulation * ***äußere Schicht:*** besteht aus lockerem Bindegewebe * -> schützt vor Überdehnung + verbindet aie mit dem umgebenen Gewebe --- ### **2.** Definieren und beschreiben Sie die Funktionen der sogenannten "Windkesselfunktion". * Unter der Windkesselfunktion versteht man den Prozess, in welchem die Arterien den Druckunterschied zwischen Systole und Diastole (Kontraktion und Entspannungsphase) des Herzens verringern * Effekt unterstützt die Aufrechterhaltung des Blutdrucks und verringert des weiteren die Herzbelastung * pulsierender BLutstrom des Herzens wird durch die elastischen Arterien in einen gleichmäßigen Strom aus Volumen umgewandelt --- ### **3.** Stellen Die die Funktion der arteriellen Gefäße vom "muskulären Typ" dar. * bestehen aus dicht gelagerten Bündel glatter Muskulatur * -> können ihre Weite regulieren * Nehmen dadurch Einfluss auf die Blutdruckregulation * Sorgen beim Lagewechsel (Liegen->Stehen) für die schnelle Umverteilung des Blutes --- ### **4** Beschreiben Sie die Bedeutung der Arteriolen für den arteriellen Blutfluss. * entscheiden Rolle bei der Regulierung des peripheren Widerstandes und so auch für die Durchblutung der Körpergewebe * sorgen für die Regulation des Blutflusses --- ### **5.** Erläutern Sie die Bedeutung hydrostatischen und kolloidosmotischen Drucks für den Wasseraustausch im Bereich des Kapillarbettes. ### hydrostatischer Druck * Blutdruck * presst Flüssigkeit aus der Blutbahn in den Zwischenzellraum --> Gewebsdruck wirkt ihm entgegen ### kolloidosmotischer Druck * Eiweißdruck * entsteht durch Eiweißkörper (können wegen ihrer Größe die Gefäßbahn nicht verlassen) * zieht Flüssigkeit im venösen Schenkel der Kapillare gefäßeinwärts => effektiver Filtrationsdruck Flüssigkeit in Zellzwischenräumen abgegeben --- ### **6.** Erläutern Sie, warum Lebererkrankungen zu Ödemen führen können. * Auswärtsfilterung führt zu Ödemen * Lebererkrankung -> bildet nicht ausreichend kolloidosmotisch wirksame Eiweißkörper * Wasser kann nicht in den Gefäßen gehalten werden * tritt in den Zwischenzellraum --- ### **7.** Erläutern Sie das Phänomen der "Blutumverteilung" und beschreiben Sie deren Bedeutung für die sportliche Leistungsfähigkeit. * Anzahl der durchbluteten Kapillare wird nach dem Bedarf der Gewebe reguliert **Bei körperlicher Ruhe** * zahlreiche Kanäle der Mikrozirkulation werden zugunste einer verbesserten Gewebedurchblutung in anderen Bereichen geschlossen * Durch den Verschlussmuskel ( Spinhkter) können ganze Kapillargebiete zeitweilig ganz von der Durchblutung ausgeschlossen werden **Bei körperlicher Bewegung** * Durchblutung lebenswichtiger Organe bleibt sowohl in Ruhe als auch bei Belastung gleich * Durchblutungszunahme in den Leistungsorganen * Bei einem Anstieg des Herzminutenvolumens steigert sich das Blutstromvolumen im Gehirn um das Doppelte, im Koronarkreislauf um das Vierfache und in der Skelettmuskulatur um das 32-Fache --**- ### **8.** Stellen Die die Bedeutung der Muskelpumpe dar und erklären Sie ihr Funktionieren. * Venen besitzen im Extremitätenbereich Klappen, die ein Zurückfließen des Blutes in die Peripherie verhindern und ein Rückstrom damit regulieren können * Unter *Muskelpumpe* versteht man, dass durch Kontraktion der Arbeitsmuskulatur Druck auf die Venen ausgeübt und bei intakten Venenklappen das Blut ausschließlich Richtung Herz gepumpt wird * Beispiel nach intensiven Lauf- und Sprungaktivitäten: -> Sehr starke Durchblutung der unteren Extremitäten -> Bei abruptem Stoppen der Muskelpumpe "versackt" das Blut in der Peripherie (Beine) -> Durch unzureichenden Rückstrom kann es zu Blutleere im Gehirn und damit zum Kollaps kommen -> Vermeidbar durch Weitertraben/Weitergehen (Abwärmen/Auslaufen) nach intensiven Lauf- und Sprungbelastungen, um die Muskelpumpe aktiv zu halten --- ### **9.** Erklären Sie den Sinn der so genannten arteriovenösen Kurzschlussverbindungen. * Kurzschlussverbindung zwischen einer Arteriole und einer Venole, welche zur Durchblutungsregulationen geöffnet und geschlossen werden können. -->Wichtig für die Organdurchblutung und die Wärmeabgabe. --- ### **10.** Erklären Sie den Begriff "Kapillarisierung". * Blutversorgungssituation im Muskel * Kapillare=kleine Blutgefäße im Muskel * Öffnung von Ruhekapillaren; Verlängerung und Erweiterung vorhandener Kapillaren; echte Kapillarneubildung * Möglichkeit zur erhöhter Leistungsfähigkeit durch Vergrößerung des Sauerstoffangebotes --- ### **11.** Erläutern Sie den Sinn einer Kollateralbildung. * Dient zur Sicherung der Blutversorgung eines Gewebegebietes bei einer Verlegung(z.B. Thrombose)oder Verletzung der Blutgefäße. --- ### **12.** Stellen Sie dar, wie sich das Gefäßsystem an Ausdauerbelastungen anpasst. * Akute Anpassung * Bei Ausdauerbelastung werden sämtliche Kapillaren geöffnet und erweitert * Zahl steigt um das 30-50 fache, Fläche vergrößert sich um das 100 fache --> Dadurch bleibt die Verweilzeit des Blutes in den Kapillaren gleich auch wenn die Durchströmung und die Kreislaufzeit stark beschleunigt sind * Längerfristige Anpassung * Erhöhung der Kapillarendichte bzw. -oberfläche durch Kapillarneubildung --- ### **13.** Beschreiben Sie die Vorteile der Fähigkeit einer optimalen "Blutumverteilung" und stellen Sie in diesem Zusammenhang das Phänomen des "Seitenstechens" dar. * eine optimale, belastungsadäquate Blutumverteilung in Richtung der Arbeitsmuskulatur führt zu einer effektiveren Sauerstoffausschöpfung des an die roten Blutkörperchen gebundenen Sauerstoff * die ateriovenöse Sauerstoffdifferenz erhöht sich bei Belastung um ca. das dreifache * Durch die Blutverteilung in die Arbeitsmuskulstur bekommt das Zwerchfell nicht genügend Sauerstoff -> Schmerzen --- ### **14.** Nennen Sie und begründen Sie die Hauptursachen für das "Seitenstechen". * Hauptursachen für das Seitenstechen sind u.a. ein schlechter Trainingszustand, ein ungenügendes Warmlaufen, eine unzureichende Atemtechnik, aber auch umfangreiche Mahlzeiten vor der Belastung * Grund ist eine unzureichend schnelle Blutversorgung aus den "Blutspeichern" (z.B. Milz, Leber, Verdauungstrakt) in die "Leistungsmuskulatur" des Zwerchfells --> es kommt zu einer unzureichenden Sauerstoffversorgung des Zwerchfells ("Motor der Atmung") --> dadurch entsteht in dieser großflächigen Muskelplatte ein Stechen * Ausdauertraining führt durch eine verbesserte Kapillarisierung zu einer verbesserten intramuskulären Blutverteilung und somit zu einer allgemein schnelleren Blutumverteilung bei Belastungsbeginn --- ### **15.** Begründen Sie, warum es vor allem bei einem Ausdauertraining zu einer Kapillarisierung kommt. Kapillarisierung= Öffnung von Ruhekapillaren, Verlängerung und Erweiterung vorhandener Kapillaren oder Kapillarneubildung * während Ausdauerbelastungen werden sämtliche Kapillaren geöffnet und zusätzlich erweitert (Zahl der offenen Kapillaren steigt um das 30-50fache an) * dadurch wird gewährleistet, dass die Verweilzeit des Blutes in den Kapillaren normal bleibt und optimale Bedingungen für den Sauerstoff- und Substrataustausch gegeben sind --- # **Lernpfad 3:** ## **Das Blut** --- Einstiegsvideo: https://www.sofatutor.com/t/6U48 --- ### **1.** Stellen Sie die Bedeutung des Blutes für die Funktionstüchtigkeit des Herz-Kreislaufsystems dar. * Atmungsfunktion: * Blut transportiert Sauerstoff zu den Zellen und Kohlenstoffdioxid zu der Lunge * Transportfunktion: * Wichtige Nährstoffe (z.B. Eiweiße oder Kohlenhydrate) werden zu den Zellen transportiert * Spülfunktion: * Reinigung des Körpers von Schad - und Abfallstoffen * Pufferfunktion: * Säure-Basen-Gleichgewicht wird aufrecht erhalten * Wärmetransport: * Aufrechterhaltung der Körpertemperatur durch große Wärmekapazität * Abwehrfunktion: * Produktion von Antikörpern, Gerinnung bei Verletzungen, * -> nur weil das Blut fähig ist diese Aufgaben zu erfüllen ist die Funktionstüchtigkeit des Herz-Kreislaufsystems gewährleistet --- ### **2.** Nennen Sie einige wichtige Transportfunktionen des Blutes. ### Atemfunktion * Antransport von Sauerstoff, Abtransport von Kohlenstoffdioxid ### Nährfunktion * Versorgung der Körperzellen ### Spülfunktion * Entsorgung der Gewebe ### Steuerungsfunktion * chemische Steuerung des Gesamtorganismus (u.a. über Hormone) ### Abwehrfunktion * Transport von Antikörpern und Abwehrzellen --> Abwehr eingerdrungener Krankheitserreger/Fremdkörper --- ### **3.** Beschreiben Sie die unterschiedliche Funktion von roten und weißen Blutkörperchen. * Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) -> verantwortlich für Sauerstoffübertragung -> zuständig für Kohlenstoffdioxidabtransport * Weiße Blutkörperchen (Leukozyten) -> biologische Abwehr von Fremdstoffen, Bakterien und Schmutzpartikeln --- ### **4** Erläutern Sie kurz sie Bedeutung der Blutstillung. * Schutz vor lebensbedrohlichen Blutverlusten, indem verletzte Gefäße verschlossen werden --- ### **5.** Beschreiben Sie die längerfristigen Anpassungen des Blutes an ein Ausdauertraining. * Vergrößerung des Blutvolumes (bis zu 40%) * Abnahme des Hämakrotits --> dünnflüssigeres Blut * Herz kann Blut mit weniger Druck in die Muskulatur befördern * Vermehrte Eiweißanteile im Blut --> Anzahl der roten Blutkörperchen nimmt zu --- ### **6.** Erklären Sie die Bedeutung einer ausdauertrainingsbedingten "Blutverdünnung". * trainingsbedingte Plasmazunahme * Vermehrung der im Blut befindlichen Eiweißanteile -> erhöhen das Wasserbindungsvermögen * Zahl der roten Blutkörperchen nimmt zu (Sauerstofftransport) * absolute Zunahme der Erithrozyten bei gesenktem Hämatokrit --- ### **7.** Nennen Sie die wichtigsten Pufferfunktionen des Blutes. * Als Blutpuffer wird ein sehr komplexes Puffersystem des Blutes bezeichnet, das den pH-Wert des Blutes in engen Grenzen abpuffert. * Eingestellter pH-Wert des Menschen liegt bei 7,35-7,45 * Hämoglobin (35% der Gesamtpufferkapazität des Blutes) wirkt im Sauerstoffkreislauf als Puffer * Kohlensäure-Bicarbonat-System (53% der Gesamatpufferkapazität des Blutes) durch das Enzym Carboanhydrase katalysiert * Proteinatpuffer (ungf. 7% der Gesamtpufferkapazität des Blutes) Plasmaproteine wirken dank einem amphoteren Charakers als Puffer * Phosphatpuffer (5% der Gesamtpufferkapazität des Blutes) große intrazelluläre Bedeutung --- # **Lernpfad 4:** ## **Das Atmungssystem** --- https://www.sofatutor.com/t/78tX --- ### **1.** Stellen Sie die wesentliche Zielsetzung der Atmung dar. * Sauerstoff ermöglicht die notwendigen energieliefernden Verbrennungsvorgänge im Organismus, sodass verwendbare Energie (ATP) zur Verfügung gestellt werden kann. * Während der Oxidation der energieliefernden Nährstoffe entsteht nicht nur Energie, sondern auch Wasser und Kohlendioxid. * Kernaufgabe der Atmung ist schließlich der Gasstoffwechsel, also die Aufnahme von Sauerstoff und Abgabe von Kohlendioxid. --- ### **2.** Beschreiben Sie die Aufgaben der oberen und unteren Luftwege. * Die eingeatmete Luft wird einer mehrfachen Kontrolle und Aufbereitung unterzogen --> danach gelangt diese zu den Alveolen * sind nicht an dem Gasaustausch beteiligt --- ### **3.** Erläutern Sie die besonderen Vorzüge der Nasenatmung gegenüber der Mundatmung. * die eingeatmete Luft wird bei der Nasenatmung gereinigt, vorgewärmt, angefeuchtet und einer Geruchskontolle unterzogen * dies geschieht durch die Schleimhautoberfläch --- ### **4.** Stellen Sie die Notwendigkeit der Mundatmung für das Erreichen maximaler Ausdauerleistungen dar. * aerodynamischer Strömungswiderstand bei der Mundatmung nur etwa halb so groß wie bei der Nasenatmung -> Mundatmung bei körperlichen Belastungen, bei denen ein großes Atemminutenvolumen erforderlich ist, von Bedeutung (z.B. beim Joggen) --- ### **5.** Erläutern Sie, auf welche Weise die Lunge ihre innere Oberfläche maximiert. - starke Aufzweigung des Bronchialbaumes = max. innere Oberfläche --> In der Alveolenstruktur ist das Prinzip der Oberflächenmaximierung optimal verwirklicht - Gesamtoberfläche der Alveolenmembran beträgt 70 bis 120 Quadratmeter --> Ist 40 - 60 mal größer als die Körperfläche - Die Alveolen stellen das Funktionselemt der Lunge dar, in dem der Gasaustausch abläuft (in den Lungenbläschen) - Größe der Alveolen ist bei der Geburt kleiner - Wachstum der Alveolen erfolgt nur durch die Vergrößerung und Ausdifferenzierung der vorhandenen Lungenbläschen --- ### **6.** Stellen Sie die wesentlichen Aspekte der Atemmechanik dar. * Volumenänderung des Brustraums * Einatmen (aktiver Vorgang) ->gleichzeitiges senken des Zwerchfells und anheben der Rippe -> Vergrößerung des Brustraumvolumens ->intrathorakalen Druckabfall -> Einströmen der Luft --> Kontraktion der Atemmuskeln des Brustkorbes und Zwerchfells * Ausatmen (passiver Vorgang) -> die während der Einatmung gedehnten Lunge strebt zurück in den Ausgangszustand --- ### **7.** Erklären Sie den unterschiedlichen Energiebedarf bei der Atemarbeit in Ruhe und bei maximaler Ausbelastung. ### in Ruhe * 1% des Grundumsatzes (1% der Gesamtsauerstoffaufnahme) --> Frequenz von 15 Atemzügen/min gering ### erschöpfte Belastung * 25-30% des Grundumsatzes (bis zu 15% der Gesamtsauerstoffaufnahme) --> Sauerstoffbedarfs des Zwerchfells steigt an --- ### **8.** Nennen und charakterisieren Sie die wichtigsten statischen Ventilationsgrößen. * Zeitfaktor spielt keine Rolle * Vitalkapazität (VK) gibt Auskunft über die Reserve des Lungenvolumens * je höher die Vitalkapazität, desto größer die Sauerstoffaufname * Residualvolumen (RV) vergrößert sich zwischen dem 25. und 60. Lebensjahr um 30-35% der Gesamtkapazität * VK nimmt ab und RV nimmt zu --> Versteifung des Brustkorbs und Abnahme der Lungenelastizität --- ### **9.** Zeigen Sie auf, wie sich durch Ausdauertraining die dynamischen Ventilationsgrößen an die Belastung anpassen. * dynamische Ventilationsgröße spielt der Zeitfaktor eine Rolle * zu ihr zählen Atemfrequenz, Atemminutenvolumen, Atemstoßtest und der Atemgrenzwert * Die Atemfrequenz (AF) steigt bei von 12-16 Atemzüge/min auf 40-60 bei Sportlern * Das Atemminutenvolumen (das Produkt aus Atemfrequenz und Atemzugvolumem) liegt in Ruhe bei 6-8 l/min -> bei Belastung steigt es bei Untrainierten auf 100-120 l/min und bei Trainierten auf bis zu 250 l/min * es ist abhängig vom Alter, Geschlecht und Trainingsgrad * Atemstoßtest dient mehr zur Untersuchung auf Ventilationstörungen * Atemgrenzwert (AGW) drückt die globale ventilatorische Leistungsfähigkeit des Atemsystems aus --- ### **10.** Stellen die die gemeinsamen Ökonomisierungsmechanismen von HMV und AMV unter Ruhe- und Belastungsbedingungen bei Untrainierten und Trainierten dar. * HMV bei Untrainierten unter Belastung:steigerung um dem Körper genug Sauerstoff zur verfügung zu stellen (3x Herzfrequenz, ungf 15% mehr Schlagvolumen und 18l HMV) * HMV bei Untrainierten im entspannten Zustand:bei submaximaler Belastung gleiches HMV ca. 5 * HMV bei Trainierten unter Belastung:steigerung um dem Körper genug Sauerstoff zur verfügung zu stellen (3,5x Herzfrequenz, ungf 25% mehr Schlagvolumen und 39 HMV) * HMV bei Trainierten im entspannten Zustand:bei submaximaler Belastung gleiches HMV ca. 5 * AMV bei Untrainierten unter Belastung:120 l/min * AMV bei Untrainierten im entspannten Zustand:90 l/min * AMV bei Trainierten unter Belastung:250 l/min * AMV bei Trainierten im entspannten Zustand:200 l/min --- ### **11.** Erläutern Sie die Begriffe "Lungenventilation" und "Totraumventilation". * Lungen- oder auch alveoläre Ventialtion bezeichnet den Anteil der Gesamtventilation der in den Lungenbläschen zum Gasaustausch kommt * die Differnz zwischen der Gesamtventilation und der Lungenventilation ergibt die Totraumventilaton --- ### **12.** Beschreiben Sie den Unterschied zwischen anatomischem und funktionellem Totraum. anatomischer Totraum: * umfasst die Atemwege bis zur Brochiolen-Alveolen-Grenze * Volumen beträgt beim Erwachsenen ca. 150 ml * dadurch strömen nur etwa 300 ml, statt 450 ml bis in die Lungenblässchen um dort an dem Gasaustausch teilzunehmen * wirkt sich nachhaltig auf die Frischluftversorgung der Lunge aus funktioneller Totraum: * umfasst alle Räume, in denen kein Gasaustausch stattfindet, demnach auch die nicht durchbluteten, aber belüfteten Lungenbläschenbezirke --- ### **13.** Begründen Sie, warum bei einer Steigerung des AMV eine Erhöhung des AZV günstiger ist, als eine Steigerung der AF. * Das tiefe Einatmen (Erhöhung des AZV) ist zum einen aus energetischer Sicht ökonomischer als das schnelle Atmen (AF) * Zum anderen wirkt sich eine Steigerung des AZV auch günstiger auf die Verringerung der Totraumluft aus --> bessere Versorgung von Frischluft und somit auch bessere Durchblutung der jeweiligen Bereiche ### **14.** Erläutern Sie den Nutzen der "Rechtsverschiebung" der Sauerstoffbindungskurve bei Belastung * Die Rechtsverschiebung der Sauerstoffbindungskurve bei Belastung begünstigt trotz ansteigender Körpertemperatur, Zunahme des Kohlenstoffdioxid-Patialdrucks und Abfall des pH-Wertes die Sauerstoffabgabe im Gewebe, ohne die Sauerstoffsättigung im Bereich der Lunge wesentlich zu beeinträchtigen ### **15.** Beschreiben Sie die Anpassungserscheinungen des Atmungssystems an ein Ausdauertraining. * Ausdauertraining führt zur Optimierung der Atmungsregulation -> Ökonomisierung der Atmung * Körper stellt sich quantitativ schneller auf die Erfordernisse ein ->steigert qualitativ das Atemminutenvolumen durch Zunahme des Atemzugsvolums * Totraumventilation wird reduziert -> mehr Frischluft * geringere Atemfrequenz * schnellere Normalisierung der Atmung * Hypertrophie der Atemmuskulatur * Ökonomie des Atmens ist wichtig damit die Atemmuskulatur nicht in Konkurrenz mit der Arbeitsmuskulatur tritt * oft weniger Seitenstechen und toter Punkt (Schwere in den belasteten Muskeln, Atemnot und Schwäche) --- ### **16.** Erklären Sie das Zustandekommen des "Toten Punktes". * - Starke Ausdauerbelastung in der Anfangsphase eines Trainings -> Minderdurchblutung der Muskulatur, Unzureichende Sauerstoffversorgung, Umstellungsschwierigkeiten in Stoffwechsel und Kreislaufsystem -> erheblicher Leistungsabfall und starke Atemnot