Arbeitsblatt: Werkstatt Mensch

Der menschliche Körper Eine Werkstatt für die Mittelstufe rund um das Thema des menschlichen Organismus Zyklus 2 erkunden ordnen anwenden reflektieren zeichnen recherchieren vermuten lesen vergleichen basteln In Zusammenarbeit mit NaTech Seite 1 Werkstattpass Wichtige Informationen zur Werkstatt Die in der Postenübersicht fett markierten Posten sind obligatorisch. Davon werden Fragen in der Prüfung gestellt. Die Anzahl der Figuren am oberen Blattrand zeigen dir an, ob der Posten in Einzel- oder Partnerarbeit zu lösen ist. Einzelarbeit Partnerarbeit Löse die Posten erst mit Bleistift – korrigiere dann die Posten und schreibe danach in deiner schönsten Schrift die Lösung nochmals hin. Alle Posten werden sorgfältig gelöst – schöne Schrift und Gestaltung. Das Forscherheft wird benotet. Falls dir einmal ein Fehler unterläuft, mit Bleistift durchstreichen und mit Bleistift darüberschreiben. Alle Posten müssen kontrolliert und allenfalls verbessert werden. Die Kontrollblätter findest du bei der Lehrperson. Nummer Postenbeschreibung Erledigt LP 1.1 Dein Körperpass 2.1 Das menschliche Skelett 2.2 Quiz zum menschlichen Skelett 2.3 Lückentext zum menschlichen Skelett 2.4 Röntgenaufnahmen des Skeletts 3.1 Die Gelenke unseres Körpers 4.1 Wirbelsäule, Hände und Füsse 4.2 Bastle eine bewegliche Hand 5.1 Die Organe 6.1 Das Auge 6.2 Sinnestäuschungen 7.1 Die Muskulatur 8.1 Herz, Atmung und Blutkreislauf 9.1 Die Verdauung 9.2 Die Nährstoffe 10.1 Der Aufbau und die Funktion der Zellen 10.2 Die pflanzliche Zelle 10.3 Zusatzinformationen zu den Zellen 11.1 Die Veränderungen des Erwachsenwerdens 12.1 Zusammenfassung 13.1 Gruppenarbeit 14.1 Titelblatt Seite 2 Posten 2.1 Das menschliche Skelett Aufbau der Knochen Ein erwachsener Mensch verfügt über mindestens 206 Knochen. Erstaunlich dabei ist, dass die Hälfte davon in den Händen und Füßen zu finden ist. Das Skelett macht unseren Körper stabil und dient gleichzeitig als Schutz für unsere inneren Organe, wie Herz und Lunge. Das menschliche Skelett wird eingeteilt in „Schädel, „Wirbelsäule, „obere Gliedmaßen, „Brustkorb und „untere Gliedmaßen. Unser größter Knochen ist der Oberschenkelknochen. Der kleinste befindet sich in unserem Ohr, der so genannte Steigbügel. Er ist nur etwa 3 mm groß. Viele Knochen sind durch ein Gelenk mit anderen verbunden und dadurch beweglich. Ohne Gelenke wäre unser Körper ganz steif. Knochen bestehen aus einer gummiartigen Grundmasse, in die harter Knochenkalk eingelagert ist. Das macht die Knochen sehr stabil und gleichzeitig elastisch. Es gibt verschiedene Knochenarten, die anhand ihrer Form unterschieden werden können. Plattenknochen Die flachen Knochen des Schädels, des Brustbeins, des Beckens und des Schulterblatts nennt man Plattenknochen. Sie haben keinen Hohlraum. Abbildung 1.1 Kurze Knochen Die kurzen Knochen, zu denen die Hand- und Fußwurzelknochen sowie die Wirbelknochen zählen, besitzen ebenfalls keinen Hohlraum. Röhrenknochen Die langen Oberarm- und Ellenknochen beispielsweise bezeichnet man als Röhrenknochen. Sie sind groß und lang gestreckt und der Knochenschaft des Oberarmknochens ist röhrenförmig gebildet. Röhrenknochen sind von einer durchbluteten Knochenhaut umhüllt. Diese sorgt für das Knochenwachstum und ernährt den Knochen. Des Weiteren ist die Knochenhaut von Nervenbahnen durchzogen. Zudem sind die Röhrenknochen von Blutgefäßen durchsetzt, sie enthalten eine Markhöhle mit rotem Knochenmark, in dem rote Blutkörperchen gebildet werden. Die Röhrenknochen zeichnen sich durch eine leichte Bauweise aus, die dennoch eine hohe Stabilität und Schlagfestigkeit bietet, besonders an den Gelenken, z. B. durch die Knochenbälkchen am Gelenkkopf. Beschrifte nun Abbildung 1.1 des Querschnitts. Nutze die im oberen Text unterstrichenen Wörter. Seite 3 Beschrifte nun die einzelnen Knochen des Skeletts. Nutze dazu die Begriffe in der Box Seite 4 Schneide nun die einzelnen Teile des Skeletts aus und klebe es auf ein separates Blatt. Seite 5 Zusatzposten 2.2 Quiz zum menschlichen Skelett Suche das passende Pärchen und schreibe die Nummer in die Spalte ganz rechts. Weitere Quiz sind auf LearningView unter Posten 2.2 aufgeschaltet. 1 2 3 4 5 Er sitzt auf der Wirbelsäule und schützt unser Gehirn. Er besteht aus 12 Rippenpaaren und einem Brustbein. Er schützt die Lunge und das Herz. Sie besteht aus vielen kleinen Knochenscheiben und geht vom Becken bis zum Kopf. So nennt man den vorderen, flachen Teil auf dem Brustkorb. So nennt man den Knochen, der vom Ellbogen bis zum Handgelenk (unter Daumen) führt. 6 So nennt man den anderen Unterarmknochen. 7 Es hat eine „Schmetterlings-form. Darin enden die Beinknochen. 8 Darin befinden sich viele kleine Zehenknochen. 9 Er besteht aus den zwei Knochen Wadenbein und Schienbein. 10 Er besteht aus den zwei Knochen Elle und Speiche. 11 12 13 14 15 Es läuft schräg über den oberen Brustkorb vom Brustbein bis zum Oberarm. Er ist der größte und längste unserer Knochen und endet im Becken. Sie besteht aus vielen kleinen Knochen und den Fingerknochen. So nennt man den dickeren Knochen des Unterschenkels. So nennt man den dünneren Knochen des Unterschenkels. 16 So nennt man alle Teile des Körpers, die vom Rumpf wegführen. 17 So nennt man den mittleren Teil des Körpers. 18 So nennt man alle 206 Knochen unseres Körpers. das Becken das Brustbein der Brustkorb die Elle der Fuss die Gliedmaßen die Hand der Oberschenkel der Rumpf der Schädel das Schienbein das Schlüsselbein das Skelett die Speiche der Unterarm der Unterschenkel die Wirbelsäule das Wadenbein Seite 6 Zusatzposten 2.3 Lückentext zum menschlichen Skelett Versuche die fehlenden Wörter im Lückentext auszufüllen. Seite 7 Zusatzposten 2.4 Röntgenaufnahmen des Skeletts Bist du schon einmal vom Fahrrad gefallen oder beim Skifahren gestürzt? Manchmal schmerzt anschließend dein Bein, deine Hand oder dein Arm. Wenn der Schmerz auch nach einigen Stunden nicht vorübergeht, musst du zum Arzt oder in ein Kinderkrankenhaus gehen. Dort können die Ärzte feststellen, ob einer deiner Knochen vielleicht gebrochen ist. Dazu wirst du geröntgt. So genannte „Röntgenstrahlen machen Fotos von deinen Knochen. Du wirst durchleuchtet, als wären deine Haut und deine Muskeln durchsichtig. Diese besonderen Strahlen hat der Physiker Wilhelm Conrad Röntgen im Jahr 1901 entdeckt. Er hat dafür den ersten Nobelpreis für Physik bekommen. Erkennst du die verschiedenen Röntgenausschnitte, welche abgebildet sind? Was ist speziell an der Abbildung 1.2? Abbildung 1.2 1) 2) 3) 4) 5) 6) Seite 8 Posten 3.1 Die Gelenke unseres Körpers Die Arten der Gelenke Die Knochen des Skeletts selbst sind starr und unbeweglich. Überall dort, wo zwei Knochen zusammentreffen, sitzen deshalb Gelenke. Ohne sie könntest du dich überhaupt nicht bewegen. Es gibt verschiedene Arten von Gelenken. Unser Körper besitzt über 100 von diesen Verbindungen. Die Abbildung rechts zeigt dir eine Zusammenstellung der wichtigsten Gelenke. Scharniergelenk Dieses Gelenk ist die einfachste Gelenkart. Es lässt sich nur beugen und strecken, also vorwärts und rückwärts in einer Richtung bewegen Eigelenk Dieses Gelenk sieht ähnlich aus wie das Kugelgelenk, jedoch ist es eher eiförmig. Es lässt sich beugen und strecken, außerdem sind damit auch seitliche Bewegungen möglich. Sattelgelenk Dieses Gelenk sieht einem Reitsattel ähnlich. Es lässt sich in zwei Richtungen bewegen, zur Seite und hoch und runter. Kugelgelenk Dieses Gelenk hat einen kugelförmigen Gelenkkopf. Es ermöglicht Bewegungen in viele Richtungen. Es lässt sich von oben nach unten und von vorne nach hinten bewegen. Zapfengelenk Dieses Gelenk wird auch Radgelenk genannt. Der Gelenkkopf hat die Form einer Walze, er bewegt sich innerhalb eines „Ringes. Damit sind nur Drehbewegungen möglich. Seite 9 Schaue dir vor dem Erledigen der nächsten Aufgabe zuerst das lebensgrosse Skelett im Klassenzimmer an. Untersuche die Gelenke. Schreibe anschliessend die Gelenke (Scharniergelenk, Kugelgelenk, Sattelgelenk, Zapfengelenk, Eigelenk) unter das richtige Bild. Finde für jedes Gelenk ein Beispiel, wo dieses in unserem Körper vorkommt: Scharniergelenk: Eigelenk: Sattelgelenk: Kugelgelenk: Zapfengelenk: Seite 10 Aufbau eines Gelenks Überall dort in unserem Körper, wo zwei Knochen beweglich miteinander verbunden sind, befindet sich ein Gelenk. Ein solches Gelenk ist aus mehreren Schichten aufgebaut. In ihrem Aufbau sind alle Gelenke ähnlich. Ein Knochen ragt mit seinem vorgewölbten Gelenkkopf in eine entsprechende schalenförmige Vertiefung des anderen Knochens, die Gelenkpfanne. Beide Knochenenden sind mit Knorpel überzogen, wodurch eine Stoßdämpfung entsteht und damit andere Verletzungen verhindert werden. Als Gleitmittel wirkt die Gelenkschmiere, welche von einem dünnen Häutchen, der Gelenkkapsel, umschlossen wird. Außerdem liegen außen auf der Gelenkkapsel feste Gelenkbänder. Sie erhöhen die Stabilität des jeweiligen Gelenkes Beschrifte nun Abbildung 2 des Querschnitts. Nutze die im oberen Text unterstrichenen Wörter. Abbildung 2 1) 2) 3) 4) 5) 6) Die Abbildungen 3 und 4 zeigen verschiedene Gelenktypen, um welche handelt es sich? 3 Abbildung 3 4 Abbildung 4 Seite 11 Das Ellenbogengelenk Das Ellenbogengelenk ist einer der kompliziertesten Gelenke unseres Körpers, weil darin drei Knochen miteinander beweglich verbunden sind. Deshalb ermöglicht es besonders vielseitige Bewegungen. Probiere folgende Bewegungen aus: • Halte Arm und Hand gestreckt und drehe die Handfläche abwechselnd nach oben und nach unten. • Halte Arm und Hand gestreckt, die Handfläche zeigt nach oben, und führe die Handfläche an die Schulter desselben Arms. • Kombiniere beide Bewegungen. Eine Erklärung dieser Beweglichkeit kannst du durch einen Vergleich des Ellenbogengelenkes mit technischen Gelenken finden. Abbildung 5 Ellenbogengelenk Technisches Ellenbogengelenk Seite 12 Halte nach diesen praktischen Übungen zum Ellenbogengelenk deine Erkenntnisse fest • Male bei der Abbildung 5 die Elle, die Speiche und den Oberarmknochen in drei verschiedenen Farben aus. • Welche Teile des technischen Gelenks entsprechen Elle, Speiche und Oberarmknochen? Male die richtigen Teile wie in der Abbildung 5 aus. • Erkläre nun deine Armbewegungen. Welches Gelenk hast du bei der ersten Bewegung betätigt, welches bei der zweiten? Seite 13 Posten 4.1 Die Wirbelsäule, Hand- und Fußgelenke Der Aufbau der Wirbelsäule Das Zentrum unseres Skeletts ist die Wirbelsäule. Sie hält Kopf und Rumpf aufrecht. Die Wirbelsäule setzt sich aus 26 Knochen zusammen. Im Knochenmark der Wirbelsäule werden die roten Blutkörperchen gebildet. Die Wirbelsäule ist die stützende Längsachse der Wirbeltiere. Die Bauweise ist bei all diesen Tieren dieselbe: Eine Reihe miteinander verbundener Wirbelknochen. Frösche haben je nach Art zwischen 9 und 100 Wirbelknochen, Kängurus und Katzen rund 50, Schlangen über 400 und der Mensch etwa 26. Die Wirbelsäule des Menschen hat eine S-Form. Zwischen den Wirbeln hat es «Pölsterchen» oder «Gummikissen», die Bandscheiben. In der Mitte der Wirbelsäule befindet sich ein Strang von Nerven; das Rückenmark. Erkundige dich an den folgenden Orten über die Wirbelsäule NaTech-Themenbuch, Seite 34 im Abschnitt „Wie du gehst und stehst Auf LearningView unter Posten 4 Gestalte anschliessend eine Themenseite auf ein separates, weisses A4-Blatt. Gehe dabei wie folgt vor. 1. Schaue dir das Gestaltungsbeispiel auf LearningView an (Posten 4) 2. Schneide danach die Bilder der Wirbelsäule, des Fusses und der Hand aus 3. Gestalte nun deine Themenseite. Klebe dazu die die drei Bilder, ähnlich wie im Beispiel auf LearningView gezeigt, auf das Blatt. Beschrifte die einzelnen Teile. Die 21 Begriffe im Kästchen helfen dir dabei. Drittes Fingerglied Schienbein Zehenknochen Steissbein Mittelfussknochen Zweites Fingerglied Wadenbein Axis Mittelhandknochen Lendenwirbel (5) Brustwirbel (12) Atlas Fusswurzel Kreuzbein Fusswurzelknochen Sprungbein Halswirbel (7) Handwurzelknochen Erstes Fingerglied Kahnbein Ferse Seite 14 Seite 15 Zusatzposten 4.2 Bastle eine bewegliche Hand Die gesamte Anleitung findest du als Video auch auf LearningView unter „Posten 4 Zusatz Du brauchst: • • • • • 1 Blatt Papier Einen Filzstift einige Strohhalme Wolle (5 ca. 30 cm) Schere, Kleber, Stift, Nadel und ein Stück Karton Bastelanleitung 1. 2. 3. 4. 5. Zeichne deine eigene Hand auf einem Blatt Papier nach und schneide sie aus. Mit der Schere die Strohhalme in 14 kleine Stücke und 5 etwas längere Stücke schneiden Klebe die ausgeschnittenen Strohhalme auf die gezeichnete Hand, wie es auf dem Bild gezeigt wird. Den Wollfaden nun einfädeln und einen Knoten in das eine Ende des Fadens knoten. Auf der Rückseite der Hand an der Spitze des Finders ein Loch hineinpiksen und oben nach unten durch die Strohhalm-„Knochen fädeln. Stelle sicher, dass die Knoten oben an den Fingern gut halten! Jetzt kann man durch sanftes Ziehen an den Wollfäden die Finger authentisch bewegen! Seite 16 Posten 5.1 Die Organe Ein Organ ist ein Körperteil eines Lebewesens, also auch vom Menschen. Alle Organe zusammen nennt man Organismus. In unserem Körper gibt es ganz viele Organe und sie alle haben bestimmte Aufgaben. Eine Vielzahl von Organen ist lebensnotwendig. Zusammen arbeiten die Organe wie eine Fabrik mit verschiedenen Abteilungen. Das zum Beispiel pumpt Blut durch die Adern. Ein anderes atmet, damit wir nicht ersticken: Das ist die. Wieder andere Körperorgane verdauen unser Essen. Das sind der und der. Ausserdem gibt es noch die Leber, die Milz, die Nieren, das Gehirn und viele andere. Auch Muskeln und Knochen sind Organe. Das grösste Organ des Menschen ist die. Innere Organe sind: Äussere Organe sind: Organe, die sich durch ihre Grösse und Gestalt vom Rest des Körpers abgrenzen und die einzeln/an einer Stelle im Körper vorliegen. Organe, die sich über den gesamten Körper erstrecken und nicht ‘etwas Einzelnes sind. Zum Beispiel das Herz, die Lunge oder die Leber Zum Beispiel die Haut oder das Nervensystem Man unterscheidet die Organe nach «inneren» und «äusseren» Organen, anhand ihrer Aufgabe, Form und Funktion. Manche inneren Organe gibt es im Körper nur einmal, andere zweimal. Diese nennt man auch „paariges Organ. Hierzu gehört beispielsweise die Lunge mit ihren beiden Lungenflügeln und die Nieren. Da es in einem Körper nur ein Herz gibt und nur eine Leber, gehören diese nicht zu den paarigen Organen. Von den paarigen Organen kann man auf eines verzichten, wenn beispielsweise eines stark an Krebs erkrankt ist. Man kann zum Beispiel mit nur einer Niere leben oder mit nur einem Lungenflügel. Das ist der Vorteil der paarigen Organe. Auf die meisten Organe kann man nicht verzichten, ohne sie würden wir sterben. Manche Organe kann man, wenn sie krank sind und nicht mehr gesund werden können, durch künstliche Organe ersetzen. Das geht aber nicht bei allen Organen. In vielen Fällen kann man auch das kranke Organ eines Menschen gegen das gesunde eines anderen Menschen oder sogar eines Tieres austauschen. Diejenigen, die ihre Organe an kranke Menschen weitergeben, heissen Organspender. Seite 17 Aufgaben der einzelnen Organe • Die Aufgabe des ist es, das Blut in alle Teile des Körpers zu pumpen. So werden alle Körperteile und Organe mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. • Die brauchen wir zum Atmen. Sie nimmt den Sauerstoff aus der Atemluft aus und gibt ihn an das Blut weiter. • Die filtert Giftstoffe aus dem Blut. Ausserdem speichert sie Nährstoffe wie Zucker oder Vitamine und gibt sie kontrolliert an das Blut ab, wenn sie von unserem Körper gebraucht werden. • Diesorgen dafür, dass die Wassermenge im Körper etwa gleichbleibt und sie filtern gleichzeitig Abfallstoffe aus dem Blut. Die Abfallstoffe werden als Urin ausgeschieden. Das gereinigte Blut hingegen fliesst wieder zum Herzen zurück. • Der sammelt die Nahrung und verflüssigt sie mithilfe der aggressiven Magensäure. Der beginnt damit, einige Nährstoffe aus der Nahrung herauszulösen. • Im findet der grösste Teil der Verdauung statt. Durch unzählige, winzige Falten hat der eine riesige Fläche (180 Quadratmeter), die er braucht, um die Nahrung gut zu verteilen und um an alle Nährstoffe heranzukommen. Seite 18 • Der entzieht Wasser aus dem unverdaulichen Nahrungsrest und gibt es dem Körper zurück, damit er nicht austrocknet. Bakterien zersetzen hier gleichzeitig die letzten Nahrungsreste, übrig bleibt Kot. • Das ist die Schaltzentrale unseres Körpers. Es wiegt etwa 1300 Gramm und ist in eine linke und eine rechte Hälfte aufgeteilt. Die linke Seite steuert die rechte Körperhälfte und umgekehrt. Die drei Hauptteile können in (Steuert das Denken), (Gleichgewicht und Koordination) und das (Atmung, Herz-, Verdauungs- und andere lebenswichtige Funktionen) unterteilt werden. Welches ist deiner Meinung nach das wichtigste innere Organ und warum? Schneide die einzelnen Organe aus und klebe sie auf der vorangegangenen Seite passend zu der Beschreibung. Wenn du die Organe zuordnen konntest, darfst du am Torso versuchen, die Organe an ihren richtigen Platz zu setzen. Gehe dabei bitte vorsichtig vor. Seite 19 Um deine Erkenntnisse aus der vorhergehenden Aufgabe festhalten zu können, ergänze nun die folgende Darstellung und beschrifte die einzelnen Organe. Seite 20 Posten 6.1 Das Auge Dieser Posten hat eine Einstiegsaufgabe • Bildet dazu Zweiergruppen • Betrachtet gegenseitig eure Augen • Was könnt ihr erkennen? • Wie ist das Auge aufgebaut? • Wo befinden sich die Augen im Gesicht? • Versucht hier, das Auge eures Gegenübers abzuzeichnen (Maximal 10 Minuten Zeit). • Versuche nun, die Einstiegsfragen zu lösen 1) Wie sind die Augen geschützt? 2) Wozu dienen die Augenlider mit den Wimpern? 3) Was können wir mit dem oberen Augenlid machen. Probiere aus und schreibe es auf. Lies nun den Text zu den genaueren Informationen rund um das Auge. Das Auge ruht geschützt in der Augenhöhle, einem Teil des Schädelknochens. Es ist kugelförmig und wird auch Augapfel genannt. Von aussen kann man verschiedene Teile des Auges erkennen. • Das Augenlid, das mit jedem Lidschlag Tränenflüssigkeit verteilt und das Auge reinigt, schützt das Auge. • Die Aussenwand besteht aus mehreren, übereinander liegenden Hautschichten. Ganz aussen ist die weisse Lederhaut, sie schützt das Auge. Im oberen, nicht sichtbaren Bereich setzen die Muskeln an, mit denen wir das Auge drehen können. Seite 21 • Über dem Augapfel befindet sich die glasklare äussere Augenhaut, die Hornhaut. Dort, wo das Licht in das Auge eindringt, wird die Augenhaut durchsichtig und wird Hornhaut genannt. Sie muss ständig mit Tränenflüssigkeit befeuchtet werden. • Die Schicht darunter heisst Aderhaut. Sie ist reich an Blutgefässen und versorgt das Auge mit Nährstoff und Sauerstoff. • Die Farbe der Augen kann man an der Regenbogenhaut, auch Iris genannt, erkennen. Die Regenbogenhaut lässt sich durch Muskeln je nach Lichteinfall zusammenziehen oder erweitern (entspannen). Wenn man also sagt: «Du hast blaue Augen» dann meint man damit die Farbe der Iris. • Die Öffnung in der Mitte der Regenbogenhaut nennt man Pupille. Für uns ist sie als schwarzer Kreis in der Augenmitte erkennbar. Je nach Helligkeit, lässt die Regenbogenhaut viel oder weniger Licht durch die Pupille in das Innere des Auges. • Die innere Schicht ist die Netzhaut (Retina) mit den lichtempfindlichen Nervenzellen oder Sehzellen. Wir unterscheiden dabei Stäbchen- oder Zapfenzellen. Dort, wo der Sehnerv das Auge verlässt, ist die Netzhaut unterbrochen. Diese Stelle nennt man „Blinder Fleck. • Hinter der Iris befindet sich die elastische Augenlinse. Mit Hilfe der Augenlinse, die sich zusammenziehen und ausdehnen kann, wird das Bild, das ins Auge gelangt, scharf eingestellt. Dabei wird es verkehrt auf der Netzhaut abgebildet. • Zwischen der Hornhaut und der Linse ist das Kammerwasser. • Im Augeninneren befindet sich der gallertartige Glaskörper. • Direkt gegenüber der Pupille liegt der Gelbe Fleck (Makula), ein Bereich der Netzhaut, mit der grössten Dichte von Zapfen. • Am oberen und unteren Augenlid wachsen kleine Härchen, die Wimpern. Sie sollen verhindern, dass Staubkörnchen in das Auge gelangen können. • Über dem Auge wächst die Augenbraue. Sie verhindert, dass salziger Schweiss von der Stirn ins Auge fliessen kann. • Nicht zu sehen ist die Tränendrüse, die das Auge ständig mit Tränenflüssigkeit befeuchtet und reinigt. Sie befindet sich unter dem oberen Augenlid. • Im hinteren Teil des Auges, beim Blinden Fleck, verlässt der Sehnerv das Auge. Seite 22 Versuche nun, die passenden Begriffe in beiden Darstellungen anhand der Beschreibung zu ergänzen. Einfach Schwierig Seite 23 Beim Sehen dringen die Lichtstrahlen zuerst vorne durch die durchsichtige Hornhaut. Anschliessend gelangen due Lichtstrahlen durch die Öffnung in der Regenbogenhaut, die Pupille. Je nach Helligkeit wird diese durch Muskeln von der Regenbogenhaut vergrössert oder verkleinert: Je heller es ist, desto kleiner wird die Pupille. Damit wird verhindert, dass zu viel Licht auf die empfindliche Netzhaut trifft. Hinter der Pupille befindet sich die Linse. Dort wird das Bild umgedreht und dann auf dem «Kopf stehend» ganz hinten im Auge auf der lichtempfindlichen Netzhaut abgebildet. Von dort leitet der Sehnerv das Signal weiter zum Gehirn. Das Gehirn verarbeitet die Signale der beiden Augen, fügt diese zu einem gemeinsamen Bild zusammen und dreht diese wieder um. Erst dann erkennt man den Gegenstand. Die Abbildung 6.1 zeigt uns eine Ansicht von der Seite. Zeichne nun die Kerze in das graue Kästchen so, wie sie auf der Netzhaut abgebildet wird und beschrifte die restlichen Kästchen mit den passenden Ausdrücken aus dem oberen Text. Abbildung 6.1 Kurzsichtigkeit Weitsichtigkeit Einige Menschen müssen eine Brille tragen. Sie sind z.B. kurzsichtig oder weitsichtig. Das heisst, dass der Augapfel entweder zu lange oder zu kurz ist. Dadurch trifft das Bild im Auge nicht direkt auf die Netzhaut, sondern entsteht davor oder dahinter. • Ist der Augapfel zu lange, entsteht das Bild vor der Netzhaut. Das bedeutet, man sieht zwar Dinge in der Nähe gut, entferntere hingegen nur unscharf. Man spricht von Kurzsichtigkeit. • Ist der Augapfel zu kurz, entsteht das Bild hinter der Netzhaut. Man ist weitsichtig. Man sieht Dinge in der Nähe schlecht, aber gut auf die Entfernung. Seite 24 Zusatzposten 6.2 Sinnestäuschungen Das Gehirn verarbeitet die Signale der beiden Augen. Es muss dabei die Bilder der beiden Augen zu einem zusammenfügen und das Bild in die richtige Position drehen. Dabei greift das Gehirn auf Erfahrungen zurück, die es bereits kennt und schon einmal erlebt hat. Doch kann sich das Gehirn auch irren? Schau dir die nachfolgenden Beispiele an und schreibe deine Gedanken dazu auf. Wenn du Lust hast, dann nimm dir aus der Box «Optische Täuschen» weitere Beispiele. Löse am Schluss einige Fragen rund um das Auge Seite 25 Seite 26 Posten 7.1 Die Muskulatur Dieser Posten verbindet Erklärvideos, Bilder und Text miteinander. Für das Verständnis ist es wichtig, dass du die Informationen aus den Erklärvideos auf LearningView mit den Infotexten und den Bildern auf diesen Arbeitsblättern verbinden kannst. Bau der Muskeln Alle unsere Muskeln, auch Muskulatur genannt, ermöglichen es uns zu bewegen. Die Muskeln sind unter anderem auch für unsere Körperstabilität zuständig, für unsere Verdauung sowie für das Atmen und dass unser Herz schlägt. Dabei werden drei Formen von Muskulatur unterschieden. Der Herzmuskel und die Skelettmuskulatur zählen zu den quergestreiften Muskeln. Die glatte Muskulatur kommt beispielsweise in der Verdauung vor (Dünndarm und Dickdarm). Abbildung 7.1 Skelettmuskeln Schauen wir uns nun die Skelettmuskeln etwas genauer an. Der Mensch besitzt etwa 400 Skelettmuskeln, die meistens durch Sehnen an den Knochen befestigt sind. Etwa 250 weitere Muskeln macht die glatte Muskulatur aus. Als flächenmässig grösster Muskel agiert die Rückenmuskulatur. Die grössten Muskeln haben wir in unserem Gesäss, während der kleinste Muskel mit nur etwa 5mm in unserem Kopf sitzt – der Steigbügelmuskel. Dieser sorgt dafür, dass unser Gehör funktioniert. Seite 27 Funktion der Muskel Die grösseren Skelettmuskeln bestehen aus Bündeln von Muskelfasern. Durch Zusammenziehen und Erschlaffen von diesen Muskelfasern bewegen sich am Ende die Knochen in den Gelenken. Meistens arbeiten mehrere Muskeln zusammen, die einen als Beuger (Agonist), die anderen als Strecker (Antagonist). Skelettmuskeln werden von unserem Willen (Bewusstsein) gesteuert und die Impulse vom Gehirn über die Nervenbahnen an den Muskel weitergeleitet. Die Muskelfasern sind spezialisierte Zellen, die in der Lage sind, sich zu verkürzen. Dieser Vorgang wird als Muskelkontraktion bezeichnet. Die Muskelfasern sind also elastisch. Viele Muskelfasern zusammengenommen ergeben ein Muskelfaserbündeln, welches von der Muskelhaut, auch Faszie genannt, umschlossen wird. Sehnen übertragen die Muskelbewegung auf die Knochen. Die Muskelfasern können sich auf „Befehle des Gehirns zusammenziehen und den ganzen Muskel dadurch anspannen. Der Befehl gelangt aus dem Gehirn über die Nervenbahnen zu den Nervenenden, welche an den Muskelfasern angebracht sind. Dieser Impuls (Befehl) bewirkt durch elektronische Ladungen, dass sich die Muskelfasern zusammenziehen. Das liefert die Kraft, um die am Muskel befestigten Knochen in einer bestimmten Stellung zu halten oder in Gelenken zu bewegen. Mit der Muskelkraft halten wir unseren Körper aufrecht, laufen wir und tragen Lasten, arbeiten und treiben wir Sport. Weil jeder einzelne Muskel sich nur in einer Richtung zusammenziehen und dadurch Arbeit leisten kann, sind zur Bewegung der Körperteile immer mindestens zwei, oft auch mehrere Muskeln notwendig. Sie arbeiten entweder miteinander oder im Wechsel gegeneinander, die einen als Beuger (Agonist), die anderen als Strecker (Antagonist). Beispiel anhand des Bizepses Trizeps Gut erkennen und ausprobieren lässt sich das am Beispiel der Bewegung des Armes im Ellbogengelenk. Wird der Armbeugemuskel („Bizeps) angespannt, wird der Arm gebeugt. Wird der Armstreckermuskel („Trizeps) angespannt, wird der Arm gestreckt. Armbeuger Bizeps Armstrecker Trizeps Seite 28 Das Zusammenwirken der Rumpfmuskulatur mit den Arm- und Beinmuskeln ist bei sportlichen Übungen und Arbeitstätigkeiten, z.B. Rad fahren und Schwimmen sehr gross. Beim Rad fahren beispielsweise wird vor allem die Beinmuskulatur beansprucht. Beim Schwimmen sind alle Arm- und Beinmuskeln sowie die Bauch- und Rückenmuskulatur tätig. Unsere aufrechte Körperhaltung verdanken wir dem Zusammenspiel des Beugers und Streckers in der Rücken- und Bauchmuskulatur. Muskel(über)belastung) Die Muskeln können nicht unbegrenzt lange Arbeit leisten. Nach gewisser Zeit ermüden sie und brauchen eine Erholungsphase. Beim Stoff- und Energiewechsel des arbeitenden Muskels entsteht nämlich aus Zucker Milchsäure. Diese „Übersäuerung führt zur Ermüdung. Bei ungewohnter Belastung entsteht „Muskelkater in Form von winzig kleinen Rissen in den Muskelfasern, welche mit Wasser gefüllt werden und der Muskel schwillt an. Durch diese Anschwellung kommt es zu den üblichen Muskelkaterschmerzen. Ist der Muskel strak angeschwollen, drückt dies ebenfalls auf die Blutgefässe und die Blutbahnen, was zu Durchblutungsstörungen führen kann. Ein Muskelkater dauert etwa 12 – 24 Stunden. Der Muskelkater zeigt uns also, dass wir zu viel gemacht haben. Wir haben den Muskel überlastet. Wichtig ist, dass man sich schont, wenn man Muskelkater hat. Unterstützen kann man dies mit erholsamen Bädern, einem Saunabesuch oder durchblutungsfördernde Salben. Herzmuskulatur Glatte Muskulatur Auch innere Organe, z.B. Verdauungsorgane, besitzen Muskulatur. Diese „Eingeweidemuskulatur ist aber anders gebaut. Es handelt sich hierbei um eine glatte Muskulatur. Sie funktioniert auch anders als die Skelettmuskulatur. Sie arbeitet, ohne dass wir es steuern können und ermüdet auch nicht. Beispielsweise wird beim Essen die gekaute Nahrung ohne unseren Einfluss durch den Körper hindurch transportiert. Die Herzmuskulatur bewirkt durch ihre automatischen Pumpbewegungen, dass ständig Blut durch unseren Körper fließt Tag und Nacht ohne Ermüdung und Unterbrechung. Das herz wird am Posten 7 näher erklärt. Seite 29 1) Wie viele Muskeln besitzt der menschliche Körper insgesamt? 2) Welche drei Gruppen von Muskeln hast du kennengelernt? Schreibe jeweils ein oder mehrere Beispiele auf 1. 2. 3. 3) Welche der genannten Muskelgruppen können wir mit unserem Willen steuern? Welche funktioniert Ohne dass wir Einfluss darauf nehmen können? 4) Wie gross ist der prozentuale Anteil der Muskeln an unserem Gesamtgewicht? Schaffst du es, das Gewicht deiner Muskeln zu berechnen? Gehe wir folgt vor (Dein Körpergewicht :100 den prozentualen Anteil der Muskeln) Seite 30 5) Was ist die Aufgabe der Muskeln? Nenne vier Beispiele. 1. 2. 3. 4. 6) Erkläre mit deinen eigenen Worten, wie ein Muskel funktioniert und was dazu führt, dass wir uns bewegen können. Mache mehrere Stationen. 1. 2. 3. 4. 7) Welches ist der stärkste Muskel? 8) Welches ist der grösste, welches der kleinste Muskel? Grösster Muskel: Kleinster Muskel: 9) Erkläre mit deinen eigenen Worten, was bei «Muskelkater» passiert. 10) Erkläre mit deinen eigenen Worten die Ausdrücke «Agonist» und Antagonist». Mache dazu ein passendes Beispiel. Seite 31 11) Weshalb ist es gut und wichtig, die Muskeln regelmässig zu trainieren? Nenne vier Beispiele. 1. 2. 3. 4. 12) Beschrifte nun die folgende Abbildung Seite 32 Posten 8.1 Herz, Atmung und Blutkreislauf Das Herz Als eines der wichtigsten Organe arbeitet das Herz unermüdlich – Tag und Nacht. Es ist dafür zuständig, das Blut durch unseren Körper zu pumpen, damit alle Körperteile und Organe Sauerstoff zum Arbeiten bekommen. Das Herz ist so gross wie eine Faust und wiegt etwa 250 Gramm. Bei einem 10-Jährigen schlägt es im Ruhezustand zwischen 80- und 100-mal in der Minute. Wenn du dich anstrengst oder freust, dann kann das Herz allerdings auch bis zu 180-mal pro Minute schlagen. Bei den Erwachsenen ist es im Ruhezustand etwa 60-mal pro Minute. Schau dir nun das Modell des Herzens etwas genauer an und versuche mit der Abbildung 7.1 die Teile am Modell zu benennen. Unser Herz schlägt etwa 100000 mal am Tag und pumpt so etwa 12000 Liter Blut durch unseren Körper. In einem Jahr könnte man damit ein Schwimmbad füllen. Muskeln reagieren auf elektrische Impulse, welche über unser Nervensystem von unserem Gehirn an den jeweiligen Muskel gesendet werden. Da auch das Herz ein Muskel ist, reagiert es ebenfalls auf elektrische Impulse. Diese werden allerdings durch den Sinusknoten ausgelöst, welcher durch elektrische Impulse das Herz zum Zusammenziehen bringt. Abbildung 7.1 Blutgefässe • Lungenarterie Lungenvene • Hohlvene oder Körpervene • Aorta oder Körperarterie Hohlräume • Linke Herzkammer rechte Herzkammer • Linker Vorhof rechter Vorhof Herzklappen • Trikuspidalklappe Pulmonalklappe • Mitralklappen Aortaklappe Die Herzklappen Die Funktion der Herzklappen ist simpel – sie schliessen und öffnen sich zu einem bestimmten Zeitpunkt. Ähnlich wie bei einem Ventil eines Luftballons verschliesst sich beispielsweise die Trikuspidalklappen, nachdem das Blut in die rechte Herzkammer gepumpt worden ist. Die Pulmonalklappe öffnet sich und Blut wird beim Zusammenziehen des Herzens in die Lungenarterie gepumpt. Würde sich die Trikuspidalklappe nicht schliessen, würde das Blut nicht weitertransportiert werden. Seite 33 Blutkreislauf Das Blut ist immer in Bewegung, auch wenn wir schlafen. Es transportiert Sauerstoff in alle Teile unseres Körpers. Damit dies funktioniert, brauchen wir eine Pumpe – diese Aufgabe übernimmt unser Herz. In unserem Herz gibt es zwei Hälften, die linke Herzkammer und die rechte Herzkammer, welche durch die Herzscheidewand unterteilt werden. 1. Wir beginnen in der linken Herzkammer. Von da wir das sauerstoffreiche Blut (O2) über die Körperarterie (Aorta) in den ganzen Körper (Muskeln, Organe, usw.) verteilt. 2. In diesen Körperteilen wird der Sauerstoff dazu verbraucht, dass die Körperteile arbeiten können. Es findet eine Verbrennung statt. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid (CO2). Dieses CO2 wird vom Blut wieder aufgenommen und abtransportiert 3. Das nun sauerstoffarme Blut wird durch die Körpervene zurück in die rechte Herzkammer gepumpt. 4. Die rechte Herzkammer pumpt das sauerstoffarme Blut weiter durch die Lungenarterie zu unserer Lunge. 5. In der Lunge gibt das Blut das in den Muskeln entstandene CO2 an die Lunge ab (Ausatmen). Beim Einatmen nehmen wir frischen Sauerstoff aus der Atemluft auf. Die Lunge reichert das Blut nun wieder mit Sauerstoff an. Es entsteht so ein stetiger Austausch von verbrauchtem Kohlenstoffdioxid CO2) und frischem Sauerstoff (O2). Dieser Austausch nennt man Blutkreislauf. Blutgefässe, welche das Blut vom Herzen wegtransportieren heissen «Arterie». Blutgefässe, welche das Blut zum Herzen hin transportieren heissen «Vene». Seite 34 Die Atmung Pro Tag atmet der Mensch zwischen 10000 – 15000 Liter Luft ein- und aus. Dies entspricht etwa der Grösse des Swimming-Pools bei euch im Garten. Die Atmung gefördert sauerreiche Atemluft in unseren Körper, während sauerstoffarme Luft ausgeatmet wird. Dies geschieht über mehrere Stationen. 1. Die Nasenhöhle Hier wird die Atemluft angefeuchtet, gereinigt und erwärmt 2. Die Mundhöhle Auch hier wird die Atemluft angefeuchtet und erwärmt 3. Der Kehldeckel Der Kehldeckel verschliesst die Luftröhre, dass keine Flüssigkeiten oder Speisen hineingelangen. 4. Die Luftröhre Die Luftröhre leitet die Atemluft weiter an die Bronchien 5. Die Bronchie 6. Die Lungenbläschen 7. Das Zwerchfell Die Bronchien teilen sich auf und leiten die Atemluft weiter an den linken und rechten Lungenflügel In den Lungenbläschen findet der Austausch von Sauerstoff (O2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) statt. Die Lunge selbst hat keine Muskeln. Das Zwerchfell ist der Muskel, welcher die Lunge vergrössert (einatmen) und verkleinert (ausatmen) Seite 35 In den beiden Lungenflügeln findet der Austausch von sauerstoffarmem Blut mit sauerstoffreichem Blut statt. Dies nennt man Gasaustausch. Die Fläche der Lunge ist riesig – mit etwa 100 Quadratmeter (m2) ist sie etwa so gross wie ein Tennisplatz. Ähnlich wie beim Darm, ist die grosse Fläche der Lunge dazu da, den Sauerstoff über winzig kleine Blutgefässe, die Kapillaren, aufzunehmen und in die Blutbahnen zu leiten. Beim Einatmen gelangt sauerstoffreiche Atemluft zu den Lungenbläschen. Die Lungenbläschen sind von den Kapillaren umschlossen und sind die Austauschstelle von Sauerstoff (O2) und Kohlenstoffdioxid (CO2). Hier wird der Sauerstoff in die Blutbahn übergeben. Gleichzeitig übergibt das sauerstoffarme Blut das Kohlenstoffdioxid an die Lungenbläschen ab. Der kleine Kreislauf findet zwischen dem Herzen und der Lunge statt. Der grosse Kreislauf findet zwischen dem Herzen und dem Rest des Körpers statt. Schaue dir zur Vertiefung und dem weiteren Verständnis die folgenden Inhalte an • • Erklärvideos auf LearningView Beschreibung im NaTech-Themenbuch auf der Seite 35 Wenn du dir das Video angeschaut und verstanden hast, was der Blutkreislauf ist • • Beschrifte anschliessend das Bild mit Hilfe der Ausdrücke aus der Box Färbe die Blutgefässe mit der passenden Farbe ein • • Kreislauf blau sauerstoffarmes Blut Kreislauf rot sauerstoffreiches Blut Die Ausdrücke in der Box helfen dir beim Ausfüllen. Die eingefärbten Boxen musst du zuordnen können – die restlichen sind Zusatz. Lunge Aorta Linke Herzkammer Lungenarterie Lungenvene Rechte Herzkammer Arteriolen Venolen Rechter Vorhof Linker Vorhof Vene Arterien Grosse Hohlvene Seite 36 Seite 37 1. Wie funktioniert ein Herz? 2. Welche beiden Kreisläufe kennst du und wie unterscheiden sie sich? 3. Welche Aufgabe hat die Körpervene? 4. Welche Aufgabe hat die Aorta? 5. Was geschieht mit dem Blut in der Lunge? Seite 38 6. Warum sind die Herzklappen so wichtig? 7. Erkläre in deinen eigenen Worten den Vorgang des Atmens und was da genau passiert. 8. Findest du heraus, wer in der Minute wie oft atmet? a. Elefant: b. Mensch: c. Hamster: d. Fledermaus: Seite 39 Posten 9.1 Die Verdauung Um dich zu bewegen und um gesund zu bleiben, brauchst du Energie. Diese Energie erhält dein Körper durch die Nahrungsmittel, die du zu dir nimmst. Unsere Nahrung enthält sechs einzelne Baustoffe: Kohlenhydrate (Zucker Stärke), Fette, Proteine, Mineralsalze, Vitamine und Wasser. Während die Nahrung durch das Verdauungssystem wandert, wird sie verflüssigt und in diese einzelnen Bausteine zerlegt. Alles, was dein Körper nicht braucht, wird ausgeschieden. Nun erfährst du, was auf dem etwa 10 Meter langen Weg durch den Körper passiert. 1. Der Mund Wenn du beispielsweise ein Pausenbrot isst, beginnt die Verdauungsreise im Mund. Die Zähne zerkleinern die Nahrung mechanisch zu einem Brei. Dabei hilft der Speichel. Dieser Speichel enthält Enzyme, die Bakterien abtöten und bereits mit der Verdauung beginnen. Die langen Ketten der Kohlenhydrate, im Brot kommen sie als Stärke vor, werden durch den Speichel aufgespalten und in kleine Teile zerkleinert. Enzyme kommen überall in unserem Körper vor. Enzyme sind Stoffe, welche bestimmte Dinge in unserem Körper tun – sie haben also eine ganz spezielle Aufgabe. 2. Die Speiseröhre Vom Mundraum gelangt der Nahrungsbreidurch die Speiseröhre in den Magen. Das dauert nur wenige Sekunden. Die Nahrung fällt aber nicht einfach nach unten. Die Speiseröhre besteht aus Muskeln, die sich wellenförmig zusammenziehen und entspannen, damit der Speisebrei vorwärtsbewegt wird. Diese Muskelbewegung nennt man Peristaltik. 3. Der Magen Der Magen ist wie ein elastischer Sack, der aus vielen Muskeln besteht. Aber was passiert darin? Der Nahrungsbrei kommt aus der Speiseröhre in den Magen. Ein Muskel am Mageneingang, der Magenmund, verhindert, dass die Nahrung wieder nach oben steigt. Im Magen wird nun der Speisebrei mit Magensäure vermischt. Die Magensäure hilft dabei, die Nährstoffe aus dem Speisebrei herauszulösen – vor allem die Proteine. Das Zerkleinern und Herauslösen der einzelnen Nährstoffe von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden oder gar Tage dauern. Deshalb ist der Magen auch sehr dehnbar. Er fängt die Nahrung auf, zerkleinert sie und gibt den Speisebrei stückchenweise an den Darm weiter. Die Magensäure ist sehr aggressiv. Damit der Magen nicht kaputtgeht, schützt er sich durch eine dichte Schleimschicht – der Magenschleimhaut. Seite 40 4. Der Dünndarm Nachdem der Speisebrei durch den Magenpförtner – ein Muskel am Ende des Magens – in den Dünndarm weitergeleitet wurde, beginnt ein Grossteil der Verdauung. Der Zwölffingerdarm ist der erste Teil unseres Darmtraktes, welcher weitere Enzyme in den Speisebrei abgibt, um weitere Nährstoffe herauszulösen. Dabei erhält der Zwölffingerdarm Hilfe Die Leber produziert Galleflüssigkeit, welche für die Zersetzung von Fettem benötigt wird. Die Bauchspeicheldrüse produziert ein Enzym für die Verdauung des Zuckers. Der Dünndarm ist etwa 5 – 6 Meter lang und ca. 2.5 cm dick. Durch unzählige, winzige Falten hat der Dünndarm eine riesige Fläche von etwa 180 Quadratmeter. Diese riesige Fläche benötigt der Dünndarm, um die Nahrung gut zu verteilen und an die Nährstoffe heranzukommen. Diese Nährstoffe werden durch die Darmwand in das Blut aufgenommen. Man nennt diesen Vorgang Resorption. 5. Der Dickdarm Die Reise deines Pausenbrotes geht nun langsam den Ende entgegen. Im Dünndarm wurden dem Speisebrei alle verwertbaren Nährstoffe entzogen. Der Brei wandert nun weiter in den Dickdarm, welcher etwa doppelt so dick ist wie der Dünndarm (ca. 6 cm), aber nur 1.5 Meter lang. Dort wird dem Speisebrei das Wasser entzogen und dem Blutkreislauf zurückgegeben. So hilft uns der Mastdarm, dass unser Körper nicht austrocknet. Bakterien zersetzen nun die restlichen Nahrungsreste, übrig bleibt Kot. Urin entsteht in den Nieren und besteht zu einem Grossteil aus Wasser und den Schadstoffen, welche unser Körper nicht verwenden konnte. 6. Der Mastdarm Enddarm Im Mastdarm, auch Enddarm genannt, wird der Kot zwischengelagert, bis dieser über den After bei deinem nächsten Toilettengang ausgeschieden wird. Schaue dir zur Vertiefung und dem weiteren Verständnis die folgenden Inhalte an • • Erklärvideos auf LearningView Posten 9.1 Löse anschliessend die Leitfragen zum Thema Verdauung Seite 41 1) Erkläre in deinen eigenen Worten, was Enzyme sind. 2) Welche Aufgabe hat die Magensäure? 3) Wie gross ist die Fläche des Dünndarms? 4) Vergleiche die Fläche des Dünndarms mit der Fläche des Klassenzimmers. a. Fläche Dünndarm b. Fläche Klassenzimmer (Breite Länge Fläche in Quadratmeter m2) c. Was fällt dir auf? 5) Wieso hat denn der Dünndarm eine so grosse Fläche? Seite 42 6) Löse das Kreuzworträtsel Weisst du, weshalb wir pupsen müssen? 7) Schneide nun auf der nachfolgenden Seite die einzelnen Boxen aus und lege sie in der richtigen Reihenfolge auf die letzte Seite. Überprüfe den Ablauf, bevor du etwas aufklebst. Seite 43 Seite 44 Seite 45 Zusatzposten 9.2. Nährstoffe Lies zum Einstieg die Seite 32 und 33 im NaTech Themenbuch und verschaffe dir einen Überblick. Nährstoffe Zur Erhaltung der Lebensfunktionen benötigt der Körper täglich Energie. Energieträger sind die Nährstoffe der Nahrung. Die meiste Energie ist in Fetten gespeichert. Der Energiebedarf (Leistungsumsatz) richtet sich nach der körperlichen Betätigung. Durch Bewegungsarmut und zu viel energiereiche Nahrung ist Übergewichtigkeit zum gesundheitlichen Problem in Industriestaaten (Auch der Schweiz) geworden. Der Körper kann zuviel energiereichen Nahrung nicht mehr abbauen und speichert es als Reserve. Als Folge bilden sich Fettpolster, deren Abbau einen hohen körperlichen Energieaufwand benötigt. Nährstoffe sind Stoffe, die Lebewesen Energie geben und für überlebenswichtige Körperprozesse zuständig sind, wie zum Beispiel Wachstum, Verdauung oder generell das Funktionieren aller Organe. Sie werden im Stoffwechsel verarbeitet. Trotz unterschiedlicher Körperprozesse brauchen alle Lebewesen Nährstoffe, um zu überleben. Während zum Beispiel Pflanzen ihre Nährstoffe aus dem Boden und aus der Luft aufnehmen, führen Tiere und Menschen sie sich durch die Nahrung zu. Einige davon kann der Körper aber auch aus anderen Nährstoffen selbst gewinnen. Bei den Nährstoffen, die Tiere und Menschen brauchen, wird in Makronährstoffe und Mikronährstoffe eingeteilt. Die Makronährstoffe (oder energieliefernde Nährstoffe) sind Kohlenhydrate, Proteine (auch Eiweiße genannt) und Fette. Die Mikronährstoffe (oder essenzielle Nährstoffe) sind Vitamine und Mineralstoffe. Die wichtigsten dieser Nährstoffe werden wir euch nun vorstellen. Kalorien Kalorien sind keine Nährstoffe – es ist die Energie, welche durch die Nährstoffe in unser Körper gelangen. Damit unser Körper überhaupt funktionieren kann, benötigt er Energie. Diese Energie holt sich unser Organismus aus Nahrungsmitteln. Wenn wir also essen und trinken, führen wir unserem Körper Energie zu. In den Lebensmitteln, die wir zu uns nehmen sind Nährstoffe in Form von Eiweiss, Fett und Kohlenhydraten enthalten. In ihnen steckt die Energie. Natürlich nicht überall gleich viel. Damit die Energie der verschiedenen Lebensmittel gemessen werden kann, gibt es die Einheit Kalorien. Die Frage «Was sind Kalorien?» kann also mit dem Wort «Energie» beantwortet werden. Kalorien sind die offizielle Einheit für die Energie der Lebensmittel. So wie „Meter eine Einheit ist für eine Länge. Einerseits kann man so berechnen, wie viel Energie dem Körper über die Nahrung zugeführt wird, andererseits auch, wie viele Kalorien man „verbrennt, wenn man aktiv ist. Seite 46 Was passiert mit einem Zuviel an Kalorien? Wer mehr Energie aufnimmt, als der Körper verbrennen kann, wird diese leider nicht ausscheiden. Unser Körper speichert das Zuviel an Energie. Für die Speicherung sind die Fettzellen zuständig, die in ausreichender Menge in unserem Organismus enthalten sind. Sie können auch beliebig erweitert werden. Egal ob wir zu viel Eiweiss, Fett oder Kohlenhydrate zu uns nehmen: Unser Körper verwandelt das Zuviel in Fett und lagert es in den Fettzellen ein. So nimmt der Körper auf Dauer an Gewicht zu. Richtlinien für die Kalorienzufuhr pro Tag für Kinder im Alter von 10-13 Jahren Jungen: ca. 2200 kcal Mädchen: ca. 2000 kcal WICHTIG: Wie viele Kalorien man pro Tag zu sich nehmen sollte, hängt auch stark davon ab, wie viel man sich bewegt. Denn wer sich mehr bewegt, verbrennt auch mehr Kalorien wieder! In der folgenden Tabelle siehst du eine Übersicht von einigen Lebensmitteln und wie viele Kalorien diese enthalten. Nahrungsmittel Kalorien Big Mac 503 kcal Cheeseburger 302 kcal Avocado (100g) 217 kcal Apfel 54 kcal Cola (1 Glas 300ml) 111 kcal Heisse Schokolade (1 Glas 300ml) 453 kcal Bratwurst (100g) 375 kcal Was ist dein Lieblingsessen? Findest du heraus, wie viele Kalorien dein Lieblingsgericht hat? Nutze den freien Platz für Notizen. Seite 47 Filmbeitrag: Abenteuer Ernährung Schaue dir nun den Dokumentarfilm «Abenteuer Ernährung» an. Du findest den Link dazu auf LearningView im Ordner Posten 8.2. Dir werden Fragen zum Thema Nährstoffe gestellt, welche du mithilfe des Films beantworten kannst. Achte dabei auf das Fenster mit dem Timecode. Dies sagt dir, in welchem Filmabschnitt du die Antworten zu den nachfolgenden Fragen findest. Fragen zum Film «Abenteuer Ernährung» Ohne Essen könnten wir nicht überleben. Was liefert die Nahrung unserem Körper? Welche Nährstoffe und Ergänzungsstoffe werden genannt und welche Aufgaben haben sie? Trage die Informationen in die Tabelle ein. Nährstoffe in unserer Nahrung Wofür braucht unser Körper sie? Kohlenhydrate Ballaststoffe Seite 48 Nährstoffe In welchen Nahrungsmitteln kommen viele der Nährstoffe vor? Seite 49 Fragen zum Film «Abenteuer Ernährung» Unser Essen nimmt einen langen Weg durch unseren Körper. Dabei sind viel Organe beteiligt, das Essen zu verdauen und die Nährstoffe aufzunehmen. Beschreibe den Weg der Nahrung und die Aufgaben der beteiligten Organe. Beschrifte die Schaubilder: Welche an der Verdauung beteiligten Organe sind zu sehen? Schreibe den Namen der Organe unter die Bilder. Speicheldrüse – Magen – Dünndarm – Mastdarm – Speiseröhre – Dickdarm – Mund Zwölffingerdarm Seite 50 Fragen zum Film «Abenteuer Ernährung» in Bestandteil unserer Nahrung ist Zucker. Lies die Fragen auf diesem Arbeitsblatt durch und kreuze die richtige Antwort. Manchmal sind auch mehrere Antworten richtig. Seite 51 Fragen zum Film «Abenteuer Ernährung» Im Film gibt es viele Informationen über Kalorien und wie man Kalorien am besten wieder verbraucht. Kohlenhydrate und Eiweiß liefern gleich viel Energie – nämlich jeweils 4,1 Kilokalorien pro Gramm. Beim Fett dagegen ist es mehr als doppelt so viel: 9,3 Kilokalorien stecken in einem Gramm. Fett ist also beim Essen der Energielieferant Nummer eins. 1) Warum ist es trotzdem besser, die Energie vor allem mit Kohlenhydraten und Eiweiß aufzunehmen und weniger durch Fette? 2) Der Mensch verbraucht auch Kalorien, wenn er faul in der Hängematte liegt oder schläft. Warum? 3) Welche der abgebildeten Figuren verbraucht mehr Energie? Und wieso ist das so? Links: Rechts: Seite 52 Posten 10.1 Der Aufbau und die Funktion der Zellen Zellen – Bausteine von Lebewesen Schaut man sich eine Mauer an, so kann man sehen, dass sie aus mehreren Ziegelsteinen besteht. Diese wiederum bestehen aus Lehm und Sand. Ähnlich wie eine Mauer bestehen auch Menschen, Tiere und Pflanzen aus kleineren Bausteinen. Eine Pflanze kann beispielsweise aus Wurzeln, einem Stiel und Blättern bestehen. Doch auch diese Teile der Pflanze bestehen aus noch kleineren Bausteinen. Legt man zum Beispiel das Blatt einer Pflanze unter ein Mikroskop, sieht man viele kleine Einheiten. Diese Einheiten nennt man Zellen. Eine Zelle ist die kleinste lebende Einheit aller Lebewesen. Die meisten Zellen kann man mit dem blossen Auge nicht erkennen. Zellen werden als die Grundbausteine aller Lebewesen bezeichnet. Die Anzahl der Zellen unterscheidet sich je nach Lebewesen stark. So bestehen Menschen aus bis zu 100 Billionen Zellen. Deshalb gehören sie zu den Vielzellern. Zu den Vielzellern zählen auch Tiere und Pflanzen. Bei Vielzellern erfüllen alle Zellen bestimmte Aufgaben. Lebewesen wie Bakterien oder einfache Amöben bestehen aus nur einer einzigen Zelle, weshalb sie Einzeller heissen. Amöben sind Einzeller, die in vielen unterschiedlichen gestalten vorkommen. Sie haben keine feste Körperform und können ihre Gestalt wechseln. deshalb werden sie auch Wechseltierchen genannt. Zellen sind zwar sehr vielfältig, doch bestimmte Gemeinsamkeiten besitzen sie alle. Sie sind alle sehr klein, brauchen Energie und man findet in ihrem Inneren sogenannte Zellorganellen. Die Zellorganellen sind alle von dünnen Häutchen umgeben, die Membranen genannt werden. Sie haben eine abgrenzende Funktion. Lebewesen können wachsen, weil sich ihre Zellen vermehren. Man nennt diesen Vorgang Zellteilung. Durch die Zellteilung können Lebewesen wachsen. Die neu entstandenen Zellen nennt man Tochterzellen. Bevor sich eine Zelle teilt, verdoppelt sich erst der Zellkern. Am Ende der Zellteilung entstehen zwei identische Tochterzellen. Seite 53 Arten von tierischen Zellen • • • • • Nervenzellen sorgen im ganzen Körper verteilt und im Gehirn für die Weiterleitung von Informationen (Reizen). Drüsenzellen, z.B. in der Bauchspeicheldrüse, produzieren Hormone und schütten sie aus. Muskelzellen können aktiv verkürzt werden und so Bewegungen ausführen. Sinneszellen, z.B. im Auge und im Ohr, nehmen Reize (Licht, Töne) auf und leiten sie an die Nervenzellen weiter. Knochenzellen sind hart und elastisch zugleich, sie bilden das Skelett. Pflanzliche und tierische Zellen haben einige Gemeinsamkeiten. Beide Zellformen haben einen Zellkern im Zellplasma. Auch Mitochondrien sind in beiden Zellen zu finden. genau wie pflanzliche Zellen haben auch tierische Zellen eine Zellmembran. Eine Zellwand gibt es in der Tierzelle nicht. Ihre Form ist deshalb vielfältiger als die der Pflanzenzelle. Ausserdem gibt es in tierischen Zellen keine Vakuole und auch keine Chloroplasten. In ihrer Grösse und Form sind Tierzellen besonders vielfältig, weil sie ganz unterschiedliche Aufgaben im Organismus erfüllen müssen. Zellbestandteile Zellkern Steuerzentrum der Zelle (enthält DNA) Sowohl in der Pflanzenzelle als auch in der Tierzelle gibt es einen Zellkern. Der Zellkern steuert und reguliert alle in der Zelle ablaufenden Prozesse, wie z.B. die Zellteilung oder die Aufnahme von Nährstoffen. Im Zellkern ist auch die Erbinformation (DNA/DNS) enthalten. Die Erbinformation (DNA) wird bei der Zellteilung an die neu entstandene Tochterzelle weitergegeben. Mitochondrium Kraftwerk der Zelle (Energielieferant) Mitochondrien kommen sowohl in der Tierzelle als auch in der Pflanzenzelle vor. In ihnen wird Zucker abgebaut, wodurch die im Zucker enthaltene Energie freigesetzt wird. Die dort gewonnene Energie wird von der Zelle für ihre eigenen Lebensvorgänge benötigt. Mitochondrien sind also für die Energiegewinnung zuständig, weshalb man sie auch als die «Kraftwerke» der Zelle bezeichnet. Zellplasma Zähe Masse im Inneren aller Zellen, in der sich die Zellorganellen befinden. Zellmembran Schicht, welche die gesamte Tier- und Pflanzenzelle umhüllt. Sie ist für den Stoffaustausch mit anderen Zellen zuständig. Seite 54 Die untenstehende Abbildung stellt eine tierische Zelle dar. Beschrifte die tierische Zelle Die grössten Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen Wenn du noch Zeit und Lust hast, schau dir doch mal ein paar Dinge unter dem Lichtmikroskop an. Seite 55 Zusatzposten 10.2 Die pflanzliche Zelle Pflanzenzellen Pflanzen bestehen aus Pflanzenzellen. Menschen und Tiere dagegen bestehen aus Tierzellen. Diese beiden Zellformen unterscheiden sich in ihrem Aufbau voneinander. Pflanzliche Zellen haben sowohl eine Zellwand als auch eine Zellmembran. In der Biologie bezeichnet eine Membran ein dünnes Häutchen, das eine abgrenzende Funktion hat. Eine halbdurchlässige Membran nennt man auch semipermeable Membran. Die Zellmembran ist eine sehr feine Schicht, die steuert, welche Stoffe in die Zelle hinein- und hinausgelangen können. Diese Prozesse nennt man Stoffaustausch. Die Zellwand, die aus der sogenannten Zellulose besteht, grenzt die Zelle nach aussen ab und gibt ihr Festigkeit. Die Hauptsubstanz der pflanzlichen Zelle heisst Zellplasma. Hier finden viele wichtige Prozesse statt. Im Zellplasma befinden sich die verschiedenen Bestandteile der Zelle. Man nennt diese Organellen. Alle Zellorganellen besitzen auch eine Membran. Diese sorgt dafür, dass innerhalb einer Zelle verschiedenen Vorgänge gleichzeitig ablaufen können, ohne dass sie sich gegenseitig stören. In einer Pflanzenzelle gibt es einen Zellsaftraum, der auch Vakuole genannt wird. Sie ist dehnbar und erzeugt im Inneren der Zelle Druck. In der Vakuole befindet sich überwiegend Wasser, das Nähr- und Abfallstoffe speichert. je mehr Flüssigkeit sich in der Vakuole befindet, desto stabiler ist die Zelle, da der dadurch erzeugte Druck der Pflanzenzelle Festigkeit gibt. Der Zellkern (wird auch Nukleolus genannt) gilt als das Steuerzentrum der Zelle, von wo aus alle innerhalb der Zelle ablaufenden Prozesse reguliert und gesteuert werden. Zu diesen Prozessen zählt z.B. die Zellteilung oder die Aufnahme von Nährstoffen. Ausserdem trägt der Zellkern die Erbinformation. Darüber hinaus findet man in Pflanzenzellen die linsenförmigen Chloroplasten, in denen die Fotosynthese stattfindet. In den Chloroplasten ist ausserdem Chlorophyll (Blattgrün) enthalten. Das ist der Farbstoff, der Pflanzen ihre grüne Farbe gibt. Seite 56 Zellbestandteile der pflanzlichen Zellen Ähnlich wie bei der tierischen Zelle, besteht auch die pflanzliche Zelle aus verschiedenen Zellorganellen. Der Zellkern, die Mitochondrien, das Zellplasma und die Zellmembran kommen sowohl in der tierischen wie auch in der pflanzlichen Zelle vor. Darüber hinaus unterscheidet sich die pflanzliche Zelle durch die folgenden Zellorganellen. Chloroplast Ort der Fotosynthese In den Chloroplasten der Pflanzenzellen findet die Fotosynthese statt. Hier befindet sich auch der grüne Blattfarbstoff Chlorophyll. Vakuole Hier befindet sich überwiegend Wasser, das Nähr- und Abfallstoffe speichert. Je mehr Flüssigkeit sich in diesem Organell befindet, desto stabiler ist die Zelle, da der dadurch erzeugte Druck der Pflanzenzelle Festigkeit gibt. Zellwand Diese Schutzschicht haben nur Pflanzenzellen Sie ist die äusserste Schicht und liegt auf der Zellmembran. Sie gibt der Pflanzenzelle Stabilität. Beschrifte die vereinfachte Darstellung einer Pflanzenzelle Seite 57 Die Fotosynthese Die Fotosynthese findet in den Chloroplasten der Zelle statt und macht uns Menschen das Leben auf der Erde erst möglich. Es handelt sich hierbei um einen Vorgang, bei dem Pflanzen das Sonnenlicht als Energie nutzen, um aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) Zucker herzustellen, den sie für ihre eigene Ernährung brauchen. Bei diesem Vorgang entsteht auch Sauerstoff (den wir und andere Tiere zum Atmen brauchen). Dieser ist beim Stoffwechsel von Pflanzen zwar nur ein Abfallprodukt, für Menschen und Tiere aber überlebenswichtig. Deshalb werden Pflanzen auch als ERZEUGER bezeichnet. Ohne die Fotosynthese der Pflanzen würd