Die Mitspieler einer Entzündungsreaktion

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1 Die Mitspieler einer Entzündungsreaktion Stand: Jahrgangsstufen Fach/Fächer 13 (Ausbildungsrichtung Sozialwesen) Biologie Übergreifende Bildungsund Erziehungsziele Zeitrahmen 45 Minuten Benötigtes Material Kompetenzerwartungen Diese Aufgabe unterstützt den Erwerb folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler... erklären den körpereigenen Schutz vor Parasiten und anderen Krankheitserregern, indem sie unspezifische sowie spezifische Abwehrmechanismen erläutern. (B13 4) Seite 1 von 9

2 Aufgabe Hund beißt Paketzusteller in den Oberschenkel Immer wieder kommt es vor, dass Hunde einen Menschen beißen. Meist sind die Bisswunden nicht lebensbedrohlich, aber der menschliche Körper ist dabei auf sein Immunsystems angewiesen. Bakterien, die im Hundespeichel vorkommen, können durch den Biss in die Tiefe, d. h. in die Zellschichten unter der Hautoberfläche, eindringen. Unser Körper erkennt die Bakterien dann als Eindringlinge. Genauer gesagt erkennen Makrophagen auch treffend Fresszellen genannt im betroffenen Gewebe spezifische Antigene auf der Bakterienoberfläche mithilfe ihrer Erkennungsrezeptoren, den sogenannten Toll-Rezeptoren. Nach der spezifischen Bindung von Antigen und Rezeptor wird eine ganze Signalkaskade eingeleitet: Zum einen phagocytieren die Makrophagen die pathogenen Bakterien, zum anderen schütten sie sogenannte Zytokine in die Umgebung aus, die als Botenstoffe fungieren. Diese Stoffe diffundieren zu verschiedenen Zielzellen, binden dort über spezifische Oberflächenrezeptoren und bewirken verschiedene Folgereaktionen. Aufgrund dieser Reaktionen kommt es zu einer Rötung, Erwärmung und Schwellung an der gebissenen Stelle, was auf eine verstärkte Durchblutung zurückzuführen ist. Verantwortlich hierfür ist Histamin, das von Mastzellen ausgeschüttet wird. Der Stoff macht die Blutgefäße durchlässiger, sodass Blutplasma austritt und Lücken in der Blutgefäßwand entstehen, wodurch weitere Immunzellen aus dem Blutgefäß in das umliegende Gewebe eindringen können. Neu hinzu kommen Granulozyten, die ihre Granula (mit Botenstoffen gefüllte Vesikel) ins Gewebe sezernieren. Bei einer Entzündung sind das schmerzauslösende Substanzen, die Prostaglandine, sodass die betroffene, schmerzende Stelle intuitiv geschont wird. Darüber hinaus können Granulocyten ebenfalls Bakterien phagocytieren. Lokal ist in der Folge oft Eiter sichtbar. Eiter besteht hauptsächlich aus toten Zellen, Zelltrümmern und Leukozyten. Erweitert sich die Entzündung auf den ganzen Körper wird sie systemisch und weitere Maßnahmen zur Abwehr der Erreger werden eingeleitet. Eine solche Maßnahme könnte die Erhöhung der Körpertemperatur also Fieber sein. Die äußerliche Blutung kommt schnell zum Stillstand, wenn die Wunde über einen Blutpfropfen verschlossen wird. Dieser besteht hauptsächlich aus Thrombozyten und verstärkenden Fibrinogenfäden. Trotzdem sollte man zügig einen Hausarzt aufsuchen. Dieser wird in jedem Fall den Impfstatus für Tetanus prüfen und gegebenenfalls eine Auffrischung der Impfung veranlassen. Aufgabe 1: Strukturieren Sie die beschriebene komplexe Entzündungsreaktion in verschiedene aufeinanderfolgende Schritte und geben Sie jedem Teilprozess eine Überschrift. Aufgabe 2: Stellen Sie die Erkennung der fremden Bakterien über das Schlüssel-Schloss-Prinzip zeichnerisch dar. Seite 2 von 9

3 Aufgabe 3: Variante 1: Beschriften Sie die nachfolgende Abbildung mithilfe des Textes detailliert. Beachten Sie dabei die chronologische Abfolge der einzelnen Vorgänge und die dabei beteiligten Zelltypen. Bisswunde Abbildung: schematische Darstellung der Vorgänge bei einer Entzündungsreaktion Seite 3 von 9

4 Variante 2: Beschriften Sie die Bestandteile 1 bis 9 und beschreiben Sie die Vorgänge a bis f in der nachfolgenden Abbildung. Fertigen Sie dazu eine übersichtliche Tabelle an. Bisswunde 3) + a) 7) + c) 8) + d) e) 9) + f) 4) + b) 1) 6) 2) 5) Abbildung: schematische Darstellung der Vorgänge bei einer Entzündungsreaktion Seite 4 von 9

5 Variante 3: Ergänzen Sie unter Verwendung der entsprechenden Fachbegriffe aus dem Informationstext die Lücken in den Beschriftungen. dringen in die Bisswunde ein. Makrophagen erkennen Bakterien, sie und schütten aus. Angelockte Mastzellen schütten aus. Granulocyten wandern vom ins Granulocyten phagocytieren Bakterien, schütten aus und leiten werden mit weiteren Gerinnungsfaktoren verklebt Wundverschluss ein. Obere Hautschichten Blutgefäß Blutplättchen = Rote Blutzellen = Abbildung: schematische Darstellung der Vorgänge bei einer Entzündungsreaktion Seite 5 von 9

6 Aufgabe 4: Die Entzündungsreaktion ist Teil der angeborenen, unspezifischen Immunabwehr. Auch hier kann man in eine zelluläre und humorale Abwehr unterteilen. Ordnen Sie die Vorgänge bei der Entzündungsreaktion zur zellulären bzw. humoralen Abwehr zu. Seite 6 von 9

7 Quellen- und Literaturangaben Zeichnungen: ISB München Hinweise zum Unterricht Vorwissen: Aussehen und Funktion der verschiedenen Leukozyten sollte bekannt sein Komplementsystem Leukozyten Seite 7 von 9

8 Beispiele für Produkte und Lösungen der Schülerinnen und Schüler Aufgabe 1: 1. Wundverschluss 2. Histamin Ausschüttung 3. Erkennen von Eindringlingen 4. Phagozytose 5. Kommunikation zwischen den Zellen 6. Eventuell Eiterbildung 7. Eventuell systemische Entzündung Aufgabe 2: Zeichnung zum Schlüssel-Schloss-Prinzip zur Erkennung der Bakterien Aufgabe 3 Variante 1: Siehe Lösung zu Aufgabe 3 Variante 3 unten Aufgabe 3 Variante 2: Bestandteile 1 obere Hautschichten 2 Blutgefäß 3 Bakterien 4 Fibrinogenfäden 5 Thrombozyten 6 Erythrozyten 7 Makrophage 8 Mastzelle 9 Granulozyt Vorgänge a Bakterien können durch den Biss in die Tiefe eindringen. b Thrombozyten werden mithilfe von Fibrinogen verklebt und sorgen für einen Wundverschluss. c Makrophagen im Gewebe erkennen fremde Bakterien + phagocytieren sie + schütten Zytokine aus. d Mastzellen schütten Histamin aus, das die Blutgefäßwände durchlässig macht. e Granulocyten wandern aus dem Blut ins Gewebe. f Granulocyten phagocytieren Bakterien, schütten Prostaglandine aus und leiten Wundheilung ein. Seite 8 von 9

9 Aufgabe 3 - Variante 3: Bakterien dringen in die Bisswunde ein. Makrophagen erkennen Bakterien, phagocytieren sie und schütten Zytokine aus. Angelockte Mastzellen schütten Zytokine aus. Granulocyten wandern vom Blut ins Gewebe. Granulocyten phagocytieren Bakterien, schütten Prostaglandine aus und leiten Wundheilung ein. Obere Hautschichten Thrombozyten werden mit weiteren Gerinnungsfaktoren verklebt Wundverschluss Blutgefäß Blutplättchen = Thrombozyten Rote Blutzellen = Erythrozyten Abbildung: schematische Darstellung der Vorgänge bei einer Entzündungsreaktion Aufgabe 4: zellulär: Makrophagen und neutrophile Granulocyten phagocytieren Krankheitserreger; humoral: Komplementproteine unterstützen Phagocytose und Entzündungsreaktionen Seite 9 von 9