Die menschliche Zelle

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1 Die menschliche Zelle Die einzelne Zelle ist der Grundbaustein des menschlichen Körpers sowie aller Tiere und Pflanzen. Sie ist die kleinste, selbstständig lebende Einheit. der menschliche Körper besteht aus ca. 75 Billionen Zellen die Größe einer Zelle schwankt zwischen 5 um (Bindegewebszelle) und 150 um (weibliche Eizelle) gemeinsame Eigenschaften: o Stoffwechsel und Energiegewinnung: Durch den Stoffwechsel werden aufgenommene Stoffe zu zelleigenen Verbindungen umgewandelt, die dem Aufbau der Zelle dienen, und in Form von Endprodukten wieder abgegeben. Jede Zelle besitzt einen Stoffwechsel, denn benötigt sie zur Aufrechterhaltung ihrer normalen Lebensfunktion Nährstoffe, aus denen sie die nötige Energie für ihre Aufgaben gewinnt. o Vermehrung und begrenzte Lebensdauer: Fast alle Zellen haben die Fähigkeit sich zu teilen. Dies ist Voraussetzung für den Ersatz zugrunde gegangener Zellen. o Reizaufnahme und Reizbeantwortung: Fast alle Zellen stehen mit ihrer unmittelbaren Umgebung durch spezifische Zelloberflächenstrukturen (z.b. Rezeptoren) in Verbindung und können unterschiedliche Reize aufnehmen, auswerten und beantworten. Aufbau: o Zellmembran: Die umgebende Zellmembran hält den flüssigen Zellleib zusammen und besteht aus zwei wasserlöslichen Komponenten und einer dazwischen liegenden fettlöslichen Komponente. Die Außenseite des Zellmembrans ist überzogen mit einer dünnen Schicht komplexer Zuckermoleküle. Da diese genetisch festgelegt sind, können Zellen einander als körpereigen oder körperfremd erkennen. o Der Zytoplasma umgibt den Zellkern. Sie besteht aus einer wässrigen Salzlösung mit Proteinen, aus Zellorganellen, die für die Stoffwechselfunktion zuständig sind, und aus verschiedenen Stoffwechselprodukten. à Die im Zytoplasma enthaltenen Zellorganellen sind eine Reihe hoch organisierter, oft nur mit einem Elektronenmikroskop sichtbarer Körperchen. Sie erfüllen unterschiedliche Stoffwechselfunktionen (z.b. Stofftransport, Verdauungsorgane der Zelle, liefern der Energie, etc.). à Aus der in der Nahrung enthaltenen Energie wird eine spezielle Energieform hergestellt. Dieser Brennstoff wird eingesetzt, um anstehenden Arbeiten leisten zu können. o Im Zellkern befinden sich die Chromosomen. Sie sind Träger der Erbanlagen. Diese werden als Gene bezeichnet. Menschliche Zellkerne enthalten 46 Chromosomen in Form von 23 Chromosomenpaare (23 männliche, 23 weibliche). Beim Menschen enthalten 23 Chromosomenpaare etwa zweimal Erbmerkmale/Gene jedes Gen doppelt, als mütterliches und väterliches. Würde man die DNA aller Chromosomen eines Zellkerns aneinander reihen, ergäbe sich eine Länge von über 2 m. Eine Zellteilung erfolgt in 4 Schritten und dauert etwa 60 Minuten. erarbeitet von Nathanael Pohl

2 Gewebe Verbände gleichartig differenzierter Zellen und ihrer Abkömmlinge bezeichnet man als Gewebe. Man unterscheidet zwischen vier Gewebearten: 1.) Epithelgewebe: Es bedeckt äußere und innere Oberflächen des Körpers, und bietet ihm Schutz (Protektion) und setzt den Körper durch Stoffausscheidung (Sekretion) und Stoffaufnahme (Resorption) mit der Umwelt in Verbindung. Es ist auch beim Aufbau von Sinnesorganen beteiligt und vermittelt Sinnesempfindungen. Bei der Hornhaut sind die oberen Zellschichten abgestorben und bilden somit eine schützende Hornschicht gegenüber äußeren Einflüssen. Auftreffende Reize werden in elektrische Signale umgewandelt und als Erregung in der Nervenfaser weitergeleitet. 2.) A) Bindegewebe: Ganz allgemein umhüllt Bindegewebe die Organe, Gefäße und Nerven und verbindet alle Komponenten untereinander. In Form von Bändern dient es der Stabilisierung der Gelenke und in Form von Sehnen der Kraftübertragung vom Muskel auf den Knochen. Es dient zur Nährstoffverteilung. Ein Großteil der extrazellulären Flüssigkeit befindet sich in den Spalträumen des lockeren Bindegewebes, in den große Wassermengen gespeichert werden können. Wunden heilen unter Bildung von Bindegewebe, das später in derbes Narbengewebe übergeht. B) Typische Stützgewebe sind das Knorpel und Knochengewebe, oder auch das Zahngewebe: Knorpelgewebe kommt vorwiegend im Skelett und in den Luftwegen vor. Das Knochengewebe ist als Baumaterial der Knochen das Hauptstützgewebe. Der ausdifferenzierte Knochen ist nach dem Zahnmaterial die härteste Substanz des Körpers. Er besitzt eine hohe Druck und Zugfestigkeit und ist außerordentlich widerstandsfähig gegenüber Biegebeanspruchung. Der Knochen wird mit wenigen Ausnahmen von einer Knochenhaut überzogen, von der z. B. nach einer Knochenfraktur die Knochenbruchheilung ihren Ausgang nimmt. 3.) Muskelgewebe: Muskeln spielen eine wichtige Rolle im Wärmehaushalt des Organismus, denn bei der Verkürzung von Muskeln wird Energie verbraucht, die zum größten Teil als Wärme frei wird. Andererseits werden dieses Verkürzungen (Muskelzittern) durchgeführt, die dazu dienen bei Wärmeverlust Wärme zu erzeugen. Die Skelettmuskulatur ist mit einem Anteil am Gesamtkörpergewicht von 4050 % das weitaus am stärksten ausgebildete Organ des Menschen. Muskelkater ist das Ergebnis von kleinsten Verletzungen im Muskel. 4.) Nervengewebe: Nervengewebe besteht aus Nervenzellen und Gliazellen. Nervenzellen sind für Reizaufnahme, Erregungsleitung und Reizverarbeitung zuständig, Gliazellen sind eine Art Nervenbindegewebe. Sie sind Ernährungs und Stützgewebe für die Nervenzellen. erarbeitet von Nathanael Pohl

3 Bewegungsapparat 1. Achsen, Ebenen, Orientierungsbezeichnungen: Der Körper wird meist mit drei Hauptachsen definiert: Die Längsachse (Vertikal), die Querachse (Transversal), und die Pfeilachse (Sagittal). Die drei Ebenen sind somit die Frontalebene (längs/quer), die Transversalebene (quer/pfeil), und die Median, Sagittalebene (Pfeil/längs). 2. Knochen: Das Skelett besteht aus ca. 200 Einzelknochen Eine bindegewebige Hülle, die Knochenhaut, umschließt wie ein Strumpf die einzelnen Knochen Die Struktur der Knochen hängt weitgehend von der Art und Größe ihrer mechanischen Beanspruchung ab. Es wird zwischen lange, kurze (würfelförmige Hand und Fußwurzelknochen), flache (Rippen, Brustbein, Schulterblatt, Knochen des Schädels) und unregelmäßige (Wirbel) Knochen unterschieden. 3. Gelenke: sind Verbindungen zwischen knorpeligen und knöchernen Skelettelementen. Sie ermöglichen Bewegungen der einzelnen Abschnitte des Rumpfes und der Extremitäten und übertragen Kräfte. Unechtes Gelenk: o Wenn zwischen zwei Skelettanteilen ein Füllgewebe aus Knorpel oder Bindegewebe liegt. echtes Gelenk: o zwei Knochen sind von einem Gelenkspalt voneinander getrennt. Die Enden der Knochen sind mit Knorpel (38 mm dick) bedeckt. Gelenkformen: o Kugelgelenke, Eigelenke, Scharniergelenke, Radgelenke, Sattelgelenke, plane Gelenke Drehmoment = Produkt aus Kraft*Kraftarm + Last*Lastarm 4. Anatomie des Rumpfes: Zum Rumpfskelett zählt die Wirbelsäule, und der Brustkorb Wirbelsäule besteht aus: 3334 Wirbeln (7 Halswirbel, 12 Brustwirbel, 5 Lendenwirbel, 5 Kreuzwirbel, 45 Steißbeinwirbel), den Zwischenwirbelscheiben, und dem Badnapparat Bestandteile des Skeletts: o Kopf o Halswirbelsäule o Schultergürtel (Schlüsselbein, Schulterblatt) o Arm (Oberarm, Ellenbogengelenk, Unterarm, Handgelenk, Hand) o Wirbelsäule (Wirbelbogengelenk, Gelenkflächen für die Rippen, Wirbelkörper, Bandscheibe, Dornfortsatz, Querfortsatz, Kreuzbein, Steißbein) o Hüftgelenk o Bein (Oberschenkel, Kniegelenk, Unterschenkel, Sprunggelenk, Fuß) erarbeitet von Nathanael Pohl

4 Aufbau eines Wirbels: o 1 Wirbelkörper o 1 Wirbelbogen o 1 Dornfortsatz o 2 Querfortsätze o 4 Gelenkfortsätze o Wirbelkörper und Wirbelbogen umschließt das Wirbelloch, wessen Gesamtheit den Wirbelkanal für das Knochenmark bildet. o Die Größe der Wirbelkörper nimmt entsprechend der zunehmenden Belastung von oben nach unter zu. o Körper und Querfortsätze der Brustwirbel tragen Gelenkflächen für die Rippen. Ein Bewegungssegment ist eine funktionelle Einheit und setzt sich aus den Knochen zweier benachbarter Wirbel mit der sie verbindenden Zwischenwirbelscheibe, aus den kleinen Wirbelbogengelenken, dem Bandapparat und den Muskeln für den entsprechenden Bereich zusammen. Die Bandscheiben werden durch Belastung zusammengedrückt und bei länger andauernder Entlastung nehmen sie wieder die ursprüngliche Form an. (Beim Bandscheibenvorfall reißt diese Wasserkissenähnliche Scheibe) Muskelbezeichnungen: Bizeps, Trizeps, Quadrizeps erarbeitet von Nathanael Pohl

5 Herz und Gefäßsystem Das Herz ist der Motor des Kreislaufs. Durch seine Pumpleistung wird ein ständiger Blutfluss aufrechterhalten. Das Blut zirkuliert in einem geschlossenen System elastischer Röhren, dem Gefäßsystem, das sich in folgende Abschnitte gliedert: Arterien (Schlagadern), die das Blut vom Herzen wegleiten und verteilen Kapillaren (Haargefäße), in denen der Stoffaustausch stattfindet Venen (Blutadern), die das Blut zum Herzen zurückführen Lymphgefäße, die im Dienste des Transportes von Flüssigkeit und Abwehrzellen stehen. Das Gefäßsystem dient nicht nur dem O2Transport, sondern auch der Verteilung der aus der Nahrung aufgenommenen Bestandteile. Aufbau und Funktion des Herzes: Besteht größtenteils aus Muskelgewebe und ist hohl. Die Herzscheidewand teilt es in eine rechte und linke Herzhälfte, die sich noch einmal in eine Kammer und einen Vorhof gliedern. Dazwischen regeln bewegliche Klappen den Blutfluss. Während der Füllphase öffnen sich die Klappen zwischen Vorhof und Kammern. Sauerstoffarmes Blut fließt aus dem Körperkreislauf vom rechten Vorhof in die rechte Herzkammer. Sauerstoffreiches But strömt aus der Lunge über dem linken Vorhof in die linke Herzkammer In der Auswurfphase zieht sich der Herzmuskel zusammen, die Klappen zwischen Vorhöfen und Kammern schließen, der Druck im Kammerinneren steigt, sodass sich die Taschenklappen öffnen. Das Blut wird aus der rechten Kammer in den Lungenkreislauf gedrückt. Gleichzeitig pumpt die linke Kammer Blut in den Körperkreislauf. Während sich beide Kammern leeren, strömt erneut Blut in die Vorhöfe und der Vorgang wiederholt sich. erarbeitet von Nathanael Pohl

6 Blut Blut ist eine Art flüssiges Transportgewebe und besteht aus einer zellulären Flüssigkeit (Hämatokrit, 45 %) und dem Blutplasma (55 %). Das Hämatokrit besteht aus: rote Blutkörperchen weiße Blutkörperchen Blutplättchen Das Blutplasma besteht aus: % Wasser gelöste Stoffe, wie Blutproteine und chemischen Bestandteilen Eine 70 kg schwere Person hat ca. 5,6 l Blut im Körper. Davon fließen ca. 80 % im Körperkreislauf und 20 % im Lungenkreislauf. Aufgaben des Blutes: Rote Blutkörperchen übernehmen den Transport der Atemgase von der Lunge zu den Geweben (Sauerstoff) und vom Gewebe zurück zur Lunge (Kohlendioxid). Weiße Blutkörperchen dienen der Abwehr von Krankheitserregern und körperfremden Stoffen (Immunabwehr). Die Blutflüssigkeit, das Blutplasma, erfüllt unter anderem folgende Transportfunktionen: o Nährstoffe vom Ort der Aufnahme (Darmzotten) zum Ort des Verbrauchs (Organe) o Von Stoffwechselprodukten zu den Ausscheidungsorganen (Niere) o Von Wärme aus stoffwechselaktiven Organen zu oberflächennahen Bereichen. erarbeitet von Nathanael Pohl

7 Geschlechtsorgane Bestehend aus: Keimdrüsen (Geschlechtszellen und Geschlechtshormone werden produziert) Geschlechtswege Geschlechtsdrüsen, deren Sekrete die Vereinigung von Ei und Samenzelle begünstigen Äußere Geschlechtsorgane 1. männliche Geschlechtsorgane: Übersicht: Hoden, Nebenhoden, Samenleiter, Samenbläschen (Drüsen), Prostata Penis, Hodensack Funktion: Allgemein: o Vom Hoden gelangen die Samenzellen über ein Kanälchensystem in den Nebenhoden, der als Aufbewahrungsort dient. Über den Samenleiter gelangen die Samenzellen in Höhe der Vorsteherdrüse in die Harnröhre. Kurz vor ihrer Einmündung nehmen die Samenleiter die Ausführungsgänge der Samenbläschen auf. Unter dem Einfluss der in den Drüsen gebildeten Sekrete erlangen die Samenzellen ihre Beweglichkeit. Den weiteren Transport der Samenflüssigkeit übernimmt die Harnröhre, deren Schwellkörper die Aufrichtung des Penis (Erektion) übernimmt. Hoden: o Jeder Hoden wird von einer Bindegewebshülle umgeben. Das Hodengewebe ist in mehr als 200 Hodenläppchen unterteilt. Jedes Läppchen wird von 24 stark geschlängelten Hodenkanälchen aufgebaut, die in ihrer Gesamtheit eine Länge von ca. 350 Meter ergeben. Testosteron: o fördert die Samenzellbildung o fördert den Wachstum der äußerem Geschlechtsorgane o bestimmt das geschlechtsspezifische Verhalten o beeinflusst die Entwicklung der sekundären Geschlechtsmerkmale o hat eine anabole Wirkung auf den Stoffwechsel. Samenzellbildung: o Fängt in der Pubertät an und dauert bis ins hohe Alter. o Jede Stundeverlassen etwa 34 Millionen Spermien den Hoden in Richtung Nebenhoden, d. h. in jeder Sekunde werden etwa 1000 Spermien gebildet. o Insgesamt dauert die Bildung einer Samenzelle aber 72 Tage. Spermien: o Der Kopf eines Spermiums enthält eine kappenartige Struktur und Enzyme, mit deren Hilfe es die Eihülle durchdringen kann. o Im Mittelstück liegen zahlreiche Spiralfäden, die der Energiebereitstellung für die Bewegung dienen. erarbeitet von Nathanael Pohl

8 o Mit Hilfe ihres Schwanzes können Spermien sich mit einer Geschwindigkeit von 34 mm in der Minute vorwärtsbewegen. Bis zum Eileiter brauchen die Spermien ca. 3 Stunden und sind dann maximal 72 Stunden überlebens und damit befruchtungsfähig. Nebenhoden: o Der Transport der Spermien durch den Nebenhoden benötigt etwa 1012 Tage. o Zur vollständigen Entleerung des Nebenhodens bedarf es mehrerer Samenergüsse im Laufe von 24 Stunden. Samenleiter: o ist etwa 5060 cm lang und dient dem Transport der Spermien beim Samenerguss. 2. weibliche Geschlechtsorgane: Übersicht: die beiden Eierstöcke, Eileiter, Gebärmutter, Scheide großen, kleinen Schamlippen, Klitoris, Scheidenvorhof, Vorhofsdrüsen, Brustdrüsen Funktion: Allgemein o In den Eierstöcken wachsen die Eizellen zyklusabhängig heran und gelangen nach dem Eisprung in den Eileiter. o Nach erfolgter Befruchtung im ampullären Teil des Eileiters wandert der Keim mit einem Flüssigkeitsstrom in die Gebärmutter, in der die Einnistung in eine hormonell vorbereitete Schleimhaut erfolgt. o Den Eintritt einer Schwangerschaft signalisiert der Keim bereits wenige Tage nach der Befruchtung der Hirnanhangsdrüse, unter deren Einfluss der Eierstock Hormone produziert, die die Erhaltung der Gebärmutterschleimhaut in den nachfolgenden Monaten sichert. Die Gebärmuttermuskulatur passt sich durch Zellvergrößerung dem heranwachsenden Embryo an. Im weiteren Verlauf bilden embryonale und mütterliche Anteile eine Plazenta, über die Ernährung und Sauerstoffversorgung des Keimes erfolgen. o Bei der Geburt wird durch wiederholte Kontraktionen der Gebärmuttermuskulatur (Wehen) das Kind durch den Geburtskanal ausgetrieben und die Plazenta als Nachgeburt aus der Schleimhaut herausgelöst. Eierstöcke: o hier werden Hormone produziert o nach dem Eisprung wird die in den Eierstöcken zurückgebliebene Hülle in einen Gelbkörper umgewandelt, der dann für 14 Tage Geschlechtshormone produziert, die bewirken, dass die Gebärmutterschleimhaut eine befruchtete Eizelle aufnehmen kann und die Schleimhaut wird noch reicher an Blutgefäßen und Drüsen und Nährstoffen. Nach 14 Tagen (bei keiner Befruchtung der Eizelle) wird die Schleimhaut, eben ohne Einwirkung der Hormone, wieder abgebaut, und erarbeitet von Nathanael Pohl

9 die blutigen Sekrete fließen durch die Vagina ab. Durch Zusammenziehen der Muskulatur der Gebärmutter können Schmerzen entstehen. Menstruationszyklus: o Menstruationsblutung = Schleimhautabstoßung der Gebärmutter o Fängt zwischen dem 10. Und 15. Lebensjahr an o Hört nach dem 50. Lebensjahr mit unregelmäßigen Blutungen auf. o Der Menstruationszyklus dauert durchschnittlich 28 Tage o Startet mit der Menstruationsblutung am 1. Tag o 1.4 Tag Menstruationsphase o Tag Follikelphase o Tag Gelbkörperphase erarbeitet von Nathanael Pohl

10 Fortpflanzung, Entwicklung und Geburt Der Spermium ist 100 Mal kleiner als eine Eizelle In einem Samenerguss sind ca. 500 M Spermien Eine Frau kann nur in 30 Tage im Jahr schwanger werden Eierstöcke hat eine Frau bereits, wenn sie noch im Mutterleib ist. Beim Orgasmus ziehen sich die Muskeln so stark zusammen, dass die Spermien buchstäblich zur Frau hingeschleudert werden Es dauert keine Stunde bis von den 500 M Samenzellen fast alle abgestorben sind (zum größten Teil Schutzmechanismus vor Bakterien in der Frau) Nur ca. die Hälfte der befruchteten Eizellen arbeiten auch weiter Auf dem Weg vom Eileiter zur Gebärmutter verwandelt sich das Ei stündlich, anfangs mit Zellteilung. Im Embryo wachsen jede Sekunde tausende von neuen Zellen. Jeder Embryo ist einzigartig und es ist genetisch vorbestimmt wie er wächst Fünf von 6 Embryos überleben nicht mal die erste 5 Wochen. Nach 9 Wochen nennt man es nicht mehr Embryo sondern Fötus. Das Herz fängt an zu schlagen und der Magen produziert Verdauungssäfte. Seine Zukunft ist immer noch nicht sicher, denn kann bei jedem weiteren Entwicklungsschritt etwas schief gehen. Innerhalb von 12 Wochen hat der Fötus seine körperlichen Grundlagen ausgebildet und wächst nun nur noch. Zu diesem Zeitpunkt ist er nicht größer, als eine Fingerkuppe. In den letzten Monaten wächst die Gebärmutter um das 20fache ihrer normalen Größe. Obwohl eine Schwangerschaft die größte körperliche Herausforderung darstellt, bereitet sie gleichzeitig keine Schwierigkeiten, die der Köper nicht bewältigen kann. erarbeitet von Nathanael Pohl