Grundwissen Natur und Technik 5. Klasse

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1 Grundwissen Natur und Technik 5. Klasse Naturwissenschaftliches Arbeiten Biologische Arbeitsmethoden: beobachten, beschreiben, sammeln, untersuchen, experimentieren, messen Beobachtung Problemstellung Hypothese (*) zur Erklärung Versuchsplanung Versuch Entweder: Bestätigung der Hypothese, d.h. Problem gelöst, oder: Widerlegung der Hypothese zurück zu *. Protokoll eines naturwissenschaftlichen Experiments: umfasst folgende Punkte: - V für Versuch: Benötigte Materialien (Geräte und Chemikalien) und Durchführung (Beschreibung der Vorgehensweise) - B für Beobachtung und evtl. Auswertung (z.b. in Tabellen) - E für Erklärung der Beobachtungen Atome: kleinste Bausteine aller Stoffe. Atome können größere Bausteine, Moleküle, bilden, die sich wiederum zu Riesenmolekülen verbinden können. Teilchentheorie: gut begründete Auffassung der Naturwissenschaftler, dass alle Stoffe aus kleinsten, nicht mehr weiter teilbaren Teilchen aufgebaut sind. Stoffebene Teilchenebene Aggregatzustände: Zustandsformen eines Stoffe (fest, flüssig, gasförmig). schmelzen verdampfen FEST FLÜSSIG GASFÖRMIG erstarren sublimieren kondensieren resublimieren Reinstoffe: erkennt man an ihren Eigenschaften (z.b. Siedetemperatur, Löslichkeit...). sie bestehen aus untereinander gleichen Teilchen. Stoffgemische: bestehen aus unterschiedlichen Reinstoffen (Beispiel: Zuckerwasser ist ein Gemisch aus dem Reinstoff Zucker und dem Reinstoff Wasser). Sie lassen sich aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Reinstoffe wieder voneinander trennen (Beispiel: Filtration, Salzgewinnung durch Abdampfen). Luft ist ein Gasgemisch und besteht aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0,03% Kohlenstoffdioxid und Edelgasen. 1/6

2 Nachweise: - Gas: Sauerstoff mit Glimmspanprobe, Kohlenstoffdioxid trübt Kalkwasser - Nährstoffe: Stärke: Jodzugabe Blaufärbung; Eiweiß: gerinnt bei Hitze oder Säurezugabe; Fett: Fettfleckprobe Biologie Biologie: Lehre von den Lebewesen. Sie beschäftigt sich mit Bakterien, Pilzen, Tieren und Menschen, mit ihrem Aufbau aus Zellen, all ihren Lebensäußerungen (Kennzeichen des Lebens) und den Beziehungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt Kennzeichen des Lebens: die gemeinsamen Merkmale aller Lebewesen: - Aufbau aus Zellen - Wachstum und Enwicklung - Bewegung - Stoffwechsel - Informationsaufnahme und verarbeitung, Reaktion auf Information; Speicherung und Weitergabe von Information - Fortpflanzung - Veränderung im Verlauf der Generationen Geschichte des Lebens (Evolution): Entwicklung von den ersten bakterienähnlichen Lebewesen vor etwa 3,8 Millarden Jahren bis zur Vielfalt der heute lebenden Arten. Viele einstmals existierende Arten sind im Verlauf der Evolution wieder ausgestorben. Fossilien: versteinerte Überreste oder Spuren ausgestorbener Lebewesen Zelle: kleinste allein lebensfähige Einheit. Baustein aller Lebewesen. Sie besteht aus der Zellmembran (Abgrenzung der Zelle nach außen), dem Zellplasma (flüssiges Innere der Zelle), dem Zellkern (enthält den Bauplan des Lebewesens und alle Informationen, um die Lebensvorgänge der Zelle zu steuern) und verschiedenen kleinen Bestandteilen. Pflanzenzellen besitzen zusätzlich eine feste Zellwand und Chloroplasten, in denen sie mithilfe der Lichtenergie der Sonne aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Zucker (Glucose) und Sauerstoff herstellen. Sie enthalten außerdem Vakuolen (Wasser- und Abfallstoffspeicher). Gewebe: gleichartige Zellen mit derselben Aufgabe im Körper vielzelliger Lebewesen, z.b. Sinnesgewebe, Nervengewebe, Muskelgewebe. Organ: Einheit im Körper aus verschiedenen Geweben, die zusammenarbeiten, z.b. Herz, Auge. Größere Organe, an denen sich verschiedene Abschnitte unterscheiden lassen, bezeichnet man als Organsystem, z.b. Verdauungssystem, Nervensystem. 2/6

3 Der Körper des Menschen und seine Gesunderhaltung Oberflächenvergrößerung: biologisches Bauprinzip, das sich auch in unserem Körper überall dort findet, wo Stoffe (Teilchen) schnell und in größerer Menge durch eine Trennwand gelangen müssen. Beispiele: Lungenbläschen, Falten und Zotten des Dünndarms. Temperaturregulation: Bei Tieren mit gleichwarmer Körpertemperatur wird vom Gehirn eine bestimmte Soll-Temperatur für das Körperinnere vorgegeben (beim Menschen 37 C) und das Einhalten der Temperatur ständig überprüft. Treten Abweichungen auf, werden so lange Gegenmaßnahmen in Gang gesetzt, bis die Soll-Temperatur wieder erreicht ist. Bei zu hoher Temperatur z.b. erweitern sich die Blutgefäße in der Haut und es wird vermehrt Schweiß abgegeben. Wasser: Hauptbestandteil unseres Körpers, dient als Lösemittel (z.b. für Traubenzucker im Blut), Transportmittel (z.b. für rote Blutkörperchen im Blut) und zur Temperaturregulation (beim Schwitzen). Da der Körper mit Schweiß, Urin und Kot ständig Wasser verliert, muss der Verlust durch reichliches Trinken ausgeglichen werden. 1. Sinnesorgane und Nervensystem Sinn: Fähigkeit, bestimmte Reize aufzunehmen (Reiz: Schall, Sinn: Hörsinn) Reiz: Information aus der Umwelt (oder aus dem Körper), die von einem Lebewesen aufgenommen wird, meist über Sinneszellen, die auf eine bestimmte Reizart spezialisiert sind. Sinneszellen: besondere Zellen, die auf eine bestimmte Reizart reagieren und die Reize in elektrische Signale umwandeln. Sinnesorgan: dient der Aufnahme bestimmter Reize. Es besteht aus Sinneszellen und verschiedenen Hilfseinrichtungen. Beispiel: in unserem Auge machen die Sinneszellen der Netzhaut nur einen kleinen Teil des Auges aus, der Rest dient dem Schutz (wie die Lider), der Versorgung (wie die Aderhaut) oder der Verbesserung der Funktion (wie die Linse). Haut: unser größtes Organ. Hat Schutzfunktion, ist aber auch Sinnesorgan (Tastsinn, Schmerzsinn, Temperaturwahrnehmung) und wichtig für die Temperaturregulation. Nerven: leiten Informationen als elektrische Erregung von den Sinneszellen an das Gehirn oder vom Gehirn an die Muskeln und anderen Organe. Nervensystem: Organsystem, das bei uns (und allen Wirbeltieren) aus dem Gehirn, dem Rückenmark und den Nerven besteht. Gehirn: Informationszentrale unseres Körpers, besteht vor allem aus einer Ansammlung von Nervenzellen. Das Gehirn hat über die Nerven mit allen Sinneszellen und Muskeln Verbindung. Die von den Sinneszellen stammenden Informationen werden im Gehirn ausgewertet und gegebenenfalls in Handlungsbefehle an die Muskeln umgesetzt. Vom Reiz zur Reaktion: Reiz (z.b. Schallwellen) Sinneszelle (z.b. im Sinnesorgan Ohr) Sinnesnerv (z.b. Hörnerv) Gehirn Bewegungs-/Befehlsnerv Muskel Reaktion. 2. Bewegungsapparat: Skelett und Muskulatur Skelett: Organsystem, das unseren Körper stützt, zusammen mit den Muskeln die Grundlage für Bewegung bildet und die inneren Organe schützt. Die Knochen sind die Ansatzstellen für die Skelettmuskeln und über Gelenke beweglich miteinander verbunden. Skelettgliederung: Kopfskelett (Schädel), Rumpfskelett (Wirbelsäule [Wirbel und Bandscheiben aus Knorpel], Brustkorb) und Gliedmaßenskelett (Arme und Beine). Der Schultergürtel (Schlüsselbein und Schulterblatt) sowie der Beckengürtel verbinden das Rumpfskelett mit dem Gliedmaßenskelett. Bau des Gliedmaßenskeletts: Oberarmknochen / Oberschenkelk.; Elle und Speiche / Schienund Wadenbein; Handwurzelk. / Fußwurzelk.; Mittelhandk. / Mittelfußk; Fingerk. / Zehenk.. 3/6

4 Muskeln: Organe, die vor allem aus Proteinen bestehen (das Fleisch unseres Körpers) und sich zusammenziehen können. Um sich wieder zu dehnen, brauchen sie einen Gegenspieler, das ist oft ein anderer Muskel. Wenn sich der Muskel kontrahiert, arbeitet er und benötigt Energie. Die Skelettmuskeln erzeugen die Kraft für aktive Bewegung. Sie sind mit den Knochen über Sehnen verbunden. 3. Stoffaufnahme für Wachstum und Energieversorgung Stoffwechsel: alle Aufbau-, Abbau- und Umbauvorgänge von Stoffen in Lebewesen Energie: Antrieb für alle Vorgänge in der Technik und in Lebewesen. Es gibt verschiedene Formen von Energie, z.b. Lichtenergie, chemische Energie, Wärmeenergie, Bewegungsenergie. Sie können ineinander umgewandelt werden. Tiere und Menschen beziehen ihre Energie als chemische Energie aus Nährstoffen. Zur Energieumwandlung in den Zellen benötigen sie zusätzlich Sauerstoff, der aus der Atmung stammt. Als Abfallprodukte entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser, die wieder abgegeben werden. Energieträger: Stoffe, die viel chemische Energie enthalten, z.b. Benzin, Fette, Kohlenhydrate. 3.1 Verdauung Verdauungsorgane: Magen, Leber, Bauchspeicheldrüse, Dünndarm und Dickdarm sind die wichtigsten Verdauungsorgane des Menschen. Verdauung: die Zerlegung der aufgenommenen Nahrung in einfache chemische Bausteine (kleine Moleküle) und deren Aufnahme durch die Darmwand ins Körperinnere. Die Zerkleinerung erfolgt vor allem durch verschiedene Enzyme. Stationen der Verdauung: Mund (Zerkleinerung durch Zähne, Stärke-Zerlegung), Magen (Eiweiß-Zerlegung, Abtöten von Krankheitserregern durch die Magensäure) und Dünndarm mit Bauchspeicheldrüse und Gallenblase (Verdauung aller Nährstoffe). Im Dickdarm wird dem Speisebrei Wasser entzogen. Enzyme: körpereigene Wirkstoffe, die chemische Reaktionen in unserem Körper beschleunigen. Jedes Enzym ist nur für eine bestimmte Reaktion zuständig, z.b. das Enzym Amylase für die Zerlegung von Stärke in Malzzucker. Nährstoffe: Hauptbestandteil unserer Nahrung; nach ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheidet man drei Gruppen von Nährstoffen: Kohlenhydrate (Energieträger; z.b. Stärke und Zucker (Glucose)), Fette (Energiespeicher), Proteine (Baustoff; = Eiweiße bestehen aus Aminosäuren). Mineralstoffe: Stoffe wie Calcium und Magnesium zum Aufbau der Knochen. Vitamine: Stoffe aus Pflanzen oder Tieren, die unser Körper nur in sehr kleinen Mengen zu seiner Gesunderhaltung benötigt (z.b. als Bestandteile von Enzymen). Ballaststoffe: Nahrungsbestandteile, die von unserem Körper nicht verwertet werden können, aber die Verdauung fördern, z.b. das Kohlenhydrat Zellulose aus den Zellwänden pflanzlicher Zellen. 3.2 Atmung Atmung: - Äußere: Aufnahme von Sauerstoff und Abgabe von Kohlenstoffdioxid über die Lungen. Sauerstoff dient dazu, in den Körperzellen aus Traubenzucker (Glucose), die für die Lebensvorgänge nötige Energie zu gewinnen. Dabei entsteht neben Wasser Kohlenstoffdioxid. Der Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid findet in den Lungenbläschen statt. - Innere (Zellatmung): Glucose + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie 4/6

5 4 Blut und Blutkreislauf Blut: flüssiges Organ. Es besteht aus - Blutplasma: flüssiger Bestandteil des Bluts. Besteht hauptsächlich aus Wasser, in dem Nährstoff-, Mineralstoff- und Abfallstoffmoleküle sowie andere Stoffe (z.b. Hormone) transportiert werden. Es verteilt auch die Wärme im Körper. - Rote Blutkörperchen: feste Bestandteile des Bluts (Zellen), die den roten Blutfarbstoff enthalten. Sie sind auf den Transport von Sauerstoffmolekülen spezialisiert. - Weiße Blutkörperchen: feste Bestandteile des Bluts (Zellen), die Krankheitserreger und Fremdkörper bekämpfen. - Blutplättchen: feste Bestandteile des Bluts, die Wunden verschließen. Blutgefäße: röhrenförmige Gefäße, in denen das Blut durch den Körper strömt, angetrieben durch das Herz. In Arterien fließt das Blut vom Herzen weg, Venen bringen es zum Herzen zurück. Die feinsten Blutgefäße zwischen Arterien und Venen heißen Kapillaren. Blutkreislauf: Man unterscheidet Lungenkreislauf und Körperkreislauf. Beide Kreisläufe zusammen ergeben einen doppelten Blutkreislauf. Er ist nicht nur für den Menschen, sondern für alle Säugetiere typisch. Herz: Hohlmuskel, der sich rhythmisch zusammenzieht und so das Blut in die Arterien pumpt. Besteht aus zwei Hälften, die jeweils in Vorhof und Hauptkammer unterteilt sind. Die linke Hauptkammer pumpt das Blut in den Körper. Herzklappen verhindern den Rückfluss des Blutes. 5 Gesundheitsgefährdung Sucht: übermächtiger Drang, sich durch Suchtmittel ein angenehmes Lebensgefühl verschaffen zu wollen, besonders in Krisensituationen. Suchtmittel: Nikotin, Alkohol, Ecstasy, Heroin, Cannabis, bestimmte Medikamente, aber auch Fernsehen, Computerspiele, Glücksspiele. Abhängigkeit: - körperlich: der Körper reagiert mit Entzugserscheinungen wie Schmerzen und Angstgefühlen, wenn er sein gewohntes Suchtmittel nicht bekommt. - seelisch: das Gefühl, ohne Suchtmittel nicht mehr auskommen zu können. Schädigung: der Körperorgane und des Gehirns (Geisteskrankheiten) vor allem durch illegale Drogen 6 Sexualkunde / Fortpflanzung Geschlechtsorgane: alle Organe, die zur Fortpflanzung dienen. Beim Jungen sind das Hoden, Nebenhoden, Samenleiter, bestimmte Drüsen und Penis (Glied). Beim Mädchen sind das Eierstöcke, Eileiter, Gebärmutter, Scheide, Schamlippen und Kitzler. Eizelle: weibliche Keimzelle. Alle vier Wochen reift eine Eizelle in einem der beiden Eierstöcke heran. Sie sind plasmareich und unbeweglich. Spermium: männliche Keimzelle. Spermien werden in den Hoden gebildet. Begattung: Übertragung der Samenzellen in den weiblichen Organismus. Befruchtung: Verschmelzung der Zellkerne von Spermium und Eizelle Zygote = befruchtete Eizelle; Zygote teilt sich vielmals zu einem zu einem Keim Einnistung: Einlagerung des Keims in die Schleimhaut der Gebärmutter. Plazenta: gut durchblutetes Gewebe in der Gebärmutter, über das das heranwachsende Lebewesen versorgt wird. Embryo: So nennt man das heranwachsende Lebewesen zwischen seiner Einnistung und der achten Lebenswoche. Fetus: So nennt man das in der Gebärmutter heranwachsende Lebewesen, wenn es älter als acht Wochen ist. Alle Organe sind bereits angelegt. 5/6

6 Menstruation: Vorgang, bei dem die unbefruchtete Eizelle zusammen mit der Gebärmutterschleimhaut und etwas Blut abgestoßen wird. Sie tritt alle vier Wochen auf. Pubertät: Zeitraum, in dem sich Kinder körperlich und geistig zu Jugendlichen entwickeln und geschlechtsreif werden. Das Einsetzen der Pubertät wird durch Hormone ausgelöst. Hormone: Moleküle, die von Drüsenzellen in winzigen Mengen gebildet und mit dem Blut im Körper verteilt werden. Hormone lösen an bestimmten Stellen des Körpers Veränderungen aus (z.b. das Wachstum der Brüste oder des Penis). Sie werden auch als Botenstoffe bezeichnet. Säugetiere Art: sämtliche Lebewesen, die in allen wesentlichen Merkmalen übereinstimmen und die sich fruchtbar fortpflanzen. Wirbeltiere: Tiere mit knöchernen Innenskelett und einer Wirbelsäule, dazu gehören neben den Säugetieren auch die Vögel, Reptilien, Amphibien und Fische. Säugetiere: Klasse der Wirbeltiere, zu der auch der Mensch gehört. Wichtige Merkmale der Säugetiere sind Fell bzw. Haare, lebend gebärend, säugen ihre Jungen, gleichwarme Körpertemperatur und doppelter Blutkreislauf. Gleichwarme Körpertemperatur: konstante Körpertemperatur bei Säugetieren und Vögeln. Sie ermöglicht es diesen Tiergruppen, unabhängig von der Außentemperatur immer voll aktiv zu sein. Dazu sind Einrichtungen der Temperaturregulation nötig. Nesthocker: Jungtiere, die wenig entwickelt zur Welt kommen, in den ersten Lebenswochen daher unselbstständig sind und von den Eltern versorgt werden. Beispiel: Hund, Katze. Nestflüchter: Jungtiere, die weit entwickelt zur Welt kommen und schon kurz nach der Geburt ihren Eltern folgen können. Beispiel: Pferd, Rind. Züchtung: gezielte Kreuzung und Vermehrung von Tieren mit vorteilhaften Merkmalen durch den Menschen. Gebiss: - Fleischfressergebiss mit spitzen Eckzähnen, scharfkantigen Backenzähnen; z.b. Hund, Katze. - Pflanzenfressergebiss mit flachen Backenzähnen mit Schmelzfalten; z.b. Rind, Pferd. 6/6