Das Hormonsystem des Menschen

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1 Didaktische FWU-DVD Das Hormonsystem des Menschen Biologie Klasse 9 13 Trailer ansehen

2 Schlagwörter Adrenalin; Aminosäuren; Aminosäurederivate; autokrin; Bauchspeicheldrüse; Blutzuckerspiegel; Calcium; Cortisol; Diabetes; Drüse; endokrin; endokrines Systems; Gehirn; Geschlechtshormon; Gestagen; Glucagon; Glucose; Glukose; Glycogen; Hirnanhangdrüse; Hypophyse; Hypothalamus; Hormon; Hormondrüse; Hormonsystem; Humanbiologie; Insulin; Kalzium; Keimdrüse; Körpertemperatur; Leber; Nebenniere; negative Rückkopplung; Nervensystem; Noradrenalin; Östrogen; Pankreas; parakrin; Proteohormone; Pubertät; Regelkreis (Biologie); Rezeptor; Schilddrüse; Sekretion; Serotonin; Signalkaskade; Signalübertragung; Steroidhormone; Stoffwechsel; Stress; Testosteron; Thyroxin; Verhalten; Wechselwirkung Systematik Biologie Chemie Allgemeine Biologie Biologische Regelkreise; Zellenlehre Menschenkunde Stoffwechsel, Innere Organe; Sinnesorgane, Nervensystem; Fortpflanzung und Entwicklung; Krankheiten und Vorbeugung; Verhalten Biochemie Stoffwechselvorgänge; Physiologische Wirkungsweise chemischer Substanzen 2

3 Zum Inhalt Hormone (Film 26 min) Hormone bestimmen und beeinflussen in hohem Maße unseren Alltag. Sie beeinflussen unser Verhalten bei Freude, Ärger, Stress oder drohenden Gefahrensituationen. Doch auch zur Aufrechterhaltung essenzieller Stoffwechselprozesse und zum Antrieb von Regulationskreisläufen sind sie unersetzlich. Der Film deckt hierzu umfangreiche Themenbereiche ab und benennt nicht nur die verschiedenen Arten von Hormonen und ihre Klassifizierungsmöglichkeiten, sondern auch die verschiedenen Wege der Signalübertragung, wichtige Regulationskreisläufe des Körpers oder hormonell bedingte Krankheiten. Menü Hormone (Sequenzen) Kommunikationssystem (Filmsequenz 3:10 min) Ob laufen, schwimmen oder schlafen, ständig ändern sich die äußeren Bedingungen und inneren Bedürfnisse, auf die unser Körper reagieren muss. Dies geschieht sowohl durch elektrische Impulse über das Nervensystem als auch durch chemische Wirkungsweise über das Hormonsystem. Die körpereigenen Hormone dienen hierbei als chemische Botenstoffe, welche über das Blut in allen Bereichen des Körpers, ihre Wirkung entfalten können. Die Schaltzentrale und übergeordnete Verbindung dieser beiden wechselwirkenden Systeme ist der Hypothalamus des Zwischenhirns sowie die daran angeschlossene Hirnanhangdrüse, die Hypophyse. Einteilung von Hormonen (Filmsequenz 3:20 min) Zwei gängige Kriterien zur Einteilung von Hormonen sind die Orte ihrer Bildung und die Zugehörigkeit zu Stoffklassen. Man unterscheidet zum einen zwischen Drüsenhormonen und Gewebshormonen. Hormone gehören zudem entweder zu den Peptidhormonen (Proteohormonen), den Steroidhormonen oder den Aminosäurederivaten. Peptidhormone sind wasserlöslich, Steroidhormone fettlöslich. Aminosäurederivate können abhängig von der Aminosäure, aus der sie hervorgegangen sind, wasser- oder fettlöslich sein. Diese Eigenschaften wirken sich vor allem auf die Signalweiterleitung an den Zielzellen aus. Wasserlösliche Hormone können die Zellmembran nicht einfach passieren und benötigen zum Beispiel Rezeptoren, an die sie binden können. Fettlösliche Hormone können die Zellmembran frei passieren und dort wirken. 3

4 Signalübertragung im Hormonsystem (Filmsequenz 4:10 min) Wenn Hormone über das Blut in Umlauf geraten und Aufgaben weit entfernt ihrer Bildungsstätte ausführen, spricht man von einer endokrinen Funktion. Manche Hormone wirken direkt in oder an der Zelle, in der sie hergestellt werden. Sie erfüllen eine autokrine Funktion. Werden die Hormone abgegeben, um an oder in den benachbarten Zellen zu wirken, spricht man von einer parakrinen Funktion. Der wasserlösliche oder fettlösliche Charakter der unterschiedlichen Hormone wirkt sich auf den ungehinderten Transport aus. Fettlösliche Hormone können die Zellmembran einfach durch Diffusion passieren. Wasserlösliche Hormone werden hingegen mithilfe von Vesikelbildung und -abschnürung aus der Ursprungszelle ins Blut entlassen. Die Vesikel können entweder mit der Zellmembran der Zielzelle verschmelzen oder sie lösen sich auf. Dann binden die Hormone an Rezeptoren auf der Zellmembran. Oft verursacht so eine Bindung eine sich verstärkende Signalkaskade. Regulationswege (Filmsequenz 1:50 min) Als Beispiel für einen einfachen Regelkreislauf wird die Regulation der Körpertemperatur erläutert. Regelkreisläufe des menschlichen Körpers gleichen immer einen angestrebten Sollwert mit dem aktuellen Istwert ab. Besondere Sensoren für Kälte oder Wärme in der Haut registrieren mögliche Abweichungen und leiten die Informationen über das Nervensystem an das Gehirn weiter. Besteht eine Differenz zwischen Soll- und Istwert, steuert das zentrale Nervensystem als Regler entgegen. Es werden Hormone ausgeschüttet, die bei Kälte zur Erhöhung des Istwertes die Skelettmuskeln zittern lassen. Im gegenteiligen Fall kann mithilfe von Hormonen die Schweißproduktion angeregt und der Istwert gesenkt werden. Negative Rückkopplung (Filmsequenz 3:00 min) Die Hormone der Schilddrüse greifen tief in unseren Stoffwechsel ein. Thyroxin fördert etwa die Ausschüttung des Hormons Insulin, das für die Regulation des Blutzuckergehalts notwendig ist. Zu Beginn des Thyroxin-Regelkreises steht der 4

5 Hypothalamus. Steigt der Energiebedarf, wird dort das Hormon TRH ausgeschüttet, welches in der Hypophyse die Ausschüttung des Hormons TSH anregt. Sobald das TSH die Schilddrüse erreicht, erhöht es dort die Ausschüttung des Hormons Thyroxin, das eine Erhöhung des Grundumsatzes einleitet und über das Blut wieder den Hypothalamus erreicht. Hier findet eine negative Rückkopplung statt: die weitere Ausschüttung von THR und TSH im Gehirn wird gehemmt und so einer ungezügelten Freisetzung von Energie entgegengewirkt. Antagonistische Hormonpaare (Filmsequenz 3:40 min) Einer der wichtigsten Energielieferanten des menschlichen Körpers ist die Glucose. Die Regulation des Blutzuckerspiegels ist ein Beispiel für einen Regelkreis. Die Regulation und Aufrechterhaltung der Blutzuckerwerte liegt bei den Hormonen Insulin und Glucagon. Beide werden in den Langerhans-Zellen der Bauchspeicheldrüse hergestellt und freigesetzt. Ist der Blutzuckerspiegel im Blut zu hoch, senkt Insulin den Glucosespiegel. Ist der Glucosewert zu niedrig, sorgt wiederum das Glucagon dafür, dass er angehoben wird. Die Hormone haben also eine gegensätzliche Wirkung und fungieren im Organismus als Antagonisten oder antagonistisches Hormonpaar. Geschlechtshormone (Filmsequenz 2:10 min) In der Pubertät kommt es zu vielen emotionalen und körperlichen Veränderungen. Grund dafür ist unter anderem die groß angelegte Bildung von Geschlechtshormonen: bei Jungen das Hormon Testosteron und bei Mädchen die Hormone Östrogen und Gestagen. Ein besonderer Fokus wird in der Filmsequenz auf die missbräuchliche Verwendung von Hormonen mit anaboler Wirkung gelegt. Hormone und Verhalten (Filmsequenz 2:40 min) Hormone haben auch Einfluss auf unser tägliches Verhalten. Etwa bei Gefahrensituationen, die eine sehr schnelle und intuitive Reaktion erfordern. Die ablaufenden Reaktionen des Organismus auf eine solche Gefahr können auch mit dem Kampf-oder-Flucht-Verhalten 5

6 beschrieben werden. Es wird blitzschnell abgewogen, welche Strategie den größeren Überlebenserfolg verspricht und unmittelbar reagiert. Dabei leiten unwillkürliche Nervenzellen Signale an das Nebennierenmark. Dieses veranlasst die Freisetzung der Hormone Adrenalin und Noradrenalin. Hormondrüsen des Menschen () Die zeigt die ungefähre Lage der wichtigsten Hormondrüsen im menschlichen Körper. Zur Übung liegt zusätzlich eine Version ohne Beschriftung vor. Sekretion () Die zeigt die verschiedenen Formen der Sekretion: autokrin, parakrin und endokrin. Zur Übung liegt eine Version ohne Beschriftung vor, in der die Begriffe zugeordnet werden sollen. Menü Hormonelle Regulationsmechanismen (en) Signalkaskade () Die zeigt in einem vereinfachten Schema den Ablauf einer Signalkaskade. Das Hormon dockt an den Rezeptor an und setzt eine Signalkaskade in Gang, die über GDP, GTP, ATP und camp die Aktivierung einer Proteinkinase steuert. Regulation der Schilddrüsenhormone () Die zeigt in einem vereinfachten Schema den Ablauf einer negativen Rückkopplung bei den Schilddrüsenhormonen TRH und TSH. Regulation des Cortisols () Die zeigt in einem vereinfachten Schema die Regulation des Immunsystems durch das Stresshormon Cortisol. 6

7 Regulation des Blutzuckerspiegels () Die zeigt in einem vereinfachten Schema die Regulation des Blutzuckerspiegels durch Insulin und Glucagon. Regulation des Calciumspiegels im Blut () Die zeigt in einem vereinfachten Schema die Regulation des Calciumspiegels durch Calcitonin und Parathormon. Steuerung des Fight-or-Flight-Syndroms () Die zeigt in einem einfachen Schema die wichtigsten Stufen der Fight-or- Flight-Reaktion. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden und klassifizieren die verschiedenen Hormone des menschlichen Körpers kriteriengeleitet anhand ihres Entstehungsortes sowie anhand ihres molekularen Aufbaus; wechseln zwischen den verschiedenen Systemebenen des menschlichen Körpers, indem sie die Wirkungsweise ausgewählter Hormone erläutern; erläutern die unterschiedlichen Mechanismen, wie Hormone chemische Signale weiterleiten; beschreiben die Aufrechterhaltung der Homöostase am Beispiel der Temperaturregulation des menschlichen Organismus; beschreiben den Vorgang der negativen Rückkopplung; beschreiben den Prozess der antagonistischen Hormonpaare anhand des Regulationskreislaufs des Blutzuckerspiegels; erläutern den hormonellen Einfluss der Geschlechtshormone auf die Individualentwicklung des Menschen; stellen den hormonellen Einfluss auf das menschliche Verhalten, an einem selbst gewählten Beispiel des täglichen Lebens, dar; ordnen ausgewählte Beispiele von Hormonen ihren Bildungsorten zu und recherchieren weitere Hormone des menschlichen Körpers; erkennen unterschiedliche Verhaltensweisen, die einer Vorbeugung von hormonell bedingten Krankheiten und einer Aufrechterhaltung der eigenen Gesundheit, dienlich sind. 7

8 Didaktische Hinweise Die vorliegende Produktion ist für den Einsatz in der fortgeschrittenen und späten Phase der Mittelstufe, sowie für die Oberstufe konzipiert. Die Produktion kann auf mehrere Arten in das Unterrichtsgeschehen integriert werden. Grundsätzlich sind die Arbeitsmaterialien auf einen Wechsel zwischen der gemeinsamen Arbeit im Plenum, der Einzelarbeit und besonders der Arbeit in Dreiergruppen ausgerichtet. Dabei gibt es Phasen, in denen einzelne Sequenzen gemeinsam im Klassenverband angesehen werden und andere, in denen die Schülerinnen und Schüler alleine arbeiten. Die Produktion bietet sich jedoch auch für Abwandlungen dieses Vorgehens an. So kann der gesamte Film gemeinsam im Plenum gesichtet werden, um im Anschluss eigene Themenschwerpunkte festzulegen, die weiter vertieft werden sollen. Einzelne Sequenzen des Films können zudem losgelöst von der gesamten Produktion in das Unterrichtsgeschehen integriert werden. Sollte die Produktion eine geplante Unterrichtseinheit über Wochen begleiten, so bietet sich ein Wechsel zwischen dem gemeinsamen Anschauen der einzelnen Sequenzen, gefolgt von der Bearbeitung der dazu gehörigen Arbeitsblätter und Einzelarbeitsphasen an. Auf diese Weise ergeben sich ausreichend Freiräume, um das Gesehene gemeinsam aufzuarbeiten und zu diskutieren, sowie den Schülerinnen und Schülern Gelegenheiten anzubieten, in denen sie ihre Ergebnisse präsentieren können. Vorkenntnisse Die Produktion erfordert bei der Integration in den Unterrichtsablauf einige fachwissenschaftliche Vorkenntnisse. So ist es hilfreich, wenn die Schülerinnen und Schüler über basale Kenntnisse über die Organe des Menschen und deren Lage im Körper verfügen. Weiterhin sollten die Lernenden fundamentale Vorstellungen über den Aufbau tierischer Zellen besitzen und die verschiedenen biologischen Systemebenen (Molekül, Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem, Organismus) kognitiv unterscheiden und zwischen ihnen wechseln können. Ebenfalls hilfreich sind Vorstellungen über den Aufbau von organischen Molekülen und deren allgemeine Darstellungen mithilfe von Strukturformeln. 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können am PC direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) en Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Filmsequenzen, der en, und der ergänzenden Arbeitsmaterialien 1) Nervensystem und Hormonsystem im Vergleich 2) Methodenkarte: Triade 2A) Thema A: Hormonklassen und ihre Signalübertragung 2B) Thema B: Regulationswege 2C) Thema C: Wachstum, Verhalten & Emotionen 3) Hormone Domino Hormondrüsen des Menschen (mit/ohne Beschriftung) Sekretion (mit/ohne Beschriftung) Signalkaskade Regulation der Schilddrüsenhormone Regulation des Cortisols Regulation des Blutzuckerspiegels Regulation des Calciumspiegels im Blut Steuerung des Fight-or-Flight-Syndroms Filmtext zum Film als PDF-Dokument Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Untermenü Das Hormonsystem des Menschen Hormone Hormone Film 26 min Kommunikationssystem 3:10 min Hormone Sequenzen Einteilung von Hormonen 3:20 min Hormondrüsen des Menschen Sekretion Hormonelle Regulationsmechanismen en Signalübertragung im Hormonsystem Regulationswege Negative Rückkopplung Antagonistische Hormonpaare 4:10 min 1:50 min 3:00 min 3:40 min Geschlechtshormone 2:10 min Arbeitsmaterial Hormone und Verhalten 2:40 min Arbeitsmaterial Hormonelle Regulationsmechanismen Signalkaskade Didaktische Hinweise 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen) 1 Methodenkarte (Triade) 8 en Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Regulation der Schilddrüsenhormone Regulation des Cortisols Regulation des Blutzuckerspiegels Regulation des Calciumspiegels im Blut Steuerung des Fight-or-Flight-Syndroms 10

11 Produktionsangaben Das Hormonsystem des Menschen (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2016 DVD-Konzept Dr. Maike Schuchmann, Gerrit Rau DVD-Authoring und Design Dicentia Germany GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2016 en FWU Institut für Film und Bild, ttsz / istock Coverbild Mopic / Fotolia Didaktische Fachberatung Dr. Monique Meier Arbeitsmaterial Dr. Monique Meier Begleitheft Svenja Weiß, Daniel Schaub Pädagogische Referenten im FWU Daniel Schaub, Svenja Weiß, Dr. Maike Schuchmann Produktionsangaben zum Film Hormone Produktion Weichelt Film im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2016 Buch Christina Lehni, Dr. Monique Meier Animationen & Schnitt Stefan Weichelt Musik audioblocks Kamera Fabian Weichelt, Stefan Weichelt Sprecherin Cordula Senfft Footage Material BigStock, Shutterstock, videohive, Wikipedia 3D-Molekülobjekte BALLView Wir bedanken uns bei allen Beteiligten für die freundliche Unterstützung, besonders bei Julia Gianessi Redaktion Daniel Schaub, Christina Lehni Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2016 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Das Hormonsystem des Menschen Sie wirken, wenn wir verliebt sind, wenn wir Angst haben, wenn wir uns traurig, mutig oder glücklich fühlen. Sie sind in uns und beeinflussen dabei unseren Alltag, unser Verhalten und unser ganzes Leben: Hormone. Ihre Entstehung, ihre Wirkungsorte im menschlichen Körper und ihre gegenseitigen Wechselwirkungen sind dabei genauso komplex und facettenreich wie das menschliche Verhalten selbst. Laufzeit 26 min Klasse 9 13 Sprache Film 1 Filmsequenzen 8 Arbeitsblätter 5 en 8 DE Kompetenzerwerb: Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden und klassifizieren die verschiedenen Hormone des menschlichen Körpers; wechseln zwischen den verschiedenen Systemebenen des mensch lichen Körpers, indem sie die Wirkungsweise ausgewählter Hormone erläutern; erläutern die unterschiedlichen Mechanismen, wie Hormone chemische Signale weiterleiten; erkennen unterschiedliche Verhaltensweisen, die einer Vorbeugung von hormonell bedingten Krankheiten und einer Aufrechterhaltung der eigenen Gesundheit, dienlich sind. Ausführliche didaktische Hinweise finden Sie im Arbeitsmaterial. Themen Klasse 9 13 Hormonsystem und Nervensystem Einteilung von Hormonen Signalübertragung im Hormonsystem Regulationswege (Regelkreise) und negative Rückkopplung Antagonistische Hormonpaare (am Beispiel der Blutzuckerregulation) Geschlechtshormone Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG Hormone und Verhalten GEMAFREI FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht ggmbh Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de