Humanbiologie 1. 1.1 Einleitung Das besteht aus Nasenhöhle, Rachen, Kehlkopf, Luftröhre und Lunge. Ein tiefes Einatmen wird durch den Brustkorb mit dessen Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell ermöglicht. Aber weshalb atmen wir überhaupt? Nennen Sie zwei Gründe dafür. Das lernen Sie anhand der beiden Buchseiten 260 und 261 und der nachfolgenden an Posten zu bearbeitenden Aufgaben mit diversen Anschauungsmaterialien kennen. 1.2 Bau und Funktion der Lunge 1.2.1 Makroskopischer Bau der Lunge Aufgaben 1. Lesen Sie den Abschnitte A und D im Buch und anschliessend den untenstehenden Text. Der äussere Teil der Nase wird hinten vom Nasenbein und vorne von den Nasenknorpeln gestützt (beim Tasten spüren Sie deutlich den Unterschied zwischen dem harten Knochen und dem elastischen Knorpel). Die beiden Nasenhöhlen sind durch eine Scheidewand getrennt. Die Nase ist der offizielle Eingang zu den Atemorganen. Hier wird die Luft gereinigt, aufgewärmt und befeuchtet. In der Nase sitzt auch der Geruchssinn. Grosse Schmutzteilchen werden von den Nasenhaaren zurückgehalten. Feine Staubteilchen und Mikroorganismen bleiben im Schleim auf der Schleimhaut kleben. Die Luft wird durch die Schleimhaut der Nase erwärmt und befeuchtet. Die Heizdrähte der Nase sind die Blutgefässe. Je kälter die Luft ist, umso stärker sind sie durchblutet. Die stärkere Durchblutung der Nase ist auch äusserlich sichtbar (rote Nase in der Kälte). Die Riechschleimhaut mit dem Geruchssinn liegt im obersten Teil der Nase. Beim Schnuppern ziehen wir die Luft in der Nase nach oben zur Riechschleimhaut. Weil die Luftröhre vor der Speiseröhre liegt, kreuzt der Luftweg im Rachenraum den Speiseweg. Ausser beim Schlucken ist der Luftweg offen. Am Eingang der Luftröhre steht der Kehlkopf, der aus mehreren Knorpeln besteht. Seine vordere Kante ist von aussen am Hals gut sicht- und tastbar. Der Kehlkopf enthält die Stimmbänder, die uns die Erzeugung von differenzierten Tönen ermöglichen. KST HAT 1
2. Ergänzen Sie die untenstehende Abbildung. Struktur Funktion 1 2 3 4 5 6 7 8 3. Schauen Sie sich am Torso den Ort und den Bau der Atemwege und der Lunge an. Gibt es Unterschiede zwischen dem linken und dem rechten Lungenflügel? Wenn ja, weshalb? 4. Wozu dienen die Knorpelspangen der Luftröhre und der grossen Bronchien? KST HAT 2
1.2.2 Mikroskopischer Bau der Lunge 1. Lesen Sie den Abschnitte B und C im Buch. 2. Schauen Sie sich die linke Abbildung an. Was zeigt diese Aufnahme und wo sind diese Strukturen zu finden? 3. Beschriften Sie in der rechten, rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme die Flimmerhärchen der Flimmerzellen und die Schleimdrüsenzellen. 4. Zeichnen Sie in der Abbildung 3 der Buchseite 260 zwei Alveolen ein. 5. In den beiden Lungenflügeln kommt total die riesige Anzahl von 300 bis 750 Millionen Lungenbläschen vor. Jedes Lungenbläschen wird von einem engmaschigen Netz kleinster Blutgefässe (sogenannten Kapillaren) umgeben. Weshalb existiert diese riesige Anzahl von Lungenbläschen und weshalb ist jedes Lungenbläschen von einem solch engmaschigen Kapillarnetz umgeben? 6. Im Abschnitt C hat sich ein Fehler eingeschlichen. Finden Sie ihn? KST HAT 3
1.2.3 Einatmen und Ausatmen 1. Lesen Sie den Abschnitte E und F im Buch. 2. Lesen Sie den Abschnitt Brustatmung dieses Skripts. Brustatmung Zwischen den Rippen befinden sich quer verlaufende Zwischenrippenmuskeln. Durch das Sich- Zusammenziehen der externen (sich also weiter aussen befindenden) Zwischenrippenmuskeln werden die Rippen nach oben gezogen und der Brustkorb gewinnt an Grösse. Soll beispielsweise beim Sport eine rasche Ausatmung erfolgen ziehen sich die internen (sich also weiter innen befindenden) Zwischenrippenmuskeln zusammen. Diese Kontraktion führt dazu, dass sich der Brustkorb senkt und dadurch dessen Volumen abnimmt. Im Buch (Abschnitt F) wird erklärt, dass sich der Brustkorb bei entspannten Zwischenrippenmuskeln aufgrund des Eigengewichts senkt. Dieser Prozess ist bei Atmung in Ruhe wesentlich. Bei sportlicher Aktivität wäre die Ausatmung so aber zu wenig schnell und effektiv. Ausatmung Einatmung KST HAT 4
3. Schauen Sie sich das Holzmodell zum Brustkorb an und beantworten Sie die Fragen. a) Für welche Struktur stehen die roten Gummiringe? Für welche Struktur stehen die grünen Gummiringe? b) Was haben diese Rippenbewegungen für Konsequenzen betreffend Volumen des Brustkorbs? c) Vollführen Sie am Modell Einatmungs- und Ausatmungsbewegungen. Achten Sie darauf, zu welchem Zeitpunkt welche Muskeln dazu aktiv sein müssen. 4. Schauen Sie sich das Modell zur Bauchatmung an und beantworten Sie anschliessend die zugehörigen Fragen. a) Notieren Sie sich, welche Teile des Modells a d welchen Teilen der Lunge entsprechen. KST HAT 5
b) Erklären Sie mit Hilfe des einfachen Modells, wie Sie mit Ihrem Zwerchfell atmen (Bauchatmung). Beachten Sie dabei vor allem die unterschiedlichen Druckverhältnisse beim Ein- und Ausatmen. c) Inwiefern entspricht das Modell nicht exakt der Realität? 1.2.4 Schweinelunge live Hier können Sie eine echte Schweinelunge anschauen, ertasten (Luftröhre, Lungengewebe) und beobachten, wie sich die Lunge bei Lufteinführung gewaltig dehnt. Beachten Sie unbedingt den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion der verschiedenen Teile. 1.2.5 Lunge ist elastisch, keine Muskeln 1. Lesen Sie den Abschnitt G im Buch und schauen Sie sich die untenstehende Abbildung an. KST HAT 6
2. Am zugehörigen Posten liegen glasige Petrischalen auf. Die eine soll das Lungenfell, die andere das Rippenfell darstellen. Nehmen Sie eine der beiden Glasplatten und befeuchten Sie die eine Oberfläche. Drücken Sie nun die zweite Glasplatte auf die nasse Oberfläche der ersten Glasplatte so, dass sich die Ränder der Petrischalen gegenüberstehen! a) Können Sie die Glasplatten durch Abheben wieder leicht voneinander lösen? b) Können Sie die beiden Glasplatten gegeneinander verschieben? c) Übertragen Sie Ihre Erkenntnisse aus diesem einfachen Versuch auf den Pleuralspalt und dessen Aufgabe bei der Atmung. Bemerkung Anwendungsbeispiel in der Technik: Saugnäpfe funktionieren nach dem gleichen Prinzip. 1.2.6 Gasaustausch 1. Lesen Sie den Abschnitt H im Buch. 2. Halten Sie sich Folgendes unbedingt im Hinterkopf! o Die Diffusion von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen Lungenbläscheninnenraum und Blut geschieht von selbst. Es ist keine Anstrengung oder und kein Energieaufwand nötig! o Damit die Diffusion möglichst effektiv abläuft, wird die Distanz zwischen Lungenbläscheninnenraum und Blut möglichst gering gehalten! KST HAT 7