Lerntext Herz und Blutkreislauf für die Jahrgangsstufen 5 oder 6

Roland Heynkes, 1.3.2018

Auf dieser Seite sammle ich zum Nachlesen und Lernen, was ich bei meiner Unterrichts-Vorbereitung an thematischen Vorgaben in Schulbüchern und inhaltlich in richtigen Fachbüchern, wissenschaftlichen Dokumentationen und wissenschaftlicher Primärliteratur finde. Was davon glaubwürdig und korrekt ist, versuche ich aufgrund meiner Fachkompetenz als Diplombiologe zu beurteilen. Zur Veranschaulichung nutze ich mit Creative-Commons-Lizenzen oder als Pulic Domain freigegebene grafische Darstellungen oder stelle selbst her, was ich im World Wide Web nicht finde.

Gliederung

zum Text Blut
zum Text unser Blutgefäßsystem
zum Text das Herz
zum Text

Blut nach oben

Bei gesunden Menschen hat man in 1 µl Blut etwa 5 Millionen (laut Wikipedia bei Männern 4,6-5,9 x 106/µl und bei Frauen 4,0-5,2 x 106/µl, 106/µl = 1012/Liter) rote Blutkörperchen (Erythrozyten), 250.000 Blutplättchen (Thrombozyten) und 4000-12000 weiße Blutzellen (Leukozyten) gezählt. Die Blutkörperchen und Blutzellen schwimmen im Blutplasma. Blutplasma ist Wasser mit vielen darin gelösten Stoffen. Das sind vor allem Nährstoffe (Glucose, Aminosäuren, Fettsäuren, Vitamine, Mineralstoffe), Abfallstoffe und Kohlenstoffdioxid.

Nach einer aktuellen Schätzung besteht ein 20-30 Jahre alter, 70 kg schwerer und 170 cm großer "Referenzmann" aus durchschnittlich ungefähr 30 Billionen (30x1012) menschlichen Zellen und grob geschätzt 38 Billionen Bakterien (38x1012). Von den menschlichen Zellen stellen die roten Blutkörperchen mit rund 25 Billionen etwa 84%. Die nur rund 5 Liter Blut im Körper eines durchschnittlichen Erwachsenen können nur deshalb etwa 84% aller menschlichen Zellen enthalten, weil unsere roten Blutkörperchen (Erythrozyten) so klein sind. Streng genommen sind rote Blutkörperchen gar keine lebendigen Zellen mehr, denn sie besitzen keinen Zellkern und damit keinen Bauplan mehr. Im Gegensatz zu unseren anderen Körperzellen produzieren Erythrozyten deshalb auch keine MHC-1-Präsentierteller.

Unsere Erythrozyten sind einem großen Abnutzungsstress ausgesetzt, denn sie werden täglich schätzungsweise anderthalb Tausend mal durch den Lungen- und anschließend durch den Körperkreislauf mit ihren engen Kapillaren gepresst. Da sie keinen Zellkern mehr besitzen, können sie sich nicht reparieren. Die Dokumentation "Der menschliche Körper"nennt als durchschnittliche "Lebensdauer" nur 3 Monate, nach anderen Quellen sind es 4 Monate. Bei einer angenommenen "Lebensdauer" von nur 3 Monaten müsste ein 70-kg-Mann jeden Monat 25/3=8,33 Billionen, jeden Tag etwa 274 Milliarden, pro Stunde gut 11,4 Milliarden, pro Minute rund 190 Millionen und pro Sekunde fast 3,2 Millionen neue rote Blutkörperchen produzieren muss. Wenn die Erythrozyten 4 Monate durchhalten, dann müssen immer noch fast 2,4 Millionen rote Blutkörperchen pro Sekunde ersetzt werden.

Der Sauerstoff befindet sich hauptsächlich in den roten Blutkörperchen. Enthalten sie viel Sauerstoff, sind sie hellrot gefärbt. Bei Sauerstoffmangel werden sie dunkelrot bis blau. Das kann im Körper passieren, wenn beispielsweise Kälte das Blut zu langsam durch die Haut fließen lässt oder wenn wir bei großer Anstrengung sehr viel Sauerstoff verbrauchen. Dann können die Lippen blau werden oder die Haut blau gescheckt aussehen.

Unser Blut verteilt außerdem Wärme vor allem aus den Muskeln und der Leber gleichmäßig im Körper. Wird uns zu warm, transportiert dsas Blut zur Abkühlung in die Haut, deren Blutgefäße zu diesem Zweck zusätzlich größer werden. Dadurch verfärbt sich die Haut rot.

Blutplättchen und bestimmte Blut-Eiweiße verschließen Wunden. Weiße Blutzellen bekämpfen Krankheiten.

unser Blutgefäßsystem nach oben

Das Schema zeigt in einem herznahen Ausschnitt unseres menschlichen Blutgefäßsystems nur die großen Adern.
Herz-nahe Arterien und Venen
anonyme(r) Zeichner(in), Creative Commons Attribution 2.1 Japan license

Als Gesamtlänge unserer Adern nennt ein Biologie-Schulbuch 160.000 Kilometer. Hintereinander gelegt könnten sie demnach viermal den Äquator umrunden. Andere Quellen schätzen die Gesamtlänge auf "nur" 150.000, 100.000, 96.000 oder sogar nur 50.000 km. Wirklich gemessen hat das natürlich niemand. Tatsächlich handelt es sich um ganz grobe Schätzungen. Deshalb sind scheinbar genaue Angaben wie 96.000 ähnlich unsinnig wie die Behauptung, jemand wiege 50,0 Kilogramm. Und auch die Zahl 160.000 ist fragwürdig. Viel sinnvoller wäre die Angabe, dass die Gesamtlänge des menschlichen Blutgefäßsystems bei durchschnittlichen Erwachsenen auf 50-160 Tausend Kilometer geschätzt wird. Aber stattdessen werden viel zu oft viel zu genaue Zahlen von Leuten genannt, die offenbar nicht ahnen, wie wenig sie wirklich wissen.

Arterien führen vom Herzen weg. Wie in der Lunge verzweigen sich unsere Blutgefäße auch in anderen Organen, bis sie auf einer kurzen Strecke dünner (5-10 µm) als unsere Haare sind und deshalb auch Haargefäße oder Kapillare genannt werden. Mit 8 µm Durchmesser nennen Schulbücher wieder eine zu genaue Zahl.

Die Kapillare vereinigen sich wieder zu Venen, die das Blut zum Herzen zurück bringen. Es fließt durch den rechten Vorhof in die rechte Herzkammer. Sie pumpt das sauerstoffarme Blut nur durch die Lunge, wo es wieder Sauerstoff aufnimmt. Aus der Lunge fließt das Blut durch den linken Vorhof in die linke Herzkammer. Sie treibt mit jedem Herzschlag eine Druck-Welle durch unseren Körper, die wir am Hals und an den Handgelenken als Puls fühlen können. Dabei fließt unser Blut so schnell, dass es für eine Runde im gesamten Kreislauf nur ungefähr 1 Minute benötigt. Weil der Körperkreislauf viel größer als der Lungenkreislauf ist, ist die Herzmuskelwand in der linken Herzhälfte deutlich stärker als in der rechten Herzhälfte.

Herz und Lunge von hinten
Herz und Lunge von hinten
Henry Gray, Anatomy of the Human Body. Philadelphia: Lea & Febiger, 1918; Bartleby.com, 2000.

das Herz nach oben

Das menschliche Herz besteht aus einer linken und einer rechten Herzhälfte. Die rechte Herzhälfte pumpt das Blut in den Lungenkreislauf, damit es Sauerstoff aufnehmen kann. Aus der Lunge fließt das Blut in die linke Herzhälfte, welche dann das Blut in den Körperkreislauf pumpt.

Das Herz pumpt das Blut durch unser gesamtes Blutgefäßsystem.
Herz
anonyme(r) Zeichner(in), CC-BY-SA-3.0

Jede der beiden Herzhälften besteht aus einem Vorhof und einer Herzkammer. Wenn sich die Herzmuskeln entspannen, fließt Blut aus den Venen in die beiden Vorhöfe. Aus den Vorhöfen fließt es in die Herzkammern. Dann ziehen sich die Muskeln der Herzkammern zusammen und bauen Druck auf. Dadurch schließen sich die großen, lappigen, Atrioventrikularklappen oder Segelklappen genannten Herzklappen (links Trikuspidalklappe und rechts Mitralklappe) und verhindern wie Ventile, dass das Blut zurück in die Vorhöfe fließt. Stattdessen fließt es in die beiden großen Arterien, die das Blut vom Herzen weg transportieren. Damit das Blut nicht aus den Arterien zurück in die Herzkammern fließen kann, schließen sich anschießend die aus drei dreieckigen Teilen bestehenden, Semilunarklappen oder Taschenklappen genannten kleinen Herzklappen (Pulmonalklappe links und Aortenklappe rechts) an den beiden Herzausgängen.

Sonarbilder und Zeichnungen der Herzklappen aus verschiedenen Perspektiven
Herzklappen
Patrick J. Lynch, Creative Commons Attribution 2.5 Generic
Gezeigt werden verschiedene Schnittebenen durch das Herz jeweils als farbiges Schema neben der entsprechenden schwarzweißen echokardiografischen Abbildung.

In den rechten Vorhof fließt Sauerstoff-armes Blut aus der oberen und der unteren Hohlvene sowie aus dem Koronarvenensinus (Sinus coronarius) und einigen kleinen Venen des Herzmuskels. Der Koronarvenensinus und die kleinen Venen bringen das Sauerstoff-arme Blut aus dem Herzmuskel in den rechten Vorhof. Die schematische Zeichnung des Herzens zeigt den Herzkreislauf nicht, aber er ist natürlich wichtig für die Versorgung des Herzens mit Sauerstoff und Nährstoffen. Die obere Hohlvene bringt das sauerstoffarme Blut aus dem Oberkörper, während die untere Hohlvene das Blut vom unterhalb des Zwerchfells liegenden Rest des Körpers in den rechten Vorhof bringt.

Der linke Vorhof liegt eigentlich eher auf der Rückseite des Herzens und in ihn münden zwei große Venen, die sauerstoffreiches Blut aus den beiden Lungenflügeln liefern.

Die Vorsilbe Tri im Namen Trikuspidalklappe deutet an, dass diese Klappe eigentlich aus drei Lappen besteht. Kuspidal bedeutet zugespitzt oder mit einer Spitze. Das heißt, dass die drei Teile dieser Herzklappe an der Basis breit sind und im Inneren der rechten Herzkammer immer schmaler werden. Die Spitzen der drei Lappen sind durch Fäden aus Bindegewebe mit Muskeln verbunden.

Das folgende animierte gif beruht auf einer gefilmten Ultraschallkardiografie und zeigt von der nicht dargestellten Herzspitze aus betrachtet hauptsächlich rechts die Mitralklappe. Links ist die Trikuspidalklappe und in der Mitte oben ist die Aortenklappe in dieser Aufnahme nur unvollständig dargestellt.
Herz
Kjetil Lenes, GNU Free Documentation License

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Roland Heynkes, CC BY-SA-3.0 DE

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