Biologie-Lerntext für die Jahrgangsstufe 6

Roland Heynkes, 1.8.2020

Gliederung

zum Text Die Sicherheitsbelehrung
zum Text Mikroskope zeigen die Welt der Zellen
zum Text Zellen und das Leben
zum Text Strukturen tierischer und pflanzlicher Zellen
zum Text Der Aufbau einer tierischen Zelle
zum Text Fotosynthese und Zellatmung
zum Text Ernährung
zum Text Wofür wir unsere Nährstoffe nutzen
zum Text Ballaststoffe
zum Text Der Weg der Nahrung durch unseren Verdauungstrakt
zum Text Luft und Atmung
zum Text Herz und Blutkreislauf
zum Text Sexualkunde
zum Text Bewegung und Sport sind wichtig für unsere Gesundheit
zum Text unser Bewegungsapparat
zum Text
zum Text Was in der Jahrgangsstufe 6 im Fach Biologie erarbeitet werden soll

Die Sicherheitsbelehrung nach oben

Hier findet Ihr die Sicherheitsbelehrung für Biologie-Räume.

Mikroskope zeigen die Welt der Zellen nach oben

Alle lebenden Lebewesen bestehen aus Zellen. Die allermeisten Zellen sind aber derart mikroskopisch klein oder dünn, dass wir sie mit bloßem Auge nicht sehen können. Deshalb brauchen wir Mikroskope, um in die Welt der Zellen hinein zu sehen. Und damit beim Mikroskopieren die teuren Mikroskope nicht beschädigt werden, mussten wir uns etwas mit ihnen beschäftigen. Dazu haben wir im Computerraum den Lerntext Mikroskop gelesen. Darin fanden wir auch ein Foto von einem Schulmikroskop, dessen Teile nummeriert sind. Daneben steht, wie die Teile heißen oder wozu sie da sind. Diese Bezeichnungen wurden nach 2 Wochen Lernzeit in einem kleinen Test abgfragt.

Nachdem wir im Computerraum den Lerntext Mikroskop erarbeitet hatten, sahen wir mit Hilfe unserer Schulmikroskope in die Zellen von Blättchen der Wasserpest (Elodea canadensis) und untersuchen die mitgebrachten Proben. Erkennbar sind ohne Anfärbung die Zellwände pflanzlicher Zellen und in den Zellen die grünen Chloroplasten. Die dabei angefertigten Zeichnungen sollten ungefähr dem folgenden Bild entsprechen.

Cloroplasten in Elodea canadensis
anonym, CC BY-SA 4.0

Zellen und das Leben nach oben

Zellen sind die kleinsten lebensfähigen Systeme. Ein System besteht aus mehreren Teilen, die alle zusammenarbeiten und dadurch etwas können, was nur gemeinsam möglich ist. Die meisten Lebewesen auf unserem Planeten bestehen aus nur einer Zelle. Es gibt tierische (z.B.: Pantoffeltierchen), pflanzliche (Algen) und pilzliche (Hefen) Einzeller, aber die mit Abstand zahlreichsten einzelligen Lebewesen sind die Bakterien. Und obwohl fast alle Bakterien extrem klein sind, ist jedes einzelne von ihnen komplexer als alles, was Menschen je gebaut haben. Denn während unsere menschlichen Zellen auf jeweils eine Aufgabe spezialisiert sind, kann jeder Einzeller alles was nötig ist, um das unglaubliche und von uns Menschen noch längst nicht vollständig verstandene Phänomen Leben zu ermöglichen.

Lebewesen können leben. Sobald ein Lebewesen diese Lebensfähigkeit verliert, ist es tot und kein Lebewesen mehr. Und erwachsene Menschen müssen leben. Wir haben keine Wahl, denn wenn wir aufhören zu leben, sind wir tot und bleiben tot. Allerdings ist unser Sterben normalerweise ein sehr langsamer Prozess, der manchmal noch nach mehr als einer Stunde gestoppt werden kann. So können beispielsweise in kaltem Wasser ertrunkene Menschen wiederbelebt werden, weil sie noch nicht wirklich tot waren, sondern mit einem etwa 2 Tage dauernden Sterbeprozess erst angefangen haben. Solange dauert es, bis auch die letzten Zellen in einem sterbenden Menschen tot sind.

Anders als wir Menschen können Bakterien und viele andere Lebewesen nicht nur leben oder sterben. Sie können oft extrem lange Pausen vom Leben machen. In diesem Zustand leben sie zwar nicht, aber sie bleiben of Hunderte von Millionen Jahre lang intakt und lebensfähig. Sie können also wieder anfangen zu leben, sobald die Umstände es zulassen.

Merkmale des Lebens und Eigenschaften aller Lebewesen sind also nicht das selbe. Darum sollte man unterscheiden zwischen den Eigenschaften, die alle oder nur lebende Lebewesen besitzen.

Meiner Meinung nach für wirklich jedes heutige irdische Lebewesen und nur für Lebewesen geltende Eigenschaften sind:
Alle Lebewesen sind lebensfähig. Sie können leben, sofern sie sich in einem Lebensraum mit für sie geeigneten Umweltbedingungen befinden.
Jedes Lebewesen besitzt in seinem Inneren einen Bauplan, der bei allen irdischen Lebewesen in der selben Sprache geschrieben ist.
Daher wissen wir, dass alle Lebewesen unseres Planeten von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen.
Denn alle heutigen Lebewesen sind durch Vermehrungsprozesse entstanden.
Alle uns bekannten Lebewesen bestehen aus Wasser, Mineralstoffen und von Lebewesen produzierten Biomolekülen in der Größenordnung von Nanopartikeln.
Während im Universum insgesamt die Unordnung ständig zunimmt, kennzeichnen extreme Komplexität und Ordnung das Innere jedes Lebewesens.
Möglich ist das nur, weil sich jedes Lebewesen mit einer Hülle von seiner Umwelt abgrenzt.

Lebewesen sind extrem komplexe, sich selbst mindestens mit semipermeablen Membranen selektiv von der Umwelt abgrenzende offene Systeme, die sich mit Hilfe eines inneren Bauplans aus einer immensen Vielfalt kompliziert aufgebauter Biomolekülen in aktiven Lebensphasen weitgehend selbst hergestellt haben. Weil die Baupläne aller bisher daraufhin untersuchten Lebewesen den selben genetischen Code benutzen (quasi in der selben Sprache geschrieben sind), stammen sie höchstwahrscheinlich alle von einem gemeinsamen Vorfahren ab und sind durch Vermehrungsprozesse (Zellteilung oder andere Arten der Reproduktion) von Lebewesen entstanden.

Wenn ein Lebewesen lebt, hat es zusätzlich folgende Eigenschaften:

Kennzeichen des Lebens in aktiven Lebensphasen:
Alle lebenden Lebewesen besitzen mindestens eine Zelle.
Alle lebenden Lebewesen können sich selbst aufbauen, organisieren, regulieren, koordinieren und reparieren.
Alle lebenden Lebewesen können wachsen und sich im Laufe ihres Lebens entwickeln.
Alle lebenden Lebewesen betreiben Stoffwechsel in dreierlei Hinsicht. Erstens tauschen sie selektiv Stoffe und Energie mit ihrer Umwelt aus. Zweitens tauschen sie im Laufe der Zeit alle Stoffe aus, aus denen sie bestehen. Drittens verwandeln sie ständig Biomoleküle in andere Biomoleküle.
Alle lebenden Lebewesen produzieren und nutzen Enzyme als Biokatalysatoren.
In allen lebenden Lebewesen finden ständig gezielte innere Transportvorgänge statt.
Alle lebenden Lebewesen können betimmte Aspekte ihrer Umwelt wahrnehmen und darauf sinnvoll reagieren.

Strukturen tierischer und pflanzlicher Zellen nach oben

Leider können wir mit unseren Lichtmikroskopen im Inneren der Zellen kaum Details erkennen. Darum nutzen wir die moderne Technik der Darstellung des Standes der Forschung über nicht direkt beobachtbare Vorgänge durch Computeranimationen. Was diese Animationen über das Innere unserer Zellen zeigen, fasst meine Dokumentation: "Reise ins Innere der Zelle" zusammen. Besonders Interessierte können dazu auch Aufgaben lösen. An Zellen interessierten Lernenden empfehle ich auch mein Hypertext-Lernprogramm Eucyte.

Zur normalen Ausstattung aller Zellen gehören eine Zellmembran, das Cytoplasma und der Zellkern.

Im Gegensatz zu tierischen Zellen besitzt eine typische Pflanzenzelle eine Zellwand, eine große Vakuole und Chloroplasten.

Der Aufbau einer tierischen Zelle nach oben

vereinfachtes Zell-Schema nach Wikimedia Commons
von mir vereinfacht nach Woland Messer, GNU Free Documentation License
1 = Kraftwerke der Zelle (Mitochondrium), 2 = Verdauungsbläschen (sekundäres Lysosom), 3 = Bibliothek der Zelle für den Bauplan (Zellkern), 4 = Lastwagen der Zelle (Vesikel), 5 = Fabrik der Zelle (endoplasmatisches Retikulum), 6 = Stadtmauer der Zelle (Zellmembran), 7 = Amazon der Zelle (Dictyosom)

Hier findet Ihr einen Probetest zum ausdrucken.

Fotosynthese und Zellatmung nach oben

Den Zusammenhang zwischen den beiden extrem wichtigen biologischen Prozessen Fotosynthese und Zellatmung erklärt der Lerntext Fotosynthese und Zellatmung.

Das Lernmodul: S.34-35 "Fotosynthese" mit Aufgaben und Antworten erleichtert die Erarbeitung der Fotosynthese mit unserem Buch.

Ernährung nach oben

Es gibt unzählige Ernährungs-Ratgeber, die man alle ignorieren sollte. Denn es gibt für jeden Menschen nur einen wirklich sinnvollen Ernährungs-Ratgeber, und das ist sein eigenes Gehirn. Denn nichts und niemand weiß besser, was ein Mensch gerade braucht.

  1. Das Gehirn vergleicht aktuelle Sinneseindrücke mit gespeicherten Erinnerungen, um zu entscheiden, ob wir vorliegende Nahrung aufnehmen oder ablehnen sollen.
  2. Das Gehirn lernt mit Hilfe von Sinnesorganen und Sensoren in Dünndarm und Blut, wie schnell verschiedene Lebensmittel welche Nährstoffe liefern.
  3. Melden Sensoren eine Unterversorgung mit einem bestimmten Nährstoff, dann erzeugt es einen Appetit auf die Nahrung, die unsere Bedürfnisse erfahrungsgemäß besonders gut befriedigen kann.
Ernährungsberater Gehirn
Ernährungsberater Gehirn
Roland Heynkes, CC BY-SA 3.0

Näheres zum Thema Ernährung finden Interessierte im Lerntext Ernährung.

Alle lebenden Lebewesen brauchen Nährstoffe. Weil Pflanzen mittels Fotosynthese die Strahlungsenergie des Lichts nutzen können, brauchen sie keine energiereichen Nährstoffe. Die energiearmen, nur als Baustoffe benötigten Pflanzennährstoffe sind daher nur Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralstoffe.

Was wir normalerweise einfach Nährstoffe nennen, sind eigentlich Menschen-Nährstoffe. Es sind die Stoffe, von denen wir Menschen uns ernähren. Wir benötigen als Baustoffe für den Aufbau, die Reparatur und die ständige Erneuerung des Körpers relativ große Makronährstoffe (Lipide und Proteine) sowie die kleinen Mikronährstoffe (extrem stabile Mineralstoffe und bei Hitze oder zuviel Licht zerfallenden Vitamine). Nur in sehr geringen Mengen benötigte Mineralstoffe nennt man auch Spurenelemente. Den größten Teil unserer Nährstoffe brauchen wir aber zur Energie-Gewinnung für die Aufrechterhaltung unserer Lebensvorgänge. Dafür nutzen wir hauptsächlich Kohlenhydrate (Stärke und Zucker) sowie die sich nicht mit Wasser mischenden Lipide (unter anderem Fette und Cholesterin). Wenn nötig, können wir aber auch die in Proteinen (Eiweißen) gebundene Energie nutzen.

Wasser und Sauerstoff werden von einigen Naturwissenschaftlern zu den Nährstoffen gezählt, von anderen jedoch nicht.

Nährstoffe des Menschen
Roland Heynkes, CC BY-SA 3.0

Mineralstoffe sind lebensnotwendige anorganische Nährstoffe, die der Organismus nicht selbst herstellen kann und die deshalb mit der Nahrung aufgenommen werden müssen. Sie sind praktisch unzerstörbar. Vitamine sind für Menschen lebensnotwendige organisch-chemische Verbindungen, die unser Körper nicht selbst herstellen kann und deshalb aus der Nahrung gewinnen muss. Für eine ausreichende Versorgung mit Vitaminen reicht eine abwechslungsreiche Ernährung. Eine Überversorgung kann auch schädlich sein. Eine Ausnahme ist das sogenannte Vitamin D, das unser Körper entgegen der Definition selbst herstellen kann, wenn ausreichend Sonnenlicht auf unsere Haut trifft. Vitamin D wird daher von vielen Fachleuten nicht mehr als echtes Vitamin angesehen. Viele Vitamine zerfallen, wenn sie Licht oder Wärme ausgesetzt werden.

Näheres zu unseren Nährstoffen findet Ihr im Lerntext Nahrung.

Wofür wir unsere Nährstoffe nutzen nach oben

Unsere wichtigsten Energielieferanten sind die mit menschlichen Enzymen verdaubaren Zucker und größeren Kohlenhydrate, weil wir sie in großen Mengen essen und hauptsächlich zur Energiegewinnung nutzen. Wir gewinnen daraus etwa 4 Kilokalorien pro Gramm.

Aus der chemischen Energie von Fetten gewinnen wir pro Gramm knapp 9,3 Kilokalorien, sofern wir ihre Bestandteile nicht für den Aufbau unserer eigenen Fette benötigen. Die Fette besitzen also einen doppelt so hohen Energiegehalt wie Kohlenhydrate, aber wir nutzen nur einen Teil dieser Energie.

Auch aus Eiweißen könnten wir gut 4 Kilokalorien pro Gramm gewinnen. Eiweiße und die aus ihnen gewonnenen Aminosäuren werden aber im menschlichen Organismus kaum zur Energiegewinnung genutzt. Gleichzeitig machen Eiweiße besonders schnell satt. Darum hilft Eiweiß-reiche Nahrung beim Abnehmen. Wir nutzen Eiweiße fast nur für den Aufbau unserer Zellen.

Die unter anderem deswegen wenig aussagekräftigen Brennwertangaben auf den Verpackungen von Lebensmitteln werden bestimmt, indem eine bestimmte Menge eines Nährstoffes in einem Ofen verbrannt und die dabei entstehende Wärme gemessen wird. Natürlich sind Menschen keine Öfen und Menschen unterscheiden sich deutlich hinsichtlich der Energiemengen, die sie aus Nährstoffen gewinnen können.

Mit Haaren, Hautschuppen, Schleimhautzellen und verschiedenen Körperflüssigkeiten verlieren wir ständig Substanz, die durch Zellteilung und Zell-Wachstum ersetzt werden muss. Während Motoren ausschließlich die im Treibstoff gespeicherte chemische Energie nutzen, gewinnen wir deshalb aus einem kleinen Teil unserer Nahrung auch Baustoffe für unser Wachstum, zur Erneuerung und für Reparaturen unserer Körper.

Wir erhalten einige Grundbausteine (essenzielle Aminosäuren und Fettsäuren) unserer Makromoleküle Proteine und Fette bzw. Lipide, indem wir die Makromoleküle anderer Lebewesen in deren Bausteine zerlegen.

Auch unsere Mikronährstoffe Wasser, Mineralstoffe und Vitamine nutzen wir nicht zur Aufnahme chemischer Energie, sondern direkt oder leicht verändert als Stoffe für verschiedenste Aufgaben in unserem Organismus.

Der mengenmäßig wichtigste unserer Mikronährstoffe ist das Wasser. Die üblichen, meistens übertriebenen Mengenangaben sind aber nicht sinnvoll, weil die zusätzlich zu den Nahrungsmitteln durch Trinken aufzunehmende Flüssigkeitsmenge situationsabhängig und von Mensch zu Mensch extrem unterschiedlich ist. Wieviel wir trinken sollten, sagen uns daher sinnvollerweise keine konkreten Empfehlungen, sondern unser Durst.

Wie wir unsere Nährstoffe nutzen
Energiestoffwechsel Baustoffwechsel
Kohlenhydrate ja nein
Fett u.a. Lipide ja ja
Proteine kaum ja
Vitamine nein ja
Mineralstoffe nein ja

Ballaststoffe nach oben

Ballaststoffe wie das Kohlenhydrat Zellulose sind weitgehend unverdauliche Bestandteile, die hauptsächlich in pflanzlichen Nahrungsmitteln wie Gemüse, Obst und Vollkornprodukten vorkommen. Ihr Name kommt daher, dass man sie früher für nutzlosen Ballast hielt. Sie schützen uns aber vor Verdauungsproblemen und einigen Krankheiten. Manche Menschen können sie mit Hilfe bestimmter Darm-Bakterien sogar als Nährstoffe nutzen. Ballaststoffe quellen in den Verdauungsorganen auf. Das bedeutet, dass sie in Magen und Darm viel Platz einnehmen. Dadurch regen sie die Muskulatur sowie die Drüsen von Magen und Darm zu verstärkter Tätigkeit an und fördern die Verdauung. Indem sie den Magen füllen, machen sie auch viel schneller satt als Nahrungsmittel wie Schokolade, die viel Energie auf engem Raum enthalten.

Der Weg der Nahrung durch unseren Verdauungstrakt nach oben

Verdauung unserer Makronährstoffe
Verdauung

Während wir die Mikronährstoffe direkt nutzen können, müssen wir die Makronährstoffe erst noch verdauen. Verdauung bedeutet, dass ein Lebewesen größere Nahrungsbestandteile (Nährstoffe) in deren kleinere, nutzbare Einheiten zerlegt. So können wir beispielsweise in unserem Körper keine Schweine- oder Rinder-Eiweiße gebrauchen, weil wir aus menschlichen Eiweißen bestehen. Darum zerlegen wir in unserem aus Mund, Speiseröhre, Magen, Dünndarm und Dickdarm bestehenden Verdauungstrakt die fremden Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Eiweiße sowie Fette und andere Lipide in Bausteine, aus denen wir dann unsere eigenen Biomoleküle aufbauen.

Verdauungstrakt
Mariana Ruiz Villarreal, public domain.
Nur die deutsche Beschriftung ist von mir.

Im Mund wird die Nahrung durch die Zähne zerkleinert und beim Kauen mit Hilfe der Zunge mit Speichel durchmischt. Dadurch wird die Nahrung breiig und gleitfähig. Zu diesem Zweck sondern drei Paar Speicheldrüsen täglich etwa 1,5 Liter Speichel ab. Der Speichel enthält Enzyme, die Stärke in süß schmeckenden Malzzucker (den Doppelzucker Maltose) zerlegen. Geschmacksknospen auf der Zunge prüfen gemeinsam mit der Nase den Geschmack. Süße Nahrungsmittel sind normalerweise ungiftig, bittere eher nicht. Zu salzige oder saure Nahrung könnte uns schaden. Schließlich schiebt die Zunge den Nahrungsbrei nach hinten in den Rachen und löst damit den Schluckreflex sowie das Schließen des Kehldeckels aus, damit die Nahrung nicht in die Luftröhre und die Bronchien fällt.

Was im Mund passiert
  1. Die Speicheldrüsen produzieren Speichel.
  2. Die Zähne zerkleinern die Nahrungsmittel.
  3. Die Zunge durchmischt die zerkleinerten Nahrungsmittel mit Speichel.
  4. Geschmacksknospen auf der Zunge prüfen gemeinsam mit der Nase den Geschmack.
  5. Der Speichel macht den Nahrungsbrei gleitfähig.
  6. Glucose wird durch die Mundschleimhaut ins Blut transportiert.
  7. Enzyme im Speichel spalten Stärke zu Malzzucker (Maltose).
  8. Die Zunge schiebt den Nahrungsbrei in den Rachen und löst damit den Schluckreflex aus.

Der Schluckreflex ist der Startpunkt der Peristaltik, welche die Nahrung mit wellenförmigen Bewegungen durch die Speiseröhre, den Magen und den gesamten Darm befördert, indem sich Muskeln vor der Nahrung entspannen und hinter ihr anspannen. Die folgende Animation soll anschaulich machen, wie Peristaltik funktioniert.

Animation der Peristaltik Zunaechst wird ein Rechteck als Hintergrund gezeichnet. Definition des Schrifttyps und der Umrandung von Rechtecken Start Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Der Ringmuskel entspannt sich und zieht sich dann wieder zusammen. Peristaltik-Animation Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Bei Erwachsenen ist die Speiseröhre etwa 25-30 Zentimeter lang. Die für ihre Peristaltik notwendigen Muskeln und Nerven befinden sich hinter einer Schleimhaut in der Speiseröhrenwand. Sie schieben durch ihre koordinierten Bewegungen den Nahrungsbrei in kleinen Portionen durch die Speiseröhre in den Magen.

Was in der Speiseröhre passiert
  1. Der Schluckreflex schließt den Kehldeckel, damit der Nahrungsbrei nicht in die Luftröhre fällt.
  2. In der Speiseröhre passiert in Sachen Verdauung gar nichts.
  3. Der Nahrungsbrei wird lediglich durch Peristaltik in den Magen befördert.

Die muskulöse Magenwand vermischt und zerkleinert den Speisebrei durch kräftige Bewegungen, die nicht vom Gehirn, sondern vom Magen selbst gesteuert werden. Sie enthält zu diesem Zweck Muskeln und ein Nervensystem. In der Magenwand gibt es außerdem Drüsen, die täglich etwa zwei Liter sehr sauren Magensaft produzieren. Vor diesem Magensaft schützt sich die Magenwand mit einer Schleimhaut, die ständig Schleim produziert. Der Magensaft enthält nämlich außer Enzymen für die Verdauung von Eiweißstoffen zu Peptiden auch verdünnte Salzsäure.

Die verdünnte Salzsäure tötet die meisten Krankheitserreger, die mit der Nahrung in den Magen gelangen. Sie lässt außerdem die Eiweiße gerinnen (Gerinnen bedeutet, dass die eng verknäuelte Form der Eiweiße aufgelockert oder sogar aufgelöst wird.), damit die Eiweiße von den Enzymen in kleinere, oft besser in Wasser lösliche Bruchstücke (Peptide) zerlegt werden können. Kohlenhydrate und Lipide werden im Magen nicht verdaut, aber größere Fett-Gewebe werden mechanisch (im Gegensatz zu chemisch oder enzymatisch) zerkleinert.

Am Magenausgang befindet sich ein Pförtner genannten Ringmuskel (ringförmiger Muskel). Gelegentlich öffnet (entspannt) er sich und entlässt kleine Portionen zu einem feinen Brei zerkleinerten Nahrungsbreis in den Zwölffingerdarm genannten ersten Abschnitt des Dünndarms.

Was im Magen passiert
  1. Die muskulöse Magenwand vermischt und zerkleinert den Speisebrei.
  2. Der sehr saure Magensaft tötet viele Bakterien und lockert Proteine auf.
  3. Enzyme zerlegen Eiweiße in Peptide.

Im Gegensatz zum Magen kann sich der Dünndarm vor der Magensäure nicht mit einer dicken Schleimschicht schützen, weil dadurch die Aufnahme von Nährstoffen ins Blut behindert würde. Deshalb muss der saure Nahrungsbrei durch alkalische Galle und alkalischen Bauchspeichel neutralisiert werden, wenn er aus dem Magen in den Dünndarm geschoben wird. Alkalisch ist das Gegenteil von sauer. Genauer erklärt wird das für besonders Interessierte im Lerntext Verdauung.

In der Schleimhaut des etwa 12 Finger breiten Zwölffingerdarms schmecken Geschmackssinneszellen, was wir gegessen haben. Enthält der Nahrungsbrei Fett, dann produzieren Zellen der Darmschleimhaut ein Hormon, welches die Gallenblase anregt, die von der Leber produzierte Galle in den Zwölffingerdarm zu spritzen. Die Galle (Gallensaft) löst wie ein Spülmittel größere Fettstückchen in kleinste Fetttröpfchen auf, die dann von speziellen Enzymen in Fettsäuren und Glycerin zerlegt werden. Diese kleinsten Bausteine der Fette können dann durch die Darmwand in die Lymphe aufgenommen (Resorption) und mit dieser ins Blut transportiert werden. Enzyme zerlegen auch Peptide in Aminosäuren und Kohlenhydratketten in einzelne Zucker-Moleküle, die dann genau wie die Mikronährstoffe von der Dünndarmwand in feinste Blutgefäße (Kapillare) transportiert werden. Die Enzyme für die Zerlegung von Fetten, Kohlenhydraten und Peptiden sind in dem Verdauungssaft enthalten, den die Bauchspeicheldrüse produziert und bei Bedarf in den Zwölffingerdarm spritzt. Zusätzlich produziert auch die Dünndarmwand solche Enzyme.

Was im Dünndarm passiert
  1. Galle löst große Fettstücke in kleinste Tröpfchen auf.
  2. Kohlenhydrate werden in die kleinsten Zucker-Moleküle, Peptide in Aminosäuren und Fette in Glycerin und Fettsäuren zerlegt.
  3. Die Schleimhaut des Dünndarms nimmt Mikronährstoffe und die Bausteine der Makronährstoffe ins Blut oder in die Lymphe auf.
Lymphknoten und große Lymphgefäße des Menschen
Gelenk
Blausen Medical Communications, CC BY 3.0
Besonders Interessierte finden Näheres im Lerntext Lymphsystem.

Damit ein möglichst kleiner Teil der wertvollen Nährstoffbausteine ungenutzt in den Dickdarm geschoben wird, muss die Oberfläche des Dünndarms möglichst groß sein und weit in den Dünndarm hineinragen, um sich möglichst viele Bausteine zu schnappen. Bei noch lebenden Erwachsenen ist der Dünndarm 3-4 Meter lang. (Bei Toten entspannt er sich und wird etwa 6 Meter lang.) Die innere Oberfläche des Dünndarms wird in drei Stufen vergrößert. Die erste Vergrößerung wird dadurch bewirkt, dass der Dünndarm an vielen Stellen ringförmig nach innen eingestülpt ist. Das nennt man Darmfalten. Zu einer weiteren Vergrößerung der Darmoberfläche kommt es dadurch, dass überall auf der inneren Oberfläche des Dünndarms einschließlich seiner Falten kleine fingerförmige Ausstülpungen in den Darm hinein ragen. Man nennt sie Darmzotten. Die dritte Stufe der Oberflächenvergrößerung wird durch winzige, Mikrovilli genannte Ausstülpungen erreicht, die auf der Oberfläche jeder Darmzotten-Zelle in großer Zahl in den Darm hinein ragen. Insgesamt wird dadurch die Oberfläche des Dünndarms extrem vergrößert. Sie wird von verschiedenen Quellen auf 180 bis 2000 Quadratmeter geschätzt.

Wandbau des Zwölffingerdarms
Wandbau des Zwölffingerdarms
Dieses Bild verdeutlicht oben die Oberflächenvergößerung durch die auch Villi genannten Darmzotten. Unten sieht man in getrennten Lagen Muskeln, die den Darm verengen (Ringmuskeln, circular) oder verkürzen (Längsmuskeln, longitudinal) können. Das Bild wurde 1918 in "Gray's Anatomy of the Human Body" publiziert und unterliegt deshalb keinem Copyright.

Muskeln und ein eigenes Nervensystem sorgen natürlich auch in der Dünndarmwand für die wellenförmigen Bewegungen der Peristaltik, die den dünnflüssigen Darminhalt durchmischt und langsam vorwärts bewegt. So gelangt schließlich alles in den Dickdarm, was nicht durch die Dünndarmwand in Lymphe und Blut aufgenommen wird. Diesem noch dünnflüssigen Brei für uns unverdaulicher Nahrungsreste werden im Dickdarm der größte Teil des Wassers (rund 10 Liter pro Tag) und damit auch Mineralstoffe entzogen. Die Schleimhaut des Dickdarms nimmt auch Vitamine und Fettsäuren auf, die erst im Dickdarm von Bakterien produziert werden.

Der dadurch viel dichter und fester gewordene (eingedickte) und viele Bakterien aus dem Dickdarm enthaltende Rest (Kot/Stuhl) wird im Enddarm gesammelt, bis wir ihn durch den Anus (After) als Kot ausscheiden.

Was im Dickdarm passiert
  1. Für Menschen unverdauliche Bestandteile der Nahrung werden von Bakterien verdaut, die für uns nützliche Nährstoffe produzieren und ausscheiden.
  2. Vor allem Wasser, aber auch letzte Nährstoffe werden von der Schleimhaut des Dickdarms aufgenommen.
  3. Die unverdauten Reste werden für die Ausscheidung im Enddarm gesammelt.

Eine sehr wichtige und weit über die Verdauung hinaus reichende Rolle spielen die unzähligen Bakterien im menschlichen Dickdarm. Ihre Anzahl übersteigt die der menschlichen Zellen. Im Hinblick auf die Verdauung verwerten sie die für uns unverdaulichen Nahrungsreste und lassen uns von ihrem Gewinn profitieren.

Verdauungstrakt
Mariana Ruiz Villarreal, public domain.
Versuche die Zeichnung in Gedanken zu beschriften!

Näheres zum Thema Verdauung finden Interessierte im Lerntext Verdauung.

Luft und Atmung nach oben

Die Zusammensetzung der Luft und die Mechanismen der Atmung erklärt der Lerntext Luft und Atmung.

Herz und Blutkreislauf nach oben

Den menschlichen Blutkreislauf und seine Pumpe Herz erklärt der Lerntext Herz und Blutkreislauf.

Sexualkunde nach oben

Wir haben uns die Sexualkunde mit den Bildern und Animationen im Lerntext Sexualkunde, mit dem aktuell wohl weltweit besten Biologiebuch: "Life on Earth" sowie mit verschiedenen besonders anschaulichen Videos erarbeitet, von denen ich einige in einem Lerntext zusammengefasst habe.

Die folgende Übung dient nicht nur der Wiederholung einer Dokumentation, die wir im Unterricht gesehen und ausführlich besprochen haben. Es geht auch um das verstehende (Sinn entnehmende) Lesen und das Formulieren von vollständigen, auch ohne die Fragen aus sich heraus verständlichen Antworten. Öffne mit der rechten Maustaste meine kritische Zusammenfassung der Dokumentation: Sperm Race - Das große Rennen "in einem neuen Tab". Öffne danach aus diesem Lerntext für die Jahrgangsstufe 6 heraus mit der linken Maustaste die Fragen zu diesem Text (pdf). Nun kannst Du zwischen den Fragen und dem Lerntext hin und her springen. Lies aber nicht zuerst den ganzen Text durch! Lies stattdessen immer zuerst die Frage und suche danach im Text nach der Antwort! Schreibe die Antworten in Deinen Biohefter!

Bewegung und Sport sind wichtig für unsere Gesundheit nach oben

Bewegung und Sport sind für uns Menschen lebenswichtig. Wer sich zu wenig bewegt, altert schneller, ist öfter krank und ohne tägliche Spritzen gegen eine Verklumpung des Blutes riskiert man schon nach wenigen Tagen strenger Bettruhe sein Leben. Die folgende Tabelle nennt in Stichpunkten wichtige Fakten zur gesundheitlichen Wirkung von Sport und Bewegung.

Zusammenfassung in Stichpunkten
  1. Leichte Bewegung bringt frische Gelenkschmiere mit Nährstoffen und Sauerstoff in den Gelenkspalt und ernährt so die Knorpelzellen.
  2. Wenn sich Skelettmuskeln anspannen, pressen sie Lymphgefäße und Venen zusammen. Dadurch werden die Lymphe transportiert und der Blutrückfluss durch die Venen unterstützt.
  3. Krafttraining verbessert die nervliche Ansteuerung der Skelettmuskeln.
  4. Starke Skelettmuskeln ziehen Gelenkköpfe fest in ihre Gelenkpfannen und verhindern damit Verschleiß und Verletzungen wie Bänderrisse.
  5. Starke Skelettmuskeln vermeiden Haltungsschäden, Rücken und Schulterschmerzen sowie Plattfüße.
  6. Große Skelettmuskeln steigern den Grundumsatz und halten warm.
  7. Sport belastet Knochen, Knorpel und Sehnen und macht sie dadurch stärker.
  8. Sport fördert die Produktion von Antioxydantien.
  9. Sport aktiviert die Ausschüttung von Botenstoffen, die glücklich machen, Depressionen vertreiben, Schmerzen lindern, Stress abbauen und die Konzentration fördern.
  10. Hart arbeitende Skelettmuskeln produzieren Myokine.
  11. Myokine stimulieren das Immunsystem, lassen neue Adern und Nervenzellen wachsen.
  12. Myokine aktivieren die DNA-Reparatur in den Zellen.
  13. Myokine stimulieren die Produktion von Testosteron und Wachstumshormonen.
  14. Myokine ersetzen Insulin, schützen vor Diabetes Typ 2 und bauen Fettpolster ab.
  15. Koordinations-Training schützt vor Unfällen.

unser Bewegungsapparat nach oben

Informationen über unser Skelett findet Ihr im Lerntext Skelett.

Informationen über unsere Muskeln findet Ihr im Lerntext Skelettmuskeln und Gesundheit.

Was in der Jahrgangsstufe 6 im Fach Biologie erarbeitet werden soll nach oben

Welche inhaltlichen Schwerpunkte im Fach Biologie in der Erprobungsstufe (Jahrgangsstufen 5-6) erarbeitet werden sollen, gibt der seit dem 1.8.2019 gültige neue Kernlehrplan Biologie verbindlich vor. Ein gelegentlicher Blick auf die darin genannten Themen kann daher nicht schaden. Der Kernlehrplan Biologie kann allerdings jederzeit vom Schulministerium NRW geändert werden. Unter den Internetseiten des Gymnasiums Kreuzau findet man auch das vorher gültige schulinterne Curriculum im pdf-Format.

Folgende inhaltliche Schwerpunkte sollen in der Jahrgangsstufe 6 erarbeitet werden:

  1. Blattaufbau und Zelle (mit Einführung in die Fotosynthese)
  2. Ernährung und Verdauung sowie Bewegung (mit Nahrungsmitteln, Nährstoffen, gesunde Ernährung, Sport und Bewegung sowie Aufbau und Funktion von Wirbelsäule, Gelenken und Muskeln)
  3. Entwicklung exemplarischer Vertreter der Wirbeltierklassen und eines Vertreters der Gliedertiere (Vögel, Bienen, Fische)
  4. Angepasstheit von Tieren und Pflanzen an den Jahresrhythmus - Wärmehaushalt, Überwinterung (Vogelzug, Winterruhe des Eichhörnchens, Winterschlaf des Igels, Winterstarre bei Fröschen, Laubbaum im Jahresverlauf)
  5. Atmung und Blutkreislauf sowie Gesundheitserziehung (mit Nikotin und Feinstaub)
  6. Sexualkunde - Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen (Veränderung in der Pubertät, Bau und Funktion der Geschlechtsorgane, Paarbindung, Geschlechtsverkehr, Empfängnis, Verhütung (nur Pille und Kondom) ggf. geschlechtsgetrennter Unterricht durch Externe, Schwangerschaft und Geburt, Entwicklung vom Säugling zum Kleinkind)
  7. Einführung in die Sinnesphysiologie am Beispiel Ohr oder Die Haut - Sonnenschutz und Sonnengenuss (Reizaufnahme, Informationsverarbeitung: Reiz-Reaktions-Schema, Ohr: Bau, Funktion, Schutz, typische Situation im Straßenverkehr oder Aufbau der Haut und Notwendigkeit von UV-Schutz, Bedeutung der Lichtschutzfaktoren und Anwendung der Mittel)
  8. Medienpass: Recherche, Vorbereitung und Erstellung einer Powerpoint-Präsentation; ggf. Einführung der Powerpoint-Grundlagen
  9. buchunabhängige Lerntexte

    Lernmodule

    meine Biologieseite

    Kommentare und Kritik von Fachleuten, Lernenden und deren Eltern sind jederzeit willkommen.

    Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0

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