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MENSCH

Die 2. Auflage des Arbeitsbuchs MENSCH - Rundum fit! zeigt auf innovative Art und Weise wie der Mensch funktioniert. Das erste ganzheitliche Sach- und Arbeitsbuch zum Thema MENSCH gleicht einer Reise durch den menschlichen Körper, von der kleinsten Zelle bis hin zum Zusammenspiel all unserer Sinne. Die Themen Skelett- und Muskelsystem, das Nerven- und Herz-, Kreislaufsystem, das Atmungs- und Verdauungssystem bis hin zum Sinnes- und Immunsystem schließen mit Tests und Ideen für eine gesunde Lebensgestaltung ab. Ein neues Design, aktualisierte Informationen und neue Beiträge, sowie ein zusätzliches Kapitel ergänzen die aktualisierte Auflage. (228 Seiten, 18,5 x 22,5 cm, 4-farbig; ISBN 978-3-942658-05-8)

Die 2. Auflage des Arbeitsbuchs MENSCH - Rundum fit! zeigt auf innovative Art und Weise wie der Mensch funktioniert. Das erste ganzheitliche Sach- und Arbeitsbuch zum Thema MENSCH gleicht einer Reise durch den menschlichen Körper, von der kleinsten Zelle bis hin zum Zusammenspiel all unserer Sinne. Die Themen Skelett- und Muskelsystem, das Nerven- und Herz-, Kreislaufsystem, das Atmungs- und Verdauungssystem bis hin zum Sinnes- und Immunsystem schließen mit Tests und Ideen für eine gesunde Lebensgestaltung ab. Ein neues Design, aktualisierte Informationen und neue Beiträge, sowie ein zusätzliches Kapitel ergänzen die aktualisierte Auflage. (228 Seiten, 18,5 x 22,5 cm, 4-farbig; ISBN 978-3-942658-05-8)

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Ingo Froböse<br />

<strong>MENSCH</strong>Biologie<br />

RUNDUM FIT!<br />

Ernährung<br />

Bewegung


Pro Sekunde bildet der Körper<br />

50.000 neue Zellen!<br />

? ? <strong>MENSCH</strong><br />

Alle Blutkörperchen eines Menschen<br />

übereinander gestapelt ergäben einen ca.<br />

60.000 km hohen Turm!<br />

Pro Tag werden durch die Lunge bis zu<br />

20.000 Liter Luft gepumpt!


Herausgeber<br />

Jutta Felten<br />

MIC GmbH<br />

Konzept, Texte und Redaktion<br />

MIC GmbH in Zusammenarbeit mit<br />

Zentrum für Gesundheit der<br />

Deutschen Sporthochschule Köln<br />

Univ.-Prof. Dr. Ingo Froböse,<br />

Dr. Birgit Wallmann<br />

Unter Mitarbeit von:<br />

Fabienne Frick<br />

Kristina Settner<br />

Am Sportpark Müngersdorf 6<br />

50933 Köln<br />

REKLIM<br />

Dr. Lars Gutow,<br />

Dr. Melanie Bergmann,<br />

Dr. Klaus Grosfeld,<br />

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum<br />

für Polar- und Meeresforschung<br />

Am Handelshafen 12<br />

27570 Bremerhaven<br />

Sonderforschungsbereich 829 der Universität zu Köln<br />

Exkurs: Die Haut<br />

Konzept, Text, Redaktion: Dr. Julia Zielinski<br />

Joseph-Stelzmann Straße 26<br />

50931 Köln<br />

Mit Unterstützung durch den<br />

Arbeitgeberverband Gesamtmetall – Think Ing.<br />

(www.gesamtmetall.de, www.think-ing.de)<br />

Design, digitale Realisation,<br />

Illustration und Produktion<br />

MIC GmbH, 50672 Köln<br />

Tel. 0221 925950-0<br />

Gestaltung, Projektüberwachung:<br />

Boris Felten, Marco Felten<br />

Bestellungen<br />

MIC GmbH, 50672 Köln<br />

www.mic-net.de, www.mint-shop24.de<br />

info@mic-net.de<br />

1. Auflage: 2012, 2. Auflage: 2018,<br />

ISBN 978-3-942658-05-8<br />

© MIC GmbH<br />

Liebe Leser,<br />

unser Körper steckt voller Geheimnisse und Phänomene. Unser Muskel-<br />

Skelettsystem, das Atmungssystem, das Herz-Kreislaufssystem, unser<br />

Verdauungssystem, unser Nervensystem, das Hormonsystem und vieles<br />

mehr – jedes menschliche System hat lebensnotwendige Aufgaben.<br />

Wir Menschen können nicht ohne das ein oder andere, sondern leben<br />

von dem Zusammenspiel aller Körpersysteme. Dabei ist jedes ein kleines<br />

Wunder für sich, und wir Menschen haben Tausende von Jahren<br />

gebraucht, um dieses zu entdecken und verstehen zu lernen. Und wir<br />

sind noch lange nicht am Ende. Geheimnisse gibt es immer noch viele<br />

zu entdecken – unser Körper ist und bleibt spannend!<br />

Als ich in eurem Alter war, war mein Vorbild Armin Hary - kennt ihr wahrscheinlich nicht mehr.<br />

Aber er war mein Vorbild, aufgrund seiner Schnelligkeit und seiner Fähigkeit, ganz explosiv wie eine<br />

Rakete aus dem Startblock beim 100-m-Lauf zu starten. So wurde er zum „schnellsten Mann“ der<br />

Welt. Das war 1960! Ich habe mich gefragt, wie kann ich so schnell werden wie er? Heute weiß<br />

ich, dass es ganz viel mit meinem Körper und all meinen Systemen zu tun hat. Sie funktionieren<br />

zwar fast wie von alleine, allerdings tragen wir auch ganz entscheidend dazu bei, sie noch besser<br />

zu machen. Zum Beispiel muss ich wissen, wie und warum eigentlich mein Herz schlägt, ohne dass<br />

ich ihm sage: „Bitte schlag!“ Warum schlägt es eigentlich schneller, wenn ich schnell laufe? Und<br />

wie kann ich mein Herz noch leistungsfähiger machen, als es schon ist? Ähnliches frage ich mich<br />

für unsere Muskeln. Und auch unsere Hormone, unser körpereigenes Immun-, unser Nerven- und<br />

unser Verdauungssystem tragen dazu bei, dass wir fit und gesund bleiben. Was wir essen, wie wir<br />

uns fühlen, wie wir uns bewegen und ob wir uns Zeit zum Ausruhen geben, spielt hierbei eine ganz<br />

entscheidende Rolle. Genau deswegen müssen wir darüber nachdenken und deshalb haben wir<br />

dieses Buch geschrieben.<br />

Damit ihr euren Körper entdecken könnt, sind in diesem Buch in jedem Kapitel Anleitungen für<br />

kleine Experimente gegeben, Vorschläge für einfache „Kochrezepte“ für eine stark machende Ernährung,<br />

Informationskästen zu spannenden Zusatzinformationen sowie Erste-Hilfe-Hinweise. Am<br />

Ende jeden Kapitels findet ihr zusätzlich eine RUNDUM-FIT!-Seite, bei der ihr Übungen ausprobieren<br />

könnt. Danach findet ihr einen kleinen Check, um zu schauen, wie leistungsfähig euer Körper in<br />

diesem Bereich bereits ist und wie ihr ihn vielleicht noch stärker machen könnt. Ganz am Ende des<br />

Buches haben wir noch einmal alle wichtigen Informationen zu den Themen Bewegung, Ernährung<br />

und Regeneration zusammengestellt, damit ihr und euer Körper rundum fit werden können. Wir<br />

geben dir Anregungen, deinen ganz persönlichen RUNDUM-FIT!-Plan zu gestalten. Wichtig ist für<br />

dich, dass du zu deinem eigenen Gesundheitsexperten wirst!<br />

Bilder<br />

aid infodienst: S. 86<br />

Adobe Stock: U1, S.3, S. 6–11, 14, 16, 18, 20 – 29, 35, 37, 38, 40, 42, 44, 47, 50– 53, 55, 56, 59, 63–67, 70–73, 75, 79, 80, 82, 87–90,<br />

94–103, 106–109, 111, 117–119, 125–130, 132, 133, 136, 138, 139, 142, 143, 145, 146, 150, 156, 157, 164–166, 168–171, 186, 187<br />

Frank Geisler: S. 43<br />

Getty Images: S. 11, 17, 21, 34, 35, 51, 62, 63, 78–80, 95, 124, 125<br />

Indonesian Grocery & Paradise Coffee Inc.: S. 7, 79<br />

Ingo Froböse: S. 5<br />

Institut für Leistungsdiagnostik und Gesundheitsförderung (ILUG®): S. 73<br />

MIC GmbH: S. 11, 12, 16, 18, 23–25, 30–32, 36, 40, 41, 45, 52, 54–56, 64, 65, 68, 100, 101, 105–107, 126, 128–130, 134, 135<br />

Viel Spaß beim gemeinsamen Lesen, Lernen und Entdecken. Probiere es aus – es macht Spaß!<br />

Euer<br />

Univ.-Prof. Dr. Ingo Froböse


Inhalt<br />

Von der Zelle zum Organsystem<br />

8<br />

78<br />

DAS VERDAUUNGSSYSTEM UND unsere Ernährung<br />

Wunderwerk Mensch 10<br />

Die Zelle 13<br />

Energie 14<br />

Der Stoffwechsel 16<br />

Das Hormonsystem 19<br />

Das Verdauungssystem 80<br />

Die Leber 82<br />

Die Nieren 83<br />

Energieumsatz – Energiebedarf 84<br />

Die Ernährungspyramide 86<br />

Die Energiebilanz 88<br />

Diäten 89<br />

RUNDUM FIT! Wie ernähre ich mich<br />

richtig bei Sport? 90<br />

TEST: Wie gesund ist deine Ernährung? 92<br />

20<br />

Das Skelett- und MUSKELSYSTEM<br />

DAS SINNESSYSTEM<br />

94<br />

Das Knochenskelett – Unser Baugerüst 22<br />

Die Muskulatur – Arbeit im Team 26<br />

RUNDUM FIT! Wie werden meine Muskeln stärker? 30<br />

TEST: Wie kräftig sind deine Muskeln? 32<br />

Die Sinne –<br />

Das „Tor“ zur Welt 96<br />

Das Auge 99<br />

Das Ohr 103<br />

Die Zunge 106<br />

Die Nase 107<br />

Die Haut 109<br />

Exkurs: Die Haut 112<br />

RUNDUM FIT! Wie fit sind meine fünf Sinne? 120<br />

TEST: Welche Sinnesorgane sind bei dir<br />

besonders ausgeprägt? 122<br />

Das NervenSYSTEM<br />

34<br />

124<br />

DAS IMMUNSYSTEM<br />

Das Nervensystem 36<br />

Das Gehirn 38<br />

Nerven 40<br />

Synapsen 40<br />

Hüllzellen 41<br />

Reizweiterleitung 42<br />

Das Rückenmark 43<br />

Reflexe 43<br />

Gedächtnis 44<br />

RUNDUM FIT! Wie verbessere<br />

ich mein Gedächtnis? 46<br />

TEST: Wie gut ist dein<br />

Nerven-Muskel-Zusammenspiel? 48<br />

Das Lymphsystem 126<br />

Das Immunsystem 129<br />

Immunisierung 132<br />

Alle Jahre wieder 134<br />

Grenzen des Immunsystems 136<br />

RUNDUM FIT! Welche Maßnahmen stärken<br />

das Abwehrsystem? 138<br />

TEST: Wie steht es mit deiner körpereigenen<br />

Abwehr? 140<br />

50<br />

Das HErz-Kreislauf-SYSTEM<br />

Das Herz 52<br />

Der Blutkreislauf 54<br />

Die Blutgefäße 54<br />

Die Blutgruppen 54<br />

Das Blut 56<br />

RUNDUM FIT! Kann ich durch<br />

Bewegung mein Herz trainieren? 58<br />

TEST: Wie gut ist deine Ausdauer? 60<br />

Rundum Fit Leben<br />

Bewegung 144<br />

Ernährung 150<br />

Exkurs: Lebensmittelkennzeichnung 158<br />

Exkurs: Nachhaltige Ernährung 160<br />

Regeneration 164<br />

4-Wochen-Plan 168<br />

142<br />

170<br />

DAS ATMUNGSSYSTEM<br />

Das Atmungssystem 65<br />

Wenn die Lunge oder Atemwege schwächeln 70<br />

RUNDUM FIT! Training für die Lunge 74<br />

TEST: Wie gut ist deine Regenerationsfähigkeit? 76<br />

62<br />

192<br />

Berufe – Potenziale fördern,<br />

Zukunft gestalten 192<br />

Zwischen Medizin und Technik 202<br />

Notizen 214<br />

Literatur 220<br />

Register 222<br />

Wissenschaft – Zukunft,<br />

Forschung aktuell 170<br />

Müll im Meer 172<br />

Plastikmüll in der Nordsee 183<br />

Bedrohte Vielfalt 186<br />

ExperimentierKüche 189<br />

Julab - Das Forschunglabor 190<br />

6 7


TOP<br />

schon gewusst?<br />

Von der Zelle<br />

zum OrganSYSTEM<br />

Der Mensch als komplexer Vielzeller:<br />

• Der menschliche Körper besteht aus über<br />

60 Billionen Zellen. Es gibt 220 verschiedene<br />

Typen: Muskelzelle, Eizelle, Nervenzelle,<br />

Blutzelle usw.<br />

• Die größte Zelle ist die Eizelle. Sie hat<br />

einen Durchmesser von 150 µm. Kleine<br />

Zellen, wie die Blutzellen, sind ca.<br />

5 µm groß.<br />

1 µm (Mikrometer) = 0,001 mm<br />

• Zellen leben unterschiedlich lang.<br />

Die Lebensdauer hängt von der<br />

Aktivität ab. 90 % der Körperzellen<br />

werden jährlich mindestens<br />

einmal erneuert.<br />

• Der Mensch hat ca.<br />

80.000 –150.000 Haare.<br />

Ein Haar ist etwa 0,07–<br />

0,18 mm dick. Die Anzahl und<br />

Dicke der Haare ist von der<br />

Haarfarbe abhängig.<br />

• Fingernägel wachsen täglich<br />

ca. 0,086 mm, Zehennägel<br />

etwa um 0,05 mm.<br />

• Pro Sekunde werden im Körper ca. 50.000 Zellen<br />

neu gebildet. Genauso viele sterben auch<br />

ab. Durch die ständige Regeneration wird die<br />

Leistungsfähigkeit der Zelle garantiert.<br />

• Menschliche oder tierische Zellen sind so weich,<br />

dass sie oft zerreißen. Das liegt vor allem<br />

daran, dass die Zellen nur von einer Membran<br />

umhüllt sind und keine Zellwand besitzen.<br />

VON der ZELLE<br />

ZUM ORGANSYSTEM<br />

Der Mensch wird häufig als<br />

Krönung der Schöpfungsgeschichte<br />

bezeichnet. In<br />

vielen Bereichen werden wir<br />

jedoch von anderen lebenden<br />

Organismen übertroffen.<br />

Die Gesamtleistung des<br />

menschlichen Körpers, insbesondere<br />

die herausragenden<br />

Fähigkeiten des menschlichen<br />

Gehirns, machen die Spezies<br />

Mensch jedoch hochentwickelt<br />

und einzigartig.<br />

8 9


Wunderwerk<br />

Mensch<br />

4,8 Milliarden Jahre ist der Planet<br />

Erde alt. Damals war die Erde noch<br />

unbewohnt. Erst ca. 1 Milliarde Jahre<br />

später entstanden erste lebende<br />

Organismen, bakterienähnliche Lebewesen.<br />

Diese waren in der Lage,<br />

Sauerstoff zu produzieren, sodass<br />

Leben möglich werden konnte.<br />

Nach 2 weiteren Milliarden Jahren,<br />

also vor ca. 1,5 Milliarden Jahren,<br />

wurden aus den einzelligen Bakterien<br />

erste Vielzeller. Nach einer weiteren<br />

Milliarden Jahre entstanden<br />

erste Wirbeltiere: kleine Urfische,<br />

die sich immer mehr spezialisierten<br />

und die Grundlage für alle weiteren<br />

tierischen Organismen darstellten.<br />

Vor über 300 Millionen Jahren entwickelten<br />

sich die ersten<br />

Landwirbeltiere.<br />

Aus ihnen gingen die<br />

Dinosaurier hervor.<br />

Bereits zu dieser Zeit<br />

entstanden die ersten<br />

Säugetiere. Die<br />

letzten Dinosaurier<br />

starben vor<br />

ca. 65 Millionen<br />

Jahren. Erst vor<br />

etwa 2 Millionen<br />

Jahren begannen<br />

sich die Vorfahren<br />

auf der<br />

Erde zu verbreiten,<br />

die dem<br />

heutigen Menschen<br />

ähneln.<br />

... eine Reise der Menschwerdung<br />

1. Urmensch:<br />

Homo habilis (2,4 – 1,6 Millionen Jahre)<br />

Ging als erstes menschliches Lebewesen aufrecht<br />

auf zwei Beinen, war der Begründer von einfachem<br />

Stein-Werkzeug und hatte ca. ein Gehirnvolumen<br />

von 600 ml.<br />

2. Frühmensch:<br />

Homo erectus (1,8 – 0,3 Millionen Jahre)<br />

Hat für die Menschwerdung bedeutende Fortschritte<br />

eingeleitet, hat die Nutzung von Feuer entdeckt,<br />

ernährte sich vornehmlich von Fleisch, so dass<br />

aufgrund von Proteinen sein Gehirn beträchtlich<br />

anwuchs (ca. 900 ml).<br />

3. Steinzeitmensch:<br />

Homo neanderthalensis (0,3 – 0,07 Millionen Jahre)<br />

Eine Parallelentwicklung zum Homo sapiens,<br />

die aus dem Homo erectus hervorging, gilt als<br />

ausgestorbener Verwandter, aber nicht<br />

direkter Vorfahr des Homo sapiens,<br />

Gehirnvolumen ca. 1.100 ml.<br />

4. Eiszeitlicher Jetztmensch:<br />

Homo sapiens (0,03 Millionen Jahre<br />

bis zum Ende der Eiszeit)<br />

Breitete sich von Afrika in die ganze Welt aus,<br />

kam vor ca. 40.000 Jahren erstmals nach<br />

Mitteleuropa, er entwickelte Sprache<br />

sowie Kultur und wurde sesshaft,<br />

Gehirnvolumen ca. 1.200 ml.<br />

5. Jetztmensch:<br />

Homo sapiens sapiens<br />

(ab dem Ende der Eiszeit bis heute)<br />

Prägte die einzelnen, heute bekannten Zeitepochen<br />

und brachte Entwicklungen wie die<br />

Industrie hervor, Gehirnvolumen 1.400 ml.<br />

Von der zelle<br />

zum Organsystem<br />

Organismen<br />

Gewebe<br />

Zellorganellen<br />

Bakterien<br />

Organe<br />

Mikromoleküle<br />

Zelle<br />

Viren<br />

m<br />

cm<br />

mm<br />

10 µm<br />

1000 nm<br />

= 1 µm<br />

100 nm<br />

Makromoleküle<br />

10 nm<br />

1 nm<br />

Wasserstoffatome<br />

0,1 nm<br />

Wie lange Leben Zellen<br />

Dünndarm<br />

Lunge<br />

Dickdarm<br />

Haut<br />

Blut<br />

Leber<br />

Knochen<br />

Muskel<br />

Herz<br />

Gehirn<br />

Auge<br />

von der Zelle zum Organsystem<br />

1 – 2 Tage<br />

8 Tage<br />

10 Tage<br />

2 – 4 Wochen<br />

120 Tage<br />

300–500 Tage<br />

10 Jahre<br />

15 Jahre<br />

Lebenslang, 1 – 2% erneuern sich pro Jahr<br />

Lebenslang, Gehirnzellen können sich verändern<br />

Lebenslang<br />

... Von der Zelle zum Organsystem<br />

Aus der Anhäufung vieler einzelner Zellen bilden sich Zellgewebe,<br />

die durch eine weitere Ausdifferenzierung und Weiterentwicklung<br />

Organe entstehen lassen und somit ganze<br />

Organsysteme entwickeln. Unter Systemen versteht man<br />

die Zusammenarbeit von verschiedenen Zellgruppen und<br />

Organen. Dabei stehen die einzelnen Systeme nicht für sich,<br />

sondern sie sind alle in irgendeiner Weise miteinander verbunden,<br />

kommunizieren miteinander und sind voneinander<br />

abhängig. Dadurch bilden sich komplexe Lebewesen.<br />

10<br />

11


ZellAufbau – Organellen<br />

Übernehmen einzelne Zellfunktionen<br />

Zellmembran<br />

Dünnes Häutchen zur Abgrenzung;<br />

ermöglicht den<br />

Stoffaustausch zwischen<br />

Zellen durch Poren, wirkt<br />

gleichzeitig als Barriere.<br />

Ribosom (grüne Punkte)<br />

Sehr kleine, zahlreiche<br />

Orte der Eiweißherstellung;<br />

entweder frei oder an das<br />

Endoplasmatisches Reticulum<br />

gebunden.<br />

Mitochondrium<br />

Ort der „Zellatmung“,<br />

Kraftwerke zur Energiegewinnung.<br />

Endoplasmatisches Reticulum<br />

(ER, gelbe Fläche)<br />

Aus der Kernmembran<br />

entstandenes Membransystem,<br />

an dem Stoffwechselprozesse<br />

ablaufen, vor allem<br />

die Eiweißherstellung; rauhe<br />

(mit Ribosomen besetzte)<br />

und glatte Abschnitte.<br />

Zellkern<br />

Kugel- oder linsenförmig mit<br />

doppelter Kernmembran;<br />

Träger der Erbinformation,<br />

die in Form von Chromosomen<br />

vorliegt; Steuerungszentrale.<br />

Golgi-Apparat<br />

beteiligt an Herstellung,<br />

Sortierung, Ausscheidung<br />

von Zellprodukten<br />

(wie z. B. Enzyme).<br />

Cytoskelett (weiße Fäden)<br />

Eiweißfäden geben der<br />

Zelle Gestalt und Festigkeit,<br />

erlauben Bewegung und<br />

Formänderung.<br />

Cytoplasma:<br />

Durchsichtige Flüssigkeit mit Organellen;<br />

besteht zu 90 % aus Wasser; realisiert<br />

alle Lebensvorgänge; um Nährstoffe zu<br />

verteilen, kreist es oft.<br />

Die zelle<br />

... BAUSTEIN DES KÖRPERS<br />

Ein Mensch entwickelt sich aus einer einzigen<br />

Zelle: der befruchteten Eizelle. Diese<br />

enthält die Erbmasse (n) von Vater und<br />

Mutter, also den doppelten Chromosomensatz.<br />

Zellen sind die kleinste selbstständig<br />

lebende Einheit im Organismus. Sie sind<br />

die Bausteine, aus denen jeder lebende<br />

Organismus aufgebaut ist – von den Einzellern<br />

über Bakterien bis hin zu Pflanzen,<br />

Tieren und letztlich dem Menschen. Der<br />

menschliche Körper hat über 60 Billionen<br />

Zellen, die zusammenarbeiten. Jede stellt<br />

für sich eine kleine Welt mit eigenen Reaktionen<br />

und Stoffwechselvorgängen dar.<br />

Alle Lebewesen bestehen aus einer Vielzahl<br />

von Zellen, die alle mit dem gleichen<br />

genetischen Programm ausgestattet sind.<br />

Ihre Form variiert je nach Aufgabe und<br />

Position im Körper.<br />

... Transportvorgänge:<br />

Diffusion / Osmose<br />

Wenn man ein Stück Zucker in eine Tasse<br />

heißes Wasser gibt, so löst sich dieser<br />

ungehindert auf. Die Zuckerkonzentration<br />

ist nach einer gewissen Zeit in der Tasse<br />

überall gleich. Diesen Vorgang nennt<br />

man Diffusion. Die Teilchen (Zucker)<br />

in der Flüssigkeit (Wasser) verteilen sich<br />

nahezu gleichmäßig in dem zur Verfügung<br />

stehenden Raum (Tasse). Dies ist durch die<br />

Eigenbewegung der Teilchen möglich. Die<br />

Temperatur kann dabei die Bewegung<br />

begünstigen oder behindern. Die Osmose<br />

ist ein Sonderfall der Diffusion. Dabei<br />

ist die Verteilung der Teilchen durch eine<br />

semipermeable (halbdurchlässige) Membran<br />

eingeschränkt. Durch die Membran<br />

kann sich nur das Lösungsmittel (Wasser)<br />

bewegen und dadurch einen Konzentrationsausgleich<br />

erreichen.<br />

... Zellwachstum<br />

Zellen wachsen, indem sie ihr Zellplasma auffüllen.<br />

Dies geschieht durch die Aufnahme von Nährstoffen<br />

aus der Umwelt. Diese werden in körpereigene Stoffe<br />

umgewandelt und füllen dann das Plasma auf. Indem<br />

jede einzelne Zelle wächst, wächst auch der Gesamtorganismus.<br />

Beim Menschen wachsen Zellen jedoch<br />

nur im Jugendalter, bei Pflanzen dagegen zeitlebens.<br />

Später verändert sich der Mensch in seiner Form und<br />

Größe hauptsächlich über Zellteilung.<br />

... Zellteilung<br />

Zellen können nicht beliebig groß werden. Zunächst<br />

wachsen sie, aber irgendwann muss sich die Zelle<br />

teilen. Die Teilung kann auf zwei Wegen erfolgen.<br />

1. Die Mitose: dient der Vermehrung und Neubildung<br />

von Zellen. Teilt sich eine Zelle, so entstehen zwei Zellen<br />

(Tochterzellen), deren Erbinformation identisch ist<br />

(doppelter Chromosomensatz = 2n). Die beiden Zellen<br />

wachsen dann zur Größe der Ausgangszelle heran.<br />

2. Die Meiose: wichtig für die geschlechtliche Fortpflanzung.<br />

Dabei werden Geschlechtszellen (Eizelle<br />

und Spermium) gebildet, die nur noch die Hälfte der<br />

Erbinformation (Chromosomensatz =1n) besitzen.<br />

... Zelltod<br />

von der Zelle zum Organsystem<br />

Eine Zelle kann lange vor dem Absterben des Organismus<br />

ihre Lebensdauer erreichen und absterben. Dies<br />

ist z. B. an Hautschuppen erkennbar, die als alt erkannt<br />

und von der Haut abgestoßen werden. Entweder<br />

geschieht der Zelltod durch den Körper programmiert<br />

(programmierter Zelltod) oder aufgrund von Verletzungen,<br />

Vergiftungen, Mangelversorgung oder Entzündungen<br />

usw. (vorzeitiger Zelltod). Abgestorbene Zellen<br />

können durch neue ersetzt werden und eine positive<br />

Weiterentwicklung des Organismus ermöglichen.<br />

12 13


Energie<br />

... „Man ist, was man isst.” Fette besitzen im Organismus eine Reihe von<br />

wichtigen Funktionen. Fette sind am Aufbau der<br />

Damit der Körper funktioniert, atmet, sich bewegt, denkt<br />

und seine körpereigenen Substanzen erhalten bzw. aufbauen<br />

kann, benötigt er Energie, die er über Nährstoffe aufnimmt.<br />

Die Bausteine dafür liefert die Nahrung. Es gibt Makronährstoffe<br />

(Hauptnährstoffe), von denen große Mengen benötigt<br />

werden, und es gibt Mikronährstoffe, die keine Energie liefern<br />

und nur in geringeren Mengen benötigt werden. Letztere<br />

sind allerdings lebensnotwendig (essenziell) für den geregelten<br />

Ablauf der Energiefreisetzung aus den Hauptnährstoffen.<br />

Mithilfe dieser Stoffe wird die Körpersubstanz aufgebaut<br />

oder erneuert und der für alle Lebensvorgänge notwendige<br />

Energiebedarf gedeckt. Eine ausgewogene Ernährung<br />

ist daher besonders wichtig. Sie sollte vollwertig und vor<br />

allem abwechslungsreich sein. Hauptnährstoffe bzw. Energielieferanten,<br />

sind Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße (Proteine).<br />

... Kohlenhydrate<br />

Kohlenhydrate, wie Stärke, sind genau genommen Zucker,<br />

denn sie bestehen aus einer Kette von Glukosemolekülen<br />

(Glukose = Einfachzucker). Glukose kann im Blut als Blutzucker<br />

gemessen werden. Sie steht als schneller und einfacher<br />

Energielieferant zur Verfügung. Besonders abhängig von<br />

Kohlenhydraten ist unser Gehirnstoffwechsel, da das Gehirn<br />

täglich ca. 150 g Kohlenhydrate braucht. Besonders morgens<br />

benötigen Körper und Gehirn viele Kohlenhydrate, am besten<br />

in Form von Brot oder Müsli. Darüber hinaus sind Hauptlieferanten:<br />

Kartoffeln, Reis, Nudeln und andere Getreideprodukte<br />

sowie Bananen, Hülsenfrüchte und zuckerhaltige Lebensmittel<br />

(Honig, Traubenzucker usw.). Ein Überschuss an Kohlenhydraten<br />

wird als Glykogen in der Leber und in den Muskelzellen als<br />

Energiereserve gespeichert. Der Glykogenspeicher in der Muskulatur<br />

reicht für ca.<br />

zwei Stunden intensive<br />

körperliche Belastung.<br />

Sind die Speicher<br />

gefüllt und man<br />

nimmt zusätzliche Kohlenhydrate<br />

in Massen<br />

zu sich, werden sie in<br />

Form von ungeliebten<br />

Fettpolstern als Energievorrat<br />

aufbewahrt.<br />

Nährstoffe<br />

Nahrung<br />

Wird von Enzymen zerkleinert<br />

und mithilfe der<br />

Sonne und Sauerstoff<br />

in verwertbare Energie<br />

umgewandelt.<br />

Energie<br />

Wird in den Mitochondrien<br />

der Körperzellen in Form<br />

von chemischer Energie zur<br />

Verwendung der Körperfunktionen<br />

bereitgestellt.<br />

Körperfunktionen<br />

Bewegung, Atmung,<br />

Denken, Verdauung<br />

usw.; Verbrauch der<br />

Energie.<br />

... Fette<br />

Zellmembran beteiligt, schützen die Organe vor<br />

mechanischen Belastungen und isolieren als Polster<br />

den Körper vor Kälte und Wärme. Fette lösen<br />

bestimmte Vitamine, die sonst vom Körper nicht<br />

verwertet werden könnten. Sie dienen als wichtige<br />

Energiequelle und Rücklage des Körpers für<br />

Notzeiten. Fette sind nicht wasserlöslich. Unser<br />

Verdauungssystem verändert die Struktur der Fette<br />

so, dass sie wasserlöslich in den Blutkreislauf<br />

gelangen können. Im Durchschnitt besteht der<br />

Körper zu ca. 15 –25 % aus Fett, wobei Frauen<br />

einen höheren Fettanteil als Männer haben. Fette<br />

sind Geschmacksträger und bereiten uns oft große<br />

Gaumenfreuden. Fette finden sich vor allem in<br />

Ölen, Butter oder Wurst bzw. in manchen Fleischprodukten.<br />

Jedes Gramm Fett liefert dem Körper<br />

doppelt so viel Energie im Vergleich zu Kohlenhydraten<br />

oder Eiweiß.<br />

... EiweiSSe<br />

Der Mensch besteht zu etwa einem Fünftel aus<br />

Eiweiß. Eiweißstoffe werden aus 20 Eiweißbausteinen,<br />

den Aminosäuren, aufgebaut. Man unterscheidet<br />

in nicht essenzielle und essenzielle. Die<br />

essenziellen Aminosäuren müssen wir täglich mit<br />

der Nahrung zuführen, weil der Körper sie nicht<br />

selber herstellen kann. Unser Körper benötigt sie,<br />

damit die Aufbau-, Umbau- und Reparationsprozesse<br />

optimal ablaufen können und wir gesund<br />

und leistungsstark bleiben. Als Muskelbausteine<br />

ermöglichen Eiweißstoffe, dass wir uns bewegen<br />

können. Eiweißstoffe können als einziger Makronährstoff<br />

nicht im menschlichen Organismus<br />

gespeichert werden. Für kurzfristige Funktionen<br />

verfügt der Körper über ein kleines Depot, aber<br />

zum notwendigen Eiweißaufbau reicht dieser nicht<br />

aus. Als Lieferanten kann man pflanzliche (Kartoffeln,<br />

Hülsenfrüchte und Nüsse) oder tierische<br />

(Eier, Fleisch, Fisch oder Milch und Milchprodukte)<br />

Eiweiße nutzen. Vorteilhaft ist, wenn beide Formen<br />

kombiniert zugeführt werden. 0,8–1 g pro kg<br />

Körpergewicht braucht der Organismus täglich,<br />

Sportler zeitweise deutlich mehr.<br />

Energie<br />

von der Zelle zum Organsystem<br />

Energie geht nicht verloren, kann weder vernichtet<br />

noch neu erschaffen werden. Energie<br />

kann unterschiedliche Formen annehmen,<br />

z. B. Wärme-, Bewegungs-, Licht- oder<br />

elektrische Energie. Beim Sport wandelt der<br />

Körper chemische Energie aus den Nährstoffen<br />

in Bewegungs- und Wärmeenergie um.<br />

Die Einheit der Energie ist das Kilojoule (kJ)<br />

oder die Kilokalorie (kcal).<br />

1 g Kohlenhydrat = 4,1 kcal (17 kJ)<br />

1 g Eiweiß = 4,1 kcal (17 kJ)<br />

1 g Fett = 9,3 kcal (39 kJ)<br />

Bausteine der Ernährung<br />

Makronährstoffe – Bau- und Brennstoffe<br />

Eiweiße: Grundbausteine des Lebens, wichtige<br />

Baustoffe für den Körper (z. B. Zellen,<br />

Muskeln), es gibt pflanzliche und tierische<br />

Eiweißquellen.<br />

Fette: wichtige Energielieferanten und<br />

Brennstoffe.<br />

Kohlenhydrate: wichtigste Energielieferanten.<br />

Mikronährstoffe – Wirkstoffe<br />

Vitamine: werden für den Ablauf vieler<br />

Lebensprozesse benötigt (z. B. Wachstum).<br />

Mineralstoffe: unterstützen viele Körperprozesse,<br />

z. B. das Immunsystem, Nervenreizweiterleitung.<br />

Spurenelemente: Selen, Zink, Jod, Eisen usw.<br />

Ballaststoffe: unterstützen das Wohlbefinden<br />

fördern, z. B. die Verdauung, unverdauliche<br />

Bestandteile der pflanzlichen Nahrung.<br />

Wasser: überlebensnotwendig, dient als<br />

Transport- und Lösungsmittel für Nährstoffe,<br />

der tägliche Wasserverlust des<br />

Körpers beträgt etwa 2,5 Liter.<br />

14 15


... Enzyme<br />

Enzyme sind Moleküle, welche die Nahrung aktiv in<br />

ihre Bestandteile zerteilen. Sie sind Biokatalysatoren,<br />

die chemische Reaktionen im Stoffwechsel möglich<br />

machen, lenken und beschleunigen. Es gibt über 2.000<br />

verschiedene Enzyme mit charakteristisch gestalteter<br />

Oberfläche. Sie wirken nach dem Schlüssel-Schloss-<br />

Prinzip – das heißt, bei einer Molekülverbindung passt<br />

die Oberfläche des Enzyms nur mit einem Substrat spezifisch<br />

zusammen.<br />

Die Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktionen<br />

wird von Hormonen gesteuert. Ein Enzym kann pro<br />

Minute bis zu 5 Millionen Moleküle umsetzen.<br />

Schlüssel-SchloSS-Prinzip<br />

Substrat<br />

Rezeptoren<br />

der Zielzellen<br />

… Am Stoffwechsel sind alle<br />

Organsysteme beteiligt –<br />

„Einer für alle, alle für einen”<br />

Steuerung durch Nerven und Hormone<br />

Energiegewinnung<br />

Zellaufbau<br />

von der Zelle zum Organsystem<br />

Der Stoffwechsel … Unser Körper als Fabrik<br />

Mund (Nahrung, Wasser)<br />

STOFFAUFNAHME<br />

STOFFVERARBEITUNG<br />

Nieren (Harnstoff, Wasser,<br />

Giftstoffe), Haut (Wasser, Salze)<br />

STOFFABGABE<br />

Alles, was wir tagtäglich tun – uns bewegen, denken,<br />

lachen, lernen, schlafen – verbraucht Energie. Die<br />

Energie, die der Körper braucht, wird dabei aus der<br />

Nahrung und Wasser hergestellt. Das, was wir essen<br />

und trinken, wird von unserem Körper verarbeitet.<br />

Diese Energie wird mithilfe des Stoffwechsels erzeugt<br />

bzw. freigesetzt und genau an die Stelle transportiert,<br />

wo sie benötigt wird. Wie das Wort schon sagt,<br />

„Stoffe wechseln“: Stoffe werden aufgenommen, in<br />

verwertbare Energie umgewandelt, durch den Körper<br />

transportiert und ausgeschieden. Sie verändern also<br />

ihre Zusammensetzung, ihre Form und dadurch ihre<br />

Eigenschaften. Es werden unter dem Begriff Stoffwechsel<br />

also alle fortlaufenden chemischen Vorgänge<br />

und Reaktionen im Organismus bezeichnet.<br />

Lunge (Sauerstoff)<br />

Organtätigkeit<br />

Bewegung<br />

Dickdarm (Unverdauliches,<br />

Wasser), Lunge (CO 2<br />

, Wasser)<br />

Zellteilung<br />

Schritte des Stoffwechsels<br />

1. Nahrungsaufnahme,<br />

um<br />

Baustoffe<br />

für die<br />

Energieumwandlung<br />

aufzunehmen<br />

2. Zerlegung der Nährstoffe<br />

und Freisetzung von Energie<br />

3. Transport der Energie<br />

in die Körperteile<br />

4. Verbrauch der<br />

Energie in den<br />

Zellen<br />

Der Stoffwechsel ist ein ausgefeilter Dauermechanismus,<br />

in dem ein ständiger Material- und Energiefluss<br />

herrscht – das Tag und Nacht. Die Effektivität und das<br />

Tempo des Stoffwechsels kann positiv oder negativ<br />

durch den Lebensstil beeinflusst werden.<br />

Alle Organsysteme des menschlichen Körpers haben<br />

ihren Anteil am Stoffwechsel:<br />

1. Die über die Nahrungsaufnahme bereitgestellten<br />

Stoffe benötigen für ihre Umwandlung Sauerstoff,<br />

der durch das Atmungssystem nutzbar gemacht<br />

wird (Kapitel ).<br />

4. Die Stoffe werden in allen lebenden Zellen umgewandelt<br />

und für Organtätigkeit, Zellaufbau, Sinnesleistungen,<br />

Zellteilung oder Bewegung z. B. in den<br />

Muskelzellen verarbeitet (Kapitel ).<br />

5. Die Stoffe werden an das Verdauungssystem, die<br />

Lunge im Atmungssystem oder aber über die Haut<br />

wieder abgegeben (Kapitel ).<br />

6. Alle Körpervorgänge übergreifend, das gilt also<br />

auch für den Stoffwechsel, werden vom Zentralen<br />

Nervensystem und von den Hormonen gesteuert<br />

und koordiniert (Kapitel ).<br />

WC<br />

2. Das Verdauungssystem zerkleinert die Nahrung in<br />

die Bausteine, die der Körper für seine Energieumwandlung<br />

benötigt (Kapitel ).<br />

7. Der gesamte Körper wird durch das Immunsystem<br />

geschützt, so dass auch der Stoffwechsel geregelt<br />

ablaufen kann (Kapitel ).<br />

5. Ausscheidung der Abfallprodukte<br />

3. Das Blut nimmt die verwendbaren Stoffe auf<br />

und transportiert es angetrieben durch das Herz<br />

in alle Körperregionen (Kapitel ).<br />

16 17


Die Hormondrüsen<br />

von der Zelle zum Organsystem<br />

Zirbeldrüse (Epiphyse):<br />

Produktion des Hormons Melatonin<br />

-> Schlaf-Wach-Rhythmus.<br />

Hypothalamus: wichtigstes Steuerzentrum<br />

des vegetativen Nervensystems, vor<br />

allem zur Aufrechterhaltung der grundlegenden<br />

Zellbedingungen (Temperatur,<br />

Blutdruck, Wasserhaushalt).<br />

Hirnanhangsdrüse<br />

(Hypophyse):<br />

Zentrale des<br />

Hormonsystems,<br />

Produktion von<br />

mindestens 9 Hormonen,<br />

die direkt<br />

wirken oder andere<br />

Drüsen aktivieren.<br />

2<br />

3<br />

1<br />

Hormonregulation<br />

Welche Art oder welche Menge an Hormonen<br />

benötigt werden, erfolgt durch verschiedene<br />

Kontrollzentren und Regulationsmechanismen.<br />

Im Blut oder aber im Urin sind<br />

Hormone nachweisbar. Dies ist bei Dopingkontrollen<br />

oder medizinischen Untersuchungen<br />

von Bedeutung.<br />

Hormone werden vor allem durch Regelkreise<br />

reguliert. Hierbei aktivieren Hormone<br />

entweder andere Hormondrüsen oder wirken<br />

direkt auf das Zielorgan.<br />

Das hormon-<br />

System<br />

... Hauptkoordinator<br />

aller Systeme<br />

Um alle Vorgänge im Körper zu koordinieren,<br />

braucht der Mensch das Nervensystem und das Hormonsystem<br />

– oft auch endokrines System genannt<br />

– als wichtigstes Kommunikationssystem. Nicht nur<br />

die Sexualität, auch lebenserhaltende Vorgänge und<br />

Prozesse wie Wachstum werden über dieses System<br />

gesteuert. Die Koordinatoren des Systems sind die<br />

Hormone.<br />

Schilddrüse: Regulation der Stoffwechselrate und des Cal-<br />

1. ciumspiegels durch die Hormone Thyroxin und Calcitonin<br />

Nebenschilddrüse: ebenfalls die Regulation des Calcium-<br />

2. spiegels durch das Parathormon (PTH; Gegenspieler des<br />

Calcitonin).<br />

Thymusdrüse: Beteiligung an der Bildung und zentrale<br />

3. Stelle des Immunsystems, bildet sich ab der Pubertät<br />

zurück.<br />

Nebenniere: Produktion von Steroidhormonen (Wasser-,<br />

4. Mineralstoff- und Zuckerhaushalt) und Produktion von<br />

Adrenalin und Noradrenalin („Stresshormone“, Sympathikusaktivierung).<br />

Bauchspeicheldrüse: Regulation des<br />

5. Blutzuckerspiegels durch die Hormone<br />

Insulin und Glucagon (lässt den Blutzuckerspiegel<br />

steigen), bekannteste Störung:<br />

Zuckerkrankheit.<br />

Hoden oder Eierstöcke:<br />

6. bilden die Geschlechtshormone.<br />

6<br />

4<br />

5<br />

Hormonmangel<br />

Fühlst du dich trotz ausreichend Schlaf und<br />

Ruhe ständig müde und schlapp, so kann das<br />

unter anderem an einer Mangelproduktion<br />

des Schilddrüsenhormons liegen. Oder dein<br />

Stoffwechsel läuft langsam. Das kann dein<br />

Hausarzt abklären.<br />

Thymusdrüse<br />

Durch leichtes Klopfen auf die Mitte der<br />

Brust wird die Thymusdrüse aktiviert und die<br />

Ausbildung der allgemeinen Abwehrkraft<br />

unterstützt. Mit einem täglich für ein paar<br />

Sekunden durchgeführten Klopfen kann das<br />

Immunsystem gestärkt werden.<br />

... Hormone –<br />

die Botenstoffe<br />

Hormone sind Substanzen, die von spezialisierten<br />

Zellen, den Drüsen, produziert, an das Blut abgegeben<br />

und so in den Körper transportiert werden.<br />

Sie übermitteln Informationen, vor allem zwischen<br />

dem Gehirn und den übrigen Regionen des Körpers,<br />

die nicht durch Nerven kontrolliert werden. Nerven<br />

arbeiten deutlich schneller, Hormone halten in ihrer<br />

Wirkung jedoch länger an und verbrauchen dabei<br />

weniger Energie. Sie wandern durch das Blut und<br />

regeln wichtige Vorgänge, wie z. B. den Blutzuckerspiegel,<br />

den Wasserhaushalt, den Blutdruck oder die<br />

Schwangerschaft. Die Hormone docken nach dem<br />

Schlüssel-Schloss-Prinzip an der Zelle an und lösen in<br />

der Zelle bestimmte chemische Vorgänge aus.<br />

Rezeptoren können sich außerhalb der Zelle befinden<br />

oder aber innerhalb, wenn das Hormon in der<br />

Lage ist, in die Zelle einzudringen. Manche Hormone<br />

sind dabei in der Lage, innerhalb von Sekunden zu<br />

wirken, andere benötigen dazu mehrere Minuten.<br />

Es bedarf insgesamt nur kleinster Mengen eines<br />

Hormons.<br />

6<br />

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