Aufgaben: Insulin, Glukagon und negatives Feedback

Der Blutzuckerspiegel eines gesunden Menschen liegt nüchtern bei etwa 80 bis 100 mg Glucose pro 100 mL Blut.

1. a) Nenne zwei Gründe, warum Glucose für den Körper lebenswichtig ist.

1. b) Nenne das Organ, in dem Insulin und Glukagon gebildet werden, und gib an, welches der beiden Hormone den Blutzuckerspiegel senkt.

Erkläre, was man unter einem negativen Feedback (negativer Rückkopplung) versteht, und nenne ein Beispiel aus dem Alltag oder dem Körper, das nicht die Blutzuckerregulation ist.

Insulin und Glukagon werden als Gegenspieler (Antagonisten) bezeichnet.

1. a) Erkläre diesen Begriff.

1. b) Ordne jeweils zu, welches Hormon bei den folgenden Situationen vermehrt ausgeschüttet wird: nach einer Portion Nudeln; nach einem langen Fußballtraining ohne Essen.

Lena (16 Jahre) isst in der großen Pause ein Stück Kuchen. Beschreibe in sechs Schritten, wie sich ihr Blutzuckerspiegel und die Hormonausschüttung in den folgenden zwei Stunden verändern, bis wieder der Normalwert erreicht ist. Gehe dabei auf Sensor, Stellglied und Zielorgane ein (Leber, Muskeln, Fettgewebe).

Ein Messprotokoll zeigt bei einer gesunden Person folgende Blutzuckerwerte:

1. a) Beschreibe den Kurvenverlauf.

1. b) Erkläre die Veränderungen zwischen 8:30 Uhr und 10:30 Uhr mithilfe der beteiligten Hormone.

1. c) Skizziere in Worten, wie sich die Konzentration von Glukagon im gleichen Zeitraum verhält.

Nach dem Essen wird Glucose in der Leber zu Glykogen aufgebaut, beim Fasten wieder abgebaut.

1. a) Erkläre, welches Hormon jeweils den Aufbau und den Abbau fördert.

1. b) Begründe, warum der Körper Glucose als Glykogen und nicht als Glucose-Moleküle speichert (Berücksichtige dabei die osmotische Wirkung gelöster Teilchen.).

Bei einem Experiment erhält eine Versuchsperson eine Glucoselösung zu trinken. Die Konzentration von Insulin im Blut steigt nach 20 Minuten stark an, der Blutzucker sinkt nach 60 Minuten wieder.

1. a) Beschreibe in Worten ein Regelkreisschema mit Sollwert, Fühler, Regler, Stellglied und Regelgröße.

1. b) Erkläre, warum eine Regelung mit zwei Antagonisten präziser ist als mit nur einem Hormon.

1. c) Beurteile die Aussage: „Der Blutzuckerspiegel ist konstant."

Ein Sportler absolviert einen Marathon in 3 Stunden 30 Minuten. Er isst währenddessen nichts.

1. a) Erkläre, wie sein Körper den Blutzuckerspiegel stabil hält. Gehe auf Hormone, Leber und Fettgewebe ein.

1. b) Erkläre, warum es bei langer Belastung trotzdem zu einer Unterzuckerung kommen kann.

1. c) Auch Adrenalin erhöht den Blutzucker. Begründe, warum diese zusätzliche Regulation sinnvoll ist.

Ein Experiment mit Mäusen: Gruppe A erhält eine Injektion mit Insulin, Gruppe B eine Injektion mit Glucagon, Gruppe C eine Kochsalzlösung.

1. a) Formuliere für jede Gruppe eine begründete Vorhersage für den Blutzuckerspiegel nach 30 Minuten.

1. b) Erkläre, welche Funktion Gruppe C hat.

1. c) Gruppe A zeigt Zittern und Krampfanfälle. Erkläre die Ursache aus der Funktion der Glucose im Gehirn.