Die Effektororgane

Nenne die beiden Arten von Effektororganen, die die Reaktionen des Körpers ausführen, und gib für jede ein konkretes Beispiel für ihr Handeln in ein und derselben Gefahrensituation an.

Gib an, ob diese Strukturen Muskeln, Knochen oder endokrine Drüsen sind und welche Effektorfunktion jede von ihnen erfüllt: Bizeps, Oberschenkelknochen, Schilddrüse, Zwerchfell, Nebennieren.

Erkläre, was Hormone sind, welche Organe sie produzieren und wie sie zu den Zellen gelangen, auf die sie wirken.

Erkläre, was eine endokrine Drüse ist, und nenne zwei Beispiele. Gib das Hormon an, das jede produziert, und seine Hauptwirkung.

Vergleiche die Muskelreaktion und die Hormonreaktion des Körpers: Welche ist schneller, welche dauert länger, wie gelangt der Befehl jeweils zum Zielorgan? Nenne für jede Art ein Alltagsbeispiel.

Erkläre, was ein Gelenk ist, und nenne zwei Beispiele für Gelenke des menschlichen Körpers. Gib an, welche Bewegungen jedes Gelenk ermöglicht.

Nenne die drei Teile des Bewegungsapparats und gib die allgemeine Funktion jedes Teils bei der Bewegung an.

Gib an, ob diese Aussagen richtig oder falsch sind, und begründe deine Antwort: a) Die Skelettmuskeln bewegen die Knochen, indem sie sie wegdrücken; b) Das Skelett schützt auch empfindliche Organe; c) Die Hormone gelangen über das Blut zu den Organen, auf die sie wirken.

Erkläre den Unterschied zwischen willkürlichen und unwillkürlichen Muskeln und nenne für jede Art ein Beispiel.

Beschreibe, wie Knochen, Gelenke und Muskeln zusammenarbeiten, wenn du den Arm beugst, um eine Wasserflasche anzuheben. Gib an, was jedes Element zur Bewegung beiträgt.

Die Schemata A und B zeigen denselben Arm mit den beiden Muskeln, die den Unterarm bewegen und mit ? gekennzeichnet sind: In jedem Fall erscheint einer verdickt (angespannt) und der andere gestreckt (entspannt). Gib an, welcher Muskel (Bizeps oder Trizeps) in jedem Schema angespannt ist. Erkläre unter Berücksichtigung, dass Skelettmuskeln nur ziehen, nicht schieben können, warum man zum Beugen und Strecken des Unterarms das koordinierte Zusammenwirken beider Muskeln braucht und wie man diese Art von Muskelpaaren nennt.

Bei intensiver Anstrengung schlägt das Herz schneller und die Atmung beschleunigt sich. Erkläre, warum die Arbeit der Muskeln das Zusammenwirken von Herz-Kreislauf-System und Atmungssystem erfordert.

Wenn es sehr kalt ist, zittern wir, ohne es zu entscheiden. Erkläre, um welche Art von Reaktion es sich handelt, welche Effektororgane tätig sind und warum diese Kontraktionen helfen, die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

Bei einer Knöchelverstauchung schwillt das Gelenk an und schmerzt. Erkläre, welche Strukturen des Gelenks beim Umknicken des Fußes geschädigt werden können und warum die Entzündung in diesem Bereich auftritt.

Die Knochen von Kindern biegen sich stärker, bevor sie brechen, als die älterer Menschen. Bringe diesen Unterschied mit der Zusammensetzung des Knochens in den jeweiligen Lebensaltern in Zusammenhang und erkläre, welche Gewohnheiten in der Jugend helfen, im Alter feste Knochen zu haben.

Ein Kind wächst in einigen Monaten mehrere Zentimeter, ohne es zu bemerken, während das Aufstehen vom Stuhl sofort geschieht. Vergleiche die Wirkung des Wachstumshormons mit der eines Skelettmuskels im Hinblick auf Schnelligkeit, Dauer und die Art, wie der Befehl ankommt.

Ein Sportler erleidet einen vollständigen Riss der Achillessehne, der Struktur, die den Wadenmuskel mit dem Fersenbein (Knochen der Ferse) verbindet. Beim Versuch, sich auf die Zehenspitzen zu stellen:

1. a) Der Wadenmuskel erhält den motorischen Befehl, verkürzt sich und wölbt sich deutlich vor, aber die Ferse hebt sich überhaupt nicht vom Boden. Begründe diese biomechanische Tatsache, indem du erklärst, welches Glied der Kraftübertragung ausgefallen ist und was mit der durch die Muskelkontraktion erzeugten Kraft geschieht.
2. b) Ein Freund des Sportlers schlägt vor: „Damit er während der Genesung gehen kann, legen wir sein Sprunggelenk mit einem starren Gipsstiefel fest; so kann sich der Wadenmuskel am Gips abstützen und die Ferse anheben.“ Widerlege diesen Vorschlag biomechanisch, indem du die unverzichtbare Rolle erklärst, die sowohl die Sehne als auch das bewegliche Gelenk im Hebelsystem des Bewegungsapparats spielen.

Um zu untersuchen, wie Nervensystem und Bewegungsapparat zusammenwirken, werden drei Patienten mit unterschiedlichen Beeinträchtigungen eines Beins nach einem Monat Verlauf untersucht:

• Patient A: Sein Bein ist nach einem Knöchelbruch durch einen Gips ruhiggestellt (motorische Nerven und Muskeln sind intakt, aber das Gelenk bewegt sich nicht).

• Patient B: Er hat eine vollständige Durchtrennung des Ischiasnervs erlitten, der die Beinmuskeln versorgt (die Muskeln sind vom Rückenmark abgekoppelt).

• Patient C: Er hat dieselbe Nervenverletzung wie Patient B, erhält aber täglich Sitzungen mit externer elektrischer Stimulation, die direkt auf der Haut über dem Muskel angewendet wird und seine Kontraktion auslöst.

1. a) Sage voraus, bei welchem der drei Patienten die schwerste und schnellste Muskelatrophie auftreten wird, und begründe, warum Patient C trotz derselben neurologischen Verletzung die Muskelmasse besser erhält als Patient B.
2. b) Ein Schüler meint: „Um die Atrophie bei Patient B zu verhindern, würde es genügen, das motorische Areal seines Gehirns mit Elektroden zu stimulieren, damit es stärkere Befehle sendet.“ Widerlege diese Aussage, indem du den anatomischen Weg der motorischen Reaktion vom Nervenzentrum bis zum Effektor Muskel begründest.