Die Geschlechtsorgane

Nenne die beiden Arten menschlicher Keimzellen, gib an, in welchen Organen jede gebildet wird, und nenne einen beobachtbaren Unterschied zwischen ihnen.

Erkläre, was Keimzellen sind und worin sie sich hinsichtlich ihrer Funktion von den übrigen Körperzellen unterscheiden.

In der Abbildung der weiblichen Geschlechtsorgane sind vier Strukturen mit Zahlen gekennzeichnet. Schreibe die Namen der gekennzeichneten Strukturen auf und gib an, in welcher von ihnen die Eizellen gebildet werden.

Nenne der Reihe nach die Strukturen der weiblichen Geschlechtsorgane, die die Eizelle von ihrer Bildung bis zur Gebärmutter durchläuft.

Erkläre, welche Funktion die Eileiter haben, und begründe, warum sie nicht der geeignete Ort für die Entwicklung einer Schwangerschaft sind.

Erkläre, wo in den weiblichen Geschlechtsorganen die Befruchtung üblicherweise stattfindet und welchen Weg die Zygote danach bis zu dem Ort zurücklegt, an dem sie sich festsetzt und entwickeln wird.

Erkläre den Unterschied zwischen Vulva und Vagina und begründe, warum es der Gesundheit zugutekommt, die richtigen Bezeichnungen für die Teile des eigenen Körpers zu kennen.

In der Abbildung der männlichen Geschlechtsorgane im Schnitt sind vier Strukturen mit Zahlen gekennzeichnet. Schreibe die Namen der gekennzeichneten Strukturen auf und beschreibe den Weg, den die Spermien von ihrer Bildung in den Hoden bis zum Austritt aus dem Körper zurücklegen. Nenne dabei die Strukturen, die sie durchqueren.

Gib an, ob diese Aussagen richtig oder falsch sind, und begründe deine Antwort: a) Die Eierstöcke bilden Eizellen und Geschlechtshormone; b) Die Harnröhre des Mannes transportiert nur Urin; c) Der Embryo nistet sich in der Gebärmutter ein und entwickelt sich dort.

Erkläre, was Sperma ist und welche Drüsen außer den Hoden die Flüssigkeiten beisteuern, aus denen es besteht.

Die Hoden liegen außerhalb der Bauchhöhle im Hodensack, weil die Bildung von Spermien eine etwas niedrigere Temperatur als im Körperinneren braucht. Begründe, was mit der Spermienproduktion geschehen könnte, wenn die Hoden immer auf der inneren Körpertemperatur gehalten würden.

Nach dem Samenerguss müssen die Spermien einen langen Weg in den weiblichen Geschlechtsorganen zurücklegen. Beschreibe diesen Weg und erkläre, warum von den Millionen, die austreten, nur einige hundert in die Nähe der Eizelle gelangen.

Die Prostata kann mit dem Alter wachsen und den Harnabfluss erschweren. Erkläre unter Berücksichtigung der Anatomie der männlichen Geschlechts- und Harnorgane, warum eine Geschlechtsdrüse das Wasserlassen beeinflusst.

Neben der Bildung von Keimzellen produzieren Eierstöcke und Hoden Geschlechtshormone. Erkläre, um welche Art von Organen es sich bei Eierstöcken und Hoden daher handelt, und nenne zwei Veränderungen, die diese Hormone in der Pubertät hervorrufen.

Die weiblichen Geschlechtsorgane arbeiten zyklisch, die männlichen kontinuierlich. Bringe diesen Unterschied mit der Art in Zusammenhang, wie die Keimzellen jeweils reifen, und erkläre, welche Folge das für die fruchtbaren Tage jedes Zyklus hat.

Betrachte die verglichenen Merkmale der beiden menschlichen Keimzellen:

• Spermium: Länge von etwa 0,05 mm, keine Nährstoffreserven, beweglich durch eine Geißel, kontinuierliche Produktion von etwa 100 Millionen pro Tag.

• Eizelle: Durchmesser von etwa 0,15 mm (ein mehrere hundertmal größeres Volumen), unbeweglich, mit Nährstoffreserven gefüllt, Reifung von einer alle 28 Tage.

1. a) Begründe, warum das Spermium einen so leichten Bau und eine so massenhafte Produktion braucht, und bringe das mit den körperlichen Hindernissen und dem Weg in Zusammenhang, die es in den weiblichen Geschlechtsorganen bewältigen muss.
2. b) Erkläre, warum es für die Frau biologisch nicht machbar und schädlich wäre, Millionen von Eizellen gleichzeitig reifen zu lassen. Berücksichtige dabei den Energieaufwand für die Herstellung der Reserven und die Art der Schwangerschaft bei Säugetieren.

Barrieremethoden zur Empfängnisverhütung, wie das Kondom, verhindern, dass die Spermien die Gebärmutter erreichen. Erkläre, an welcher Stelle des Weges sie wirken und welchen zusätzlichen Schutz das Kondom gegenüber anderen Methoden bietet.

Ein Mitschüler vertritt zwei falsche Vorstellungen: „Nach einer Vasektomie kann ein Mann kein Sperma mehr ausstoßen und verliert seine männlichen Merkmale, weil er kein Testosteron hat“ und „Bei einer Frau mit Eileiterunterbindung bleibt die Menstruation aus, weil die Eizelle nicht in die Gebärmutter gelangt.“

1. a) Widerlege die Aussage über den Mann begründet: Erkläre, woher der größte Teil des Volumens des ausgestoßenen Spermas stammt, und stelle klar, warum die Vasektomie weder verhindert, dass Testosteron ins Blut gelangt, noch seine Wirkungen verändert.
2. b) Widerlege die Aussage über die Frau: Erkläre, warum sie trotz durchtrennter Eileiter weiterhin ihren Menstruationszyklus hat und normal einen Eisprung hat.

Ein Paar wird nach zwei Jahren Versuchen nicht schwanger. Das Spermiogramm des Mannes zeigt gesunde, bewegliche und zahlreiche Spermien, aber die medizinischen Untersuchungen ergeben, dass die Frau wegen einer früheren Infektion einen vollständigen und nicht rückgängig zu machenden Verschluss beider Eileiter hat. Der Arzt schließt die künstliche Befruchtung in der Gebärmutter (intrauterine Insemination) völlig aus und schlägt ihnen direkt die In-vitro-Fertilisation (IVF) vor.

1. a) Begründe anhand des Weges der Keimzellen, warum die künstliche Insemination (Einbringen des Spermas mit einem Katheter direkt in die Gebärmutter) bei dieser Patientin mit Sicherheit scheitern würde.
2. b) Erkläre, wie die IVF dieses spezielle anatomische Problem umgeht und es der Frau ermöglicht, ihr eigenes Kind auszutragen.

Eine Frau kommt in der 7. Schwangerschaftswoche mit akuten Bauchschmerzen in die Notaufnahme. Der Ultraschall bestätigt, dass sich der Embryo nicht in der Gebärmutter befindet, sondern in der Wand eines Eileiters eingenistet hat (Eileiterschwangerschaft).

1. a) Der Embryo braucht normalerweise 5 bis 7 Tage, um vom Ort der Befruchtung zur Gebärmutter zu wandern, angetrieben von Flimmerhärchen und Muskelkontraktionen. Folgere, welche funktionelle oder anatomische Störung im Eileiter dazu geführt haben könnte, dass er dort stecken blieb.
2. b) Vergleiche den Aufbau und die Dehnbarkeit der Gebärmuttermuskulatur (Myometrium) mit der dünnen Muskelschicht des Eileiters. Begründe anhand dieses Vergleichs, warum diese Schwangerschaft nicht lebensfähig ist und wegen der Gefahr eines Risses und einer schweren Blutung ein chirurgischer Notfall ist.

Ein Paar mit Fruchtbarkeitsproblemen greift auf die In-vitro-Fertilisation (IVF) zurück. Im Labor werden 6 Eizellen erfolgreich mit den Spermien des Paares befruchtet. Nachdem beobachtet wurde, dass sich die Embryonen drei Tage lang gut teilen, übertragen die Ärzte den am besten aussehenden Embryo in die Gebärmutter der Mutter. Zwei Wochen später ist der Schwangerschaftstest jedoch negativ.

1. a) Gib genau an, welche natürlichen physiologischen Vorgänge in der Laborschale künstlich ersetzt wurden und welcher grundlegende biologische Vorgang ausschließlich von der Gebärmutter abhing und nicht erfolgreich abgeschlossen wurde.
2. b) Stelle zwei voneinander unabhängige biologische Hypothesen auf, die erklären, warum die Methode scheitern kann, obwohl ein lebender und scheinbar gesunder Embryo übertragen wurde.

Während der Kindheit bleibt die hormonelle Fortpflanzungsachse „schlafend“. Mit Beginn der Pubertät setzt die Hypophyse Gonadotropine frei, die die Hoden zur Ausschüttung von Testosteron und die Eierstöcke zur Ausschüttung von Östrogenen und Progesteron anregen.

1. a) Stell dir einen Jugendlichen vor, dessen Eierstöcke oder Hoden normal auf die hormonellen Signale reagieren, dessen Zellen im übrigen Körper aber keine funktionsfähigen Rezeptoren für Östrogene oder Testosteron haben. Sage voraus, was mit der Reifung seiner Keimzellen geschehen wird und was mit dem Auftreten seiner sekundären Geschlechtsmerkmale (Körperbehaarung, Brüste, Stimmbruch).
2. b) Begründe unter dem Gesichtspunkt des Energieverbrauchs des Organismus, warum die Pubertät im zweiten Lebensjahrzehnt und nicht in der frühen Kindheit einsetzt.

Der Vorgang der Bildung und vollständigen Reifung eines Spermiums (Spermatogenese) dauert beim Menschen zwischen 65 und 75 Tagen. Analysiere den folgenden Fall:

• 1. Februar: Ein Mann hat vier Tage lang wegen einer Virusinfektion sehr hohes Fieber (über 39 °C). Die übermäßige Hitze zerstört einen großen Teil der Zellen, die sich in seinen Hodenkanälchen gerade bildeten.
• 1. Februar: Es wird ein Spermiogramm erstellt und die Ergebnisse sind völlig normal.
• 1. April: Das Spermiogramm wird wiederholt und die Zählung zeigt einen drastischen Rückgang der Spermien und einen hohen Anteil an missgebildeten Formen.

1. a) Begründe, warum sich der Hitzeschaden durch das Fieber in der Untersuchung im Februar nicht zeigte und erst nach mehr als zwei Monaten sichtbar wurde.
2. b) Wenn dieser Mann die Qualität seines Spermas wiederherstellen möchte, um eine Schwangerschaft anzustreben, wann wäre zu erwarten, dass sein Spermiogramm wieder optimale Werte erreicht? Begründe deine Vorhersage.

Analysiere die folgende Vergleichstabelle zweier Wirbeltierarten:

1. a) Begründe, warum die innere Befruchtung eine unverzichtbare Anpassung war, damit Wirbeltiere den Lebensraum Land außerhalb des Wassers besiedeln konnten. Erkläre dazu, was mit menschlichen Keimzellen geschehen würde, wenn sie in die freie Luft abgegeben würden.
2. b) Erkläre den Energie-Kompromiss („Trade-off“), den die Tabelle zeigt: Warum stirbt die menschliche Art nicht aus, obwohl sie so wenige weibliche Keimzellen produziert, und warum würde die Forelle dagegen schnell aussterben, wenn sie dieselbe Produktionsrate wie die Frau hätte?