Aufgaben: Infektionskrankheiten und nicht ansteckende Krankheiten

Erkläre den grundlegenden Unterschied zwischen einer Infektionskrankheit und einer nicht ansteckenden Krankheit und ordne diese den beiden Gruppen zu: Grippe, Diabetes, Tuberkulose, Asthma, Masern, Bluthochdruck.

Nenne die vier großen Typen von Erregern, die Infektionskrankheiten verursachen (Viren, Bakterien, Pilze und Protozoen), und nenne zu jedem Typ eine Krankheit, die er auslöst.

Im Schema ist eine kranke Person (links, umgeben von Mikroorganismen) zu sehen, die ihre Infektion auf drei Wegen, die mit ? gekennzeichnet sind, auf eine gesunde Person (rechts) übertragen kann. Schreibe den Namen des Übertragungswegs auf, den jeder Weg darstellt, und nenne für jeden eine Beispielkrankheit.

Erkläre, was ein Mikroorganismus ist, und begründe anhand eines Beispiels, warum nicht alle Mikroorganismen für den Menschen schädlich sind.

Nenne drei Wege, auf denen Infektionskrankheiten übertragen werden, und gib zu jedem Weg eine Krankheit an, die auf diesem Weg übertragen wird.

Erkläre, was eine Ansteckung ist und worin der Unterschied besteht, sich angesteckt zu haben oder die Krankheit entwickelt zu haben.

Gib an, ob die folgenden Aussagen richtig oder falsch sind, und begründe deine Antwort: a) Eine Erkältung wird durch Kälte verursacht; b) Diabetes wird nicht von Mensch zu Mensch übertragen; c) Häufiges Händewaschen verringert die Übertragung von Infektionen.

Erkläre, was eine Epidemie ist, und nenne zwei allgemeine Maßnahmen, die helfen, sie einzudämmen.

Eine Klasse mit 24 Schülerinnen und Schülern macht einen Ausflug, und am nächsten Tag erkranken 6 Mitschüler an einer Magen-Darm-Entzündung, nachdem sie belegte Brote geteilt haben. Berechne, wie viel Prozent der Klasse erkrankt sind, erkläre, welcher Übertragungsweg am wahrscheinlichsten ist, welche Hygienemaßnahmen ihn verhindert hätten und warum nicht zwangsläufig alle erkrankt sind, die davon gegessen haben.

Antibiotika heilen bakterielle Infektionen, sind aber gegen Grippe oder Erkältung wirkungslos. Erkläre, warum das so ist, und beachte dabei, welcher Erreger jeweils die Krankheit verursacht. Begründe außerdem, welche Gefahr es birgt, Antibiotika ohne Rezept „zur Sicherheit“ einzunehmen.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind nicht ansteckend und hängen dennoch stark mit den Lebensgewohnheiten zusammen. Erkläre, welche veränderbaren Risikofaktoren sie begünstigen, und schlage vier Vorsorgemaßnahmen vor, die ein junger Mensch ergreifen kann.

Trinkwasser und Kanalisation haben Krankheiten wie die Cholera zurückgedrängt. Erkläre, welchen Übertragungsweg diese Einrichtungen unterbrechen, und begründe, warum in Gebieten ohne sie weiterhin Millionen Menschen erkranken.

Kopfläuse verbreiten sich in Schulen leicht. Erkläre, um welche Art der Übertragung es sich handelt, warum ihr Auftreten nicht auf mangelnde Hygiene hindeutet und welche Maßnahmen ihre Ausbreitung in der Klasse eindämmen.

In Krankenhäusern werden Händehygiene und die Isolierung bestimmter Patienten besonders streng gehandhabt. Erkläre, was Krankenhausinfektionen sind, warum stationär aufgenommene Kranke besonders anfällig sind und welche Rolle dabei die Antibiotikaresistenz spielt.

Erkläre, was die Risikofaktoren einer Krankheit sind, und ordne die folgenden Beispiele in veränderbare und nicht veränderbare ein: Alter, Ernährung, Rauchen, genetische Veranlagung, Bewegungsmangel.

Karies ist eine der häufigsten und zugleich am besten vermeidbaren Infektionskrankheiten. Erkläre, welche Bakterien sie verursachen, welches Nahrungsmittel ihre Wirkung auf die Zähne begünstigt und welche drei Gewohnheiten sie verhindern.

Ein Patient, dem wegen einer bakteriellen Rachenentzündung 8 Tage lang Antibiotika verschrieben wurden, beschließt, sie am vierten Tag abzusetzen, weil er kein Fieber und keine Schmerzen mehr hat. Er argumentiert: „Wenn es mir schon gut geht, gewöhnt sich mein Körper umso weniger an das Medikament, je weniger Tabletten ich nehme, und es wirkt in Zukunft besser.“ Benenne die zwei fachlichen Fehler in seiner Überlegung (einer betrifft die Frage, bei welchem Organismus sich die Resistenz entwickelt, der andere, was mit der Bakterienpopulation geschieht, die noch in seinem Rachen verbleibt) und begründe mithilfe der natürlichen Selektion, warum ein vorzeitiger Abbruch der Behandlung das Risiko eines Rückfalls mit schwerer bekämpfbaren Bakterien erhöht.

Bei einem Grippeausbruch in einer Einrichtung mit $400$ Schülerinnen und Schülern stecken sich in der ersten Woche $60$ an. Ohne Vorsorgemaßnahmen verdoppelt sich die Zahl der wöchentlichen Ansteckungen; mit Maßnahmen (Händehygiene, Lüften und Zuhausebleiben bei Symptomen) steigt sie jede Woche nur um die Hälfte. Berechne, wie viele Neuansteckungen es in der zweiten Woche in jedem Szenario gäbe, vergleiche den Verlauf des Ausbruchs in beiden Fällen und begründe, warum man sagt, die Maßnahmen „flachen die Kurve ab“, obwohl sie nicht alle Ansteckungen verhindern.

Zwei eineiige Zwillingsschwestern tragen dieselbe Genmutation, die das Risiko für eine bestimmte Krebsart erhöht. Eine von ihnen behauptet: „Da die Ursache in unserer DNA liegt, ist unser Schicksal vorherbestimmt: Wir werden erkranken, egal was wir an unserem Lebensstil ändern, und außerdem könnten sich unsere Mitbewohner bei uns anstecken, wenn sie mit uns zusammenleben.“ Widerlege beide Teile ihrer Aussage, indem du zwischen genetischer Veranlagung und auslösendem Umweltfaktor unterscheidest, und begründe, warum Krebs nicht als Infektionskrankheit gilt, obwohl es äußere Einflüsse (wie Tabak oder bestimmte Viren) gibt, die seine Entstehung begünstigen.

Nach einem Ausflug aufs Land wird bei einer Person ein einzelner Fall von Beulenpest festgestellt, ausgelöst durch den Stich eines Flohs eines wild lebenden Nagetiers, der mit dem Bakterium Yersinia pestis infiziert war. In den sozialen Medien schlägt jemand mit der Schlagzeile Alarm: „Der Schwarze Tod des 14. Jahrhunderts kehrt zurück: Wir stehen am Rand einer Katastrophe, die Europa verwüsten wird!“ Verfasse eine wissenschaftliche Antwort, die diesen Alarm widerlegt:

1. a) Begründe drei entscheidende Unterschiede zwischen dem 14. Jahrhundert und der Gegenwart (im naturwissenschaftlichen Wissen, in den hygienisch-sanitären Bedingungen und in den verfügbaren Behandlungen), die verhindern, dass dieser Einzelfall in eine ähnliche Pandemie mündet.
2. b) Wenn es heute gegen dieses Bakterium wirksame Antibiotika gibt, warum isolieren die Gesundheitsbehörden den Patienten trotzdem sofort und verfolgen alle seine engen Kontaktpersonen nach?

Ein Schüler kehrt von einer Reise in ein tropisches Gebiet zurück, und wenige Tage später wird bei ihm Malaria diagnostiziert. Eine Gruppe von Familien bittet die Schulleitung, dass der Schüler zwei Wochen lang nicht am Unterricht teilnimmt, „aus Angst, dass er die anderen beim Husten oder beim Teilen von Schulmaterial ansteckt“.

1. a) Verfasse auf der Grundlage der Art des Erregers und seines Übertragungswegs eine wissenschaftliche Erklärung, um die Familien zu beruhigen, und begründe, warum eine direkte Ansteckung zwischen Mitschülern im Klassenraum biologisch unmöglich ist.
2. b) Wenn sich auf dem Schulgelände eine Plage gewöhnlicher Stechmücken (Culex pipiens) ausbreiten würde, bestünde dann das Risiko, dass sie den infizierten Schüler stechen und die Malaria auf den Rest der Schule übertragen? Begründe deine Antwort mithilfe des Begriffs des spezifischen biologischen Vektors.

In einem Betrieb der Intensivtierhaltung wurden dem Futter dauerhaft niedrige Antibiotikadosen beigemischt, um die Mast gesunder Tiere zu beschleunigen. Monate später nehmen im Kreiskrankenhaus die Fälle schwerer Infektionen beim Menschen zu, die durch Bakterien verursacht werden, die gegen genau diese Medikamente resistent sind. Der Landwirt behauptet: „Meine Tiere hatten nie Kontakt zu den Patienten des Krankenhauses, also hat unser Hof nichts mit dem zu tun, was dort geschieht.“

1. a) Widerlege das Argument des Landwirts, indem du den biologischen Mechanismus erklärst, durch den der vorbeugende oder massenhafte Einsatz von Antibiotika bei Tieren resistente Bakterien selektiert, und sage zwei mögliche Wege voraus, auf denen diese Bakterien in die menschliche Bevölkerung gelangen können.
2. b) Entwirf zwei ergänzende Maßnahmen (eine für die Tierhaltung und eine für den Krankenhausbereich), um die Ausbreitung dieser „Superbakterien“ einzudämmen.

Stell dir vor, du gehörst dem wissenschaftlichen Beratungsgremium angesichts eines neu aufgetretenen Atemwegsvirus, das über Aerosole übertragen wird. Man weiß, dass der Erreger eine symptomfreie Inkubationszeit von $4$ Tagen hat (während der die Person bereits ansteckend sein kann), in schlecht belüfteten geschlossenen Räumen länger als eine Stunde in der Luft aktiv bleibt und dass es noch keinen Impfstoff und keine spezifische Behandlung gibt.

1. a) Entwirf ein Konzept mit drei nicht medikamentösen Vorsorgemaßnahmen für eine Schule und begründe für jede davon, welches Glied der Infektionskette (Infektionsquelle, Übertragungsweg bzw. Reservoir oder empfänglicher Wirt) du damit unterbrichst.
2. b) Wenn nach mehreren Monaten ein Impfstoff zugelassen wird, der schwere Verläufe um $95$ % verringert, die Fähigkeit, sich zu infizieren und das Virus zu übertragen, aber nur um $30$ %, sage voraus, was geschähe, wenn mit Beginn der Impfkampagne schlagartig alle Lüftungsmaßnahmen und Masken abgeschafft würden.

Bei einer schulischen Impfkampagne gegen das humane Papillomavirus (HPV) steht in einem Flyer: „Dieser Impfstoff beugt bestimmten Krebsarten vor.“ Ein Schüler bemerkt: „Das ergibt keinen Sinn: Impfstoffe schützen nur vor ansteckenden Mikroben, und Krebs ist eine unkontrollierte Vermehrung körpereigener Zellen, keine ansteckende Infektion.“

1. a) Hilf dem Schüler, den scheinbaren Widerspruch aufzulösen: Erkläre den grundlegenden Unterschied zwischen einer Infektionskrankheit und einer nicht ansteckenden Krankheit und begründe, warum Gebärmutterhalskrebs als nicht infektiös eingestuft wird, obwohl sein Hauptauslöser ein übertragbares Virus ist.
2. b) Erkläre, wie der Impfstoff im Moment der Verabreichung im Immunsystem wirkt, um die Entstehung eines Tumors zu verhindern, der sich erst nach $20$ Jahren entwickeln könnte.