Aufgaben: Schwangerschaft und Geburt

Bringe die folgenden Entwicklungsstufen von der Befruchtung der Eizelle bis zur Geburt des Babys in die richtige Reihenfolge und schreibe zu jeder einen kurzen Satz darüber, was geschieht: Fetus, Befruchtung, Geburt, Zygote, Embryo.

Betrachte das Bild des Fetus in der Gebärmutter. Finde darin die Gebärmutter, die Plazenta, die Nabelschnur und das Fruchtwasser und erkläre, welche Funktion jede dieser Strukturen beim Schutz und bei der Ernährung des Fetus hat.

Beschreibe, was bei der Geburt geschieht: Welches Organ zieht sich zusammen, um das Baby hinauszudrücken, welchen Weg nimmt das Baby nach außen und was geschieht nach der Geburt mit der Nabelschnur?

Erkläre, was die Befruchtung ist, in welchem Teil des weiblichen Fortpflanzungssystems sie normalerweise stattfindet und welche Zelle aus ihr hervorgeht.

Erkläre, was die Fruchtblase ist, und nenne zwei Funktionen, die das Fruchtwasser für den Fetus erfüllt.

Erkläre, was die Wehen sind, welches Organ sie hervorruft und was sie bewirken.

Gib an, ob diese Aussagen richtig oder falsch sind, und begründe deine Antwort: a) Die menschliche Schwangerschaft dauert etwa vierzig Wochen; b) in der Plazenta vermischen sich das Blut der Mutter und das des Fetus; c) die Nabelschnur verbindet den Fetus mit der Plazenta.

Erkläre, was Stillen ist, und nenne zwei Vorteile, die die Muttermilch für das Neugeborene hat.

Erkläre den Unterschied zwischen Embryo und Fetus, gib an, zu welchem Zeitpunkt der Schwangerschaft der Übergang von der einen zur anderen Stufe erfolgt, und nenne für jedes der drei Schwangerschaftsdrittel eine wichtige Veränderung der Entwicklung.

Die Geburt geschieht nicht auf einmal: Man unterscheidet eine Eröffnungsphase (Erweiterung des Muttermundes), eine Austreibungsphase (Ausstoßen des Babys) und eine Schlussphase, die Nachgeburtsphase genannt wird. Erkläre, was in jeder der drei Phasen geschieht und was in der letzten ausgestoßen wird.

Während der Schwangerschaft entwickelt sich der Fetus in der Gebärmutter und ist über die Nabelschnur mit der Plazenta verbunden. Erkläre, welche Funktionen die Plazenta für den Fetus erfüllt, und begründe, warum Substanzen, die die Mutter zu sich nimmt (Alkohol, Tabak, bestimmte Medikamente), die Entwicklung des Babys beeinträchtigen können.

In der Plazenta vermischen sich das Blut der Mutter und das des Fetus nicht, aber zwischen beiden werden Nährstoffe, Sauerstoff und Abfallstoffe ausgetauscht. Erkläre, welche Art von Austausch durch die Membranen der Plazenta stattfindet und warum es wichtig ist, dass sich die beiden Blutkreisläufe nicht vermischen.

Beschreibe zwei übliche ärztliche Kontrolluntersuchungen während der Schwangerschaft und erkläre, welche Informationen jede über die Gesundheit der Mutter und des Fetus liefert.

Etwa in der Mitte der Schwangerschaft kann eine Ultraschalluntersuchung bereits das Geschlecht des Babys zeigen. Stelle den Zusammenhang zu dem Zeitpunkt her, zu dem sich die Organe bilden und ausdifferenzieren, und erkläre, warum man es am Anfang der Schwangerschaft per Ultraschall noch nicht erkennen kann.

Es heißt, die Schwangere müsse „für zwei essen“. Relativiere diese Aussage: Erkläre, ob sich der Energiebedarf tatsächlich verdoppelt, auf welche Nährstoffe man während der Schwangerschaft besonders achten sollte und warum.

Erkläre, was ein Kaiserschnitt ist, in welchen Situationen man sich für ihn entscheidet, und begründe, warum er, obwohl er heute eine sichere Operation ist, den Fällen vorbehalten bleibt, in denen die vaginale Geburt ein Risiko darstellt.

Eine Patientin, die eine Schwangerschaft plant, sagt: „Solange ich nicht merke, dass meine Regel ausbleibt, und einen positiven Test gemacht habe, werde ich weiter am Wochenende Alkohol trinken und meine gewohnten Medikamente nicht absetzen, denn vor dem Ausbleiben der Regel gibt es keinen Embryo, der Schaden nehmen könnte.“

1. a) Widerlege diese Aussage wissenschaftlich: Ordne in einem Kalender ein, was zwischen der Befruchtung (etwa am Tag 14 des Zyklus) und dem ersten Ausbleiben der Regel (etwa am Tag 28) geschieht, und erkläre, zu welchem Zeitpunkt der Embryo beginnt, über das mütterliche Gewebe Stoffe auszutauschen.
2. b) Begründe, warum schädliche Substanzen in der Embryonalzeit (Entwicklungswochen 3 bis 8) nicht wieder behebbare strukturelle Fehlbildungen verursachen, während eine Einwirkung im letzten Schwangerschaftsdrittel meist zu niedrigem Geburtsgewicht oder verzögerter Reifung führt, aber selten zum Fehlen oder zur Fehlbildung eines ganzen Organs.

In einem Krankenhaus werden drei Fälle von Zwillingsgeburten (Geburt von zwei Babys bei derselben Geburt) untersucht:

• Fall 1: Ein Junge und ein Mädchen mit unterschiedlichen Blutgruppen.

• Fall 2: Zwei Mädchen, die 100 % ihrer DNA gemeinsam haben.

• Fall 3: Zwei Jungen, die sich äußerlich sehr ähnlich sehen, bei denen eine genetische Analyse aber zeigt, dass sie nur 50 % ihrer Gene gemeinsam haben, genau wie zwei Geschwister, die in verschiedenen Jahren geboren wurden.

1. a) Ordne jeden Fall den eineiigen (monozygoten) oder zweieiigen (dizygoten) Zwillingen zu und leite genau ab, was bei der Befruchtung jeweils geschehen ist (Anzahl der befruchteten Eizellen, Anzahl der Spermien und Verhalten der Zygote).
2. b) Eine Person behauptet: „In Fall 1 müssen der Junge und das Mädchen aus einer einzigen Eizelle entstanden sein, die gleichzeitig von zwei Spermien befruchtet wurde: einem mit X-Chromosom und einem mit Y-Chromosom.“ Zeige, warum diese Aussage biologisch falsch ist, und erkläre, wie das Geschlecht bei diesem Babypaar tatsächlich bestimmt wurde.

Auf der Neugeborenenstation eines Krankenhauses werden zwei Babys versorgt:

• Fall A: Ein Fetus, der in der 16. Schwangerschaftswoche spontan ausgestoßen wurde. Er ist etwa 12 cm groß und hat bereits Herz, Nieren, Gliedmaßen und Lungen ausgebildet, ist aber außerhalb der Gebärmutter nicht lebensfähig.

• Fall B: Ein Baby, das in der 31. Woche geboren wurde (Frühgeburt) und 1,6 kg wiegt. Es hat alle Organe, muss aber mehrere Wochen in einem Inkubator mit konstanter Wärme und mit Beatmung bleiben, um zu überleben.

1. a) Widerlege die Aussage von jemandem, der behauptet: „Da in der 16. Woche schon alle Organe gebildet sind, müsste der Fetus aus Fall A mit einem Beatmungsgerät genauso überleben können wie der aus Fall B.“ Unterscheide genau zwischen Organogenese (Bildung der Organe) und funktioneller Reifung.
2. b) Erkläre, welche zwei lebenswichtigen Funktionen die Plazenta oder der Körper der Mutter während der Schwangerschaft übernommen hat, die das Baby aus Fall B noch nicht selbst erfüllen kann und die dazu zwingen, es im Inkubator zu halten.

Das Neuralrohr ist die embryonale Struktur, die sich schließt und aus der Gehirn und Rückenmark hervorgehen. Damit dieser Verschluss richtig abläuft, braucht der Embryo vor dem Tag 28 nach der Befruchtung ausreichende Folsäurespiegel. Außerdem dauert es mehrere Wochen, bis sich als Nahrungsergänzung eingenommene Folsäure in den Geweben bis zu schützenden Spiegeln angereichert hat.

Stell dir eine Frau mit regelmäßigen Menstruationszyklen von 28 Tagen vor, die ihre letzte Menstruation am 1. November hatte und am 14. November ihren Eisprung hatte:

1. a) Angenommen, am 14. November fand eine Befruchtung statt: Berechne, an welchem ungefähren Datum das erste Ausbleiben der Regel eintreten würde (wenn die Frau die Schwangerschaft vermutet) und an welchem Datum sich das Neuralrohr des Embryos endgültig schließt.
2. b) Begründe anhand dieser Daten, warum es meist zu spät ist, erst nach einem positiven Schwangerschaftstest mit der Einnahme von Folsäure zu beginnen, um Neuralrohrdefekte wie die Spina bifida zu verhindern.
3. c) Begründe, warum die Gesundheitsbehörden empfehlen, jeder Frau, die aktiv eine Schwangerschaft anstrebt, Folsäure zu ergänzen, und nicht nur denjenigen, bei denen die Schwangerschaft bereits bestätigt ist.

Betrachte die folgenden durchschnittlichen Daten, die in einer Geburtsklinik erhoben wurden:

• Einlingsschwangerschaft (1 Fetus): durchschnittliche Dauer = 40 Wochen; durchschnittliches Gewicht = 3,4 kg.

• Zwillingsschwangerschaft (2 Feten): durchschnittliche Dauer = 36 Wochen; durchschnittliches Gewicht = 2,4 kg pro Baby.

• Drillingsschwangerschaft (3 Feten): durchschnittliche Dauer = 32 Wochen; durchschnittliches Gewicht = 1,7 kg pro Baby.

1. a) Interpretiere die Daten: Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Anzahl der gleichzeitig ausgetragenen Feten, dem Zeitpunkt der Geburt und dem Gewicht der Neugeborenen?
2. b) Begründe diese Ergebnisse biologisch unter Berücksichtigung von zwei begrenzenden Faktoren: der maximalen Dehnung der Muskelwand der Gebärmutter, bevor die Wehen ausgelöst werden, und der Austauschfläche für Nährstoffe und Gase in der Plazenta.
3. c) Sage voraus, auf welche zwei unmittelbaren klinischen Komplikationen (im Zusammenhang mit der Atmung und der Aufrechterhaltung der Körpertemperatur) die Ärzte bei den Neugeborenen der Drillingsgeburt im Vergleich zur Einlingsschwangerschaft vorrangig achten müssen.

Ein Schwangerschaftsdiabetes entsteht, wenn der Glucosespiegel im Blut der Mutter anhaltend ungewöhnlich hoch ist. Berücksichtige, wie die Plazenta funktioniert, um die Folgen für den Fetus zu verstehen:

• Glucose gelangt durch Diffusion aus dem mütterlichen in das kindliche Blut durch die Plazenta.

• Das Insulin der Mutter kann die Plazenta NICHT passieren.

• Etwa im vierten Entwicklungsmonat kann die Bauchspeicheldrüse des Fetus bereits eigenes Insulin herstellen, wenn sie einen Glucoseüberschuss feststellt. Insulin fördert die Speicherung dieser Glucose in Form von Fett und Muskulatur.

1. a) Sage voraus, was mit der Insulinproduktion des Fetus und seiner körperlichen Entwicklung geschieht, wenn die Mutter ihren Diabetes im zweiten und dritten Schwangerschaftsdrittel nicht kontrolliert.
2. b) Ein Schüler argumentiert: „Da der Fetus so viel Glucose von der Mutter bekommt, hat er nach der Geburt und dem Durchtrennen der Nabelschnur einen gefährlichen Zuckerüberschuss im Blut.“ Widerlege diese Überlegung, indem du erklärst, warum das Neugeborene paradoxerweise in den ersten Stunden nach der Geburt ein ernstes Risiko für eine Unterzuckerung (plötzlicher Glucoseabfall) hat.

Im Mutterleib sind die Lungen des Fetus zusammengefallen, mit Flüssigkeit gefüllt und führen keinen Gasaustausch durch, da die gesamte Sauerstoffversorgung über die Nabelvene aus der Plazenta stammt. Im Moment der Geburt wird die Nabelschnur durchtrennt, und das Neugeborene stößt seinen ersten Schrei aus.

1. a) Ein Angehöriger beobachtet die Geburt und meint: „Man müsste verhindern, dass das Baby bei der Geburt schreit, denn das Schreien erschöpft es; es würde in Ruhe und ohne Lärm besser atmen.“ Widerlege diese Aussage, indem du die mechanische Funktion begründest, die dieser erste kräftige Atemzug, der meist mit dem Schreien einhergeht, auf die Lungenbläschen und die darin enthaltene Flüssigkeit ausübt.
2. b) Erkläre, welche Veränderung der Gaskonzentration (Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid) im Blut des Babys in den ersten Sekunden nach dem Abklemmen der Nabelschnur eintritt, und leite ab, wie diese Veränderung das Nervensystem anregt, den ersten Atemzug zu erzwingen.
3. c) Entwirf ein Flussdiagramm mit Pfeilen, das diese vier wichtigen Schritte in geordneter Weise verbindet: Abklemmen der Nabelschnur / Anstieg von Kohlenstoffdioxid im Blut des Babys / erster Schrei und Öffnung der Lungenbläschen / Ankunft von sauerstoffreichem Blut über die Lunge im gesamten Körper.

Eine schwangere Frau behauptet: „Meine Oma hat in all ihren Schwangerschaften jeden Tag eine Schachtel Zigaretten geraucht, und meine Onkel kamen völlig gesund und kräftig zur Welt. Rauchen während der Schwangerschaft ist also gar nicht so gefährlich, wie alle sagen."

Um ihr aus Sicht der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung zu antworten, werte diese Daten aus Tausenden von Geburten aus:

• Nichtrauchende Mütter: mittleres Geburtsgewicht = 3,45 kg; Anteil der Neugeborenen mit niedrigem Geburtsgewicht (< 2,5 kg) = 4,1 %.

• Rauchende Mütter (> 10 Zigaretten pro Tag): mittleres Geburtsgewicht = 2,90 kg; Anteil der Neugeborenen mit niedrigem Geburtsgewicht (< 2,5 kg) = 14,8 %.

1. a) Widerlege das Argument der Frau, indem du den Unterschied zwischen einer einzelnen anekdotischen Erfahrung und einer statistischen Evidenz erklärst, die auf der Untersuchung großer Bevölkerungsgruppen beruht.
2. b) Das Kohlenstoffmonoxid im Tabakrauch bindet an das Hämoglobin und verhindert so den normalen Sauerstofftransport, und das Nikotin verengt die Blutgefäße der Plazenta. Sage voraus, wie sich diese beiden Mechanismen auf die Versorgung der Zellen des Fötus mit Sauerstoff und Nährstoffen auswirken, und begründe damit den in den Daten beobachteten Gewichtsunterschied.