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Über die Gefäße des Xylems in den Blattadern gelangen Wasser und Ionen ins Blatt. Ein Teil des Wassers und die Mineralsalze werden im Palisaden- und Schwammgewebe für die Fotosynthese und die sich anschließenden Stoffwechselvorgänge verbraucht. Der weitaus größte Teil des Wassers gelangt als Wasserdampf in die Interzellularen des Blattes und wird durch die Spaltöffnungen (Stomata) verdunstet.

Nachdem die anorganischen Stoffe durch Wurzel und Sprossachse in die Assimilationsorgane gelangt sind, werden sie in den Laubblättern durch die Fotosynthese zu Glucose, Sauerstoff und Wasser umgewandelt. Die energiereiche Glucose muss nun wiederum abgebaut und zu Pflanzenorganen transportiert werden, welche sie benötigen oder speichern. Dieser Stofftransport findet im Phloemteil der Leitbündel statt.

Von der Nahrungsaufnahme bis zur Ausscheidung der Nahrungsreste ist es ein langer Weg, den die aufgenommenen Speisen zurücklegen müssen. Sie gelangen vom Mund in die Speiseröhre, die den Speisebrei durch wellenartige (peristaltische) Bewegungen in den Magen befördert. Dort angekommen wird der Speisebrei mithilfe der Magensäfte verdaut. Aus dem Magen gelangt die Masse nun in den Dünndarm, wo weitere Verdauungssäfte auf sie einwirken. In diesen Verdauungssäften sind unter anderem auch verschiedene Enzyme enthalten. Über den Dickdarm gelangen die unverdaulichen Nahrungsreste schließlich zum After und werden ausgeschieden. Manchmal treten Probleme bei der Verdauung auf. Durch Erkrankungen oder falsche Ernährung kann es zu Durchfall oder aber zu Verstopfung kommen.

Die Nahrung gelangt durch den Mund mit Mundspeicheldrüsen und Zähnen in die Speiseröhre, von dort in den Magen und Dünndarm mit Zwölffingerdarm, über den Dickdarm mit dem Blinddarm und Mastdarm zum After.
Die chemische Umwandlung der Grundnährstoffe Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette durch Enzyme in kleine, wasserlösliche, für die Zellen aufnehmbare Bestandteile ist der Vorgang der Verdauung.

Die Versorgung aller heterotrophen Lebewesen mit organischen Stoffen erfolgt durch Nahrungsaufnahme, Verdauung, Resorption und Abtransport. Reste dieser Stoffwechselprozesse werden durch Ausscheidung aus dem Organismus geleitet. Die Organismen haben sich im Laufe der Evolution in ihrer Ernährungsweise angepasst. Bei Einzellern finden die Verdauungs- und Resorptionsprozesse noch im Cytoplasma statt. In der weiteren Entwicklung haben sich jedoch spezielle Körperhohlräume gebildet, in denen die Verdauung stattfindet.
Würmer, Spinnen, Insekten und Schnecken sowie alle Wirbeltiere besitzen einen Magen-Darm-Trakt, der an der Mundöffnung beginnt und am After endet. Darin laufen Nahrungsaufnahme, Verdauung, Resorption und Ausscheidung in grundsätzlich gleichen Vorgängen ab. Darüber hinaus gibt es spezielle Anpassungen an die verschiedenartige Ernährungsweise, wie unterschiedliche Gliederung des Verdauungstraktes, Länge des Darms oder Symbiosen mit Cellulose spaltenden Bakterien im Magen oder Darm. Auch die Mundwerkzeuge bzw. Gebisse sind der Ernährungsweise angepasst.

Schutzeinrichtungen vor Wasserverlust gehören zu den morphologischen Anpassungserscheinungen, welche entweder zu Gestaltumbildungen von Organen oder Veränderungen der Anatomie führen. Ohne Wasser sterben Pflanzen ab. Aufgrund spezieller trockener Standortbedingungen haben Pflanzen sich morphologisch und anatomisch an diese Bedingungen angepasst, so dass ein Überleben garantiert ist. Besonders untersucht wurden die Hartlaubgewächse des Mittelmeerraumes, zu denen beispielsweise der Oleander gehört. Die transpirationshemmenden Einrichtungen sind besonders an den Blättern zu finden.

Vitamine sind essenzielle Bestandteile der Nahrung. Sie werden nur in sehr geringen Mengen benötigt, haben aber viele Funktionen im Organismus zu erfüllen.

Die Einteilung der Vitamine erfolgt nach ihrer Löslichkeit in fettlösliche und wasserlösliche Vitamine.
Die wasserlöslichen Vitamine, z. B. die Vitamine der

• B-Gruppen (außer B12) und
• Vitamin C,

werden vom Körper nicht gespeichert und müssen deshalb täglich ersetzt werden.

Die fettlöslichen Vitamine

A, D, E und K

können im Körper, vor allem in der Leber, gespeichert und bei Bedarf an die Zellen abgegeben werden. Bei der Nahrungszubereitung ist das zu berücksichtigen.

Nachdem Wasser und Mineralsalze durch die Wurzelhaare in die Pflanze aufgenommen wurden, müssen sie nun durch den Pflanzenkörper zu den assimilierenden Organen geleitet werden. Diese Leitung erfolgt meist entgegengesetzt der Schwerkraft und beruht auf den Prinzipien der Kohäsion und Adhäsion. Spezialisierte Leitungsgewebe sorgen für einen verlustarmen Weitertransport der Stoffe. Je nach Gestalt und Anpassung der Pflanze können sie unterschiedlich gestaltet sein.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Stoffwechsel und Energieumsatz".

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WISSENSTEST

Wurzeln sind neben Spross, Laubblatt und Blüte Organe von Pflanzen, die sich vor allem in Bodenschichten befinden. Ihre Aufgaben sind die Verankerung der Pflanze im Boden sowie die Aufnahme und Weiterleitung von Wasser und Mineralsalzionen aus dem Boden ins Innere der Pflanze. Als Aufnahmegewebe dienen zahlreiche Wurzelhaare, welche unmittelbar hinter der Wurzelspitze gebildet werden. Beim Auskeimen eines Samens entwickelt sich noch vor der Sprossachse die Keimwurzel, um Standpunkt und erste Nahrungsaufnahme der Pflanze zu sichern. Je nach Wachstum einzelner Wurzeln und Wurzelabschnitte kann man verschiedene Wurzelsysteme unterscheiden (Bewurzelungsformen). Sie entstehen in Angepasstheit an Boden- und Standortbedingungen und besitzen eine unterschiedliche Standfestigkeit.
Der innere Bau einer Wurzel gestaltet sich mehrschichtig: Äußerlich begrenzt durch eine einschichtige Rhizodermis und später mehrschichtige Exodermis erstreckt sich bis zum mittleren Zentralzylinder das Rindenparenchym. Die Endodermis trennt Zentralzylinder und Rindenparenchym voneinander ab. Die äußerste Schicht des Zentralzylinders- das Perizykel- besteht aus teilungsfähigen Zellen und ist für das (sekundäre) Dickenwachstum einer Wurzel verantwortlich. Im Zentralzylinder liegen ring- bzw. strahlenförmig angeordnet die zum Leitgewebe gehörenden Elemente Xylem und Phloem.
Manche Wurzeln einiger Pflanzen können zu Speicherorganen umgebildet sein.

Zellen nehmen zu ihrer Energieversorgung Glucose (Traubenzucker) auf, welche im Cytoplasma und in den Mitochondrien von Eukaryoten (Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen) vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird. Am Ende des Abbauweges gewinnt die Zelle mit Hilfe der frei werdenden Energie die energiereiche Verbindung ATP, die für viele Stoffwechselvorgänge als universelle Energiequelle für den Organismus erforderlich ist. Zur Zellatmung zählen die Prozesse der Glykolyse, des Citratzyklus und der Atmungskette.

Der Hörsinn (Schallsinn) ist ein Fernsinn und dient der Kommunikation, der Orientierung und der Wahrnehmung von Gefahren. Hören basiert auf der Registrierung von Schallwellen. Mithilfe akustischer Sinnesorgane erhalten Lebewesen Informationen über sämtliche Vorgänge, die einen Schall erzeugen. Vor allem Tiere, die selbst Schall erzeugen können, haben auch entsprechende Sinnesorgane. Bei Insekten unterscheiden sie sich in ihrem Aufbau und ihrer Lage deutlich. Bei den Wirbeltieren sind die akustischen Sinnesorgane einheitlicher gebaut.

Menschen nehmen sehr häufig Alkohol mit der Nahrung zu sich. Er ist natürlicherweise u.a. in vergorenen Früchten und Getreide (Brot) enthalten, heutzutage enthalten viele Süßspeisen, Getränke oder Fertiggerichte Alkohol. Alkohol (Ethanol) stellt für den Körper ein Gift dar (es zerstört u.a. Nervenzellen irreparabel), das mit Priorität aus dem Körper entfernt wird. Sehr geringe Mengen werden mit der Atemluft abgegeben, über die Haut ausgeschwitzt oder mit dem Urin ausgeschieden. Die restlichen über 90 % des vom Körper aufgenommenen Alkohols werden in der Leber durch Oxidation abgebaut und dann ebenfalls über Lunge bzw. Niere ausgeschieden.
Der Alkoholabbau in der Leber erfolgt in drei Schritten:
Zunächst wird mihilfe des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH) Ethanol zu Ethanal (Acetaldehyd) abgebaut. Dieses noch stärkere Zellgift, das beim Abbau von Alkohol im Alkoholstoffwechsel als erstes Zwischenprodukt entsteht, wird durch das Enzym Aldehyddehydrogenase weiter zu Acetat (Essigsäure) und dieses anschließend im Citratzyklus in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt.
Manche Menschen haben genetisch bedingt eine hohe Aktivität des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH), wodurch aus Ethanol sehr schnell eine hohe Menge des giftigen Ethanals entsteht. Andere haben ein genetisch bedingtes Defizit des Enzyms Aldehyddehydrogenase (ALDH), wodurch Ethanal nicht genügend entgiftet werden kann. In beiden Fällen des genetisch veränderten Alkoholstoffwechsels steigt die Alkoholempfindlichkeit, d.h. die Menschen sind bei Alkoholaufnahme stärker gefährdet.
80% der asiatischen Einwohner haben genetisch bedingt die zweitgenannte Form der Alkoholempfindlichkeit. Die Folgen für den Organismus bei Alkoholaufnahme dieser Menschen sind oft gravierend.

Zu den legalen Drogen gehören beispielsweise Alkohol, Nikotin und Medikamente. Sie sind in Deutschland nicht verboten. Alkohol und Nikotin werden als Genussmittel, Medikamente als Arzneimittel angeboten. Bei Missbrauch zeigen diese „Alltagsdrogen“ ihre zerstörerische Wirkung an Körper und Leben des „Süchtigen“,ebenso wie die illegalen Drogen. Leider wird diese Tatsache von der Gesellschaft und in der Politik nach wie vor unterschätzt.

Den Alkoholgehalt im Blut kann man mithilfe einer einfachen Formel berechnen, mit elektronischen Messgeräten (z. B. Alkomat) feststellen oder im Labor durch eine Blutuntersuchung nachweisen.

Es gibt wohl kaum einen Menschen, der nicht schon einmal vor irgendetwas Angst gezeigt hat. Angst kann vielfältig auftreten: Angst vor Prüfungen, Angst vor Krankheit, Angst vor Gewitter, Angst vor Einsamkeit, Angst vor Versagen, Angst vor Zuspätkommen sind nur einige Beispiele aus dem breiten Erscheinungsbild menschlicher Ängste.
Beim Erleben von Angst handelt es sich um einen emotionalen Zustand des Organismus, der ursprünglich eine warnende und Aktivitäten auslösende Funktion inne hat. Gerade bei Tieren dient „Angst“ durch die sofortige Aktivierung der Fluchtbereitschaft dem Ausweichen einer Bedrohung. Beim Menschen können vor allem neue, unübersehbare Situationen und daraus resultierende Unsicherheiten bei der Verhaltensanpassung zur Auslösung ängstlicher Emotionen führen. Geht die Angst nach Beendigung der Situation nicht zurück, spricht man von Phobien oder Traumata. Die Überwindung solcher Angstzustände wird u.a. durch das längerfristige Trainieren von Verhaltensstrategien erreicht, die auf Erfahrungen mit ähnlichen Situationen aufbauen. Aber auch gute Kenntnisse über die eigene Person und die sich verändernden Umweltbedingungen und Anforderungen (Aufklärung) können die Angst minimieren.

Das nahezu kugelförmige Auge besteht aus drei Schichten (Lederhaut mit Hornhaut, Aderhaut mit Ziliarkörper und Regenbogenhaut, Netzhaut mit Pigmentschicht), der Linse und dem Glaskörper. Hilfseinrichtungen sind die Augenmuskeln.

Schutzeinrichtungen sind Tränendrüsen, Augenlider, Wimpern, Augenbrauen und Knochen von Schädel und Augenhöhlen.

Alle Teile des Auges führen entsprechend ihres Baus bestimmte Funktionen aus.

Die äußere Haut des Körpers besteht aus drei Schichten: (von außen nach innen)

• Oberhaut (Schutz, Bildung neuer Zellen),
• Lederhaut (Ausscheidungs- und Sinnesfunktion) und
• Unterhaut (Wärmeisolierung, Schutz, Energiespeicher).

In die Haut sind Schweiß- und Talgdrüsen eingelagert.

Jedes Mikrolebewesen, das bei anderen Lebewesen (Mensch, Tier, Pflanze) Krankheit und Tod verursacht, ist als Basis für die Produktion von biologischen Waffen bestens geeignet. Aber auch Giftstoffe, die von Pflanzen und Tieren zum Schutz ihrer eigenen Art produziert werden, können als biologische Waffen eingesetzt werden. Dazu gehören beispielsweise Pilzgifte, Schlangengifte oder das Lähmungsgift Curare. Diese Gifte kann man auf unterschiedliche Art und Weise gegen einen potenziellen Gegner einsetzen:

• durch Versprühen eines feinen Nebels, den Menschen dann einatmen,
• durch Vergiften des Trinkwassers,
• durch Vergiften der Nahrung oder
• durch Hautkontakt.

In der Haut des Menschen befinden sich etwa 640 000 Tastpunkte. Die Anzahl der Tastkörperchen ist besonders groß an den Fingerspitzen, der Fußsohle, den Lippen und in der Handfläche.
Mithilfe der Tastkörperchen kann man ertasten, ob ein Gegenstand glatt, rau, spitz, stumpf, eckig oder rund ist. Das ist besonders für blinde Menschen von Bedeutung. Denn mit dem Tastsinn können sie sich in ihrer Umgebung besser zurechtfinden. Sie ertasten ihre Umgebung mit den Fingern und können sogar „ohne Augen lesen“. Das ist durch die Blindenschrift möglich geworden.

Carnivoren sind Pflanzen, die an stickstoffarmen Standorten wie beispielsweise Mooren wachsen. Sie gleichen den Stickstoffmangel aus, indem sie tierisches Eiweiß in Form von Insekten zusätzlich verdauen. Dazu haben sie spezielle Fangmethoden entwickelt. Ihre Blätter sind zu Klappfallen, Klebfallen, Saugfallen oder Gleitfallen umgewandelt.

Eine Eigenschaft von Schallwellen besteht darin, dass sie an Flächen reflektiert werden. Das gilt sowohl für Schall im hörbaren Bereich als auch für Ultraschall. Diese Eigenschaft des Schalls wird in der Technik genutzt, um die Tiefe von Gewässern zu messen oder um Fischschwärme zu orten. Das dabei angewandte Verfahren wird als Echolot bezeichnet.

In der Natur kann man Echos vor allem in den Bergen wahrnehmen. Der Effekt tritt auch unter Brücken oder in großen Räumen auf und wird dann mitunter Nachhall genannt.

Manche Tiere, z.B. Fledermäuse, nutzen das Echo zur Orientierung.

Bei Algen- und Pflanzenzellen sind Membranpotenziale an Zell- und Organellengrenzen zu messen.
Riesenzellen, wie sie bei Algen (z. B. Nitella, Chara, Acetabularia) vorkommen und auffällig reagierende Pflanzen (Mimose) werden bevorzugt für elektrophysiologische Untersuchungen verwendet.

Bei Tieren haben sich für Erregung und Erregungsleitung spezielle Zell- und Gewebetypen entwickelt:
Sinneszellen (Rezeptorzellen) sind spezialisierte Nervenzellen bzw. Nervenzellanteile für die Reizaufnahme.
Primäre Sinneszellen sind Reiz aufnehmende Zellen, deren Zellkörper unmittelbar in den erregungsleitenden Neuriten übergeht. Sie kommen vor allem in den Sinnesorganen wirbelloser Tiere vor.
Sekundäre Sinneszellen sind modifizierte Epithelzellen, die von Endigungen sensibler Neurite umschlossen werden. Dieser Sinneszelltyp wurde bisher nur bei Wirbeltieren nachgewiesen.
Freie Nervenendigungen werden durch feinste Verzweigungen der sensiblen Neurite gebildet. Sie sind vor allem bei Wirbeltieren als Rezeptoren des Tast- und Temperatursinnes verbreitet.

Das Periodensystem der Elemente ist heute ein ganz wichtiges Arbeitsmittel für jeden, der sich mit der Chemie beschäftigt. In ihm sind die Elemente in Abhängigkeit von ihrem Bau angeordnet. Daher kann man aus dem Periodensystem wesentliche Fakten zum Atombau der Elemente und daraus resultierend über die Eigenschaften der Elementsubstanzen ablesen.
An der Entwicklung des Periodensystems der Elemente haben viele bekannte Wissenschaftler mitgearbeitet. Klicken Sie auf das nebenstehende Bild, um ein Vollbild des Periodensystems zu sehen. Dort können Sie für jedes Element zahlreiche Informationen abrufen. Durch Klicken auf die einzelnen Elementsymbole erhalten Sie Informationen zu wichtigen Eigenschaften der Elektronenkonfiguration, Vorkommen, Verbindungen und den wichtigsten Anwendungen. Außerdem sind jeweils die wichtigsten Stoffkonstanten und die Häufigkeit des Vorkommens in der Natur angegeben. Dazu gehören auch eine Übersicht über die häufigsten Isotope der einzelnen Elemente und ein kurzer historischer Abriss über die Entdeckung des jeweiligen Elements.

Radioaktive Altersbestimmung, auch radioaktive Zeitmessung genannt, bedeutet die Bestimmung des Alters von Mineralien, Gesteinen, archäologischen Funden oder anderen Objekten auf der Grundlage der in ihnen enthaltenen Radionuklide, deren Zerfallsprodukte oder der Isotopenzusammensetzung.

Bei organischen Stoffen kann die Radiokarbonmethode (C-14-Methode) angewendet werden.