Abitur Hessen Gesundheitslehre 2021 · LK

Vegetatives Nervensystem – Leistung und Erholung

1 Das Herz hat zwar seine eigenen Schrittmacherzentren, ist aber trotzdem auf äußere Einflüsse angewiesen. Einfluss nimmt in erster Linie das vegetative Nervensystem. Sympathikus und Parasympathikus ermöglichen es dem Herz-Kreislauf-System, sich an Anforderungen, die an den Körper gestellt werden, anzupassen.

1.1

Beschreiben Sie die Übertragung der Erregung von einem parasympathischen Neuron auf die Schrittmacherzentren (Zellen des Sinus- bzw. AV-Knotens) des Herzens anhand von Material 1 (Ziffern 1–10).

Leiten Sie ausgehend von Material 1, Ziffer 11 und 12, die Folgen der parasympathischen Wirkung auf die Zellen des Sinusknotens und des AV-Knotens her.

Skizzieren Sie das Aktionspotenzial einer Sinusknotenzelle ohne und mit Einwirkung des Parasympathikus (mit Beschriftung). [14 BE]

1.2

Extremer Stress kann die Ursache für Herzrhythmusstörungen bis hin zum plötzlichen Herztod bei Patientinnen und Patienten mit dem erblich bedingten ROMANO-WARD-Syndrom (RWS) sein.

Fassen Sie den Ablauf des physiologischen Aktionspotenzials an einer Zelle des Arbeitsmyokards zusammen.

Analysieren Sie anhand von Material 2 mögliche elektrophysiologische Ursachen des RWS und die daraus entstehenden Herzrhythmusstörungen. [9 BE]

Vegetatives Nervensystem – Leistung und Erholung

1 Das Herz hat zwar seine eigenen Schrittmacherzentren, ist aber trotzdem auf äußere Einflüsse angewiesen. Einfluss nimmt in erster Linie das vegetative Nervensystem. Sympathikus und Parasympathikus ermöglichen es dem Herz-Kreislauf-System, sich an Anforderungen, die an den Körper gestellt werden, anzupassen.

1.3 Auch auf das Gefäßsystem nimmt das vegetative Nervensystem Einfluss.

•

Erläutern Sie die in Material 3, Abbildung 3.1 (Ziffern 1–6) dargestellten Merkmale des Gefäßsystems.

•

Erklären Sie anhand von Material 3, Abbildung 3.2 den Zusammenhang zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und dem Gefäßquerschnitt sowie der Funktion der Kapillaren.

•

Deuten Sie diese Daten hinsichtlich der hohen Durchblutung eines Skelettmuskels.

Aufgabe 2

Stress fÿhrt zu erhöhter Infektanfälligkeit. Neben der Adrenalinausschüttung kommt es in stressigen Zeiten zur Ausschüttung von Kortisol.

Material 4

Infektion mit Herpesviren

geändert nach: Werner Lingg: Unterrichts-Materialien Biologie Sek. II, Immunbiologie, Freisingen (Heft 17) 2013, S. 3.

2.1

Viele Menschen kennen sie: kleine feuchte Bläschen auf den Lippen. Ursache für den Lippenherpes ( Herpes labialis) ist das Herpes-simplex-Virus.

Fassen Sie den Infektionsweg des Herpesvirus anhand von Material 4 (Ziffern 1–8) unter Verwendung von Fachbegriffen zusammen.

Beschreiben Sie zusätzlich ausgehend von Material 4, Ziffer 4 den Weg bis zur Präsentation von Virusproteinen an der Oberfläche infizierter Zellen.

Erläutern Sie fünf Symptome, die Sie an der entzündeten Stelle zusätzlich zu den Lippenbläschen erwarten.

[13 BE]

2.3

Bei Infektionskrankheiten können grippeähnliche Symptome auftreten, unter anderem hohes Fieber. Material 6 zeigt die Fieberkurve einer infizierten Person.

Material 6

Fieberkurve

Benennen Sie die Phasen A, B und C des Infektionsverlaufs und erläutern Sie in den jeweiligen Phasen ausführlich die ablaufenden Vorgänge der Immunantwort.

[11 BE]

2.4

Die Diagnose einer Infektion kann über die Bestimmung der Antikörpermenge gesichert werden. Material 7 zeigt die Konzentration von Antigenen und Antikörpern im Verlauf einer Borrelieninfektion. Borrelien sind Bakterien und werden durch Zeckenbisse übertragen. Sie verursachen zunächst unspezifische Symptome.

Material 7

Antikörper- und Antigenmenge

Geben Sie den Aufbau und die Funktion von IgM- und IgG-Antikörpern an.

Beschreiben Sie anhand von Material 7 die Konzentrationsverläufe von Antigenen und Antikörpern während einer Borrelieninfektion und erklären Sie diese Verläufe.

Analysieren Sie unter Berücksichtigung von Material 7 zwei Schwierigkeiten bei Borreliose, die sich bei der Diagnosestellung über die Antikörperkonzentration ergeben.

[14 BE]

Aufgabe 2

Stress fÿhrt zu erhöhter Infektanfälligkeit. Neben der Adrenalinausschüttung kommt es in stressigen Zeiten zur Ausschüttung von Kortisol.

Material 4

Infektion mit Herpesviren

geändert nach: Werner Lingg: Unterrichts-Materialien Biologie Sek. II, Immunbiologie, Freisingen (Heft 17) 2013, S. 3.

2.2 Die Abbildungen in Material 5 zeigen die Konzentrationsänderungen des Corticosteron- (entspricht beim Menschen Kortisol) und des Adrenalinspiegels im Blut von Ratten nach wiederholter Lärmbelastung (Stressor).

Material 5

Hormonspiegel unter Lärmbelastung

Hinweis: Für die Konzentrationsangaben (y-Achse) in den Abbildungen gilt: Adrenalin (pg/ml) und Corticosteron (µg/dl).

Ordnen Sie den Abbildungen A und B das entsprechende Hormon zu und begründen Sie Ihre Zuordnung unter Berücksichtigung der Stressreaktion.

Beurteilen Sie anhand von Material 4 und Material 5 die Aussage „Lärmbelastung kann schlafende Herpesviren wecken“.

[9 BE]

3 Das Stresshormon Kortisol hemmt die durch Aldosteron vermittelte Kalziumreabsorption und erhöht infolgedessen die Ausscheidung von Kalzium mit dem Urin.

3.1

Im Material 8 finden Sie Informationen zum Kalziumionenspiegel im Blut.

Material 8: Informationen zur Kalziumionenkonzentration im Blut

Die Konzentration der Kalziumionenkonzentration im Blut wird bei ca. 10 mg/100 ml konstant gehalten.

Diese Kalziumionenkonzentration wird von höheren Gehirnzentren vorgegeben.

An der Regelung des Kalziumhaushalts sind unter anderem die Hormone Parathormon (PTH) und Calcitonin (CT) beteiligt.

PTH und CT werden an den Ribosomen durch Translation hergestellt.

Wird Kalzium mit der Nahrung zugeführt, so erhöht sich in der Folge die CT-Konzentration, während die PTH-Konzentration sinkt.

Sinkt der Kalziumionenspiegel unter 4 mg/100 ml, ist kein CT mehr nachweisbar, die PTH-Konzentration ist erhöht.

Kalziumionen werden durch die Niere rückresorbiert oder ausgeschieden.

Kalziumionen werden über den Darm aufgenommen oder unverändert ausgeschieden.

Kalziumionen können in den Knochen eingebaut, aber auch aus dem Knochen freigesetzt werden.

Entfernt man die Nebenschilddrüse, so sinkt die Kalziumionenkonzentration.

Hemmt man die Tätigkeit der C-Zellen der Schilddrüse, so steigt die Kalziumionenkonzentration.

Entwickeln Sie mithilfe von Material 8 ein Regelkreisschema für die Regelung des Kalziumionenspiegels im Blut. Ordnen Sie den anatomischen/physiologischen Begriffen Ihres Regelkreises die kybernetischen Fachbegriffe zu.

[13 BE]

3.2

Geben Sie die fehlenden Informationen für die genannten Substanzen in der Tabelle in Material 9 an.

Material 9: Regulatorische Substanzen

Substanz

Hormon/Enzym

Produktionsort

Zielzellen/Zielgewebe

Antwort des Zielorgans/Zielgewebes

ANP

Aldosteron

Angiotensin-Converting-Enzym

[6 BE]

Aufgaben – Vorschlag B

Bevor es zu einer Schwangerschaft kommen kann, müssen normale anatomische und physiologische Verhältnisse bei einer Frau vorliegen.

1.1

Material 1 zeigt die Geschlechtsorgane einer Frau.

Beschriften Sie die Ziffern 1–10 in Material 1 und nennen Sie für die bei den Ziffern 1–4 und 10 genannten Strukturen jeweils zwei Funktionen. [10 BE]

Ziffer · Bezeichnung der Struktur

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1.2

Dem Zyklus der Frau liegt ein komplexes Geschehen zugrunde.

Ordnen Sie in Material 2, Abbildung 2.1 den Ziffern 1–7 die korrekten Hormone bzw. Hormonbildungsorte für die Regulation des Menstruationszyklus zu.

Stellen Sie ausgehend von der Abbildung 2.1 in Material 2 den Regelkreis grafisch vollständig dar.

Erläutern Sie Ihre Ergänzungen. [12 BE]

Ziffer · Hormon bzw. Hormonbildungsort

1

2

3

4

5

6

7

1.3

Material 2, Abbildung 2.2 zeigt die Vorgänge am Endometrium während des weiblichen Zyklus.

Zeichnen Sie in Material 2, Abbildung 2.2 den Verlauf der Basaltemperatur und die Vorgänge im Ovar während des Zyklus bei einer Frau mit Ovulation ein. [5 BE]

1.4

Besteht Gefahr für Leben oder Gesundheit einer Schwangeren, ist in Deutschland ein Schwangerschaftsabbruch straffrei. In der Frühschwangerschaft (bis zur 7. Woche nach Befruchtung) ist dies auch medikamentös möglich. Die „Abtreibungspille“ MIFEGYNE® (RU-486) wirkt hierbei als Progesteron-Antagonist.

Erklären Sie mithilfe von Material 3 die Wirkung des Schwangerschaftshormons HCG (Humanes Choriongonadotropin) und leiten Sie die Wirkung der Abtreibungspille MIFEGYNE® her. [9 BE]

Signalmoleküle, die von einer veränderten Plazenta freigesetzt werden, gelangen über den Blutstrom in die Niere und führen im Glomerulus zu charakteristischen Veränderungen, die für die Leitsymptome der Prä-Eklampsie verantwortlich sind.

Aufgabe 2.1

Nennen Sie die anatomischen Strukturen von der Filtration des Blutes bis zur Ausscheidung des Sekundärharns aus dem Körper.

Material 4: Nephron und Sammelrohr

geändert nach: Jürgen Markl (Hrsg.): Purves Biologie, Springer Spektrum 2019, S. 1576.

Erklären Sie anhand von Material 4 das Gegenstromprinzip der Niere.

Geben Sie zwei Therapiemöglichkeiten bei Nierenversagen an.

Signalmoleküle, die von einer veränderten Plazenta freigesetzt werden, gelangen über den Blutstrom in die Niere und führen im Glomerulus zu charakteristischen Veränderungen, die für die Leitsymptome der Prä-Eklampsie verantwortlich sind.

2.2

Durch die plazentaren Signalmoleküle kommt es in der Niere zu einer lokalen Gefäßkonstriktion der Arterien mittlerer Größe bis hin zu den Kapillaren.

Leiten Sie die Folgen für das Herz-Kreislaufsystem mithilfe von Material 5 her. (7 BE)

2.3

Ödeme entstehen im Kreislaufabschnitt der Kapillaren, können während einer Schwangerschaft jedoch nur durch Ernährung, Bewegung, Kompression und Hochlagerung der Beine therapiert werden.

Beschreiben Sie die ungestörten Vorgänge zur Lymphbildung im Bereich der Kapillaren.

Leiten Sie anhand von Material 6 das Wirkprinzip eines Diuretikums (harntreibendes Arzneimittel) bei Ödemen her. (10 BE)

Hinweis: In der unteren Abbildung ist keine Vasokonstriktion dargestellt.

Die Prä-Eklampsie ist ein komplexer pathophysiologischer Vorgang, für den verschiedene Faktoren verantwortlich gemacht werden. Heute geht man davon aus, dass 20–40% aller Erkrankungen durch Autoantikörper bedingt sind.

3.1

Normalerweise kann das menschliche Immunsystem zwischen „körpereigen“ und „körperfremd“ unterscheiden.

Erläutern Sie diese Tatsache in Bezug auf die Prägung der T-Lymphozyten.

Erklären Sie mithilfe von Material 7 die Bildung von Autoantikörpern unter Einbeziehung der Buchstaben A–D. (10 BE)

3.2

Die Autoantikörper bei Prä-Eklampsie sind sogenannte GPCR-Antikörper, die gegen G-Protein-gekoppelte Rezeptoren gerichtet sind und diese aktivieren.

Beschreiben Sie die in Material 8, Abbildung 8.1 dargestellte Arbeits- und Wirkungsweise eines G-Protein-gekoppelten Rezeptors.

Analysieren Sie anhand von Material 8, Abbildung 8.2 die Verstärkung der Konstriktion von Nierengefäßen durch Autoantikörper. (10 BE)

Die Prä-Eklampsie ist ein komplexer pathophysiologischer Vorgang, für den verschiedene Faktoren verantwortlich gemacht werden. Heute geht man davon aus, dass 20–40% aller Erkrankungen durch Autoantikörper bedingt sind.

Material 9: Verschiedene Typen von ELISA-Tests

3.3 Der serologische Nachweis von Autoantikörpern erfolgt durch einen ELISA-Test. Material 9 zeigt verschiedene Arten dieses Tests.

Ordnen Sie den Tests A–D die Begriffe „Sandwich-ELISA“, „direkter ELISA“, „kompetitiver ELISA“ (konkurrierender ELISA) und „indirekter ELISA“ zu.

Test

ELISA-Typ

Test A

Test B

Test C

Test D

Beurteilen Sie die jeweiligen Tests auf ihre Eignung zum Nachweis von Autoantikörpern.

Vorschlag C - Aufgabe 1

Lupus erythematodes

Unter Lupus erythematodes (LE) versteht man eine entzündliche Autoimmunkrankheit. Die Krankheit verläuft meistens chronisch. Es handelt sich bei LE allerdings nicht um eine einheitliche Erkrankung – sondern um ein Spektrum recht unterschiedlicher Krankheitsbilder.

Beim systemischen Lupus erythematodes (SLE) sind neben der Haut zahlreiche innere Organe in Mitleidenschaft gezogen, u.a. die Nieren.

1.1

Die Niere hat vielfältige Aufgaben, die in unterschiedlichen Abschnitten wahrgenommen werden. Nennen Sie sechs Aufgaben der Niere. [11 BE]

Benennen Sie die dargestellten anatomischen Strukturen eines Nephrons in Material 1, Ziffern 1–8.

Beschreiben Sie die Produktion des Primärharns.

1.2

Bei vielen Patienten mit systemischem Lupus erythematodes tritt die sogenannte Lupus-Nephritis auf. Diese kann zur Beeinträchtigung der Filtration, Resorption und Ausscheidung von Substanzen führen. Material 2 zeigt die Filtration, Resorption und Ausscheidung von Glukose einer gesunden Niere. Erklären Sie die dargestellten Zusammenhänge. [9 BE]

1.3

Beschreiben Sie den Weg des antidiuretischen Hormons (ADH) vom Bildungsort bis zur Zielzelle und erläutern Sie dessen Wirkung auf die Organe anhand von Material 3. Entwickeln Sie zwei Hypothesen zu den intrazellulären Wirkmechanismen bei Besetzung des V₂-Rezeptors mit ADH. [11 BE]

2 Bestimmte rheumatische Erkrankungen, wie etwa Lupus erythematodes, können auch Folgen für das Herz haben.

2.1

Neben der klinischen Untersuchung gehört das Anfertigen eines Elektrokardiogramms (EKG) zur Diagnose einer Herzerkrankung. Material 4 zeigt das EKG eines Herzzyklus.

Beschriften Sie Material 4, Ziffern 1–8 und beschreiben Sie den dazugehörigen physiologischen Erregungsablauf anhand der Ziffern 1, 5, 6, 7, 8 im Herzen. [9 BE]

Beschriftung EKG (Ziffern 1–8):

Ziffer · Bezeichnung

1

2

3

4

5

6

7

8

2.2

Ermitteln Sie anhand der Buchstaben A–D in Material 5 den Zusammenhang zwischen dem Aktionspotenzial des Arbeitsmyokards und dem EKG bei physiologischen Verhältnissen.

Entwickeln Sie eine Hypothese zu den Ursachen der dargestellten pathologischen Veränderungen sowie zwei Folgen für den Organismus. [10 BE]

2.3

Erläutern Sie den in Material 6 dargestellten Versuch zur Herzleistung und erklären Sie die Auswirkungen der gezeigten Zusammenhänge auf die Herztätigkeit.

Wenden Sie den in Material 6 dargestellten Sachverhalt auf die folgenden Beispiele an:

Übergang vom Stehen zum Liegen, Kälteeinwirkung auf den Organismus, arterielle Hypertonie. [13 BE]

Der systemische Lupus erythematodes zählt zu den Autoimmunerkrankungen. Hierbei sind es vor allem die Antigen-Antikörper-Komplexe, die vielfältige Symptome in unterschiedlichen Bereichen des Körpers hervorrufen.

Aufgabe 3.1 [10 BE]

Stellen Sie die Komponenten des Immunsystems anhand der Tabelle in Material 7 gegenüber.

Makrophagen

T-Lymphozyten

B-Lymphozyten

Interferon

Bildungsort

Prägungsort/Reifung

Funktion

Zugehörigkeit zum humoralen oder zellulären Abwehrsystem

Zugehörigkeit zum spezifischen oder unspezifischen Abwehrsystem

Aufgabe 3.3 [4 BE]

Sind durch einen SLE die Nierenzellen zerstört, kann eine Nierentransplantation notwendig werden. Hierbei kommt den MHC-Protein-Komplexen eine wichtige Rolle zu.

Geben Sie die fehlenden Informationen in der Tabelle in Material 9 an.

MHC-I-Protein

MHC-II-Protein

Vorkommen

T-Lymphozyt, mit dem eine Wechselwirkung möglich ist

Mögliche Folgen der Wechselwirkung mit dem T-Lymphozyten

Co-Rezeptor

Der systemische Lupus erythematodes zählt zu den Autoimmunerkrankungen. Hierbei sind es vor allem die Antigen-Antikörper-Komplexe, die vielfältige Symptome in unterschiedlichen Bereichen des Körpers hervorrufen.

Material 8: Pathogenese des Lupus erythematodes

Hinweise:

Blebs = Membranbläschen, die Teile der apoptotischen (= absterbenden) Zelle enthalten.

C1 – C4 = Komponenten des Komplementsystems

Die Nummerierung entspricht der zeitlichen Abfolge der Pathogenese des Lupus erythematodes.

3.2

Erklären Sie die Pathogenese des Lupus erythematodes anhand der Ziffern 1–7 in Material 8. Beschreiben Sie vier Antigen-Antikörper-Reaktionen. [13 BE]

Der systemische Lupus erythematodes zählt zu den Autoimmunerkrankungen. Hierbei sind es vor allem die Antigen-Antikörper-Komplexe, die vielfältige Symptome in unterschiedlichen Bereichen des Körpers hervorrufen.

3.4 Eine gefürchtete Folge einer Organtransplantation ist die Abstoßung des Transplantats. Menschen, die ein Organ empfangen haben, sind daher ein Leben lang auf die Einnahme von Immunsuppressiva angewiesen.

Erörtern Sie den Einfluss einer Organtransplantation mit immunsuppressiver Therapie auf die Lebensqualität anhand von fünf Kriterien. [10 BE]