Aufgaben des Blutes

Versuch

Ergebnis
Blut, das mit Sauerstoff angereichert ist, sieht hellrot aus, während mit Kohlenstoffdioxid angereichertes Blut dunkelrot aussieht. Deshalb sehen die Venen des Körperkreislaufs, in denen sauerstoffarmes aber kohlenstoffdioxidreiches Blut fließt, dunkel und eher blau als rot aus.

Das Blut als wichtiges Transportsystem verbindet alle Teile des Körpers.  
Sauerstoff wird besonders von den Erythrocyten mit Hilfe des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin, den sie in ihrem Inneren in großen Mengen enthalten, von der Lunge zu allen Zellen des Körpers transportiert. (Da Kohlenmonoxid eine stärkere Bindung mit dem Hämoglobin eingeht, verhindert es den Sauerstofftransport und ist daher giftig). Das Kohlenstoffdioxid, das bei der Zellatmung entsteht, löst sich dagegen gut im Plasma und wird auf diese Weise von den Zellen zur Lunge transportiert. Ebenfalls im Plasma werden die Bausteine der Närstoffe vom Darm zu allen Zellen gebracht. Diese Bausteine sind das Ergebnis der Verdauung in Magen und Darm. Auf die gleiche Weise kommen die Giftstoffe im Blut, die von außen aufgenommen wurden oder bei Stoffwechselvorgängen im Körper entstanden sind , zur Leber zum Abbau oder zur Niere zur Ausscheidung. Wer Sport treibt bekommt eine rote, stark durchblutete Haut und auf diese Weise wird die bei der Körperertüchtigung entstehende Wärme nach außen transportiert und abgegeben. Im Winter wird durch Verengung der Blutgefäße in der Haut bewirkt, daß man nicht zuviel Wärme verliert (bleiches Gesicht), oder Erfrierungen verhindert (gesteigerte Durchblutung und gerötetes Gesicht). Ebenfalls im Plasma werden Hormone und Vitamine transportiert. Leukocyten, von denen es weit weniger als Erythrocyten gibt und die doppelt so groß sind, wirken auf vielfältige Art bei der Abwehr von Infektionen. So gibt es welche, die Antikörper produzieren und andere fressen eingedrungene Krankheitserreger auf. Um an alle Stellen des Körpers zu gelangen, können sie im Bereich der Kapillaren wie Amöben aktiv die Blutgefäße verlassen und so auch Krankheitserreger außerhalb der Blutgefäße im Gewebe bekämpfen. Im Gegensatz zu den Erythrocyten sind die Leukocyten vollständige Zellen mit Zellkern und können sich teilen. Schließlich wirken die Blutplättchen mit dem im Plasma vorhandenen Fibrinogen bei der Blutgerinnung zusammen.

Die Blutgefäße

Das Herz des Menschen ist ein Hohlmuskel, mindestens so groß wie eine Faust. Es besteht aus zwei Vorkammern und zwei Hauptkammern, wobei jeweils eine Vorkammer und eine Hauptkammer eine Einheit bilden.

Zu den Vorkammern führen die Venen, die Körpervenen und die Lungenvenen. Venen sind dünnwandige Blutgefäße. In ihnen gibt es so gut wie keinen Blutdruck. In den Venen wird das Blut vor allem passiv von einer Venentasche zur nächsten transportiert. Dabei drückt das Blut normalerweise nach unten, füllt diese Taschen und verschließt die Vene so, daß kein Blut mehr nach unten wegfließen kann. Durch die Pulswelle einer daneben liegenden Arterie oder durch die Kontraktion eines Muskels wird die Vene zusammengepresst. Dabei kann das Blut nicht nach unten, da die Venentaschen es verhindern. Lediglich nach oben kann es die Venentaschen auseinanderdrücken und das Blut ist ein Stück nach oben gelangt.

Die Arterien, die vom Herz wegführen, sind zunächst sehr weit und dick, sie werden Schlagadern (Körperschlagader = Aorta) genannt. Den Rückfluß von den Arterien in die Hauptkammer verhindern die Taschenklappen. Mit zunehmender Entfernung vom Herz verzweigen sie sich immer mehr, werden dünner und heißen dann Arteriolen. Schließlich sind sie so dünn, daß gerade noch rote Blukörperchen durchpassen. Jetzt heißen sie Kapillare. Hier findet der Gas- und Stoffaustausch statt. Blutflüssigkeit oder weiße Blutkörperchen können das Blutgefäß verlassen und befinden sich somit im Gewebe. Hier hört dann praktisch die Druckwirkung des Herzens auf und wenn sich die Kapillaren wieder zu Venolen weiten, muß das Blut vor allem durch die Wirkung der Muskeln, der Pulswellen und den Venentaschen weiter transportiert werden. Die Venolen weiten sich immer mehr und werden dann wieder zu Venen.

	(Vorhofsystole)	-	Systole	Diastole
Vorkammern	kontrahiert	erschlaffen	füllen sich	gefüllt
Segelklappen	voll geöffnet	geschlossen	geschlossen	leicht geöffnet
Hauptkammern	füllen sich	gefüllt	kontrahiert	erschlaffen
Taschenklappen	geschlossen	geschlossen	geöffnet	geschlossen

Welches Ventil schließt die Hauptkammer gegen die Vorkammer ab?
Die Segelklappen trennen die Vorkammer von der Hauptkammer.

Wie heißt die Phase, in der sich die Hauptkammer kontrahiert?
Die Hauptkammern kontrahieren sich in der Systole.

Beschreibe den Zustand der Systole.
In der Systole füllen sich die Vorkammern, sind die Segelklappen geschlossen, die Haupkammer kontrahieren sich und die Taschenklappen sind geöffnet.

Beschreibe eine Arterie.
Eine Arterie ist ein dickwandiges und muskulöses Blutgefäß, das vom Herz wegführt.

Die Blutdruckmessung

Um den Blutdruck zu messen, streift der Arzt dem Patienten eine Manschette über den Oberarm, die er mit einer kleinen Luftpumpe aufpumpt. Dann setzt er das Stethoskop auf eine Arterie in der Armbeuge und läßt langsam Luft aus der Manschette. Dabei blickt er auf ein Manometer, einen Druckmesser, und notiert anschließend die gemessenen Werte. Wenn sich die Hauptkammern zusammenziehen, wird das Blut über die Schlagadern in den Körper gepreßt. Die Druckwelle, die dabei durch die Adern läuft, kannst Du als Puls spüren. Wenn der Arzt nun die Manschette aufpumpt, drückt er die Arterie im Arm zu. Jetzt kann kein Blut mehr durch die Adern strömen. Nun läßt er langsam Luft aus der Manschette auströmen. Der Luftdruck in der Manschette sinkt und damit auch der Druck auf die Arterie. Irgendwann wird der Druck in der Manschette ein klein wenig geringer sein als in der Arterie. Die Pulswelle, die vom Herzen kommt, kann wieder durch die Adern. Da die Ader aber noch enger als normal ist, preßt sich das Blut durch das Gefäß und erzeugt an den Aderwänden ein zischendes Geräusch. Dies kann der Arzt mit dem Stethoskop hören. In diesem Augenblick mißt er den Druck, der durch die Manschette an der Armarterie erzeugt wird. Man nennt ihn den systolischen Wert des Blutdruckes. Nun wird der Druck in der Manschette weiter vermindert. Da die Ader aber immer noch etwas zusammengepreßt ist, hört man bei jedem Herzschlag das Geräusch. Wenn die Manschette aber nur noch wenig Luft enthält (geringer Druck), hört das Geräusch wieder auf. Jetzt ist die Ader nämlich nicht mehr zusammengepreßt, und das Blut fließt ganz normal. Es tritt kein Geräusch mehr auf. Der untere Wert, der jetzt gemessen wird, heißt diastolischer Wert, da er dem diastolischen Druck entspricht, der bei entspannten Herzkammermuskeln in der Arterie herrscht.
Der systolische Blutdruck eines gesunden Menschen beträgt ca. 120 mm Hg (ca. 160 mbar), der diastolische ca 80 mm Hg (ca. 110 mbar).

Wann hört der Arzt bei der Blutdruckmessung ein zischendes Geräusch?
Der Arzt hört ein zischendes Geräusch, wenn die Pulswelle wieder durch die Ader kann, die Arterie jedoch noch enger als normal ist.

Welches ist bei der Blutdruckmessung der systolische Wert?
Der Wert, bei dem zum ersten mal das zischende Geräusch zu hören ist, ist der systolische, der obere Wert.

Welches ist bei der Blutdruckmessung der diastolische Wert?
Der untere Wert, bei dem man gerade kein Geräusch mehr hört, ist der diastolische Wert.

Das AB0-System

Wie wird die Blutgruppe festgelegt?
Jede der vier Blutgruppen wird grundsätzlich von den antigenen Strukturen (2. Spalte) auf der Oberfläche der roten und weißen Blutkörperchen bestimmt. Diese Strukturen werden durch die geerbten Gene festgelegt (4. Spalte). Die möglichen Genotypen stehen in der 5. Spalte. (Die Symbolik I_A und i wurde in Anlehnung an die im Bachillerato gebräuchliche Form
gewählt. Dabei verhalten sich I_A und I_B dominant gegenüber i, untereinander jedoch intermediär. I_A und I_B sind also kodominant.)

Blutgruppe/Phänotyp	Antigen	Antikörper	Gen	Genotyp
A	A	antiB	IA	IA IA  und  IA i
B	B	antiA	IB	IB IB  und  IB i
AB	A + B	keine	IA und IB	IA IB
0	keine	antiA + antiB	i	ii

  
Die Antikörper sind in der Regel so verteilt wie in Spalte 3 wiedergegeben.
Es kommen jedoch auch Abweichungen vor. Das liegt daran, daß die AB0-Blutgruppen-Antikörper wie alle anderen Antikörper gebildet werden: das Immunsystem bildet gegen alle Stoffe, mit denen es über das Blut in Kontakt kommt und die ihm unbekannt sind, Antikörper. Da die Blutgruppenantigene nicht nur auf den Blutkörperchen vorkommen, sondern in der Natur weit verbreitet sind (sie kommen z.B. auch auf unseren E.Coli- Darmbakterien vor), kommt unser Immunsystem automatisch auch mit den Antigenen in Kontakt, die wir selbst nicht auf der Oberfläche unserer Blutkörperchen besitzen. Gegen diese werden dann Antikörper gebildet, gegen die körpereigenen Antigene selbstverständlich nicht. Die Antikörper befinden sich im Serum ( = Blutfüssigkeit ohne Blutkörperchen). 

Das Rheusus-System

Ein weiteres Blutgruppenantigen wurde mit dem Rhesus-Faktor = Antigen D im Jahre 1940 entdeckt. Dieses Antigen haben 82% der Europäer mit den Rhesusaffen gemeinsam. Sie sind rhesuspositiv. Im Gegensatz zu den AB0-Antigenen kommt das Antigen-D sonst in der Natur nicht weiter vor. Wer dieses Antigen nicht besitzt, also rhesusnegativ ist, produziert somit nicht automatisch Antikörper gegen dieses Antigen wie beim AB0-System. Erst nach einem Blutkontakt mit dem Antigen-D kommt es bei einer rhesusnegativen Person zur Antikörperbildung. Einige Monate nach dem Kontakt sind Antikörper nachweisbar. (Das Gen für den Rhesusfaktor Rh ist dominant gegenüber rh.). Neben heutzutage nicht mehr durchgeführten Blutübertragungen mit verschiedenem Rhesusfaktor wird vor allem bei rhesusnegativen Frauen, die ein rhesuspostives Kind zur Welt bringen, die Antikörperbildung ausgelöst. Bei der Geburt eines Kindes kann nicht verhindert werden, daß der mütterliche Blutkreislauf mit Blut des Kindes in Kontakt kommt. Für das erstgeborene Kind hat dies keine Folgen, da das Immunsystem der Mutter erst danach Antikörper bildet. Sollte ein weiteres Kind jedoch wieder rhesuspositiv sein, würden die Anti-D-Antikörper in den embryonalen Blutkreislauf überwechseln und die roten Blutkörperchen schädigen und zerstören.

Lila dargestellte D-Antikörper dringen in den fetalen Blutkreislauf ein, binden sich an den Rhesusfaktor (weiße Halbkreise an roten Blutkörperchen) und verklumpen die Blutkörperchen.

Solche Kinder kommen, wenn überhaupt lebend, mit einer Art Gelbsucht, der Erythroblastose zur Welt und können nur überleben, wenn umgehend ein totaler Blutaustausch des Kindes durchgeführt wird und dabei die Antigen-D-Antikörper aus dem Körper entfernt werden. Weitere Kinder könnten nicht überleben, da die Antikörperproduktion durch den erneuten Kontakt weiter angeregt würde.
Um diese Komplikationen zu vermeiden, spritzt man inzwischen bei rhesusnegativen Müttern, die ein rhesuspositives Kind zur Welt gebracht haben, gleich nach der Geburt des Kindes ein Serum mit Antigen-D-Antikörpern. Diese besetzen die Antigene auf den eingedrungenen Blutkörperchen und verhindern so, daß das mütterliche Immunsystem Kontakt mit dem Antigen D bekommt und somit keine Antigen-D-Antikörper bildet.

Blutgerinnung und Wundverschluss

Verletzt man sich, so beginnt die Wunde nach kurzer Zeit zu bluten. Nach wenigen Minuten hört die Blutung wieder auf, weil sich die Blutgefäße um die Wunde kontrahiert haben. In den nächsten 10 Minuten dickt das Blut ein und bildet einen Wundverschluß.

Wie passiert das?
Außerhalb des Körpers entstehen aus dem Fibrinogen lange Proteinfasern, die die Blutkörperchen einspinnen und verklumpen. Dabei entsteht der sogenannte Blutkuchen..
Dieser Vorgang beginnt gleich nach der Verletzung, indem sich die ausgetretenen Blutplättchen an den Wundrändern festkleben. Die nachfolgenden verkleben sich ebenfalls und so entsteht ein Wundpfropf, der durch die sich ausbildenden Fibrinfäden die notwendige Festigkeit erhält. Die Ausbildung dieser Fibrinfäden ist mehrfach abgesichert, damit sich das Fibrin nicht in den Blutgefäßen bildet und keine Gefäßverschlüsse (Thrombosen) bewirkt. Damit sich die Fibrinfäden bilden können, sind eine Reihe von Ionen und Faktoren, sogenannte Gerinnungsfaktoren notwendig. Gemeinsam wirken sie auf des Enzym Thrombokinase ein, das das Prothrombin, eine Vorstufe, in das Enzym Thrombin verwandelt. Das Thrombin kann nun endlich aus Fibrinogen die Fibrinfäden bilden.

Personen, denen einer der Gerinnungsfaktoren fehlt, haben eine im Vergleich stark verzögerte Blutgerinnung, so daß die Blutung kaum zum Stillstand kommt. Diese Krankheit heißt Bluterkrankheit und wird vererbt. Man kann diesen Patienten als Medikament den fehlenden Blutgerinnungsfaktor spritzen, so daß sie ein normales Leben führen können.

Warum hört eine Blutung kurze Zeit nach einer leichten Verletzung wieder auf?
Die Blutung kommt nach kurzer Zeit zu einem Stillstand, weil sich die Blutgefäße um die verletzte Stelle kontrahieren.

Auf welchen Stoff wirken bei der Blutgerinnung die Ca-Ionen und die Gerinnungsfaktoren?
Diese Stoffe wirken auf die Thrombokinase ein.

Welches Enzym bewirkt die Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin?
Das Thrombin.