Sekundarstufe I, Klassen 7-9

BiologieBIO-DVD019 © 2010

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Aufbau und Funktion des HormonsystemsDas RegelkreisschemaRegulation des BlutzuckerspiegelsDiabetes

HORMONSYSTEM I GRUNDLAGEN DER REGULATION

Inhalt und Einsatz im Unterricht

"Hormonsystem I – Grundlagen der Regulation"(Biologie Sek. I, Klassen 7-9)Diese DVD behandelt das Unterrichtsthema "Hormonsystem" für die Klassen 7-9. In den Klassen 5+6 ist dieses Thema kein Lehrplangegenstand.

Das DVD-Hauptmenü bietet folgende 4 Filme zur Auswahl:Aufbau und Funktion des Hormonsystems 10:00 minDas Regelkreisschema 6:00 minRegulation des Blutzuckerspiegels 8:10 minDiabetes 7:10 min(+ Grafikmenü mit 14 Farbgrafiken)

3D-Computeranimationen mit mittleren Abstraktions- und Schwierigkeits-graden verdeutlichen Aufbau und Funktion des menschlichen Hormonsystems.Die Inhalte der Filme sind stets altersstufen- und lehrplangerecht aufbereitet.Die 3D-Computeranimationen sind filmisch eingebettet in kurze, einleitendeRealszenen mit Kindern und Jugendlichen, die aber keine Spielhandlungdarstellen. Die Bauteile des menschlichen Hormonsystems und ihreFunktionsweise werden ausführlich erläutert, sowohl in ihren speziellenEigenschaften als auch in ihrem Zusammenwirken. Dabei wird bei allenfilmischen Darstellungen größter Wert darauf gelegt, die komplexen Vorgängeim Hormonsystem und dabei auch die Verknüpfung und dasZusammenwirken mit dem vegetativen Nervensystem grundlegendverständlich zu machen. Auf die Darstellung letzter Details wird im Interesseder Gesamtverständlichkeit verzichtet. Die Filme können grundsätzlich unabhängig voneinander eingesetzt werden. Esempfiehlt sich aber die o.g. Reihenfolge, da insbesondere das Verstehen derBlutzuckerregulation auf der Kenntnis des Regelkreisschemas basiert.

Ergänzend zu den o.g. 4 Filmen finden Sie auf dieser DVD:

- 14 Farbgrafiken, die das Unterrichtsgespräch illustrieren (in den Grafik-Menüs)

- 10 ausdruckbare pdf-Arbeitsblätter, jeweils in Schüler- und in Lehrerfassung (im DVD-ROM-Bereich)

Im GIDA-"Testcenter" (auf www.gida.de) finden Sie auch zu dieser DVD "Hormonsystem I" interaktive undselbstauswertende Tests zur Bearbeitung am PC. Diese Tests können Sieonline bearbeiten oder auch lokal auf Ihren Rechner downloaden, abspeichernund offline bearbeiten, ausdrucken etc.

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Begleitmaterial (pdf) auf dieser DVDÜber den "Windows-Explorer" Ihres Windows-Betriebssystems können Sie dieDateistruktur der DVD einsehen. Sie finden dort u.a. den Ordner "DVD-ROM".In diesem Ordner befindet sich u.a. die Datei

start.htmlWenn Sie diese Datei doppelklicken, öffnet Ihr Standard-Browser mit einemMenü, das Ihnen noch einmal alle Filme und auch das gesamte Begleitmaterialder DVD zur Auswahl anbietet (PDF-Dateien von Arbeitsblättern, Grafiken undDVD-Begleitheft, Internetlink zum GIDA-TEST-CENTER, etc.).Durch einfaches Anklicken der gewünschten Begleitmaterial-Datei öffnet sichautomatisch der Adobe Reader mit dem entsprechenden Inhalt (sofern Sie denAdobe Reader auf Ihrem Rechner installiert haben). Die Arbeitsblätter liegen jeweils in Schülerfassung und in Lehrerfassung (miteingetragenen Lösungen) vor. Sie ermöglichen Lernerfolgskontrollen bezüglichder Kerninhalte der DVD und sind direkt am Rechner elektronisch ausfüllbar.Über die Druckfunktion des Adobe Reader können Sie aber auch einzelne oderalle Arbeitsblätter für Ihren Unterricht vervielfältigen.

Fachberatung bei der inhaltlichen Konzeption und Gestaltung dieser DVD:Frau Erika Doenhardt-Klein, Oberstudienrätin (Biologie, Chemie und Physik, Lehrbefähigung Sek.I + II)

Inhaltsverzeichnis Seite:

DVD-Inhalt - Strukturdiagramm 4

Die FilmeAufbau und Funktion des Hormonsystems 5Das Regelkreisschema 7Regulation des Blutzuckerspiegels 8Diabetes 10

3

DVD-Inhalt - Strukturdiagramm

4

Hauptmenü

Menü

Aufbau und Funktion des Hormonsystems

Menü Grafiken

GrafikenHormonsystem

Filme

Nervensystem

Hypothalamus

Hypothalamus und Hypophyse

Hormonsystem Drüsen

Hormonsystem Wirkungsebenen

Regelkreis

Rückkopplung

Blutzuckerspiegel

Langerhanssche Inseln

Blutzucker-Regelkreis

Blutzuckerspiegel im Tagesverlauf

Diabetes mellitus Typ I

Diabetes mellitus Typ II

Das Regelkreisschema

Regulation des Blutzuckerspiegels

Diabetes

Aufbau und Funktion des HormonsystemsLaufzeit: 10:00 min, 2010

Lernziele: - Aufbau, Funktion und Wirkungsebenen des Hormonsystems kennenlernen;- Die spezielle Wirkungsweise bzw. Nachrichtenübermittlung von Hormonen im

Vergleich zu Nerven verstehen.

Inhalt:Der Film leitet ein mit einer kurzen Realsequenz, die den Studenten Markus inunterschiedlichen Situationen zeigt: Sportlich, müde, genervt, leistungsbereit.Die Steuerung solcher körperlichen Aktionen schreibt man gemeinhin demNervensystem zu, was aber nur teilweise richtig ist.

Der Hypothalamus als Schnittstelle zwischen vegetativem Nervensystem undHormonsystem wird vorgestellt, ebenso die unterschiedliche Form derNachrichtenübermittlung beider Systeme: Die "digitalen", unspezifischenAktionspotenziale der Nerven und die sehr zellspezifisch wirkenden Hormone.

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Abbildung 1: Der Hypothalamus, Schnittstelle zwischen vegetativem Nervensystem und Hormonsystem

Abbildung 2: Nerven-"Information" Abbildung 3: Hormon-"Information"

Der Hauptteil des Films stellt nun den Aufbau des menschlichenHormonsystems sehr detailliert dar, zunächst alle beteiligten Körperstrukturenwie Hirn und Drüsen. Im Zuge dieser Darstellung werden auch schon vieleHormone beispielhaft vorgestellt, die typischerweise von bestimmten Drüsenproduziert und ausgeschüttet werden.

Dann werden die unterschiedlichen Wirkungsebenen, also die Hierarchie desHormonsystems, noch einmal herausgearbeitet.

Der Film schließt mit der Frage: "Wie wird dieses komplexe System gesteuert?"Es erfolgt der Hinweis auf den Film "Regelkreisschema".

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Abbildung 4: Das menschliche Hormonsystem im Überblick

Abbildung 5: Hierarchie des Hormonsystems

Das RegelkreisschemaLaufzeit: 6:00 min, 2010

Lernziele: - Das Regelkreisschema an einem einfachen Beispiel kennenlernen und dann

in allgemeiner Form verstehen.

Inhalt:Der Film startet mit einem Beispiel"Eierkochen", und zwar in einemWassertopf auf einem Ceranfeldherd.Durch die einfache Beobachtung desKochvorgangs wird ein einfacherRegelkreis beiläufig verständlichgemacht: Wasser aufheizen, kalteEier hinzu, Wasser wieder zumSieden bringen und dauerhaft dorthalten, wiederholtes, thermostat-gesteuertes Zuschalten derHeizplatte.Das Alltagsbeispiel wird dann übersetzt in ein Prinzip-Schema eines einfachenRegelkreises. Eine sehr übersichtliche und ausführliche 3D-Computeranimationerläutert schrittweise das Funktionsprinzip eines Regelkreises. In mehrerenDurchläufen wird dann die Reaktion auf eine Störgröße simuliert, wasschließlich auch zur Erklärung des Begriffs der "positiven und negativenRückkopplung" führt.

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Abbildung 7: Regelkreisschema

Abbildung 6: Einfacher Regelkreis

Regulation des BlutzuckerspiegelsLaufzeit: 8:10 min, 2010

Lernziele: - Den Blutzuckerspiegel als eine lebenswichtige Regelgröße im menschlichen

Körper erkennen;- Die Blutzuckerregulation durch die Hormone Insulin und Glukagon verstehen

und das Regelkreisprinzip wiedererkennen.

Inhalt:Der Film erläutert eingangs die Bedeutung von Glukose im Blutkreislauf: Dieseruniverselle Energielieferant unterhält alle Lebensvorgänge im Körper, deshalbkommt der Beibehaltung eines bestimmten Glukose-(Zucker-)anteils im Bluthöchste Bedeutung zu. Die lebensbedrohlichen Konsequenzen eines zu hohenoder zu niedrigen Blutzuckerspiegels werden verdeutlicht.

Die beiden Blutzucker-regelndenHormone werden vorgestellt:Insulin und Glukagon, die in denBeta- und den Alpha-Zellen derLangerhansschen Inseln derBauchspeicheldrüse gebildetwerden.

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Abbildung 8: Schema der Regulation des Blutzuckerspiegels

Abbildung 9: Insulin und Glukagon

Eine ebenso eindrucksvolle wie anschauliche 3D-Computeranimations-Sequenzerläutert nun im Detail, wie Hirn und Bauchspeicheldrüse beiGlukoseüberschuss (Nahrungsaufnahme) und bei Glukosemangel (körperlicheAktivität) regelnd reagieren. Dabei wird natürlich insbesondere auch dieWirkungsweise der beiden Hormone demonstriert.

Die komplexen, hormonellen Regelvorgänge werden dann noch einmalübersichtlich zusammengefasst, indem sie in das aus Film 2 bekannteRegelkreisschema eingefügt werden.

Abschließend zeigt der Film das stilisierte Diagramm der typischen täglichenSchwankungen des Blutzuckerspiegels bei einem gesunden Menschen.

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Abbildung 10: Insulin fördert Glukoseaufnahme und Glykogen- bildung, senkt den Blutzuckerspiegel

Abbildung 11: Das Regelkreisschema des Blutzuckerspiegels

DiabetesLaufzeit: 7:10 min, 2010

Lernziele: - Diabetes mellitus Typ I + II ("Zuckerkrankheit") kennenlernen und die

Krankheitsbilder unterscheiden können;- Diabetes Typ II als fortschreitende "Zivilisationskrankheit" auch junger

Menschen erkennen, ungesunde Ernährungsgewohnheiten überdenken.

Inhalt:Der Film greift einleitend noch einmal das Blutzucker-Tagesdiagramm auf undskizziert darin eine beginnende Zuckerkrankheit. Es werden dann die beidenDiabetes-Typen I + II vorgestellt.

Der Film setzt dann fort mit einer detaillierten Schilderung der beiden deutlichunterschiedlichen Krankheitsbilder, zunächst der lebensbedrohliche Typ I.

Im wesentlichen rührt die Krankheitvon einem Defekt der Beta-Zellen derBauchspeicheldrüse her, die deshalbkein Insulin mehr produzieren. Esfehlt dem Körper das Gegenmittelgegen zuviel Zucker im Blut. DerBlutzuckerspiegel steigt auf dauerhaftüber 150 mg/dl und schädigt Nierenund Gefäße, was lebensbedrohlichwerden kann.

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Abbildung 12: Diabetes mellitus, Typ I + II

Abbildung 13: Typ I, Beta-Zellendefekt

Der Film demonstriert in kurzen Realszenen die alltägliche Blutzuckermessungund Insulininjektion eines Zuckerkranken.Dann geht der Film über zur Schilderung des wesentlich weniger bedrohlichenDiabetes Typ II, auch "Altersdiabetes" genannt. Hier ist der Grund für dauerhafterhöhte Blutzuckerwerte ein Defekt der Insulinrezeptoren besonders imMuskelgewebe. Glukose kann von den Zellen nicht mehr im gewohnten Maßeaufgenommen und zu Glykogen umgebaut werden.

Der Film betont abschließend, dass Diabetes Typ II meist mit Sport und Diätrecht gut beherrscht werden kann. Leider ist aber auch ein ungewöhnlich hoherAnteil der Typ II-Kranken mittlerweile recht jung (20-30 Jahre), was die Medizinauf falsche Essgewohnheiten zurückführt: "Zu viel, zu fett, zu unregelmäßig".

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Abbildung 14: Insulinmessung und -spritze eines Zuckerkranken

Abbildung 15: Diabetes Typ II, Insulinresistenz wg. Rezeptordefekt

Sekundarstufe I, Klassen 7-9

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Tel. +49-(0)2174-7846-0Fax +49-(0)2174-7846-25info@gida.dewww.gida.de

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HORMONSYSTEM I GRUNDLAGEN DER REGULATION