Herzkreislauf & Blut

Aufgabe des Herzens

Das Herz ist ein Hohlmuskel und funktioniert als Pumpe.

Es hält den Blutkreislauf aufrecht.

Es versorgt alle Körperzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen.

Gleichzeitig transportiert es Kohlenstoffdioxid (CO2) und Stoffwechselabfälle ab.

Lage und Form des Herzens

Liegt zwischen den beiden Lungenflügeln im Brustkorb.

Ist etwa faustgross und wiegt ungefähr 300 g.

Die Herzspitze zeigt nach links unten.

Das Herz ist vom Herzbeutel (Perikard) umgeben.

→ Herzbeutel besteht aus zwei Schichten, dadurch ist das Herz im Brustkorb aufgehängt und kann sich beim Schlagen frei ausdehnen und zusammenziehen.

Benenne!

Lösung

Blutfluss durch das Herz

Obere und untere Hohlvene bringen sauerstoffarmes Blut in den rechten Vorhof.

Das Blut gelangt in die rechte Herzkammer.

Die rechte Herzkammer pumpt es durch die Lungenarterie zur Lunge (Lungenkreislauf).

In der Lunge nimmt das Blut Sauerstoff auf und gibt CO2 ab.

Über die Lungenvenen gelangt das sauerstoffreiche Blut in den linken Vorhof.

Das Blut fliesst in die linke Herzkammer.

Die linke Herzkammer pumpt es durch die Aorta in den Körperkreislauf.

Allgemein Aufgabe der Herzklappen

Das Herz besitzt 4 Herzklappen.

Sie wirken wie Ventile.

Sie lassen das Blut nur in eine Richtung fliessen.

Sie verhindern, dass das Blut zurückfliesst.

Segelklappen Lage

Dreisegelklappe (Trikuspidalklappe) → zwischen rechtem Vorhof und rechter Herzkammer.

Zweisegelklappe (Mitralklappe) → zwischen linkem Vorhof und linker Herzkammer.

Taschenklappen Lage

Lungenklappe → zwischen rechter Herzkammer und Lungenarterie.

Aortenklappe → zwischen linker Herzkammer und Aorta.

Funktion Segelklappen

werden je nach Druck passiv geöffnet oder geschlossen → höherer Druck = Klappe öffnet sich, Druck in Gegenrichtung = Klappe schliesst sich

geschlossen während Kammerkontraktion → kein Rückfluss in die Vorhöfe

Funktion Taschenklappen

werden je nach Druck passiv geöffnet oder geschlossen → höherer Druck = Klappe öffnet sich, Druck in Gegenrichtung = Klappe schliesst sich

geschlossen nach Austreibung aus den Kammern → kein Rückfluss in die Kammern

Bestand Herzaktion

Die Herzaktion ist ein vollständiger Herzschlag.

Sie besteht aus Systole (Anspannung und Auspumpen des Blutes) und Diastole (Entspannung und Füllung des Herzens)

In Ruhe schlägt das Herz 60-80Mal pro Minute. Ein Herzschlag dauert etwa 0.8 Sekunden.

Phase 1

Anspannungsphase → Beginn der Systole

Die Herzkammern ziehen sich zusammen (kontrahieren).

Der Druck in den Kammern steigt.

Die Segelklappen schliessen, damit kein Blut zurück in die Vorhöfe fliesst.

Die Taschenklappen sind noch geschlossen, weil der Druck noch nicht hoch genug ist.

Phase 2

Austreibungsphase → Systole

Der Druck in den Kammern ist jetzt höher als in den Arterien.

Die Taschenklappen öffnen sich.

Das Blut wird in die Lungenarterie und in die Aorta gepumpt.

Pro Herzschlag werden etwa 70ml Blut aus jeder Herzkammer ausgeworfen.

Phase 3

Entspannungsphase → Beginn der Diastole

Die Herzkammern erschlaffen.

Der Druck sinkt

Die Taschenklappen schliessen, damit kein Blut zurückfliesst.

Alle Herzklappen sind kurz geschlossen.

Phase 4

Füllungsphase → Diastole

Der Druck in den Kammern ist jetzt niedriger als in den Vorhöfen.

Die Segelklappen öffnen sich.

Das Blut fliesst aus den Vorhöfen in die Herzkammern.

Zum Schluss ziehen sich die Vorhöfe zusammen und füllen die Kammern vollständig.

Ventilebenenmechanismus

Der Ventilebenenmechanismus entsteht durch die Auf- und Abbewegung der Herzbasis während der Herzaktion. Dadurch werden die Vorhöfe gefüllt und das Blut wird effizient weitergepumpt.

Was ist Blutdruck?

Der Druck des Blutes gegen die Wand der Blutgefässe (Arterien).

Er entsteht wenn das Herz Blut in die Arterien pumpt.

Der Blutdruck hängt ab von der Stärke der Herzkontraktion, der Blutmenge, dem Widerstand der Blutgefässe.

Systolischer Blutdruck

Entsteht während der Systole (Herzkammern ziehen sich zusammen)

Das Herz pumpt Blut in die Arterien.

Höchster Blutdruck

120 mmHg

Diastolischer Blutdruck

Entsteht während der Diastole (Herz entspannt sich).

Das Herz füllt sich wieder mit Blut.

Niedrigster Blutdruck

80 mmHg

Blutdruckmessung

Die Arterie wird vollständig zusammengedrückt, es fliesst kein Blut, man hört keine Geräusche

Manschettendruck entspricht dem systolischen Blutdruck, Blut beginnt wieder durch die Arterie zu fliessen, es entstehen Strömungsgeräusche

Manschettendruck entspricht dem diastolischen Blutdruck, Blut fliesst wieder ungehindert, Geräusche verschwinden

Wo ist der Blutdruck im Körper höher?

Im Körperkreislauf da es viel grösser und länger ist als der Lungenkreislauf und das Herz braucht mehr Druck damit das Blut alle Organe erreicht.

Wie kommt es zu einem höheren Druck im Körperkreislauf?

linkere Herzkammer besitzt eine dickere Muskelschicht als die rechte und dadurch kann sie mehr Druck erzeugen und das Blut durch den ganzen Körper pumpen.

Welche Arten von Blutgefässen gibt es? (+Reihenfolge des Blutflusses)

Arterien, Kapillaren, Venen

Herz → Arterie → Arteriole → Kapillare → Venole → Vene → Herz

Arterien Aufgaben

Transportieren das Blut weg vom Herzen

Das Blut wird während der Systole mit hohem Druck aus dem Herzen gepumpt

Deshalb müssen Arterien sehr stabil und elastisch sein

Arterien Aufbau

Innenschicht → Endothel

Mittelschicht → glatte Muskulatur und elastische Fasern

Aussenschicht → Bindegewebe

Windkesselfunktion

sorgt dafür, dass das Blut gleichmässig durch den Körper fliesst.

Systole: Herz pumpt Blut in die Aorta. Elastische Arterie dehnt sich aus und speichert einen Teil des Blutes.

Diastole: Aorta zieht sich wieder zusammen und drückt das gespeicherte Blut weiter.

Dadurch fliesst das Blut auch zwischen zwei Herzschlägen weiter.

Warum ist Windkesselfunktion so wichtig?

gleichmässige Blutversorgung des Körpers

Blutfluss bleibt konstant

entlastet das Herz

Pulsschlag

Durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Arterien entsteht eine Druckwelle, die als Puls fühlbar ist.

Elastische Arterien

liegen nahe am Herzen

können sich stark ausdehnen

nehmen den hohen Druck des Herzens auf

wichtig für die Windkesselfunktion

Muskuläre Arterien

liegen weiter vom Herzen entfernt

besitzen mehr glatte Muskulatur

können sich verengen oder erweitern

Verengung (Kontraktion) → weniger Blut fliesst in ein Organ

Erweiterung → mehr Blut fliesst in ein Organ

Kapillaren Aufgaben

sind Ort des Stoffaustauschs

hier werden Sauerstoff und Nährstoffe an die Zellen abgegeben

Kohlendioxid und Abfallstoffe aufgenommen

Kapillaren Aufbau

kleinste Blutgefässe

Durchmesser nur ca. 5-10 µm

Wand besteht nur aus eine Zellschicht (Endothel)

rote Blutkörperchen können nur einzeln hintereinander hindurchfliessen

Wie gelangen Stoffe durch die Kapillarwand

Durch Diffusion

Dabei bewegen sich Stoffe von einer hohen zu einer niedrigen Konzentration

Regulation der Durchblutung

Nicht alle Kapillaren sind gleichzeitig geöffnet

Der Körper schickt mehr Blut dorthin, wo gerade viel Sauerstoff benötigt wird

Die Durchblutung wird gesteuert durch: Arteriolen und präkapilläre Sphinkter (Ring aus glatter Muskulatur)

Diese öffnen oder schliessen den Blutzufluss zum Kapillarbett.

Venen Aufgaben

Venen transportieren das Blut zurück zum Herzen

Da der Blutdruck hier sehr niedrig ist, braucht der Körper zusätzliche Hilfen

Venen Aufbau

Endothel

glatte Muskulatur

Bindegewebe

→ Die Wände sind jedoch dünner als bei Arterien

Wie gelangt das Blut zurück zum Herzen?

Sogwirkung des Herzens (entsteht beim Herzschlag)

Muskelpumpe (Skelettmuskulatur)

Pulswelle der Arterien (unterstützt Bluttransport)

Venenklappen

Aufgaben des Blutes

Das Blut zirkuliert in einem geschlossenen Blutgefässsystem durch den ganzen Körper und erfüllt mehrere lebenswichtige Aufgaben.

Aufgabe 1 Transport

Blut transportiert verschiedene Stoffe durch den Körper

→ O2 von der Lunge zu den Körperzellen

→ CO2 von den Körperzellen zur Lunge

→ Nährstoffe vom Verdauungssystem zu den Zellen

→ Hormone von den Hormondrüsen zu den Zielzellen

→ Abfallstoffe (Exkrete) und überschüssiges Wasser zu den Nieren wo sie aus dem Blut gefiltert und über den Urin ausgeschieden werden

→ Giftstoffe (z.B. Alkohol) zur Leber, wo sie abgebaut und entgiftet werden

Aufgabe 2 Blutgerinnung

Nach einer Verletzung sorgt das Blut dafür, dass die Blutung gestoppt wird.

Die Blutgerinnung verhindert einen zu grossen Blutverlust

Aufgabe 3 Abwehr

Das Blut enthält Abwehrzellen (weisse Blutkörperchen)

Sie erkennen und bekämpfen Bakterien, Viren und andere Krankheitserreger

Das Blut spielt deshalb eine wichtige Rolle im Immunsystem

Aufgabe 4 Wärmeregulation

Das Blut verteilt die im Körper entstehende Wärme

Es nimmt die Abwärme aus Muskeln und Organen auf

Es verteilt die Wärme im Körper

Überschüssige Wärme wird über die Haut abgegeben

Die Blutgefässe helfen dabei:

Gefässerweiterung → mehr Wärme wird abgegeben

Gefässverengung → weniger Wärme geht verloren

Zusammensetzung des Blutes

Ein erwachsener Mensch besitz ca. 4-6 Liter Blut (ca. 70 ml pro kg Körpergewicht)

Das Blut besteht aus zwei Hauptbestandteilen:

Blutplasma (55%) → flüssiger Anteil

Blutkörperchen (45%) → zellulärer Anteil

Der Anteil der Blutkörperchen am Gesamtblut heisst Hämatokrit

Normalwert: ca. 45%

Ein höherer Hämatokrit macht das Blut dickflüssiger

Blutplasma 55%

Zusammensetzung:

90% Wasser

8% Proteine (Eiweisse)

2% gelöste Stoffe

Gelöste Stoffe:

Elektrolyte (Salze)

Nährstoffe

Hormone

Abfallstoffe (Exkrete)

Das Wasser dient als Transportmittel für diese Stoffe

Plasmaproteine Aufgaben

Blutgerinnung → Gerinnungsproteine verschliessen verletzte Blutgefässe und verhindern starken Blutverlust

Transport → Transportproteine transportieren verschiedene Stoffe durch den Körper

Abwehr → Antikörper (Proteine) erkennen und bekämpfen Krankheitserreger

Osmose → Plasmaproteine sorgen dafür, dass Wasser aus dem Gewebe wieder ins Blut zurückgezogen wird

Blutserum

= Blutplasma ohne Gerinnungsproteine

Die Gerinnungsproteine werden bei einer Verletzung verbraucht, um einen Wundverschluss zu bilden

Blutkörperchen 45%

3 Arten:

Erythrozyten (rote Blutkörperchen)

Leukozyten (weisse Blutkörperchen)

Thrombozyten (Blutplättchen)

Erythrozyten

Anzahl: ca. 4.5 - 5 Millionen pro mm³ Blut

Bildung: im roten Knochenmark

Lebensdauer: ca. 120 Tage (4 Monate)

Bau: rote, scheibenförmige in der Mitte eingedellte Zellen, kein Zellkern und keine Organellen, enthalten viel Hämoglobin (roter Blutfarbstoff)

Aufgaben: transportieren Sauerstoff O2 von der Lunge zu den Körperzellen, transportieren einen Teil des Kohlenstoffdioxids CO2 zurück zur Lunge, versorgen alle Organe mit Sauerstoff

Leukozyten

Anzahl: ca. 5000-10000 pro mm³ Blut

Bildung: im roten Knochenmark, reifen teilweise in lymphatischen Organen (z.B. Lymphknoten, Milz, Thymus)

Lebensdauer: je nach Art Tage bis mehrere Monate oder Jahre

Bau: besitzen einen Zellkern und Organellen, grösser als Erythrozyten, unterschiedliche Formen und Grössen

Aufgaben: erkennen Krankheitserreger, bekämpfen Bakterien, Viren und Pilze, bilden Antikörper (bestimmte Leukozyten), beseitigen Fremdkörper und abgestorbene Zellen, sind ein wichtiger Teil des Immunsystems

Thrombozyten

Anzahl: ca. 250000 pro mm³ Blut

Bildung: entstehen im roten Knochenmark aus Megakaryozyten, sind Zellbruchstücke keine vollständige Zellen

Lebensdauer: ca. 5-10 Tage

Bau: sehr klein, unregelmässige Form, kein Zellkern

Aufgaben: sorgen für die Blutgerinnung, verschliessen verletzte Blutgefässe, bilden zusammen mit Gerinnungsproteinen den Wundverschluss, verhindern starken Blutverlust

Warum verändert sich die Anzahl der Erythrozyten?

Die Anzahl der Erythrozyten passt sich dem Sauerstoffbedarf des Körpers an.

Hält man sich mehrere Tage in grosser Höhe auf, steigt ihre Zahl von etwa 5 auf bis zu 8 Millionen pro Mikroliter Blut.

Grund: In der Höhenluft gibt es weniger Sauerstoff. Durch mehr Erythrozyten kann trotzdem genügend Sauerstoff transportiert werden.

Was ist Erythropoetin (EPO)?

EPO ist ein Hormon, das die Bildung von Erythrozyten im Knochenmark anregt.

Warum gilt EPO als Dopingmittel?

Mehr Erythrozyten → mehr Sauerstofftransport

Die Muskeln werden besser mit Sauerstoff versorgt.

Dadurch ist die Ausdauerleistung höher.

Warum ist EPO gefährlich?

Zu viele Erythrozyten machen das Blut dickflüssiger.

Beim Sport geht durch Schwitzen zusätzlich Wasser verloren, wodurch das Blut noch zähflüssiger wird.

Das Blut fliesst schlechter und das Herz muss stärker arbeiten. Dadurch steigt das Risiko für Kreislaufprobleme.

Warum braucht der Körper Hämoglobin?

Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 sind im Blut schlecht löslich.

Deshalb werden sie chemisch gebunden, damit genügend Atemgase transportiert werden können

Transport von O2 Ablauf + Sidenote

O2 diffundiert aus den Lungenbläschen in Blut.

O2 bindet an Hämoglobin in den roten Blutkörperchen.

Die roten Blutkörperchen transportieren den Sauerstoff zu den Körperzellen.

Ein Hämoglobinmolekül besteht aus 4 Untereinheiten. Jede Untereinheit kann 1 O2 - Molekül binden (also 4 O2). Bindet Hämoglobin Sauerstoff, ändert sich sein Farbe von dunkelrot zu hellrot.

Transport von CO2 Ablauf

CO2 entsteht bei der Zellatmung in den Körperzellen.

Ein kleiner Teil wird an Hämoglobin gebunden.

Der grösste Teil wird in den roten Blutkörperchen zu Hydrogencarbonat HCO3- umgewandelt. Das Hydrogencarbonat wird im Blutplasma zur Lunge transportiert.

In der Lunge wird HCO3- wieder zu CO2 umgewandelt.

CO2 diffundiert in die Lungenbläschen und wird ausgeatmet.

Gasaustausch

Der Austausch von O2 und CO2 erfolgt durch Diffusion.

Die Gase bewegen sich immer vom Ort mit hoher Konzentration zum Ort mit tiefer Konzentration.

Warum ist Hämoglobin so wichtig?

Ohne Hämoglobin könnte nur sehr wenig Sauerstoff im Blut transportiert werden.

Mit Hämoglobin können statt 3ml etwa 200ml O2 pro Liter Blut transportiert werden (ca. 70mal mehr)

Ziel der Blutstillung

• Die Blutstillung stoppt den Blutverlust nach einer Verletzung.

• Anschliessend kann das verletzte Blutgefäss repariert werden.

1.Schritt der Blutstillung

Gefässkrampf

Was passiert?

• Die Muskeln der verletzten Gefässwand ziehen sich zusammen.

• Das Blutgefäss wird enger.

Aufgabe

• Die Blutung wird vorübergehend verringert.

2.Schritt der Blutstillung

Plättchenpfropf (weisser Thrombus)

Was passiert?

• Verletzte Zellen senden Signale aus.

• Blutplättchen (Thrombozyten) haften an der verletzten Stelle.

• Innerhalb von 2–4 Minuten entsteht ein erster Verschluss, der weisse Thrombus.

Aufgabe

• Verschliesst die Wunde vorläufig.

• Der weisse Thrombus ist noch instabil.

3.Schritt der Blutstillung

Blutgerinnung (roter Thrombus)

Was passiert?

1. Verletztes Gewebe und Blutplättchen setzen Gerinnungsfaktoren frei.

2. Zusammen mit Calcium (Ca²⁺) wird Prothrombin → Thrombin umgewandelt.

3. Thrombin wandelt Fibrinogen → Fibrin um.

4. Fibrinfäden bilden ein stabiles Fibrinnetz.

5. In diesem Netz bleiben Blutplättchen und rote Blutkörperchen hängen.

6. Es entsteht der rote Thrombus, der die Wunde sicher verschliesst.

Aufgabe

• Bildet einen stabilen Wundverschluss.

• Das Blutgefäss ist meist nach ca. 5 Minuten verschlossen.

Wundheilung

• Nach der Blutstillung entsteht ein Wundschorf aus Fibrinfäden.

• Darunter bildet die Haut neue Zellen.

• Weisse Blutkörperchen beseitigen Bakterien und abgestorbene Zellen.

• Bei tiefen Verletzungen entsteht eine Narbe.

Thrombus und Thrombose (Gefahr) + Herzkreislaufkrankheiten (Bild)

Ein Thrombus ist ein Blutgerinnsel aus Fibrin und Blutzellen, das bei einer Verletzung die Blutung stoppt. Eine Thrombose entsteht, wenn sich ein Thrombus in einem unverletzten Blutgefäss bildet und den Blutfluss behindert.

Warum sind Blutspenden wichtig?

• Blutspenden retten Leben, z. B. bei Unfällen, Operationen oder starkem Blutverlust.

• Bei einer Bluttransfusion wird Blut von einer Person auf eine andere übertragen.

• Das Blut muss zur empfangenden Person passen, sonst können rote Blutkörperchen verklumpen (Agglutination).

Das AB0-Blutgruppensystem, Antigene und Antikörper

Menschen haben eine der vier Blutgruppen:

• A

• B

• AB

• 0 (Null)

Die Blutgruppe wird durch Antigene auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen bestimmt.

Antigene

• Antigene sind Proteinstrukturen auf Erythrozyten.

• Sie werden von den Eltern vererbt.

• Sie bestimmen die Blutgruppe.

Antikörper

• Antikörper befinden sich im Blutplasma.

• Sie erkennen und binden fremde Antigene.

• Treffen passende Antigene und Antikörper aufeinander → Verklumpung der roten Blutkörperchen.

Was passiert bei Blutverlust?

• Zuerst ersetzt der Körper den Flüssigkeitsverlust durch Wasser aus dem Gewebe.

• Danach wird die Bildung neuer Erythrozyten angeregt.

• Bei sehr grossem Blutverlust (> ca. 1 Liter) reicht die eigene Produktion nicht aus → Organe erhalten zu wenig Sauerstoff.

Arten der Blutspende

Vollblutspende

• Enthält alle Blutbestandteile:

  • Erythrozyten

  • Thrombozyten

  • Blutplasma

• Wird danach meist in einzelne Bestandteile aufgeteilt.

Plasmaspende

• Nur Blutplasma wird gespendet.

• Geeignet z. B. bei Mangel an Plasmaproteinen oder Gerinnungsfaktoren.

Wer kann wem Blut spenden?

Universalspender

🩸 Blutgruppe 0

• Besitzt keine Antigene auf den Erythrozyten.

• Wird deshalb vom Immunsystem anderer Blutgruppen nicht angegriffen.

Universalempfänger

🩸 Blutgruppe AB

• Hat keine Anti-A- und Anti-B-Antikörper im Plasma.

• Kann deshalb Erythrozyten aller Blutgruppen erhalten.

Rhesusfaktor

Neben dem AB0-System gibt es den Rhesusfaktor.

• Rh+ (Rhesus-positiv):

  • besitzt das Antigen D auf den roten Blutkörperchen.

  • ca. 85 % der Menschen.

• Rh− (Rhesus-negativ):

  • besitzt kein Antigen D.

  • ca. 15 % der Menschen.

➡ Je mehr Blutmerkmale zwischen Spender und Empfänger übereinstimmen, desto besser wird die Blutspende vertragen.