Herz

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Wie pumpt das Herz Blut?

Menschen hatten viele verschiedene Meinungen darüber, was das Herz macht. Vor mehr als 3000 Jahren glaubten die alten Ägypter, dass das Herz das Zentrum der Gefühle und der Gedanken sei. Viele Jahrhunderte später, im Jahr 200, behauptete ein griechischer Arzt namens Galen, dass das Herz wie ein Ofen arbeitet und das Blut aufwärmt. Er dachte auch, dass das Blut sich gezeitenähnlich durch den Körper bewegt. Er vertrat die Meinung, dass die Leber und nicht das Herz den Blutkreislauf reguliert. Natürlich weißt du, dass all diese Vorstellungen falsch sind. Allerdings haben sich Galens falsche Vorstellungen über 1500 Jahre gehalten! Dann, im Jahre 1628, hat ein englischer Arzt namens William Harvey gezeigt, dass das Blut vom Herzen durch den Körper gepumpt wird. Interessant dabei ist, dass diese Tatsache bereits in einem alten chinesischen Text, der mehr als 4000 Jahre zuvor geschrieben wurde, auftauchte. In diesem Kapitel wirst du erfahren, wie das Herz arbeitet, und lernen, warum das Herz so ein wichtiger Teil deines Körpers ist.

Das Herz

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Dein Herz ist die Pumpe deines Blutkreislaufsystems. Dein Herz liegt in deinem Brustkorb hinter dem Brustbein (Sternum) und neigt sich etwas nach links. Es wiegt etwa 300 g, was ein bisschen leichter ist als eine Dose Limonade. Dein Körper pumpt pro Minute das 15-fache seines eigenen Gewichts an Blut, sogar wenn du dich ausruhst. Diese Arbeit macht das Herz jede Minute an jedem Tag in jedem Jahr, dein ganzes Leben lang.

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Woher weisst du, ob du am Leben bist?

Deine Lebenszeichen (Vitalzeichen) geben Ärzten und Pflegern einen guten Eindruck davon, was gerade in deinem Körper los ist. Deine Lebenszeichen (Vitalzeichen) sind Temperatur, Herzfrequenz, Atmungsfrequenz und Blutdruck. Du kannst ein paar dieser Vitalzeichen selbst messen. So kannst du deine Temperatur mit einem Thermometer messen. Auch deinen Puls kannst du an deinem Handgelenk fühlen. Schau dir dazu Abbildung 5.16 an.

Wenn du deinen Puls fühlst, fließt das Blut deiner Arterien unter deinen Fingern und übt Druck auf sie aus. Die Auf-und-ab-Bewegung deines Pulses sagt dir, dass dein Puls aus zwei Kreisläufen besteht. Der Puls, der Druck auf deinen Finger ausübt, ist die Blut-Ausströmungsphase des Herzzyklus, bei dem das Herz das Blut unter hohem Druck in die Arterien pumpt. Diese Ausströmungsphase nennt sich auch Systole. Systole kommt aus dem Griechischen und bedeutet kontrahieren (zusammenziehen). Das beschreibt genau, dass der Herzmuskel kontrahiert, wenn er das Blut herauspumpt.

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Aufgabe

Ist Pumpen harte Arbeit?
Wie hart arbeitet dein Herz? Nimm einen Tennisball in die Hand und drück ihn zusammen, bis er eine leichte Delle bekommt. Das ist vergleichbar mit der Kraft, die dein Herzmuskel aufwenden muss, um zu kontrahieren und das Blut durch deinen Körper zu pumpen. Du findest, das ist nicht so schwierig? Dann versuch, es 70-mal pro Minute zu machen. Dein Herz pumpt 70-mal pro Minute, den ganzen Tag, jeden Tag deines Lebens. Dein Herz arbeitet noch härter, wenn du Sport treibst.



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Refexion

Überprüfe dich selbst!
Eine Freundin sagt dir, dass sie "Herzgeräusche" hat. Was, meinst du, heißt das?

Ein näherer Blick aufs Herz

Lass uns nun einen näheren Blick auf die Arbeitsweise des Herzens werfen. Die Aufgabe des Herzens ist es, Blut durch den Körper zu pumpen. Das Blut liefert den Zellen Sauerstoff und Nährstoffe. Das Blut nimmt auch Abfallprodukte wie Kohlendioxid auf. Ohne diese konstante Zirkulation von Gasen und Nährstoffen könntest du nicht leben.

Die Herzpumpe

Dein Herz ist eine Saug-Druck-Pumpe. Das Herz pumpt das Blut und schafft so einen Blutdruck. Blutdruck ist die Kraft, die das Blut durch deinen Körper bewegt und dafür sorgt, dass das Blut nur in eine Richtung fließt. Eine gute Möglichkeit, mehr über das Pumpsystem zu erfahren, ist es, sich eine Siphonpumpe anzuschauen.

Hast du jemals einen Siphon benutzt? Vielleicht hast du ja schon mal einen Siphon benutzt, um ein Aquarium auszupumpen, wie es in Abbildung 5.19 gezeigt wird. Ein Siphon ist ein Schlauch, durch den das Wasser aus dem Aquarium in den darunter liegenden Eimer fließen kann. Du tauchst ein Ende des Siphons in das Aquarium und saugst am anderen Ende, bis der Schlauch sich mit Wasser füllt. Dann legst du das Ende schnell in den Eimer. Schwerkraft ist die Kraft, die das Wasser vom Aquarium in den Eimer fließen lässt. Solange das obere Schlauchende unter der Wasseroberfläche des Aquariums ist, zieht die Schwerkraft das Wasser durch den Siphon. Kannst du erklären, wie das genau funktioniert?

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Wie kannst du das Wasser vom Eimer in das Aquarium fließen lassen? Ein Weg wäre natürlich, den Eimer anzuheben und das Wasser in das Aquarium zu gießen. Nimm jedoch an, dass der Eimer zu schwer für dich ist und nicht bewegt werden kann. Um das Problem zu lösen, könntest du eine Siphonpumpe benutzen, wie es in Abbildung 5.20 gezeigt ist.

In einer Siphonpumpe baut ein Gummibalg Druck auf die Flüssigkeit in dem Schlauch oder in der Kammer auf. Der Druck der Flüssigkeit schließt das Einlassventil und öffnet das Auslassventil. Das geschlossene Einlassventil hält die Flüssigkeit davon ab, in den Einlass-Schlauch zurückzufließen. So wird die Flüssigkeit durch den Auslass-Schlauch nach außen gedrückt.

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Die Ventile sorgen dafür, dass die Flüssigkeit nur in eine Richtung läuft. Jedes Ventil arbeitet wie eine Falltür, die nur in eine Richtung öffnet. Wenn man von der "falschen" Seite auf die Tür drückt, wird sie zugehalten. Wenn man von der "richtigen" Seite auf die Tür drückt, wird sie geöffnet.

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Vertiefung

Wusstest du schon?
Herzgeräusche sind zusätzliche Geräusche, die das Herz zwischen den Pumpgeräuschen macht. Verformte Herzklappen (die Ventile des Herzens) können undicht sein, wobei das Ausströmen von Blut durch die undichte Stelle das zusätzliche Geräusch verursacht. Die meisten Menschen mit Herzgeräuschen haben deswegen keine gesundheitlichen Probleme. Doch in einigen Fällen kann ein Herz mit undichten Herzklappen nicht richtig arbeiten. In diesen Fällen ist ein operativer Eingriff nötig.



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Vertiefung

Wusstest du schon?
Deine Herzfrequenz wird langsamer, wenn du älter wirst. Bei deiner Geburt hattest du schätzungsweise eine Herzfrequenz von 120 Schlägen pro Minute. Während der Grundschule lag die Frequenz zwischen 80 bis 100 Schlägen pro Minute. Wenn du erwachsen bist, wird sie bei ca. 70 Schlägen pro Minute liegen. Vergleiche das mit der Herzfrequenz von einigen Tieren.

Tier Herzfrequenz (Schläge pro Minute)
Maus 650
Leguan 150
Katze 150
Hamster (Winterschlaf) 4



Jede deiner zwei Herzhälften arbeitet wie eine Siphonpumpe. In Abbildung 5.24 werden die beiden Pumpen miteinander verglichen. In beiden Pumpen wird beim Einfüll-/Zusammendrückzyklus Flüssigkeit vom Einlass- zum Auslass-Schlauch geleitet. Bedenke, dass die "Einlass-Schläuche" des Herzens vor den Einlass- Ventilen geschwollen sind. Diese geschwollenen Bereiche sind die Vorhöfe.

Die zwei Pumpen drücken sich gemeinsam zusammen und entspannen sich gemeinsam wieder. Beide Pumpen arbeiten als ein Herz. Die rechte Herzhälfte pumpt Blut durch deine Lunge und wieder zurück zur linken Herzhälfte. Die linke Herzhälfte pumpt Blut durch deinen restlichen Körper und zurück zur rechten Herzhälfte.

Der Herzkreislauf entspricht dem oben erwähnten Einfüll-(Diastole) und Zusammendrückzyklus (Systole).

Während der Systole pumpen die beiden Herzhälften, indem sie sich zusammenziehen. Während sie sich zusammenziehen, schließen sich die Einlassventile und machen den ersten Herzton. Die Auslassventile sind geöffnet. Die Herzkammern pumpen das Blut in die Arterien. Die Einlassventile sind die Trikuspidalklappe auf der rechten Seite des Herzens und die Mitralklappe auf der linken Seite. Die Auslassventile sind die Pulmonalklappe auf der rechten Seite und die Aortenklappe auf der linken Seite des Herzens. Wenn die Herzpumpe aufhört sich zusammenzudrücken, verschließen sich die Auslassklappen und machen den zweiten Herzton. Die beiden Herztöne kennzeichnen den Herzkreislauf. Der erste Ton kommt am Anfang der Systole vor. Der zweite Ton kommt am Anfang der Diastole vor.

Während der Diastole werden beide Pumpen gemeinsam befüllt, wie es in Abbildung 5.26 gezeigt wird. Die Herzkammern sind entspannt. Blut fließt bei beiden Herzhälften von den Vorhöfen zu den Herzkammern. Während der Diastole (Befüllung) arbeitet das Herz wie eine Siphonpumpe. Die Einlass-Ventile (Trikuspidal- und Mitralklappe) sind geöffnet, aber die Auslass-Ventile (Pulmonal- und Aortenklappe) sind geschlossen.

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Nun stell dir vor, dass die zwei Pumpen sich zusammen bewegen und miteinander verbunden sind. Jetzt sehen sie so aus wie die Abbildung des Herzens in Abbildung 5.27. Die linke Herzseite ist auf der rechten Seite der Abbildung gezeigt. Die rechte Herzseite ist auf der linken Seite der Abbildung gezeigt. Das scheint auf den ersten Blick keinen Sinn zu machen. Schau dir die Abbildung genau an. Es ist nur eine Illustration. In deinem Körper sitzt die linke Herzpumpe auf der linken Seite deines Brustkorbs, näher an deinem linken Arm. Halte die Abbildung gegen deinen Brustkorb und schau in einen Spiegel. Betrachte die Pfeile genau, um den Blutfluss durch das Herz nachzuvollziehen.

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Warum hast du zwei Pumpen in deinem Herz? Ist eine nicht genug? Abbildung 5.28 zeigt, warum du zwei Pumpen brauchst. Die rechte Herzseite pumpt das sauerstoffarme Blut vom Körper in die Lunge. Dort findet ein Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid statt. Die Lunge entsorgt das von den Zellen gebildete Kohlendioxid und ersetzt es durch Sauerstoff, der von den Körperzellen gebraucht werden wird. Dann fließt das mit Sauerstoff angereicherte Blut von der Lunge zur linken Herzseite. Die linke Herzseite pumpt das sauerstoffreiche Blut durch den Körper. Du brauchst zwei Pumpen, damit der gesamte Prozess stattfinden kann. Eine Pumpe allein kann die Arbeit nicht erledigen.

Refexion

Überprüfe dich selbst!
Warum kann ein Fisch mit nur einer einzigen Herzpumpe überleben, obwohl du zwei benötigst?

Der Herzschlag

Was lässt dein Herz schlagen? Wie weiß dein Herz, wann und wie schnell es schlagen soll? In der Wand des rechten Vorhofs gibt es zwei spezialisierte Muskelzellen. Diese speziellen Zellen können elektrische Signale produzieren. Dieses elektrische Signal geht durch den Herzmuskel. Der Rhythmus des elektrischen Signals bewirkt, dass das Herz schlägt. Diese spezialisierten Muskelzellen in deinem rechten Vorhof nennt man auch Taktgeber - sie sind sozusagen ein natürlicher Herzschrittmacher. Der elektrische Taktgeber bewirkt, dass das Herz schneller oder langsamer schlägt, wenn es Nachrichten aus dem Nervensystem oder von den chemischen Botenstoffen, den Hormonen, bekommt.

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Vertiefung

Stell dir vor, du wärst ein Tropfen Blut im linken Vorhof des Herzens. Beschreibe deine Reise durch das Herz, durch den Körper und wieder zurück zum Herzen. Benutze beschriftete Bilder, um deine Geschichte zu illustrieren.



Es gibt eine weitere Gruppe von spezialisierten Muskelzellen, die zwischen den Vorhöfen und den Herzkammern sitzt. Diese Gruppe spezialisierter Zellen nennt sich AV-Knoten. Der AV-Knoten bewirkt, dass das elektrische Signal, das durch die Herzkammern geht, leicht verzögert wird. Diese Verzögerung erlaubt dem Vorhof, ein bisschen zu kontrahieren, bevor die Herzkammern kontrahieren. Diese frühe Kontraktion des Vorhofs hilft dabei, die Herzkammern vollzufüllen, bevor sie das Blut wieder herauspressen.

Aufgabe

Fragen zur Überprüfung

  1. Was ist der Herzkreislauf?
  2. Beschreibe die vier Schritte, in denen Blut durch das Herz fließt. Zeichne ein Bild, das den Weg vom Blut vom rechten Vorhof zur linken Herzkammer zeigt.
  3. Was machen deine Herzklappen?
  4. Auf welche Weise ist eine Siphonpumpe einem Herz ähnlich?
  5. Wenn du deinen Herzschlag hörst – was hörst du da genau?
  6. Welche zwei Eigenschaften deines Herzens können sich verändern, um die Herzleistung zu erhöhen?

Einzelnachweise