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Oberfläche im Dünndarm

Zwei Aufgaben zur Oberflächenvergrößerung — mit Hinweisen und Erwartungshorizont.

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Ein Modellversuch

AFB I–II

Die Klasse vergleicht zwei Modelle: ein glattes Stück Küchenrolle und ein gleich großes, aber stark geknülltes und gefaltetes Stück. Beide werden 10 Sekunden in eine Schale mit gefärbtem Wasser gehalten und dann gewogen.

Das gefaltete Stück hat 14 g Wasser aufgenommen, das glatte 5 g.

  1. Beschreibe das Ergebnis.
  2. Ordne die Teile des Modells den Strukturen im Dünndarm zu.
  3. Erkläre das Ergebnis mit dem Prinzip der Oberflächenvergrößerung.
  4. Beurteile das Modell.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Vergleiche die beiden Massen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Was steht für die Zotten?
Hinweis zu Aufgabe c)
Wo findet die Aufnahme statt?
Hinweis zu Aufgabe d)
Was stimmt, was nicht?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Das gefaltete Stück nimmt in derselben Zeit fast dreimal so viel Wasser auf (14 g statt 5 g).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Papier = Darmwand; Falten und Knicke = Ringfalten und Zotten; gefärbtes Wasser = Nahrungsbausteine; aufgenommenes Wasser = aufgenommene Stoffe.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Durch die Falten hat das Papier eine größere Oberfläche, die mit dem Wasser in Berührung kommt. Über eine größere Fläche wird in derselben Zeit mehr aufgenommen — wie im Dünndarm.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Das Modell zeigt gut, dass eine größere Fläche mehr aufnimmt. Grenzen: Papier saugt passiv, die Darmwand nimmt Stoffe gezielt auf; es fehlen Blutgefäße und Mikrovilli; die Maßstäbe stimmen nicht.

2

Die Zotten im Mikroskop

AFB II–III

Unter dem Mikroskop sieht man einen Schnitt durch die Dünndarmwand: fingerförmige Zotten, deren Oberfläche aus einer einzigen Zellschicht besteht. Im Inneren jeder Zotte verlaufen feine Blutgefäße und ein Lymphgefäß.

  1. Nenne die drei Stufen, mit denen der Dünndarm seine Oberfläche vergrößert.
  2. Erläutere , wie der Bau einer Zotte die schnelle Aufnahme ins Blut unterstützt.
  3. Berechne , wie viel Mal größer die Oberfläche durch alle drei Stufen wird (Falten 3-fach, Zotten 10-fach, Mikrovilli 20-fach).
  4. Vergleiche Darmzotten mit den Wurzelhaaren einer Pflanze.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Vom Großen zum Kleinen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Denke an Fläche und Weg.
Hinweis zu Aufgabe c)
Malnehmen, nicht addieren.
Hinweis zu Aufgabe d)
Gemeinsames Prinzip, unterschiedliche Stoffe.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Ringfalten, Darmzotten, Mikrovilli.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Die fingerförmige Form und die Mikrovilli vergrößern die Fläche. Die Wand ist nur eine Zellschicht dick, und die Blutgefäße liegen direkt darunter — der Weg ins Blut ist sehr kurz.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

3 · 10 · 20 = 600. Die Oberfläche wird etwa 600-mal so groß.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Gemeinsam: Beide vergrößern die Oberfläche für die Aufnahme von Stoffen. Unterschied: Zotten nehmen Nährstoff-Bausteine ins Blut auf, Wurzelhaare Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden; Zotten bestehen aus vielen Zellen, ein Wurzelhaar ist Teil einer einzigen Zelle.