Klausurvorbereitung - Beispiel Immunsystem

Kernaussage: Bei der Vorbereitung auf eine Klausur / Klassenarbeit muss der Lernstoff in eine logische Struktur gebracht werden. Gezeigt wird hier die Vorbereitung auf eine Klausur / Klassenarbeit über das menschliche Immunsystem (10. Klasse).

Diese Klausurvorbereitung wird auf Learn-Study-Work erklärt: "Wie lernen - Experten/Anfänger" und "Die beste Lernmethode/Lernstrategie".

Im Internet gibt es viele Texte über das Immunsystem, die ähnlich aussehen. Aber es ist wie beim Sport: Die gleiche Leistungssportlerin wirft zweimal den Speer und für Laien sehen beide Würfe gleich aus, aber der eine Wurf ist 10 m weiter als der andere. Kleinigkeiten können einen großen Unterschied ausmachen.

Es gibt aber auch Texte, die offensichtliche Fehler haben:

1. Die Abschnitte des Textes bauen nicht logisch aufeinander auf.
2. Der Text verwendet komplizierte Sätze.
3. Der Text präsentiert zu viele Details/Fremdwörter auf einmal.
4. Der Text erklärt nicht alle verwendeten Begriffe und Fachwörter.

Ich könnte den folgenden Text noch optimieren, indem ich weitere Fachliteratur studiere. Das lohnt sich aber für mich nicht, weil die Klausurvorbereitung hier nur prinzipiell gezeigt werden soll.

Die Fragen zum Thema in einer logischen Reihenfolge:

1. Warum benötigt der Mensch ein Immunsystem? Um sich vor Krankheitserregern zu schützen.
2. Welche Krankheitserregern können vorkommen? Bakterien, Viren, ...
3. Was sind Bakterien? Was sind Viren?
4. Über welche Infektionswege können die Krankheitserregern in den menschlichen Körper gelangen?
5. Welche Barrieren versperren diese Infektionswege?
6. Was passiert, wenn ein Krankheitserreger eine Barriere überwindet?
7. Welche Immunantworten gibt es?
8. Wie funktioniert die angeborene/unspezifische Immunantwort?
9. ...
10. Wie funktioniert die erworbene/spezifische Immunantwort?
11. ...
12. Wie funktioniert eine aktive, wie eine passive Immunisierung?

Diese Fragen werden nun in die hierarchische Struktur eingefügt. (Die Fragen zur Ablauf der beiden Immunantworten müssten noch ergänzt werden.)

Ich habe mich bei dieser Struktur an einem Schulbuch der Biologie orientiert. Dort wird nicht die Frage gestellt und beantwortet: "Welche Immunzellen gibt es?" Die Beantwortung dieser Frage ist aber wichtig, um den Ablauf einer Immunantwort zu verstehen.

Warum benötigt der Mensch ein Immunsystem?

Menschen benötigen ein Immunsystem , um Krankheitserreger, Schadstoffe und krankhafte Veränderungen wie z. B. Krebszellen zu bekämpfen.

Welche Krankheitserreger können vorkommen?

Vorkommen können Bakterien, Viren, Parasiten oder Pilze.

Was sind Viren, Bakterien und Parasiten?

• Viren (z. B. Grippe, Coronavirus, Masern, Tollwut, AIDS). Sie sind sehr klein, haben keinen eigenen Stoffwechsel, besitzen aber genetisches Material in einer Hülle, auf deren Oberfläche sich Rezeptoren (Schlüsselproteine) befinden. Ein Virus befällt nur Zellen, die ein Gegenstück haben, das zu seinem Rezeptor passt (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Ist das genetische Material in eine Zelle (Wirtszelle) gelangt, reproduziert deren Stoffwechsel das Virus. Die Reproduktionen verlassen die Wirtszelle, wobei deren Zellmembran zerstört wird, und befallen andere Zellen.
• Bakterien (z. B. Tetanus-Bakterien, Salmonellen, Legionellen, durch Zecken übertragene Borrelien) sind Einzeller ohne Kern (das genetische Material befindet sich frei im Zellplasma). Sie vermehren sich durch Zellteilung (bei optimalen Bedingungen alle 20 Minuten). Bakterien können mit Penecillin bekämpft werden, wenn sie nicht multiresitent geworden sind.
• Parasiten befallen einen Wirt und ernähren sich von diesem oder nutzt ihn zu Fortpflanzungszwecken (z. B. der Erreger der Malaria, der durch spezielle Mücken ünertragen wird).
• Pilze und Würme

Welche Infektionswege gibt es?

Krankheitserreger können über die Atemwege, den Mund, den Verdauungstrakt, die Geschlechtsorgane, die äußere Oberfläche, Wunden oder Insektenstiche in den Körper gelangen.

Welche Barrieren versperren diese Infektionswege?

Die Haut und Schleimhäute schützen mechanisch durch Abtrennung. Schleim schützt die Atemwege. Mund und Augen werden bio-chemisch durch das Enzym Lysozym geschützt. Im Magen zerstört die Magensäure und Eiweiß abbauende Enzyme die meisten Krankheitserreger. "Gute" Mikroorganismen besiedeln die Haut und viele Schleimhäute.

Was passiert wenn ein Krankheitserreger eine Barriere überwindet?

Wenn ein Krankheitserreger eine Barriere überwindet kommt es zu eine unspezifischen Immunantwort (angeboren) und wenn nötig zu einer spezifischen Immunantwort (erworben).

Wir läuft diese ab?

Haben Krankheitserreger eine Barriere überwunden und sind in den Körper gelangt, kommt es nach kurzer Zeit zu einer Immunantwort, die angeboren ist und nicht spezifisch nur gegen bestimmte Krankheitserreger gerichtet ist.

Der erste Schritt der angeborenen/unspezifischen Immunantwort besteht darin, dass der Körper erkennen muss, dass an einer Stelle fremde Stoffe eingedrungen sind. Diese Aufgabe übernimmt das Komplemsystem durch Proteine, die körperfremde Erreger kennzeichnet, aber die eingenen Körperzellen verschont. Die gekennzeichneten Erreger werden von Makrophagen (sind gleichzeitig Wächterzellen und Fresszellen) durch Einverleiben beseitigt. Wenn Makrophagen einen Erreger "gefressen" haben, dann wandern die Überreste der Erreger an die Oberfläche der Fresszellen und werden dann als Antigene bezeichnet, die vom spezifischen Immunsystem erkannt werden können (s. u.). 

Da das Komplementsystem sehr kompliziert ist, wird es in Schulbüchern oft weggelassen.

Da die Makrophagen nicht alle Krankheitserreger beseitigen können, lösen sie eine Entzündungsreaktion indem sie Botenstoffe aussenden, die bewirken, dass ...

• der betroffene Bereich besser durchblutet wird, weil die umgebenden Muskeln erschlaffen und sich dadurch die Blutgefäße erweitern,
• die Blutgefäße innen klebrig werden, so dass Fresszellen aus dem Blut kleben bleiben,
• in den Wänden der Blutgefäße Lücken entstehen, durch die die Fresszellen und Blutflüssigkeit in das betroffene Gewebe wandern können. (Wie alle Immunzellen können sich die Fresszellen aktiv bewegen.)

Die Fresszellen (hauptsächlich neutrophiele Granulocyten) erkennen mit ihrem Rezeptoren die eingedrungenen Krankheitserreger und "fressen" diese. So bildet sich aus abgestorbenen Fresszellen/Bakterien Eiter. Der ganze (örtlich begrenzte) Vorgang wird Entzündung genannt.

Wie läuft diese ab?

Wenn eine Makrophage (Wächterzelle) mit Antigenen auf ihrer Oberfläche über Lymphgefäße zu den Lymphknoten wandert, dann lagern sich dort zu den Antigenen passende T-Killerzellen an die Makrophage an und werden so aktiviert. Zu der Aktivierung tragen T-Helferzellen bei. Die aktivierten T-Killerzellen gelangen ins Blut und können so vor Ort vom Erreger befallene Gewebezellen abtöten, die anschließend von Fresszellen beseitigt werden. = zelluläre Immunantwort

Die T-Helferzellen aktivieren auch in den Lymphknoten auch Antikörper produzierende B-Zellen (Lymphocyten, von denen gibt es 1 Milliarde verschiedene). Die produzierten spezifischen Antiköper verteilen sich in der gesamten Körperflüssigkeit. Die Antikörper haben die Form eines Y. Jeder kurze Teil es Y kann sich nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip mit einem Krankheitserreger verbinden. So können Erreger verklumpt werden. Die Antikörper sorgen auch dafür, dass die Erreger von Fresszellen schnell erkannt werden. = humorale Immunantwort ("flüssige" Immunantwort)

T-Zellen sind in der Lage ganze Zellen zu zerstören. B-Zellen produzieren Antikörper.

Bei dem ersten Kontakt mit einem Krankheitserreger entwickeln sich einige Lymphocyten zu Gedächtniszellen (es gibt T- und B-Gedächtniszellen). Diese können bei einem zweiten Kontakt mit dem Erreger sehr schnell aktiviert werden, so dass schon nach kurzer Zeit sehr viele T-Killerzellen und Antikörper zur Verfügung stehen (nicht erst nach 2 Wochen wie beim Erstkontakt).

Wie funktionieren diese?

Durch eine Schutzimpfung wird die Bildung von Gedächtniszellen erreicht, so dass wir dann immun gegen den betreffenden Krankheitserreger sind. Dies kann durch einen Lebendimpfstoff (abgeschwächter Erreger) oder einen Totimpfstoff (nur Bestandteile des Erregers) erreicht werden. = aktive Immunisierung

Bei einer schweren Infektion werden dem Patienten eine große Dosis passender Antikörper zugeführt (Gedächtniszellen werden so nicht gebildet). Die Antikörper wurden von Tieren gewonnen. = passive Immunisierung

Wer versteht, wie das Immunsystem funktioniert, kann es durch einen gesunden Lebensstil stärken und als Mediziner wirksame Medikamente gegen Krankheitserreger entwickeln.

Es gibt drei Arten sich auf eine Prüfung vorzubereiten (siehe "Wie studieren" auf Learn-Study-Work):

"Biggs (1987) unterschied zwischen drei Hauptansätzen [des Lernens], nämlich dem tiefgehenden, dem erfolgsorientierten und dem oberflächlichen Lernen. Tiefgehende Lerner sind intrinsisch [durch inneren Antrieb] motiviert und haben Spaß daran, sich mit dem Thema auseinanderzusetzen. Auf der anderen Seite sind erfolgsorientierte Schüler extrinsisch [durch äußeren Antrieb] motiviert und wollen aufgrund der Belohnungen, die mit einer großen Leistung verbunden sind, gut abschneiden. Schließlich sind Oberflächenlerner daran interessiert, nur die unabdingbaren Fakten zu lernen und investieren minimalen Aufwand, um dies zu erreichen." (Chamorro-Premuzic, T., & Furnham, A. (2008). Personality, intelligence and approaches to learning as predictors of academic performance. Personality and Individual Differences 44, S. 1597)

Die Vorbereitung auf eine Prüfung ist aber nicht nur eine Frage der Motivation, sondern hängt auch von der zur Verfügung stehenden Zeit ab. Bei jeder Prüfung muss abgeschätzt werden, wie detailliert der Lernstoff abgefragt wird. Mir persönlich bringt es Spaß, jeden Lernstoff in eine logische Form/Struktur zu bringen und seine grundlegenden Ideen zu erkennen. Bei ein bisschen Übung geht das auch schnell.