DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Das geht mir an die Nieren...

Das geht mir an die Nieren...

4_organspende
Quelle: Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung

Habt Ihr schon einmal einen Organspende-Ausweis gesehen? Viele Menschen tragen ihn bei sich. Darauf ist geregelt, welche Organe die Person im Falle ihres Hirntodes für eine Transplantation zur Verfügung stellt. Obwohl Medizin und Medizintechnik heute vieles können, gibt es bei einem Ausfall von Organen häufig keine oder keine gleich gute Möglichkeit, die Funktionen zu ersetzen. Viele Organe stammen deshalb von Verstorbenen, die der Spende zu Lebzeiten zugestimmt haben. Wenige Organe wie Leber (bzw. ein Teil davon) oder Niere können auch von lebenden Angehörigen gespendet werden.

Frage (Klassen 7-11)

In der folgenden Aufzählung haben sich zwei Organe versteckt, die nicht transplantiert werden können – welche?

Niere
Magen
Leber
Herz
Lunge
Pankreas (Bauchspeicheldrüse)
Schilddrüse

Lösung:

Nicht transplantiert werden können Magen und Schilddrüse.

Zusatzfrage (Klassenstufen 8-11)

Was das Herz oder die Lunge machen, ist den meisten klar – aber wisst ihr auch, wozu die Niere da ist? Sie ist sozusagen die „Kläranlage“ des Körpers. Die Niere reguliert den Wasserhaushalt und sorgt außerdem dafür, dass Stoffe, die der Körper nicht braucht, mit dem Urin ausgeschieden werden.

Ergänzt die richtigen Antworten im Lückentext:
Kreatinin – organisch – Lebenskraft - harnpflichtig – Ammoniumchlorid - Elektrolyt

Man nennt das

 

Lösung:

harnpflichtige

Substanzen“; die wichtigsten sind Harnstoff, Harnsäure und

 

Lösung:

Kreatinin

Der Mensch produziert am Tag zwischen 180 und 200 l „Primärharn“. 99 % des Wassers und viele wichtige Stoffe wie Glucose, Aminosäuren und

 

Lösung:

Elektrolyte

werden daraus jedoch resorbiert und in den Körper zurückgeführt, so dass man letztlich am Tag aber nur etwa 1,2 l Urin ausscheidet.
Harnstoff hat aber nicht nur medizinisch eine große Bedeutung, sondern auch für die Chemie. Lange dachte man nämlich, dass

 

Lösung:

organische

Substanzen – wie der Harnstoff – nur von Lebewesen hergestellt werden könnten. Der Chemiker Friedrich Wöhler stellte 1828 aus Silbercyanat und

 

Lösung:

Ammoniumchlorid

Harnstoff her und konnte so zeigen, dass es dafür keiner „vis vitalis“ („

 

“) bedarf, sondern die gleichen chemischen Regeln für anorganische und organische Substanzen gelten.

Lösung:

Lebenskraft

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Für viele Patienten ist eine Organspende die einzige Überlebenschance, deswegen gibt es für manche Organe lange Wartelisten. In Deutschland warten fast 8000 Menschen auf eine neue Niere. Ersatzweise kann eine fehlerhafte Nierenfunktion durch die Dialyse ausgeglichen werden. In der Regel bedeutet das, dass Patienten mehrmals pro Woche für eine längere Zeit zuhause oder im Krankenhaus an ein Dialyse-Gerät angeschlossen werden, das ihr Blut „wäscht“. Dabei werden harnpflichtige Substanzen entfernt und wichtige Stoffe wie Natrium oder Kalium ggf. ausgeglichen. Was genau passiert nun bei der Dialyse? Das Blut wird gefiltert - allerdings gießt man es nicht einfach durch einen Kaffeefilter. Wir betrachten im Folgenden die sogenannte „Hämodialyse“, ein häufig eingesetztes Verfahren. Herzstück der Dialysezelle ist eine „semipermeable“, als „halbdurchdringbare“ Membran. Kleine Teilchen und Wasser können durch diese Membran hindurch, große nicht.

4_dialyseschema
Bildquelle: DECHEMA e.V.

Ordne die Zahlen im Bild richtig zu den einzelnen Vorgängen zu:
Während der Dialyse kann das Blut auch mit bestimmten Stoffen, z.B. Elektrolyten, versorgt werden. Sie wandern aus dem Dialysat, das höhere Konzentrationen dieser Stoffe enthält, durch die Membran zur Seite der niedrigeren Konzentration. Diesen Vorgang nennt man Diffusion.

1
2
3

Lösung:

Nummer 3

Abfallstoffe passen durch die Poren der Membran. Sie wandern von der Seite mit der hohen Konzentration auf die Seite mit der niedrigen Konzentration. Auch hier handelt es sich um Diffusion.

1
2
3

Lösung:

Nummer 2

Große Teilchen wie Proteine oder Blutkörperchen passen nicht durch die Poren der Membran; sie strömen mit dem Blut wieder zurück in den Körper

1
2
3

Lösung:

Nummer 1

Zusatzfrage (Klassenstufe 10-11)

Blut oder Urin – welche Flüssigkeit ist welche?

 

 

Flüssigkeit A

Flüssigkeit B

pH-Wert

7,4-7,5

5,0 – 7,5

Natrium

135-155 mmol/l

10 – 20 mmol/l

Harnstoff-N

6-20 mg/dl

15-55 mg/dl

Glucose

10-110 mg/dl

< 15 mg/dl

Flüssigkeit A ist

 

Lösung:

Blut

Flüssigkeit B ist

 

Lösung:

Urin

Zusatzfrage (Klassenstufe 11)

Das Schema in Aufgabe 3 war natürlich stark vereinfacht. In Wirklichkeit besteht ein Dialysator nicht aus einer Kammer, sondern aus bis zu 20.000 Hohlfasern.

Warum?

 

Lösung:

Um eine möglichst große Oberfläche für den Austausch über die Membranen zu erzielen; dadurch kann pro Zeiteinheit mehr Blut gereinigt werden.

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