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Fachbereichsarbeit

Blutgruppen und Blutgruppenbestimmung

2.861 / ~15 sternsternsternsternstern_0.2 Ellen P. . 2017
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Fachbereichsarbeit
Biowissenschaften

Gymnasium Heidelberg

2, 2012

Ellen P. ©
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Inhaltsverzeichnis


1Bedeutung der Blutgruppen 1

2Entdeckung der Blutgruppen 1

3Blutgruppensysteme 2

3.1AB0- System 2

3.1.1Blutgruppenmerkmale 2

3.1.2Vererbung 5

3.2Das Rhesussystem 5

3.2.1Merkmale 5

3.2.2Komplikationen 6

3.2.3Vererbung 7

4Blutgruppenverteilung 7

5Blutgruppenverträglichkeit 8

6Blutgruppenbestimmung 9

6.1Mithilfe von Testseren 9

6.2Mithilfe von Gelzentrifugationstechniken 10

7Quellenangaben 12


  1. Bedeutung der Blutgruppen

Besonders Bei Bluttransfusionen z.B. nach Operationen, großen Blutverlusten oder Organspenden haben die Blutgruppen eine große Bedeutung. Würde man wahllos Blut von unterschiedlichen Menschen übertragen könnte es zu einer Verklumpung (Agglutination)der roten Blutkörperchen (Erythrozyten) kommen. Diese Agglutination würde beim Empfänger zum Tod führen.

Es gibt verschiedene Systeme für die Unterteilung der Blutgruppen. Die zwei wichtigsten sind das AB0- System und das Rhesussystem. Abgesehen von diesen gibt es noch ca. 28 andere Blutgruppensysteme wie zum Beispiel dass Kell-System oder Duffy-System. Die Blutgruppensysteme „beruhen auf unterschiedlichen Oberflächenproteinen auf den roten Blutkörperchen“.1


  1. Entdeckung der Blutgruppen

Abbildung 1 Karl Landsteiner

Schon im 16 Jahrhundert wurden Bluttransfusionen durchgeführt, jedoch ohne Wissen der verschiedenen Blutgruppen.
1667 führte Jean Babtiste Denise die erste aufgezeichnete Bluttransfusion von dem Blut eines Tieres in einen Menschen durch. Er übertrug dem Menschen einen halben Liter von dem Blut eines Schafes. Dieser überlebte die Transfusion. Dies lag aber eher an einem Zufall was die darauf folgenden Versuche zeigten, bei denen drei Menschen starben.

So kam es zu einem Verbot in Frankreich für die Bluttransfusion.
Erst 1825 gab es wieder einen Erfolg bei der Bluttransfusion, der Engländer James Blundell gab einer Frau die viel Blut verloren hatte, das Blut eines Assistenten. Diese erholte sich wieder. Jedoch gab es auch hier wieder viele Misserfolge bei darauffolgenden Versuchen.
Der österreichische Mediziner Karl Landsteiner (1868-1943), schaffte dann 1901 den Durchbruch durch die Erkennung der verschiedenen Blutgruppen.

Er trennte das Blut verschiedener Menschen in Blutplasma und Blutserum und brachte diese dann wieder zusammen. Manche Erythrozyten verklumpten bei der Zugabe in ein Serum, manche verklumpten bei einem Serum nicht und wieder andere verklumpten bei keinem der Blutseren. Er schlussfolgerte daraus dass ,im Serum Antikörper waren, jedoch „der Antikörper fehlt, der gegen die eigene Blutgruppe gerichtet ist (A hat nicht Antikörper A)“.2 Er benannte die Blutgruppen in A ,B und C. Die Blutgruppe C , später wurde diese in AB umbenannt.

Durch weitere Versuche entdeckte er später noch eine vierte Blutgruppe (Blutgruppe 0).

Die Blutgruppe 0 ist die älteste bekannte Blutgruppe sie gab es schon vor ca. 40 000- 50 000 Jahren, sie war früher die einzige Blutgruppe die es gab. Ungefähr 20 000 Jahre Später entwickelte sich in der Neusteinzeit zusätzlich die Blutgruppe A. Die Entwicklung der Blutgruppe A ist wahrscheinlich darauf zurück zu führen dass die Menschen jetzt in größeren Gruppen lebten und so die Krankheiten durch Infektionen zunahmen, die Blutgruppe A ist im Gegensatz zu der Blutgruppe 0 resistenter gegen bakterielle Krankheiten.

Später entwickelte sich aus der Blutgruppe 0 eine weitere Blutgruppe, die Blutgruppe B, diese ist durch die nötige Anpassung der klimatischen Unterschiede im Himalaya (kalte Hochebene) zu der heißen afrikanischen Wüste entstanden. Die Blutgruppe AB ist die wohl späteste entstandene Blutgruppe sie ist jedoch die weit entwickelste Blutgruppe wenn man nach dem Immunsystem geht.

Auch sind sie resistenter gegen Autoimmunkrankheiten da sie keine Antikörper besitzen. Jedoch ist dies nicht nur von Vorteil durch die fehlenden Antikörper werden Stoffe mit Ähnlicher Struktur nicht angegriffen und somit steigt auch das Krebsrisiko.

Bei der Beachtung der Blutgruppen bei der Bluttransfusion gab es deutlich weniger Blutunverträglichkeiten bei Transfusionen wie zuvor. Jedoch kam es immer noch vor dass es Komplikationen gab. Bei Versuchen an Rhesusaffen entdeckte Landsteiner mit seinem Mitarbeiter Alexander Wiener ein weiteres System das nach den Affen, Rhesussystem benannt wurde.

  1. Blutgruppensysteme

Wie schon oben erwähnt gibt es viele verschiedene Blutgruppensysteme, das liegt an den zahlreichen unterschiedlichen Proteinen an der Oberfläche der Erythrozyten, die als Antigene wirken, und Antigen-Antikörperkomplexe bilden können und es so zu einer Agglutination der Erythrozyten kommen kann. Die zwei wichtigsten sind das AB0- und das Rhesussystem. Die in den folgenden Abschnitten näher erklärt werden.

    1. AB0- System

Das AB0-System ist das wichtigste Blutgruppensystem es enthält vier Blutgruppen, A, B, AB und 0.

      1. Blutgruppenmerkmale

Abbildung 2 Erythrozyt mit Antigen
Quelle : Biologie für Gymnasien

Die verschiedenen Blutgruppen enthalten Antigene auf der Oberfläche der Erythrozyten. Sie sind Eiweißmoleküle, durch sie werden die verschiedenen Blutgruppen unterschieden.
Die Antigene werden bei der Blutgruppe A, Antigen A bei der Blutgruppe B, Antigen B usw. genannt. Bei der Blutgruppe 0 gibt es keine Antigene. Die Blutgruppe AB besitzt sowohl das Antigen A als auch das Antigen B. Diese Antigene sind Stoffe an die sich bestimmte Antikörper binden können.
Bei den Blutgruppen sind dieAntikörper im Blutplasma.

Weil sich die Antigene nicht mit den eigenen Antikörpern binden dürfen, werden nur Antikörper gebildet die sich nicht mit dem Antigen verbinden.

  • Blutgruppe B (mit Antigen B) bildet Antikörper (A-Antikörper) gegen das Antigen A

  • Blutgruppe AB (mit Antigen A und B) bildet keine Antikörper

  • Blutgruppe 0 (keine Antigene) bildet Antikörper gegen das Antigen A und Antigen B

    Die untenstehende Abbildung veranschaulicht die Verschiedenen Blutgruppen und die dazu passenden Antikörper noch einmal.


    Blutgruppe A

    Blutgruppe B

    Blutgruppe AB

    Blutgruppe 0


    Erythrozyten mit Antigenen


    Antikörper im Blutplasma

    Blutgruppe A bildet Antikörper gegen Blutgruppe B


    Blutgruppe B bildet Antikörper gegen Blutgruppe A

    Blutgruppe AB bildet keine Antikörper

    Blutgruppe 0 bildet sowohl A- als auch B- Antikörper

    Abbildung 3 Blutgruppenmerkmale im AB0-System
    Quelle : selbst erstellt Daten : Natura Biologie für Gymnasien


    Das Antigen A passt Beispielsweise genau auf den Antikörper-A. Ein Aufeinandertreffen des Antigens A mit dem Antikörper A, könnte bei einer Bluttransfusion von zwei verschiedenen Blutgruppen auftreten und würde zu einer Verklumpung der Erythrozyten führen. Das Ganze nennt man Antigen-Antikörper-Reaktion. Bei dieser Reaktion bindet sich ein spezifischer Antikörper an ein bestimmtes Antigen des Fremdkörpers.

    Das ganze läuft nach dem Schlüssel-Schloss Prinzip ab. Sie wird auch oftmals bei Blutgruppentests genutzt, da sich die Erythrozyten sichtbar verklumpen.

    Blutgruppe A : Die Erythrozyten der Blutgruppe A haben an ihrer Oberfläche A-Antigene. Da im Blutplasma immer Antikörper gegen fremde Antigene gebildet werden, wird in dem Fall Antikörper gegen die B-Antigene gebildet.
    Somit kann die Blutgruppe A nur Blutgruppen aufnehmen die keine B-Antigene besitzen das wären in diesem Fall Die Erythrozyten der Blutgruppe 0 und die roten Blutkörperchen der eigenen Blutgruppe.

    Blutgruppe B : Diese Blutgruppe bildet Antikörper gegen die A-Antigene, da sie selbst B-Antigene besitzt. Sie kann als Empfänger ähnlich wie die Blutgruppe A nur mit der eigenen Blutgruppe und der Blutgruppe 0 zusammen geben werden, ohne eine Verklumpung hervorzurufen.

    Blutgruppe AB : Sie besitzt sowohl A als auch B Antigene, da sie beide Antigene besitzt werden gegen diese keine Antikörper ausgebildet. Gelangt das Blut mit der Blutgruppe AB als Spender in einen Blutkreislauf eines Empfängers der eine andere Blutgruppe besitzt, verbindet es sich mit den Antikörpern und verklumpt.


        1. Vererbung

    Keim-zellen

    A

    B

    0

    A

    AA

    AB

    A0

    B

    AB

    BB

    B0

    0

    A0

    AB

    00


    Keim-zellen

    A

    B

    0

    A

    A

    AB

    A

    B

    AB

    B

    B

    0

    A

    B

    0

    Genotyp der Nachkommen F1

    Phänotyp der Nachkommen F1

    Bei der Vererbung in dem AB0-System tritt eine Besonderheit auf denn es gibt nicht wie normal zwei mögliche Allele sondern drei, nämlich A,B und 0. (multiple Allelie). Von den möglichen Allelen erhält jeder Mensch zwei Allele . Wobei A und B gleich dominant (codominant) sind und 0 rezessiv. Sie werden durch die Mendelschen Regeln vererbt. Die nebenstehenden Tabellen zeigen die Phänotypische und Genotypische Vererbung der Blutgruppen.

    Auch dort kann man die codominanten Allele und das rezessive Allel erkennen. Man kann die Blutgruppen auch für einen Vaterschaftsnachweis benutzten, zum Beispiel wenn das Kind die Allele AA hat und die Mutter auch, muss der Vater die Allele 00 haben ,aber da es nur vier Gruppen gibt ist ein Vaterschaftstest beruhend auf den Blutgruppen, kein eindeutiger.

      1. Das Rhesussystem

    Wie oben schon kurz erwähnt wurde auch der Rhesusfaktor von Karl Landsteiner bei Untersuchungen an Rhesusaffen entdeckt, nach denen er benannt ist. Er untersuchte die Reaktion von dem Blut der Rhesusaffen mit Kaninchen- und Menschenblut, das Blut richtete sich gegen beide. Eine Reaktion konnte bei einem Teil des untersuchten Blutes festgestellt werden, es wurde Rhesus positiv (Rh+) genannt.

        1. Merkmale

    Landsteiner konnte so erklären warum es trotz Beachtung des AB0-Systems manchmal noch zu Komplikationen kommen konnte. Grund sind weitere Proteine die sich ebenso an der Oberfläche der Erythrozyten befinden. Sie können vorhanden (Rhesus positiv) oder nicht vorhanden (Rhesus negativ) sein.
    Es gibt verschiedene Antigene im Rhesussystem, diese sind mit C, D und E benannt.

    Bei jedem Menschen können diese paarweise, sowohl rezessiv als auch dominant auftreten. (Beispiele : Cc oder DD oder Ee). Für das Rhesussystem ist das Antigen D besonders von Bedeutung da dieses der stärkste Auslöser für eine Immunreaktion ist. Wobei die Menschen die Genotypisch die Allele „Dd“ oder „DD“ besitzen Rh-positiv und die Menschen die, die Allele


    Rhesus negativ

    Rhesus posititv

    Erythrozyten mit Antigenen

    Antikörper im Blutplasma

    Antikörper gegen Rh+

    Keine Antikörper

    „dd“ besitzen Rh-negativ sind.
    Rhesus negatives Spenderblut kann man problemlos einem Empfänger mit Rhesus positiven Blut geben ohne das Komplikationen auftreten . Das liegt an den Antikörpern die bei Rh + Blut nicht vorhanden sind. Wird jedoch Rhesus positives Blut einem Rhesus negativem


    einem wiederholten austausch wird das Spenderblut von den Antikörpern „angegriffen“. Diese Antikörper die sich erst ausbilden nennt

    man Immunantikörper. Natürliche Antikörper

    die bei dem AB0-System beispielsweise vorhanden sind, gibt es dort nicht.


        1. Komplikationen

    Abbildung 4 Rhesusunverträglichkeit
    Quelle :

    Der Rhesusfaktor gilt es besonders bei Blutübertragung und Schwangerschaften zu beachten. Das Rhesus positive Blut kann nämlich nicht zu einem Empfänger mit Rhesus negativen Blut gegeben werden. Der Empfänger würde nämlich Antikörper gegen das Rhesuspositive Blut ausbilden, bei erneutem Kontakt mit dem Rhesus positiven Blut würde es so zu einer Agglutination der Erythrozyten des Spenders kommen.

    Dabei werden die Erythrozyten zerstört und der Farbstoff der roten Blutkörperchen wird freigesetzt. Diesen Vorgang nennt man Hämolyse, durch sie kann es zu Komplikationen bei dem Empfänger kommen.
    Wie oben erwähnt ist der Rhesusfaktor besonders bei Schwangerschaften ein wichtiger Punkt, den es zu beachten gilt. Durch die Vererbungsregeln, die im nächsten Abschnitt näher erläutert werden, kann es sein dass eine Schwangere Frau mit Rhesus negativem Blut, ein Rhesuspositives Kind bekommt.

    So bildet die Mutter Antikörper gegen Rhesus positives Blut. Wird sie nun erneut Schwanger können die Antikörper, die in den Gedächtniszellen gespeichert sind schneller gebildet werden und durch die Plazenta in das Blut des Kindes gelangen. Ist dieses Rhesus positiv, kann es durch die Agglutination zu lebensgefährlichen Komplikationen kommen. Ein Beispiel ist die Gelbsucht die bei neugeborenen auftreten kann und auf eine Blutgruppenunverträglichkeit zurück zu führen ist.

    Bei der Gelbsucht handelt es sich um einen Gallenfarbstoff der bei dem Abbau des Hämoglobins entsteht und nicht mehr richtig abgebaut werden kann.

        1. Vererbung

    Keim-zellen

    D

    d

    d

    Dd

    dd

    d

    Dd

    dd


    Beispiel für die Vererbung mit dem Rhesussystem

    Auch die Vererbung des Rhesusfaktors findet nach den Mendelschen Gesetzen statt. Ein Beispiel für die Vererbung ist, dass ein Elternteil Rhesus positiv und das andere Rhesus negativ ist. In der nebenstehenden Tabelle ist das Beispiel aufgezeigt. Das eine Elternteil ist reinerbig, also Rh- (vertikale Spalte), während das andere Elternteil mischerbig, also Rh+ ist (horizontale Spalte).

    1. Blutgruppenverteilung

    Nicht jede Blutgruppe gibt es gleich viel, das liegt zum einen an der Vererbung zum anderen aber auch an der Zeit, wie lange die Blutgruppe schon existiert.

    Die wohl häufigste Blutgruppe im AB0-System ist die Blutgruppe A mit 43% die am geringsten vertretene Blutgruppe ist die Blutgruppe AB mit nur 5%. Die Prozentzahlen können von Land zu Land unterschiedlich ausfallen. In dem Diagramm ist die Häufigkeitsverteilung der Blutgruppen in Deutschland dargestellt. Man kann erkennen das die Blutgruppen A und 0 am meisten vertreten sind.

    Wenn man das Rhesussystem betrachtet ist festzustellen dass es mehr Menschen mit Rhesus positiven Blut (85%) gibt als mit Rhesus negativem (15%)

    Abbildung 5 Häufigkeitsverteilung der Blutgruppen
    Quelle :

    Die Verteilung der Blutgruppen bei Beachtung des Rhesussystems und des AB0-Systems ist in dem Diagramm unten veranschaulicht. Hierbei wird die Blutgruppenverteilung der ganzen Welt dargestellt. Es ist wieder deutlich zu erkennen dass die Blutgruppen A und B positiv am meisten vorhanden sind. AB- ist die seltenste Blutgruppe und hat nur 1% Anteil an der Blutgruppenverteilung weltweit.

    Empfänger

    Spender

    0−

    0+

    B−

    B+

    A−

    A+

    AB−

    AB+

    AB+

    X

    X

    X

    X

    X

    X

    X

    X

    AB−

    X


    X


    X


    X


    A+

    X

    X



    X

    X



    A−

    X




    X




    B+

    X

    X

    X

    X





    B−

    X


    X






    0+

    X

    X







    0−

    X








    Wie oben schon erwähnt gilt es besonders bei Bluttransfusionen darauf zu achten dass man nur Blut, dem Empfänger gibt, das sich mit seiner Blutgruppe verträgt. Durch die Antikörper im Blutplasma bei dem AB0-System ist es nicht möglich „Vollblut“ (Blut mit Blutplasma) dem Empfänger zu geben. Stattdessen wird ein Erythrozyten Konzentrat verwendet. Dieses besteht fast ausschließlich aus Erythrozyten.
    In der Tabelle Ist die Verträglichkeit der Empfänger Blutgruppen auf der linken Seite mit den Spenderblutgruppen, die oben aufgelistet sind dargestellt.
    Das Kreuz bedeutet dass das Blut als Spenderblut für den Empfänger genommen werden kann.
    Die Blutgruppe die jede andere Blutgruppe aufnehmen kann ist die Blutgruppe AB+ sie wird auch Universalempfänger genannt.

    Das bedeutet aber nicht dass sie auch als Spender für jede Blutgruppe in Frage kommt. Im Gegenteil, sie kann nur mit Blut derselben Blutgruppe zusammen gebracht werden. Die Blutgruppe 0- kann durch die fehlenden Antigene an der Oberfläche mit jedem Blut zusammen gebracht werden. Darum wird sie auch Universalempfänger genannt. Obwohl das theoretisch funktionieren würde, wird die Übertragung von 0 negativem Blut zu einer anderen Blutgruppe nur in Notfällen gemacht.

    1. Blutgruppenbestimmung

    Für die Blutgruppenbestimmung gibt es verschiedene Möglichkeiten die angewendet werden können zwei davon werden in den unteren Abschnitten näher vorgestellt. Zum einen die Blutgruppenbestimmung durch bekannte Testseren und zum anderen die Blutgruppenbestimmung durch die Gelzentrifugationsechnik.

      1. Mithilfe von Testseren

    Abbildung 7 Blutgruppenbestimmung (AB0)
    Quelle :


    Eine Möglichkeit die Blutgruppen zu bestimmen ist die Reaktion einer unbekannten Blutgruppe mit einem bekannten Serum zu Beobachten.
    AB0-System
    Da bekanntlich die Blutgruppe A mit den Seren der Blutgruppe AB , Blutgruppe B mit den Seren der Blutgruppen A und AB ,AB mit allen Seren außer seinem eigenen und 0 mit keinem der Seren verklumpt, kann man so rausfinden welche Blutgruppe man hat.

    Früher wurde dafür echtes Serum verwendet heute gibt es extra hergestellte Substanzen.
    In der Abbildung wurde eine unbekannte Blutgruppe , mit den Seren der Blutgruppen B, A, und AB (von links nach rechts) zusammengebracht. Man kann erkennen dass die Seren der Blutgruppe A und AB mit der unbekannten Blutgruppe verklumpen. Bei Blutgruppe B wurde keine Agglutination festgestellt.

    Abbildung 8 Plasmagegenprobe
    Quelle :


    Mit der Plasmagegenprobe kann geschaut werden ob man die richtige Blutgruppe rausgefunden hat. Bei dieser nimmt man die zu untersuchende Blutgruppe ( in diesem Fall B) und gibt Blutkörperchen der Blutgruppen A,B und 0 ist das Blutplasma der Blutgruppe B. Bei A kann man dann eine leichte Verklumpung erkennen. Das ist auf die Antikörper in dem Blutplasma der Blutgruppe B zurückzuführen.

    Da B gegen seine eigenen Antigene keine Antikörper ausbildet und 0 keine Antigene besitzt. Reagiert das Blutplasma mit diesen nicht.

    Abbildung 9 Blutgruppenbestimmung (Rhesussystem)
    Quelle :


    Rhesussystem
    Bei der Bestimmung des Rhesusfaktors wird das Blut auf das Antigen-D und zusätzlich auf die Antigene CE untersucht. Reagiert das Blut mit dem Anti-D Serum und dem Anti-DCE Serum, die in Rhesus negativem Blutplasma enthalten sind. Dann ist die Blutgruppe Rhesus positiv. Zusätzlich wird das Blut noch in ein Kontrollserum geben. Dort darf es nicht verklumpen.

    Bei der Probe wurde Rhesus positives Blut verwendet wie man an der Verklumpung der beiden ersten Gefäße (mit Anti D Serum und Anti-DCE Serum) erkennen kann. Das Kontrollserum in der hintersten Schale ist nicht verklumpt.

    Eine Neuere Technik zur Bestimmung der Blutgruppen sowohl nach dem AB0- als auch nach dem Rhesussystem, ist die Gelzentrifugationstechnik. Auf der Oberfläche des Gels sind Antikörper. Wenn man nun das zu testende Blut dazu gibt, und es zentrifugiert (schleudert) reagieren die Antigene des dazugegebenen Blutes mit den Antikörpern des Gels, bleiben sie an der Oberfläche reagieren sie nicht sinken sie zu Boden.

    So kann man schlussfolgern welche Blutgruppe vorhanden sein muss.
    Bei diesem Beispiel haben die Antigene, mit den Antikörpern von B und AB regiert, mit A jedoch nicht. Daraus lässt sich schließen dass es Blutgruppe B sein muss. Desweiteren kann man eine Reaktion mit D, und CDE erkennen. Also ist die Blutgruppe Rhesuspositiv. Wäre sie rhesusnegativ gewesen hätte sie sich durch die fehlenden Antigene nicht an die Antikörper binden können.

    Und das Blut wäre nach unten gesunken. Bei diesem Beispiel ist die Blutgruppe B +.


    1. Quellenangaben

    Internetquellen

    Literatur

    Brockhaus Enzyklopädie (1992) ; 19. Auflage ; F.A. Brockhaus Mannheim

    Horst Bickel/ Roman Claus/ Roland Frank,/ Gert Haala/ Martin Lüdecke/ Günther Wichert/ Dirk Zohren (2005) : Natura, Biologie für Gymnasien (7-10 Klasse) ; 1. Auflage; Ernst Klett Verlag

    Irmtraud Beyer/Horst Bickel/ Harald Gropengießer/ Siegfried Kluge/ Bernhard Knauer,/ Inge Kronberg/ Hans-Peter Krull/ Hans Dieter Lichtner/ Horst Schneeweiß/ Gerhard Ströhla/Wolfgang Tischer(2008) :Natura, Biologie für Gymnasien (Oberstufe) ; 5. Auflage ;Ernst Klett Verlag

    Manfred Keil (2006) : Bios 3, Neubearbeitung Gymnasium Baden- Württemberg ; Bildungshaus Schulbuchverlage, Westerman Schroedel Diesterweg Schönigh Winklers GmbH

    Bilderquellen

    Horst Bickel/ Roman Claus/ Roland Frank,/ Gert Haala/ Martin Lüdecke/ Günther Wichert/ Dirk Zohren (2005) : Natura, Biologie für Gymnasien (7-10 Klasse) ; 1. Auflage; Ernst Klett Verlag


    1Bios 3 Neubearbeitung; Manfred Keil

    2Biologie Gesamtband ; Doz. Dr. habil. Christa Pews-Hocke

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