Atmung, Gasaustausch und Ausscheidungssysteme

Zellatmung und Energieproduktion

Die Zelle nutzt Nährstoffe, um eigene Materialien herzustellen und Energie zu gewinnen. Die Zellatmung, der Prozess zur Energiegewinnung, findet in den Mitochondrien statt.

Merkmale der Zellatmung

• Verbrauch von Sauerstoff (O₂) zur Oxidation von Nährstoffen (z. B. Glukose).
• Freisetzung von Energie zur Erfüllung zellulärer Funktionen.
• Produktion von Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) als Abfallprodukte.

Das Atmungssystem (Respirationsapparat)

Das Atmungssystem ermöglicht den Gasaustausch zwischen dem Organismus (O₂ und CO₂) und der äußeren Umgebung.

Die Atemwege

Die Kanäle, durch die die Luft strömt, werden in zwei Haupttypen unterteilt:

• Obere Atemwege: Nase, Rachen (Pharynx) und Kehlkopf (Larynx).
• Untere Atemwege: Luftröhre (Trachea), Bronchien und Bronchiolen. Diese enden in kleinen, blinden Säcken: den Alveolen (Lungenbläschen).

Die Gesamtheit aus Bronchiolen, Alveolen und dem Kapillarnetzwerk bildet die Lungen.

Wichtige Organe des Atmungssystems

Larynx (Kehlkopf)

Besteht hauptsächlich aus Knorpel. Enthält die Stimmbänder.

Trachea (Luftröhre)

Ein offenes Rohr, das den Luftdurchgang ermöglicht und durch eine Reihe von Knorpelringen gestützt wird.

Lunge

Zwei Organe, die sich in der Brusthöhle befinden, geschützt durch die Rippen und gestützt auf dem Zwerchfell.

Pharynx (Rachen)

Leitet die inspirierte Luft durch Nase und Mund in den Atmungsapparat.

Bronchien/Bronchiolen

Rohre, die sich wie die Äste eines Baumes verzweigen.

Alveolen (Lungenbläschen)

Sehr feine, kleine Taschen an den Enden der Bronchiolen. Sie sind von einem dichten Kapillarnetz umgeben und dienen dem Gasaustausch.

Gasaustausch und Lungenventilation

Der Gasaustausch (Diffusion)

Der Gasaustausch ist der Übergang von Sauerstoff (O₂) aus der Lungenluft ins Blut und der Übergang von Kohlendioxid (CO₂) vom Blut zurück in die Lunge. Dieser Prozess findet in den Alveolen statt und erfolgt durch einfache Diffusion.

Merkmale des Gasaustauschs

• Die Gesamtheit aller Lungenbläschen bietet eine große Oberfläche für den Austausch.
• Die Alveolen sind von einem dichten Kapillarnetz umgeben.
• Die Membranen, die das Blut und die Alveolarluft trennen, sind extrem dünn, was die freie Bewegung der Gase ermöglicht.

Lungenventilation (Atmung)

Die Ventilation besteht aus dem Einströmen von Luft in die Lunge und dem Ausströmen dieser Luft. Sie wird durch die Bewegung des Brustkorbs und des Zwerchfells ermöglicht. Dabei finden die Inspiration (Einatmung) und die Expiration (Ausatmung) statt.

Erkrankungen des Atmungssystems

Infektiöse Erkrankungen

• Virale Erkrankungen:
  • Erkältung: Verursacht eine reichliche und laufende Nase.
  • Grippe: Verursacht Schmerzen, hohes Fieber sowie Muskel- und Knochenschmerzen.
• Bakterielle Erkrankungen:
  • Pneumonie (Lungenentzündung): Eine schwere Entzündung der Lunge.
  • Tuberkulose (TB): Zerstört das Lungengewebe und führt zur Bildung von Hohlräumen.

Umwelt- und chronische Erkrankungen

Diese entstehen oft durch das Einatmen toxischer Produkte, die durch menschliche Aktivitäten in die Luft gelangen.

• Silikose: Eine Berufskrankheit, verursacht durch das Einatmen von Siliziumdioxidpartikeln, die in der Lunge kristallisieren und zu unzureichender Atmungsfunktion führen.
• Asbestose: Schädigung durch Einatmen von Asbestfasern, die Krebs verursachen können.
• Nikotinsucht: Hauptursache für Lungenkrebs und andere schwere Atemwegserkrankungen.
• Bronchitis: Reizung der Bronchien durch übermäßige Schleimproduktion.
• Asthma bronchiale: Eine allergische Reaktion, oft ausgelöst durch Pollen.
• Lungenödem: Ansammlung von Flüssigkeit in den Alveolen.
• Emphysem: Zerstörung der Alveolenwände.

Prävention von Atemwegserkrankungen

Zur Vorbeugung sollten folgende Maßnahmen beachtet werden:

• Gesunde Lebensweise und regelmäßige Bewegung.
• Vermeidung von Schadstoffen und schlecht belüfteten Innenräumen.
• Durch die Nase atmen (anstelle des Mundes).
• Tragen von Schutzmasken in Risikoberufen, falls erforderlich.

Das Ausscheidungssystem

Das Ausscheidungssystem dient der Beseitigung von Stoffwechselabfällen, die bei der Zellaktivität entstehen. Diese Funktion wird hauptsächlich von den Nieren wahrgenommen.

Bestandteile und Anatomie der Niere

Nieren

Zwei bohnenförmige Organe, die sich beidseitig der Wirbelsäule befinden. Hier wird der Urin produziert.

Nierenrinde (Cortex renalis)

Der äußere Teil der Niere mit körnigem Aussehen.

Nierenmark (Medulla renalis)

Umfasst Bereiche in Form von Pyramiden.

Nierengefäße

Blutgefäße, die die Nieren versorgen bzw. verlassen.

Harnleiter (Ureter)

Zwei Röhren, die den in jeder Niere produzierten Urin sammeln.

Harnblase

Dient der Speicherung des Urins, der über die Harnleiter zugeführt wird.