Das Atmungssystem: Anatomie, Gasaustausch und Zellatmung
Eingeordnet in Biologie
Geschrieben am in 
Deutsch mit einer Größe von 4,84 KB
Die Atmungsorgane und ihre Funktion
Das Atmungssystem ist dafür zuständig, Sauerstoff (O₂) ins Blut zu liefern und diesen in alle Körpergewebe zu verteilen. Da der zelluläre Stoffwechsel im Körper jedoch Kohlendioxid (CO₂) – ein nutzloses und potenziell giftiges Gas – bildet, erfüllt das Atmungssystem auch die Funktion, dieses Gas auszuscheiden.
Aufbau des Atmungssystems
Das Atmungssystem besteht hauptsächlich aus zwei großen Teilen, die als obere und untere Atemwege bekannt sind.
Die oberen Atemwege
Die oberen Atemwege umfassen:
- Mund und Nase
- Rachen (Pharynx)
- Kehlkopf (Larynx)
- Luftröhre (Trachea)
Kehlkopf (Larynx)
Der Kehlkopf ist das Organ, das die Stimme produziert. Er enthält die Stimmbänder und einen Knorpeldeckel, die sogenannte Epiglottis (Kehldeckel). Die Epiglottis verhindert, dass Nahrung in die Atemwege gelangt.
Luftröhre (Trachea)
Die Luftröhre ist ein Schlauch, der aus etwa zwanzig Knorpelringen besteht, die sie stets offen halten. Am unteren Ende teilt sich die Luftröhre in zwei Äste, die Bronchien.
Die unteren Atemwege
Die unteren Atemwege umfassen die Bronchien, die Bronchiolen, die Lunge und die Lungenbläschen (Alveolen) sowie weitere Untergliederungen.
Bronchien und Alveolen
Die Bronchien und Bronchiolen sind die verzweigten Luftwege im Inneren der Lunge. Sie enden in den sogenannten Alveolen (Lungenbläschen). Diese winzigen, sackartigen Strukturen sind von einem dichten Netz von Kapillaren umgeben. Hier findet der Gasaustausch statt, bei dem das Blut gereinigt wird.
Die Lunge und die Pleura
Die Lungen sind zwei rötliche, schwammartige Organe, die sich im Brustkorb auf beiden Seiten des Herzens befinden. Die rechte Lunge besteht aus drei Lappen, die linke Lunge aus zwei Lappen.
Die Pleura (Brustfell) ist eine doppelwandige Membran, die die Lunge umgibt.
Luftaufbereitung und Inspiration
Wenn die Luft durch die Nase eingeatmet wird (Inspiration), strömt sie durch die Nasenhöhle, wo sich auch das Geruchsorgan befindet. Die Nase erfüllt drei wesentliche Funktionen, bevor die Luft über den Kehlkopf die Lunge erreicht:
- Befeuchtung: Die Luft wird mit Wasser gesättigt, um die empfindlichen Organe der Atemwege nicht auszutrocknen oder zu schädigen.
- Filterung: Die Nase filtert Partikel heraus, die für Kehlkopf und Luftröhre schädlich wären. Diese Filterfunktion ist sehr nützlich zur Vorbeugung von Allergien und Asthma.
- Erwärmung: Die eingeatmete Luft wird von Umgebungstemperatur auf Körpertemperatur erwärmt. Dies ist notwendig, um Schäden an Kehlkopf, Luftröhre und Lunge zu vermeiden.
Der Gasaustausch in der Lunge (Hämatose)
Der Gasaustausch findet in den Lungen statt, genauer gesagt zwischen den Atemwegen (Alveolen) und dem Kreislaufsystem (Kapillaren). Dies ist die entscheidende Phase für die Aufnahme von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlendioxid.
Mechanismus des Gasaustauschs
Der Gasaustausch erfolgt durch Diffusion, angetrieben durch die Partialdruckdifferenz der Gase.
- Sauerstofftransport: Sauerstoff (O₂) wird im Blut an respiratorische Pigmente gebunden. Bei Wirbeltieren ist dies das Hämoglobin, das sich in den roten Blutkörperchen befindet. Hämoglobin erhöht die Transportkapazität von Sauerstoff im Blut um das bis zu 70-Fache.
- Kohlendioxidtransport: Kohlendioxid (CO₂) ist besser löslich im Plasma als O₂. Es wird teilweise im Plasma transportiert, der Rest in Form von Kohlensäure und Hydrogencarbonat-Ionen.
Wenn das Blut die Lunge erreicht, wird CO₂ in die Alveolen freigesetzt. Wenn das Blut die Gewebe erreicht, wird CO₂ aus den Geweben in das Blut abgegeben.
Die Gewebephase: Zellatmung
Die Gewebephase stellt die letzte Stufe der Atmung dar, die sogenannte Zellatmung.
Die Elektronentransportkette
Hierbei werden Elektronen zu den eingeatmeten Molekülen „gezogen“ und in den Molekülen gespeichert, die in den Zellen enthalten sind. Dieser Prozess läuft über eine Reihe von Enzymkomplexen ab, die sich in den Cristae der Mitochondrien befinden und drei große Enzymkomplexe bilden.
Die Elektronentransportkette vermittelt den Transport von Elektronen und Protonen. Die Elektronen werden entlang der Kette weitergeleitet und reagieren schließlich mit Sauerstoff und Protonen zu Wasser.
Energie wird freigesetzt, wenn die Elektronen von den Coenzymen zu den Sauerstoffatomen und Verbindungen in der Elektronentransportkette wandern.