Der menschliche Atmungsapparat: Aufbau, Funktion und Gasaustausch

1. Der Weg der Atemluft: Von der Nase zur Lunge

Die Luft gelangt über die Nasenhöhlen (Nasengruben) in unseren Körper. Die Nasenhöhlen sind mit dem Rachen (Pharynx) verbunden.

Funktion der oberen Atemwege

• Nasenhöhlen: Es ist ratsam, tief durch die Nase zu atmen, da die Nasenhärchen die Luft filtern und reinigen. Die Luft wird zudem erwärmt und angefeuchtet.
• Rachen (Pharynx): Verbindet die Nasenhöhle mit dem Kehlkopf.

Kehlkopf (Larynx) und Stimmbildung

Der Kehlkopf besteht aus Knorpelgewebe. Er enthält die Stimmbänder, die durch Schwingungen Schallwellen erzeugen. Der Kehlkopf ist somit das Stimmorgan.

Luftröhre (Trachea) und Bronchien

Die Luftröhre schließt sich an den Kehlkopf an. Sie ist ein etwa 12 cm bis 15 cm langes Rohr, das durch unvollständige Knorpelringe offen gehalten wird. Diese Ringe sind auf der Rückseite offen, was das Passieren von Nahrung durch die Speiseröhre erleichtert.

Am Ende teilt sich die Luftröhre in zwei Röhren, die Bronchien, welche in die Lungen führen. Im Gegensatz zu den unvollständigen Ringen der Luftröhre besitzen die Bronchien vollständig geschlossene Knorpelringe.

2. Aufbau des Brustkorbs (Thorax)

Der Brustkorb (Thorax) bildet die schützende Hülle für die Lunge und das Herz. Er setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:

• Seiten: Rippen (Saihetsezurrek).
• Vorderseite: Brustbein (Sternum).
• Rückseite: Wirbelsäule.

An der Basis des Brustkorbs befindet sich der Zwerchfellmuskel (Diaphragma). Zwischen den Rippen und der Wirbelsäule liegen die Atemmuskeln.

3. Bewegungsabläufe der Atmung

Beim Atmen verändert sich das Volumen des Brustkorbs (Thorax), um Luft anzusaugen (Inspiration) oder auszustoßen (Expiration).

Inspiration (Einatmen)

Beim Einatmen vergrößert sich das Volumen des Brustkorbs. Dies geschieht hauptsächlich durch zwei Mechanismen:

1. Zwerchfellkontraktion: Das Zwerchfell kontrahiert und wird flacher, wodurch sich der Boden des Brustkorbs senkt.
2. Atemmuskeln: Die Kontraktion der Atemmuskeln hebt die Rippen an und bewegt das Brustbein (Sternum) nach vorne.

Expiration (Ausatmen)

Beim Ausatmen verringert sich das Volumen des Brustkorbs, wodurch die Luft ausgestoßen wird.

4. Gasaustausch in der Lunge und im Gewebe

Der Gasaustausch findet in den Lungenbläschen (Alveolen) statt, wohin das arterielle Blut gelangt.

Gasaustausch in den Alveolen (Äußere Atmung)

In den Alveolen ist die Sauerstoffkonzentration sehr hoch. Sauerstoff diffundiert ins Blut und bindet an Hämoglobin, wodurch Oxyhämoglobin entsteht. Gleichzeitig wird Kohlendioxid (CO₂) aus dem Blut freigesetzt und abgeatmet.

Gasaustausch in den Zellen (Innere Atmung)

In den Körperzellen ist die CO₂-Konzentration höher als die Sauerstoffkonzentration. Hier findet der umgekehrte Prozess statt:

• Sauerstoff wird vom Oxyhämoglobin freigesetzt und gelangt in die Zellen.
• Kohlendioxid (CO₂) wird von den Zellen aufgenommen. Ein Teil des CO₂ löst sich im Blutplasma, der Großteil wird jedoch zum Transport an das Hämoglobin gebunden.