Das menschliche Atmungssystem: Aufbau und Gasaustausch

Das respiratorische System

Damit unsere Zellen Energie aus Nährstoffen gewinnen können, müssen sie eine Reihe von Oxidationsreaktionen durchlaufen, für die sie Sauerstoff (O₂) benötigen. Als Ergebnis dieser Reaktionen entsteht Kohlendioxid (CO₂), ein giftiges Gas, das ins Blut gelangt und ausgeschieden werden muss.

Das respiratorische System ist dafür zuständig, Sauerstoff aus der Außenluft aufzunehmen, damit dieser im Blut transportiert werden kann, und gleichzeitig Kohlendioxid zu entfernen.

Das respiratorische System besteht aus der Lunge und den Atemwegen. Die Atemwege sind Röhren und Kammern, durch die Luft von außen in die Lunge und umgekehrt strömt: die Nase, der Rachen, der Kehlkopf, die Luftröhre, die Bronchien und die Bronchiolen.

Bestandteile der Atemwege

• Pharynx (Rachen): Eine muskulöse und elastische Leitung, die auch zum Verdauungssystem gehört und die Luft zum Kehlkopf leitet. An der Unterseite befindet sich die Epiglottis (Kehldeckel), die verhindert, dass Lebensmittel beim Schlucken in die Atemwege dringen.
• Larynx (Kehlkopf): Es ist eine kurze Röhre, in der die Stimmbänder vibrieren, um die Stimme zu erzeugen.
• Bronchien: Es gibt zwei Röhren, die in die Lunge eintreten, wo sie sich in feinere Röhren, die Bronchiolen, verzweigen. Diese wiederum enden in kleineren Zweigen, den dünnwandigen Säckchen, die Alveolen (Lungenbläschen) genannt werden.
• Nase: Es gibt zwei Hohlräume oberhalb des Mundes, die sich durch die Nasenlöcher nach außen öffnen. Hier wird die eingeatmete Luft erwärmt und befeuchtet.
• Trachea (Luftröhre): Eine Röhre, die durch den Hals verläuft und die Luft in die Lunge führt. Sie verläuft parallel zur Speiseröhre und vor ihr. Sie ist durch eine Reihe von C-förmigen Knorpeln geschützt, um ein Zusammendrücken zu verhindern.
• Lunge: Es sind zwei schwammige Organe, die durch die Rippen geschützt werden. Im Inneren findet der Gasaustausch mit dem Blut statt. Jede Lunge ist von einer Doppelmembran umgeben, der Pleura, die mit Pleuraflüssigkeit gefüllt ist, was der Lunge die Anpassung an die Atembewegungen ermöglicht. Die rechte Lunge ist in drei Lappen unterteilt und ist größer als die linke, die nur zwei Lappen besitzt.

Der Gasaustausch

Die mit Sauerstoff beladene Luft gelangt durch die Nase in die Atemwege. Die Nase erwärmt, befeuchtet und reinigt die Luft von Partikeln; diese werden durch den von den Atemwegen ausgeschiedenen Schleim zurückgehalten.

Die Luft strömt weiter durch den Rachen und Kehlkopf in die Luftröhre. Von der Luftröhre gelangt sie in die Bronchien und von dort in die Bronchiolen, die in den Alveolen enden, welche von vielen Kapillaren umgeben sind.

Der Austausch der Gase (Sauerstoff und Kohlendioxid) zwischen dem Körperinneren und der Außenwelt findet in den Lungenbläschen statt. In jeder Lunge gibt es Millionen von Alveolen, die eine große Oberfläche für den Gasaustausch bieten. Dieser Austausch erfolgt durch die dünnen Membranen der Kapillaren und Alveolen mittels Diffusion von der Stelle, an der die Konzentration höher ist, zu der, an der sie niedriger ist.

Wenn die Luft die Alveolen erreicht, geht Sauerstoff in das Blut der Kapillaren über, das mit Kohlendioxid beladen ist. Dieses Gas passiert die Membranen in umgekehrter Richtung zum Sauerstoff, aus den Alveolen heraus, von wo es ausgestoßen wird. Das Blut transportiert den Sauerstoff zu den Körperzellen und nimmt das produzierte Kohlendioxid auf, um es in der Lunge abzugeben.