Atmung

Jochen Krebs

Atmung

1. Wesen der Atmung

äußere Atmung = Gasaustausch

Aufnahme des O2 in den Körper und Entfernung des entstandenen CO2 aus dem Körper

Innere Atmung = Zellatmung

Vollständiger Abbau energiereicher org. Stoffe zu Kohlendioxid und Wasser bei sauer Stoffverbrauch unter Freisetzung großer Energiemengen 

z.B. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

2 Prozesse:

2.0. äußere Atmung

2.1. Organe für den Gasaustausch bei verschiedenen Organismen

Tracheen

• Atmungsorgane vieler Gliedertiere
• Röhrenförmige oder sachförmige Einstülpungen der Außenhaut, die meist stark verzweigt und oft durch Chitin verstärkt sind
• Stehen durch Atemöffnungen mit der Außenluft in Verbindung
• Dienen dem Gasaustausch zwischen Organismus und Luft

Kiemen

• Atmungsorgan der Fische und vieler wirbelloser Wassertiere
• sind dünnhäutig und zur Vergrößerung der Oberfläche stark gegliedert
• befinden sich an der Körperoberfläche (Außenkiemen) oder in vom Wasser durchströmten Körperhohlräumen (Innenkiemen)
• dienen dem Gasaustausch zwischen Organismus im Wasser

Lungen

• Atmungsorgane der Wirbeltiere
• Stark durchblutet, dünnhäutige Atmungsorgane deren Oberfläche Ausstulpungen stark vergrößert sein kann
• Liegen im Körperinneren
• Dienen dem Gasaustausch zwischen Organismus und Außenluft

Außenhaut

• Ermöglicht den direkten Gasaustausch zw. Organismus und Außenluft
• teilweise Hautatmung z.B. Mensch, Katze, Frosch

Spaltöffnungen

• Dienen dem Gasaustausch bei den Pflanzen
• Bestehen aus 2 Schließzellen + Spalt

2.2 Das Atmungssystem des Menschen

a) Funktionen der Teile des Atmungssystems und der Weg der Luft in den Atmungsorganen

Weg Teile Funktionen

• Nasenraum Zu- und Abführung der Atemluft
• Rachenraum reinigen, erwärmen, anfeuchten
• Kehlkopf verschließen der Luftröhre beim schlucken

Stimmbildung

• Luftröhre reinigen, anfeuchten, erwärmen
• Bronchien leiten der Atemluft
• Lunge Aufnahme von CO2
• Lungenbläschen Abgabe von CO2

b) Mechanismen für den Gasaustausch und Transport

Gastransport von der Nase bis zur Lunge und Zurück

• Durch Konvektion
• Gerichtete Strömung
• Bewegung der Atemluft mit den Atemgasen

Energiebereitstellung dafür durch Muskelbewegung von Zwerchfellmuskulatur und Zwischenrippenmuskulatur.

Gasaustausch in der Lunge

Günstige Vorrausätzungen für einen optimalen Gasaustausch

1)große Oberfläche der Atmungsorgane

2)dünne Wände der Lungenbläschen

3)feuchte Oberfläche (für Lsg. des O2)

Vorgang: Diffusion

• Beweg. des O2 von der Lunge ins blut aufgrund der niedrigen o2 Konzentraten im Blut
• Beweg. des CO2 vom Blut in die Lungenbläschen aufgrund der niedrigen CO2 Konzentration in der Lunge

Maß des Gasaustausches

Bestand Einatemluft Ausatemluft

O2 20,8% 16,4%

CO2 00,3% 4,4%

Transport der Atemgase im Blut / Transportmechanismus

Konvention

• Bewegung des Blutes mit den Atemgasen
• Energiebereitstellung durch Muskelbeweb. des Herzen

Transport des Atemgas im Blut

a) Sauerstoff

• Physikalisch gelöst:
  nur geringe Mengen an O2
• Chemisch gebunden:
  der überwiegende Teil des O2 wird an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin gebunden (und in dieser Form transportiert):

Hämoglobin + Sauerstoff

Hinreaktion überwiegt in den Lungenkapillaren. Rückreaktion in den Kapillaren des Körpergewebes

Die Bindefähigkeit des Hämoglobins für O2 ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

• Temperatur: bei höhere Temp. nimmt die Bindefähigkeit bei O2 ab.
• Ph-wert des Blutes: mit fallenden Ph-Wert nimmt die Bindefähigkeit für O2 ab.
• O2 Partialdruck(O2 Konzentration) des Blutes: Je höher der O2 Partialdruck desto größer ist die Bindefähigkeit des Hämoglobin für O2

b) Kohelnstoffdioxid

• Physikalisch gelöst(10%
• Chemisch gebunden(30%)

60% der CO2 Molekühle reagieren mit dem Wasser des Blutes zu Kohlensäure:

CO2+H2O·H⁺+HCO3^-

(CO2+2H2O·H3O⁺+HCO3^-)

Austausch der Atemgase in dem Körpergewebe

In den Körpergeweben entsteht bei der Veratmung organischer Stoffe viel CO2. CO2 diffundiert ins Blut sobald die Konzentration im Gewebe des CO2 höher ist als im Blut. Ein Teil des CO2 reagiert im Blut zu Kohlensäure, diese bildet durch Dissoziation H⁺. Mit Erhöhung der H^+- Konzentration (sinken des Ph-Wertes) lockert sich die Bindung des O2 am Hämoglobin. O2 gelangt ins Blutserum und diffundiert ins Gewebe aufgrund des Konzentrationsgefälles.