FA: Atmungssysteme

• ist ein biologischer Prozess, bei dem molekularer Sauerstoff aufgenommen, in die Zellen transportiert und dort in der Atmungskette zu Wasser reduziert wird

• im Gegenzug wird Kohlendioxid produziert und abgegeben.

• Aufnahme von mol. O2 in tierischen/pflanzlichen Organismus

• Transport in Körperzellen

• Oxidation zu Wasser in Mitochondrien (Stoffwechselprozess/Zellatmung)

• sowie Produktion + Abgabe von CO2

• passieren Gase auf Basis von Diffusion eine Membran

• kann in verschiedene Richtungen ablaufen, sodass die Atmung ermöglicht wird

• beschreibt die Belüftung der Lunge/ des Respirationstraktes während der Atmung

• in Abhängigkeit der Beteiligung am Gasaustausch unterscheidet man die

  • Belüftung des Totraums (Totraumventilation) -nicht atmungsrelevant

  • die der Alveolen (Alveolarventilation).- atmungsrelevant

• während der Belüftung der Alveolen der Gasaustausch in der Lunge

• inspiratorische Belüftung (Ventilation) der Alveolen als physiologische Voraussetzung des alveolären Gasaustauschs

die Belüftung (Ventilation) aller Anteile des Respirationstraktes, die nicht am Gasaustausch teilnehmen (Totraum)

• Atemgaswechsel, der bei der Lungenatmung stattfindet. Dabei wird Sauerstoff aus der Umgebung aufgenommen und Kohlendioxid abgegeben. Das Produkt der äußeren Atmung ist der Atem

• nutzt extrernen Gasaustausch

• Gaswechsel in der Lunge zw Alveolen und Blutkapillaren

• O2-reiche Atemluft strömt ü Mund, Nase und Rachen in Luftröhre

• auf Weg: Anwärmung, Anfeuchtung und Reinigung

• von Luftröhre zu Bronchien und kleinere Verzweigungnen (Bronchiolen)

• am Ende der Bronchiolen gelangt in Lungenbläschen (Alveolen) -diese sehr dünnwandig und von Netz aus Kapillaren umgeben

• an Alveolen Gasaustausch: O2 der Atemluft diffundiert durch Alveolenmembran ins Blut-> Bindung an Hb der Erys; zeitgleich diffundiert CO2 aus dem Blut in Alveolen

• CO2 kann mit Luft ausgeatmet werden

• biochemische Prozess der Zellatmung, bei dem organische Verbindungen zwecks Gewinnung von ATP zu energiearmen Stoffen oxidiert werden

• nutzt internen Gaswechsel

• Gasaustasuch zwischen Blut und Gewebe

• genau: Gasaustausch zw Gewebekapillaren und Körperzellen

• Hb transportiert gebundenen O2 mit Blutkreislauf in alle Organen/zu alllen Zellen

• dort biochemischer Prozess der Zellatmung

• organische Stoffe werde mithilfe von Sauerstoff verändert (oxidiert), um Freisetzung der in Stoffen gespeicherten Energie und in Form von ATP (Adenosintriphosphat) nutzbar zu machen

• aktive Vorgang des Einatmens

• Phase des Atemzyklus in der Atemluft durch aktive Atemarbeit in die Atemwege und Lunge gelangt

• Anspannung der Atemmuskeln, Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell beim Einatmen

• erzeugt Unterdruck-> Atemwiderstand überwunden, Einströmen von Luft in Lunge

• das im entspannten Zustand oben in den Brustkorb gewölbte Zwerchfell spannt sich an und senkt sich ab

• versteht man die Ausatmung

• Phase des Atemzyklus, in der die Atemluft wieder aus Lunge und Atemwegen entfernt wird

• Ausatmung ist ein passiver Vorgang; Zwerchfell wölbt sich kugelförmig in den Brustkorb

  -> Lunge nun weniger Platz und die Luft wird herausgepresst

• erfolgt unter Ruhebedingungen weitgehend passiv durch die elastischen Rückstellkräfte von Lunge und Brustkorb

• Entspannung des Zwerchfells

• forcierte Exspiration unter willentlicher Zuhilfenahme der Atemmuskulatur

• Teil des Tieres (Organ), an dem Atemgase mit Umwelt ausgetauscht werden

Schematischer Aufbau der menschlichen Lunge:

1)Trachea

2) Hauptbronchien- Bronchus principialis

3) Sekundärbronchus

4) Tertiärbronchus

5) kleine Bronchien- Bronchiol

6) Herzeinschnitt

7) Lungenarterie (Arteria pulmonalis) venöses Blut zur Lunge

8) Lungenvene (Vena pulmonalis) arterielles Blut zur linken Herzhälte

9) Alveolargang (Ductus alveolaris)

10) Alveolarsäckchen (Sacculus alveolaris)

9+10) Alveole (Lungenbläschen)

11) Bronchioli

12) alveoläres Kapillarnetz

• Reaktion die im Körper statt finden um Sauerstoffgehalt in Höhen konstant zu halten

• Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe ab

• kurzfristige Regulation: Hyperventilation

  • respiratorischen Alkalose steigt der pH-Wert des Blutes

  • Linksverschiebung der Sauerstoffbindungskurve

  • Verbesserung Sauerstoffaufnahme und Verschlechterung der Abgabe in Peripherie

• langfristige Regulation:

  • verstärkten renalen Bicarbonat-Ausscheidung (pH Blut konstant)

  • vermehrt 2,3-Bisphosphoglycerat gebildet (allosterischer Effektor)

    • vermindert Verschiebung von Untereinheiten Hämoglobin

    • Stabilisiert Desoxyhäm (verstärkte Bindung, jedoch nicht gleiche Bindungsstelle)

    • Sauerstoffabgabe erleichtert

  • verstärkte Ausschüttung von Erythropoetin -> mehr Erys

• Erhöhung der Sauerstoffkapazität im Blut (Hb), Muskeln (Myoglobin) und Lunge

• Senkung des O2verbrauchs durch Senkung des Stoffwechsels (sinkende Herzrate) und bei Schwimmen wenig Energieaufwand

• Zentralisierung des Blutflusses (Versorgung nur noch von Herz und Hirn, ggf Rückenmark, Nebennieren und bei Schwangerschaft Placenta), Durchblutung der Muskulatur fast eingestellt

• Regenwurm oder Schwämme

• beruht auf Diffusion

• Blutkreislauf, der durch Kapillaren direkt unter der Haut den Sauerstoff aufnimmt und ihn im Körper verteilt

• zB Fische

• Ausstülpungen der Körperoberfläche, die auf Gasaustausch spezialisiert sind Unterwasser

• mit Kiemendeckel öffnen und verschließen der Kiemen

• Kiemen gut durchblutet -> O2 Transport und CO2 Abgabe

• nimmt Wasser mit O2 auf -> Kiemen-> gibt Wasser mit CO2 ab

• zB Insekten

• feine sich verzweigende Röhren, die Körper durchziehen durch Chitin verstärkt

• direkter Transport von Luft bis in Zellen (Tracheolen)

• auf Körperoberfläche kleine Stigmen (Atemlöcher) bei Bedarf schließbar, mit Tracheensystem verbunden

• Luftsäcke (Ausbeulungen Tracheen) in der Nähe von Organen

• größere Insekten rhytmische Körperbewegungen: Weitung->Ansaugen der Luft; Zusammendrücken -> CO2 hinaus gedrückt

• ventilieren Luft durch Überdruckatmung

• dabei wird Luft durch die Trachea in die Lunge gepresst

• neben Lunge besitzen Vögel acht oder neun Luftsäcke

• arbeiten als Blasebälge und sorgen dafür, dass Luft nur in eine Richtung durch Lunge strömt

• bei jedem Atemzug erneutert sich Luft in Lungen vollständig

• Ventilation durch Unterdruckatmung

• Luft in Lungen gesaugt

• durch Kontrahieren der Zwischenrippenmuskulatur und der Zwerchfells Unterdruck erweiterung Lunge