Atmung - biologie.

« Atempigmente binden Sauerstoffmoleküle nicht dauerhaft, sondern werden damit „beladen”.

Ob Sauerstoff auf- oder abgeladen wird, hängt vor allem vom Partialdruck (derKonzentration) der Gase und dem pH-Wert der Körperflüssigkeit an der betreffenden Körperstelle ab. Beim Menschen läuft der Gasaustausch bei der Atmung – vereinfacht dargestellt – folgendermaßen ab: In der Lunge werden die Hämoglobinmoleküle in den Erythrozytenwegen des hohen Sauerstoff-Partialdrucks an der Oberfläche der Alveolen (Lungenbläschen) mit Sauerstoff beladen.

Im Gewebe herrscht dagegen ein niedriger Partialdruck,weil der Sauerstoff dort laufend von den Zellen verbraucht wird.

Daher geben die Hämoglobinmoleküle den Sauerstoff in den Kapillaren der Gewebe wieder ab. Kohlendioxidmoleküle nehmen den umgekehrten Weg: Sie werden vom Gewebe zur Lunge transportiert und dort wieder in die Luft zum Ausatmen abgegeben.

Der Großteildes Kohlendioxids löst sich im Zellplasma der Erythrozyten sowie im Blutplasma in Form von Natriumcarbonat- bzw.

Hydrogencarbonationen, nur ein geringer Anteil gelangtauf dem Hämoglobinmolekül zur Lunge zurück.

Diese chemische Reaktion wird in den Erythrozyten durch das Enzym Carboanhydrase beschleunigt. Atmung und Kreislauf können an unterschiedliche Umweltbedingungen angepasst werden, z.

B.

an ein Leben in sauerstoffarmer Umgebung.

Bewohner der Anden, die inHöhen von über 3 000 Metern leben, haben eine größere Lunge, stärker verzweigte Kapillaren und einen schnelleren Puls als Menschen, die in tiefer gelegenen Regionen zuHause sind.

Außerdem enthält das Blut von Hochgebirgsbewohnern 30 Prozent mehr Erythrozyten als das von Menschen, die auf Meereshöhe wohnen.

Auf diese Weise wirddie Sauerstoffmenge, die im Hochgebirge um rund ein Drittel geringer ist, effizienter genutzt. 3 ATMUNG BEI TIEREN Atmung bei FischenFische atmen, indem sie Wasser aufnehmen.

Das Wasser wird durch das Maul in eine Kiemenkammer an jeder Seite des Maulesgepresst.

Die Kiemen selbst bestehen aus fleischigen, blattförmigen Lamellen.

Während das Wasser durch die Kiemen fließt,diffundiert Sauerstoff aus dem Wasser in Blutgefäße, welche die Kiemen durchziehen.

Zugleich wird Kohlendioxid aus dem Blut desFisches ins Wasser abgegeben.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Viele Tiere, die im Wasser leben, atmen mit Hilfe von Kiemen, an denen ständig frisches Wasser vorbeifließt.

Die Kiemen sind stark verästelt, so dass die Oberfläche für denGasaustausch möglichst groß und die Strecke für die Diffusion möglichst kurz ist.

Polychaeten (meereslebende Ringelwürmer), Meeresschnecken und wasserlebende Larvenvon Insekten und Amphibien haben meist büschel- oder federförmige Kiemen, die ins Wasser ausgestreckt werden.

Bei Fischen sind die Verästelungen auf denKiemenblättchen so angeordnet, dass zwischen Blut und Wasser nur zwei Zellschichten liegen – die eine ist die Wand der Kapillaren, die andere gehört zum Epithel derKiemen. Bei manchen Landbewohnern, z.

B.

bei Regenwürmern, erfolgt die Atmung über Kapillaren dicht unter der Haut.

Frösche atmen sowohl mit der Haut als auch mit ihrerLunge.

Insekten besitzen Tracheen.

Das sind feine Luftkanäle, die an der Körperoberfläche nach außen münden und sich im Gewebe verzweigen, um Luft zu den innerenOrganen zu leiten.

Reptilien und Säuger atmen weitgehend mit Hilfe ihrer Lungen.

Vögel besitzen zusätzlich Luftsäcke in der Körperhöhle und in Knochen, die mit der Lungeverbunden sind und die Lungenatmung unterstützen. Wasserlebende Säugetiere besitzen eine Reihe von Anpassungen zur Blutspeicherung, damit sie möglichst lange tauchen können, ohne Luft zu holen.

Das Blutvolumen jeKilogramm Körpergewicht und die Konzentration der Erythrozyten im Blut ist bei Walen und Robben deutlich höher als beim Menschen.

Deshalb wird das Gewebe dieserTiere nachhaltig mit Sauerstoff versorgt.

Wenn eine Robbe taucht, verlangsamt sich ihr Herzschlag auf wenige Schläge in der Minute.

Bei den besten Tauchern unter denRobben setzt eine größere Milz zusätzliche Erythrozyten ins Blut frei und speichert sie beim Auftauchen wieder. 4 ATMUNG DES MENSCHEN Lunge des MenschenDer rechte Lungenflügel weist drei Lappen auf, der linke zwei; zwischen den Flügeln liegt das Herz.

Die beiden Äste der Luftröhre,Bronchien genannt, verzweigen sich in den Lungenflügeln zu immer kleineren luftführenden Gefäßen.

Diese enden in Alveolen,winzigen Lungenbläschen, die von Kapillaren umgeben sind.

Wenn sich die Alveolen mit eingeatmeter Luft füllen, diffundiertSauerstoff ins Blut der Kapillaren und wird vom Herz in die Körpergewebe gepumpt.

Kohlendioxid diffundiert aus dem Blut in dieLunge und wird ausgeatmet.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Beim Menschen wird die Lungenatmung von Brustkorb (Thorax) und Zwerchfell unterstützt.

Die Lunge wird durch den äußeren Luftdruck eng an die innere Brustkorbwandgedrückt.

Dehnt sie sich mit dem Brustkorb aus, entsteht ein Unterdruck, der in die oberen Atemwege Luft strömen lässt.

Vor dem Einatmen sind die Rippen nach vorn undunten gerichtet.

Werden sie von der Zwischenrippenmuskulatur angehoben, erweitert sich der Brustkorb.

Eine weitere Vergrößerung des Brustkorbvolumens ergibt sichdurch die Kontraktion des Zwerchfells, das im entspannten Zustand nach oben gewölbt ist.

Entspannen sich die Muskeln beim Ausatmen wieder, wird die Luft aus der Lungegedrückt.. »