Wo findet der Gasaustausch beim Atmen statt? Gasaustausch in Gewebe und Lunge

Gasaustausch

Um die lebenswichtige Aktivität zwischen Körper und Körper sicherzustellen Umfeld Der Gasaustausch muss kontinuierlich erfolgen. Aerobe Organismen nehmen durch Diffusion Sauerstoff auf (aus dem Wasser, in dem er gelöst ist, oder aus der Atmosphäre) und geben Kohlendioxid ab. Die Atemoberfläche, auf der der Gasaustausch stattfindet, muss sein:

Durchlässig für O 2 und CO 2 ;

Fein – die Diffusion ist nur über kurze Distanzen wirksam;

Nass – diese Gase diffundieren in Lösung;

Groß – um eine ausreichende Gasaustauschrate aufrechtzuerhalten.

Der Stoffwechsel von Pflanzen ist gering und sie benötigen relativ wenig Sauerstoff. Der Gasaustausch erfolgt durch Diffusion von Gasen über die gesamte Oberfläche; Bei großen Pflanzen werden hierfür Blattspalten und Risse in der Rinde genutzt. Chlorophyllhaltige Zellen können den gerade produzierten Sauerstoff für die Atmung verbrauchen.

Bei einzelligen Tieren erfolgt der Gasaustausch durch Zellmembran. Auch die primitivsten vielzelligen Organismen – Hohlwürmer, Plattwürmer – decken ihren Sauerstoffbedarf, indem sie ihn in jede Zelle aufnehmen, die mit der Umwelt in Kontakt kommt.

In komplexeren Organismen kommt es vor große Menge Zellen haben keinen Kontakt mit der Umgebung und eine einfache Diffusion wird wirkungslos. Erfordert etwas Besonderes Atmungssystem, das effektiv Sauerstoff absorbiert und Kohlendioxid freisetzt. In der Regel ist dieses System mit dem Kreislaufsystem verbunden, das für die Sauerstoffversorgung von Geweben und Zellen sorgt. Die Löslichkeit von Sauerstoff im Blut beträgt 0,2 ml pro 100 ml Blut, aber das Vorhandensein von Atemfarbstoffen kann die Effizienz dieses Prozesses um das Zehn- und Hundertfache steigern. Das bekannteste Atmungspigment ist Hämoglobin.

Schauen wir uns einige der typischsten Atmungssysteme an.

Luft dringt durch spezielle Öffnungen – Spirakel – in den Körper von Insekten ein. Sie münden in Lufthöhlen, aus denen spezielle Röhren herausragen – die Luftröhre. Die Luftröhre ist mit Chitin verstärkt und bleibt immer offen. In jedem Körperabschnitt verzweigen sie sich in zahlreiche kleine Röhren – Tracheolen, durch die Sauerstoff direkt zu den Geweben fließt; Es ist nicht erforderlich, es mit Blut zu transportieren. Die Tracheolen sind mit wässriger Flüssigkeit gefüllt, durch die Sauerstoff und Kohlendioxid diffundieren. Bei aktiver Muskelarbeit wird Flüssigkeit in das Gewebe aufgenommen und Sauerstoff gelangt in gasförmigem Zustand direkt zu den Zellen. Das tracheale Atmungssystem ist sehr effektiv, aber das Vorhandensein eines Diffusionsprozesses in der Atmungskette begrenzt die Größe des Insekts (genauer gesagt seine Dicke).

Der Gasaustausch bei Fischen erfolgt mit Hilfe spezieller Atmungsorgane – Kiemen. Jede Kieme wird von einem vertikalen Knorpel – einem Kiemenbogen – getragen. Bei Knochenfischen besteht der Kiemenbogen aus Knochengewebe. Von der über dem Kiemenbogen liegenden Scheidewand erstreckt sich eine Reihe horizontaler Falten – Kiemenfilamente, auf denen jeweils vertikale sekundäre Blütenblätter gebildet werden. Die freien Ränder der Kiemensepten sind verlängert und wirken als Faltklappen. Wenn der Boden der Mundhöhle und des Rachens absinkt, nimmt der Druck in ihnen ab und Wasser strömt durch den Mund in die Kiemen und spritzt. Das Ventil verhindert, dass Wasser von der anderen Seite in die Kiemen eindringt. Zahlreiche die Kiemen durchdringende Kapillaren werden hier mit Sauerstoff gesättigt und vereinigen sich zu Kiemenarterien, die sauerstoffreiches Blut aus den Kiemen transportieren. Beachten Sie, dass das Atmungssystem von Knochenfischen weiter entwickelt ist als das von Knorpelfischen, da bei Knochenfischen die Kiemen eine größere Oberfläche haben und die Bewegung des Blutes in Richtung des Wasserflusses mehr bietet effizienter Austausch Gase

Amphibien nehmen Sauerstoff auf drei Wegen auf: über die Haut, den Mund und die Lunge. Bei der Haut- und Mundatmung wird das Gas vom feuchten Epithel der Haut absorbiert bzw Mundhöhle. Die sichtbaren Bewegungen der Kehle des Frosches sind Mundatmung. Die durch den Mund eintretende Luft kann auch über Kehlkopf, Luftröhre und Bronchien in die Lunge gelangen. Die Lunge des Frosches besteht aus zwei hohlen Säcken, deren Wände zahlreiche Falten bilden, die von Blutkapillaren durchzogen sind. Ergebend Muskelkontraktionen Das Ein- und Ausatmen erfolgt, die Lunge füllt sich mit Luft, Sauerstoff gelangt daraus ins Blut.

U höhere Formen Bei Wirbeltieren fehlt die Hautatmung; die Lunge wird zum Hauptatmungsorgan. Sie haben eine viel größere Anzahl von Falten als die Lunge von Amphibien. Vögel haben auch Luftsäcke, dank derer sauerstoffreiche Luft sowohl beim Ein- als auch beim Ausatmen durch die Lunge strömt; Dies erhöht die Effizienz des Gasaustausches.

Bei Säugetieren gelangt die Luft durch die Nasenlöcher; Kleine Härchen fangen Fremdpartikel ein, und das Flimmerepithel, das die Nasengänge auskleidet, befeuchtet die Luft, erwärmt sie und fängt auch Partikel ein, die es geschafft haben, durch die Härchen zu schlüpfen. Von der Nase gelangt Luft in den Rachenraum und dann in den Kehlkopf. Die Knorpelklappe (Epiglottis) schützt die Atemwege vor eindringender Nahrung. In der Kehlkopfhöhle gibt es Stimmbänder; wenn ausgeatmete Luft durch die Stimmritze strömt, Schallwellen. Wenn sich die Spannung der Bänder ändert, ändert sich auch die Tonhöhe des erzeugten Tons.

Vom Kehlkopf gelangt Luft in die röhrenförmige Luftröhre. Seine Wände sind mit Flimmerepithel bedeckt, das Staubpartikel und Mikroben sammelt, die in die Luftröhre gelangen. Die Wände der Luftröhre (sowie des Kehlkopfes) bestehen aus Knorpelgewebe, wodurch sie beim Einatmen nicht abfallen. Am unteren Ende verzweigt sich die Luftröhre in zwei Bronchien. Die Bronchien teilen sich in dünnere Bronchiolen; im kleinsten von ihnen (Durchmesser 1 mm oder weniger) Knorpelgewebe abwesend. Die Bronchiolen verzweigen sich wiederum in zahlreiche Alveolargänge, die in ausgekleideten Säcken enden Bindegewebe, – Alveolen. Die Lunge eines Säugetiers kann Hunderte Millionen Alveolen enthalten, deren Gesamtoberfläche groß genug ist, um ein ganzes Fußballfeld zu bedecken. Die Dicke der Alveolarwand beträgt nur 0,0001 mm. Die Außenseite der Alveolen ist mit einem dichten Netz aus Blutkapillaren bedeckt. Vom feuchten Epithel aufgenommen, diffundiert Sauerstoff in das Blutplasma und verbindet sich dort mit Hämoglobin. Kohlendioxid diffundiert in die entgegengesetzte Richtung. Der Durchmesser der Kapillaren ist kleiner als der Durchmesser der roten Blutkörperchen; Dadurch wird ein enger Kontakt der roten Blutkörperchen mit der Oberfläche der Alveolen gewährleistet.

Die Lunge ist von der Brustwand getrennt Pleurahöhle. Es ist luftundurchlässig; der Druck darin beträgt 3–4 mm Hg. Kunst. niedriger als in der Lunge, wodurch diese fast den gesamten Brustkorb ausfüllt. Die Beatmung der Lunge erfolgt durch die gleichzeitige Kontraktion des Zwerchfells und der äußeren Interkostalmuskulatur. Das Brustvolumen nimmt zu, der Druck sinkt und Luft dringt ein. Beim Ausatmen kehren das Zwerchfell und die äußeren Muskeln in ihre vorherige Position zurück und die inneren Interkostalmuskeln ziehen sich zusammen. Der Brustkorb verkleinert sich und Luft wird aus der Lunge verdrängt. Bei größerer körperlicher Anstrengung wird die Ausatmung aktiver und erfordert einen zusätzlichen Energieaufwand.

Wenn die Luft nicht ausreichend mit Sauerstoff gesättigt ist (z. B. hoch in den Bergen), beginnt Hypoxie, die sich in Unwohlsein und einem Gefühl extremer Müdigkeit äußert. Mit der Zeit kann sich das Atmungssystem an einen niedrigen Sauerstoffgehalt anpassen – in solchen Fällen soll sich der Körper an die neuen Bedingungen gewöhnt haben.

Säugetiere, die längere Zeit unter Wasser bleiben können (Wale, Robben), reduzieren beim Tauchen reflexartig ihre Herzfrequenz, ihre Blutkanäle verengen sich und nur die lebenswichtigsten Organe werden mit Blut versorgt. Der erste Atemzug nach dem Auftauchen dient als Signal zur Erhöhung der Herzfrequenz.

Die Atmung ist ein integraler und lebenswichtiger Prozess für jeden lebenden Organismus. Um Organe und Gewebe mit Sauerstoff zu sättigen, ist eine optimale Luftzusammensetzung erforderlich richtige Arbeit menschlicher Körper. In diesem Fall gesunder Körper fühlt sich fröhlich und aktiv, ohne pathologische Anzeichen einer Hypoxie.

Physiologischer Atem

Gasaustauschprozesse in Lunge und Gewebe stellen eine komplexe Kette biochemischer Reaktionen und Verbindungen dar. Luft dringt durch die oberen Atemwege in die unteren Abschnitte ein. Bronchialbaum dirigiert Gasgemisch zu ihren letzten Punkten – den Alveolen. Die Alveolen bestehen aus Alveolozyten, die von innen mit einem Tensid – Tensid – ausgekleidet sind und von außen von einer Basalschicht bedeckt sind.

Die gesamte Oberfläche der Lunge scheint von einem Netzwerk eng anliegender Kapillaren umgeben zu sein, durch deren Gefäßwand so viel für den Körper notwendig Sauerstoff. Die Grenze zwischen der Alveolarwand und der Kapillarwand ist sehr klein – 1 Mikrometer, was einen vollständigen Prozess gewährleistet, bei dem der Gasaustausch stattfindet.

Der Vorgang der Inhalation erfolgt durch Kontraktion der Brustmuskulatur, einschließlich des Zwerchfells, eines großen Muskels, der sich am Rand der Brust- und Bauchhöhle befindet. Wenn es sich zusammenzieht, wird das Luftgemisch aufgrund des Unterschieds zwischen atmosphärischem und intrathorakalem Druck gepumpt. Die Ausatmung hingegen erfolgt passiv, dank der Elastizität der Lunge. Die Ausnahme ist aktiv Übungsstress, wenn eine Person die Arbeit der glatten Muskeln und der Skelettmuskulatur stärkt und sie gewaltsam zusammenzieht.

Kontrollzentrum

Der Prozess des Gasaustausches in der Lunge erfolgt durch die Regulierung des Zentralnervensystems nervöses System. Im Stammteil des Gehirns, der an der Grenze zum Rückenmark liegt, finden sich Konglomerate Nervenzellen– Sie tragen zur Einatmungs- und Austrittsphase bei und geben besondere Impulse.

Dieser Abschnitt wird Atemzentrum genannt. Seine Besonderheit liegt in seiner Autonomie – Impulse werden automatisch erzeugt, was die Atmung einer Person im Schlaf erklärt. Wenn der Kohlendioxidgehalt im Blut ansteigt, regt das Atemzentrum die Einatmung an, wobei bei der Dehnung der Lunge ein aktiver Gasaustausch zwischen dem Blut und den Zellen der Alveolen stattfindet.

In der Großhirnrinde, im Hypothalamus, im Pons und im Rückenmark gibt es Ansammlungen von Nervenzellen, die für die willkürliche Regulierung der Atmung verantwortlich sind. Sie sind jedoch ständig durch Nervenfasern des Hauptatemzentrums im Rumpf verbunden, bei Beschädigung kommt es zu einem Atemstillstand.

Mechanismus

Alveolozyten und die Gefäßwand dienen als Brücke, über die der Gasaustausch stattfindet. Sauerstoff strömt in Richtung des Kapillarnetzes und Kohlendioxid in die Alveolen - dies wird durch den Druckunterschied zwischen Luft und Blut erklärt. Das Muster der Gasdiffusion folgt den Gesetzen der Physik.

Der einströmende Sauerstoff bindet an das Protein der roten Blutkörperchen – Hämoglobin. Diese Verbindung wird Oxyhämoglobin genannt und das damit gesättigte Blut ist arteriell. Es wird in den linken Vorhof und die linke Herzkammer geschoben, von wo aus es über die Aorta und ihre Äste an die Organe abgegeben wird.

Die oxidierten Verbindungen werden dann in venösen Shunts gesammelt und über die Hohlvene, den rechten Vorhof und die Herzkammer an das Atmungssystem abgegeben. Dieser Prozess soll den Gasaustausch im Gewebe fördern, es kommt zu einer Sättigung und Wiederaufnahme von Stoffwechselprodukten.

Der Gasaustausch im Gewebe ist ein blitzschneller Prozess, der in 0,1 s abgeschlossen ist. Der Körper ist so konzipiert, dass er in so kurzer Zeit in der Lage ist, die wichtigsten lebenswichtigen Funktionen des Körpers zu erfüllen. Wenn die Sauerstoffspannung im Gewebe abnimmt, entwickelt sich eine Pathologie namens Hypoxie. Es kann ein Anzeichen für einen Verstoß sein:

• Ventilationskapazität des Lungengewebes.
• Kreislaufversagen.
• Nicht volle Funktionsfähigkeit des Enzymsystems.

Die Funktionen der Atemwege sind vielfältig und umfassen nicht nur die Regulierung der Blutgase, sondern auch die Immunantwort Puffersystem und Säure-Basen-Status, Ausscheidung toxischer Substanzen, rheologische Eigenschaften des Blutes.

GASAUSTAUSCH (biologisch), der Austausch von Gasen zwischen dem Körper und der äußeren Umgebung während der Atmung. Sauerstoff (O2) gelangt in den Organismus und wird dann zur Oxidation von am Stoffwechsel beteiligten Verbindungen verwendet; Dadurch wird die lebensnotwendige Energie freigesetzt und es entstehen Endprodukte des Stoffwechsels, darunter Kohlendioxid (CO 2) und eine geringe Menge anderer gasförmiger Verbindungen. Organismen beziehen das benötigte O2 entweder aus der Atmosphäre oder aus Wasser, in dem es gelöst ist. Der Gasaustausch erfolgt durch Diffusion von Gasen direkt durch die Zelloberfläche.

Gasaustausch bei Tieren. Bei Protozoen, Hohltieren und Würmern erfolgt der Gasaustausch über die Körperhülle. Bei Insekten und Spinnentieren entsteht ein Röhrensystem (Luftröhre), mit dessen Hilfe O 2 direkt dem Körpergewebe zugeführt wird. Bei Krebstieren, Fischen und einigen anderen Organismen dienen die Kiemen dem Gasaustausch und bei den meisten Wirbeltieren die Lunge. Bei Amphibien sind neben der Lunge auch die Haut und das die Mundhöhle auskleidende Epithel am Gasaustausch beteiligt.

Bei vielen Tieren und Menschen erfolgt der Gasaustausch unter Beteiligung von Atemfarbstoffen (Metalloproteinen des Blutes oder der Hämolymphe), die reversibel an O2 binden und als dessen Träger dienen können. Bei hohen O2-Konzentrationen bindet das Pigment es leicht, bei niedrigen Konzentrationen gibt es es frei (an der O2-Bindung sind hauptsächlich Eisen- oder Kupferionen beteiligt). Bei Wirbeltieren und vielen wirbellosen Tieren handelt es sich bei diesem Pigment um Hämoglobin; bei einer Reihe von Wirbellosen um Hämocyanin, Hämoerythrin und Chlorquorin. Nur ein kleiner Teil (etwa 5 %) des gesamten CO 2, das aus den Zellen ins Blut gelangt, befindet sich in gelöstem Zustand; sein Hauptteil (ca. 80 %) wird unter Beteiligung des Enzyms Carboanhydrase in Kohlensäure umgewandelt, die in Carbonat- und Bicarbonationen zerfällt; somit besteht ein Gleichgewicht zwischen gelöstem CO 2, H 2 CO 3, HCO - 3 und CO 2- 3. Darüber hinaus kann 6–7 % CO 2 auch mit den Aminogruppen von Proteinen (einschließlich Hämoglobin) interagieren und Carbaminverbindungen bilden. Das Verhältnis von aus dem Körper entferntem CO 2 zu gleichzeitig aufgenommenem O 2 wird als Atmungskoeffizient bezeichnet und beträgt etwa 0,7 für die Oxidation von Fetten, 0,8 für die Oxidation von Proteinen und 1,0 für die Oxidation von Kohlenhydraten. Die beim Verzehr von 1 Liter O 2 freigesetzte Energiemenge beträgt 20,9 kJ (5 kcal) bei der Oxidation von Kohlenhydraten und 19,7 kJ (4,7 kcal) bei der Oxidation von Fetten. Somit ist es möglich, aus dem O 2 -Verbrauch pro Zeiteinheit und dem Atmungskoeffizienten die im Körper freigesetzte Energiemenge zu berechnen und die Intensität der in allen Organen und Geweben ablaufenden Redoxprozesse abzuschätzen.

Der Gasaustausch bei Tieren nimmt mit sinkender Körpertemperatur ab und nimmt zu, wenn sie steigt. Beim Menschen kann der O2-Verbrauch von 200–300 ml/min im Ruhezustand auf 2000–3000 ml/min bei körperlicher Arbeit und bei gut trainierten Sportlern auf bis zu 5000 ml/min ansteigen. Dementsprechend steigen die CO 2 -Freisetzung und der Energieverbrauch; Es finden Verschiebungen statt respiratorischer Quotient. Die vergleichsweise Konstanz des Gasaustausches wird durch die adaptiven (kompensatorischen) Reaktionen der am Gasaustausch beteiligten Körpersysteme gewährleistet und direkt und indirekt vom Nervensystem reguliert Hormonsystem. Der Gasaustausch bei Menschen und Tieren wird unter Bedingungen völliger Ruhe, auf nüchternen Magen und bei einer Temperatur von 18–22 °C untersucht. Bei der Untersuchung des Gasaustausches werden das Volumen der ein- und ausgeatmeten Luft und deren Zusammensetzung bestimmt (mit Hilfe von Gasanalysatoren), wodurch die Menge an verbrauchtem O 2 und freigesetztem CO 2 berechnet werden kann. Siehe auch Atmung, Atmungsorgane.

Lit.: Humanphysiologie. M., 1986. T. 4; West J. Physiologie der Atmung. M., 1988; Eckert R., Randell D., Augustine J. Tierphysiologie. M., 1992. T. 2; Menschliche Physiologie. M., 1996. T. 2. G. G. Isaev.

Der Gasaustausch in Pflanzen geht sowohl mit der Atmung als auch mit der Photosynthese einher: Bei der Photosynthese wird CO 2 absorbiert und O 2 freigesetzt, bei der Atmung umgekehrt. Wie alle lebenden Organismen atmen Pflanzen 24 Stunden am Tag, Photosynthese findet jedoch nur im Licht statt. Tagsüber verläuft die Photosynthese in der Regel schneller als die Atmung, abends nimmt ihre Geschwindigkeit ab und ab einem bestimmten Moment wird sie schneller gleiche Geschwindigkeit Die Atmung erfolgt gleichzeitig. In diesem Fall wird der Gasaustausch nicht erfasst (Kompensationszustand). Bei weiterer Abnahme der Beleuchtung beginnt die Atmung zu überwiegen und im Dunkeln erfolgt nur noch die Freisetzung von CO 2, das durch die Atmung entsteht.

Der Gasaustausch von Blättern, jungen Stängeln und Blüten erfolgt über Spaltöffnungen (durch Öffnen und Schließen der Stomata reguliert die Pflanze die Geschwindigkeit des Gasaustauschs). An alten Stängeln werden die Stomata immer durch offene Lentizellen (Löcher im Pfropfen) ersetzt, sodass die Pflanze den Gasaustausch alter Stängel nicht regulieren kann. Die Geschwindigkeit des Gasaustauschs ist bei Pflanzen verschiedener Arten, in verschiedenen Organen und Geweben derselben Pflanze unterschiedlich. Es hängt davon ab externe Faktoren Und physiologischer Zustand Zellen. Die Photosynthese- oder Atmungsrate einer bestimmten Pflanze oder eines bestimmten Organs wird durch die Menge an freigesetztem oder absorbiertem O 2 oder CO 2 bestimmt.

Was ist Gasaustausch? Fast kein Lebewesen kommt ohne aus. Der Gasaustausch in der Lunge und im Gewebe sowie im Blut trägt zur Ernährung der Zellen bei Nährstoffe. Dank ihm erhalten wir Energie und Vitalität.

Was ist Gasaustausch?

Lebende Organismen brauchen Luft, um zu existieren. Es ist ein Gemisch aus vielen Gasen, deren Hauptanteile Sauerstoff und Stickstoff sind. Beide Gase sind wesentliche Bestandteile für die Gewährleistung des normalen Funktionierens von Organismen.

Während der Evolution verschiedene Typen haben ihre eigenen Geräte entwickelt, um sie zu gewinnen, einige haben Lungen entwickelt, andere haben Kiemen und wieder andere verwenden nur die Haut. Mit Hilfe dieser Organe findet ein Gasaustausch statt.

Was ist Gasaustausch? Es ist ein Prozess der Interaktion Außenumgebung und lebende Zellen, bei denen der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid stattfindet. Beim Atmen gelangt neben der Luft auch Sauerstoff in den Körper. Es ist an der Sättigung aller Zellen und Gewebe beteiligt oxidative Reaktion Es entsteht Kohlendioxid, das zusammen mit anderen Stoffwechselprodukten aus dem Körper ausgeschieden wird.

Gasaustausch in der Lunge

Täglich atmen wir mehr als 12 Kilogramm Luft ein. Dabei hilft uns die Lunge. Sie sind das voluminöseste Organ und können in einem tiefen Atemzug bis zu 3 Liter Luft aufnehmen. Der Gasaustausch in der Lunge erfolgt mit Hilfe von Alveolen – zahlreichen Blasen, die mit Blutgefäßen verflochten sind.

Luft gelangt über die oberen Atemwege in sie und strömt durch die Luftröhre und die Bronchien. Mit den Alveolen verbundene Kapillaren nehmen Luft auf und verteilen sie im gesamten Kreislaufsystem. Gleichzeitig geben sie Kohlendioxid an die Lungenbläschen ab, das mit der Ausatmung den Körper verlässt.

Der Austauschprozess zwischen Alveolen und Blutgefäßen wird als bilaterale Diffusion bezeichnet. Dies geschieht in wenigen Sekunden und erfolgt aufgrund des Druckunterschieds. Mit Sauerstoff angereichert atmosphärische Luft Es ist größer und strömt zu den Kapillaren. Kohlendioxid hat einen geringeren Druck und wird daher in die Alveolen gedrückt.

Verkehr

Ohne das Kreislaufsystem wäre der Gasaustausch in Lunge und Gewebe nicht möglich. Unser Körper wird von vielen Blutgefäßen unterschiedlicher Länge und Durchmesser durchzogen. Sie werden durch Arterien, Venen, Kapillaren, Venolen usw. dargestellt. In den Gefäßen zirkuliert ständig Blut und erleichtert den Austausch von Gasen und Stoffen.

Der Gasaustausch im Blut erfolgt über zwei Kreislaufkreisläufe. Beim Atmen beginnt sich die Luft in einem großen Kreis zu bewegen. Es wird im Blut transportiert, indem es an ein spezielles Protein namens Hämoglobin bindet, das in roten Blutkörperchen vorkommt.

Von den Alveolen gelangt die Luft in die Kapillaren und dann in die Arterien, direkt zum Herzen. In unserem Körper spielt es die Rolle einer leistungsstarken Pumpe, die sauerstoffreiches Blut zu Geweben und Zellen pumpt. Sie wiederum geben mit Kohlendioxid gefülltes Blut ab und leiten es durch Venolen und Venen zurück zum Herzen.

Beim Durchströmen des rechten Vorhofs schließt venöses Blut einen großen Kreis. Es beginnt im rechten Ventrikel. Durch ihn wird Blut in die Arterien, Arteriolen und Kapillaren gepumpt, wo es Luft mit den Alveolen austauscht, um den Zyklus erneut zu beginnen.

Austausch im Gewebe

Wir wissen also, was der Gasaustausch zwischen Lunge und Blut ist. Beide Systeme transportieren und tauschen Gase aus. Aber die Schlüsselrolle kommt den Stoffen zu. Die wichtigsten Prozesse, die die verändern chemische Zusammensetzung Luft.

Sättigt die Zellen mit Sauerstoff, der in sie gelangt ganze Zeile Redoxreaktionen. In der Biologie werden sie Krebszyklus genannt. Für ihre Umsetzung werden Enzyme benötigt, die auch im Blut vorkommen.

Dabei entstehen Zitronensäure, Essigsäure und andere Säuren, Produkte zur Oxidation von Fetten, Aminosäuren und Glukose. Dies ist einer von die wichtigsten Etappen, das den Gasaustausch im Gewebe begleitet. Dabei wird die für das Funktionieren aller Organe und Systeme des Körpers notwendige Energie freigesetzt.

Sauerstoff wird aktiv zur Durchführung der Reaktion genutzt. Es oxidiert nach und nach und verwandelt sich in Kohlendioxid – CO 2 , das von Zellen und Geweben ins Blut und dann in die Lunge und die Atmosphäre freigesetzt wird.

Gasaustausch bei Tieren

Der Aufbau des Körpers und der Organsysteme vieler Tiere variiert erheblich. Säugetiere sind dem Menschen am ähnlichsten. Kleine Tiere wie Planarien verfügen über kein komplexes Stoffwechselsystem. Sie nutzen ihre äußere Hülle zum Atmen.

Amphibien atmen mit Haut, Mund und Lunge. Bei den meisten im Wasser lebenden Tieren erfolgt der Gasaustausch über Kiemen. Sie sind dünne Platten, die mit Kapillaren verbunden sind und Sauerstoff aus dem Wasser in diese transportieren.

Arthropoden wie Tausendfüßler, Asseln, Spinnen und Insekten haben keine Lunge. Sie haben auf der gesamten Körperoberfläche Luftröhren, die die Luft direkt zu den Zellen leiten. Dieses System ermöglicht es ihnen, sich schnell zu bewegen, ohne Atemnot und Müdigkeit zu verspüren, da der Prozess der Energiebildung schneller abläuft.

Gasaustausch in Pflanzen

Im Gegensatz zu Tieren umfasst der Gasaustausch im Gewebe von Pflanzen den Verbrauch von Sauerstoff und Kohlendioxid. Bei der Atmung verbrauchen sie Sauerstoff. Pflanzen verfügen hierfür nicht über spezielle Organe, sodass Luft durch alle Körperteile in sie eindringt.

Typischerweise haben die Blätter größte Fläche, und die Hauptluftmenge fällt auf sie. Sauerstoff dringt durch kleine Öffnungen zwischen den Zellen, sogenannte Stomata, in sie ein, wird wie bei Tieren verarbeitet und in Form von Kohlendioxid ausgeschieden.

Eine Besonderheit von Pflanzen ist ihre Fähigkeit zur Photosynthese. So können sie mit Hilfe von Licht und Enzymen anorganische Bestandteile in organische umwandeln. Bei der Photosynthese wird Kohlendioxid absorbiert und Sauerstoff produziert, Pflanzen sind also echte „Fabriken“ zur Luftanreicherung.

Besonderheiten

Der Gasaustausch ist eine der wichtigsten Funktionen jedes lebenden Organismus. Es erfolgt über die Atmung und den Blutkreislauf und fördert die Energiefreisetzung und den Stoffwechsel. Die Besonderheit des Gasaustausches besteht darin, dass er nicht immer auf die gleiche Weise abläuft.

Erstens ist es ohne Atmung nicht möglich; ein vierminütiges Anhalten kann zu Funktionsstörungen der Gehirnzellen führen. Dadurch stirbt der Körper. Es gibt viele Krankheiten, bei denen der Gasaustausch beeinträchtigt ist. Gewebe erhalten nicht genügend Sauerstoff, was ihre Entwicklung und Funktion verlangsamt.

Es wird auch ein ungleichmäßiger Gasaustausch beobachtet gesunde Menschen. Mit zunehmender Muskelarbeit steigt sie deutlich an. In nur sechs Minuten erreicht er die maximale Leistung und bleibt dabei. Mit zunehmender Belastung kann es jedoch zu einem Anstieg der Sauerstoffmenge kommen, was sich ebenfalls unangenehm auf das Wohlbefinden des Körpers auswirkt.