Biologie: 2.1 Atmungssystem PDF

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 Zurück zur Webseite  Einstellungen    Als erledigt kennzeichnen Länge: Anatomie von Lunge und Atemwegen Die menschliche Lunge besteht aus zwei Lungen*ügeln, wobei der rechte aus drei Lungenlappen besteht, der linke dagegen jedoch nur aus zwei – weil hier das Herz einen größeren Platz einnimmt. Die Atemwege lassen sich gut anhand des Weges beschreiben, den die Luft vom Einatmen bis zum Gasaustausch in der Lunge nimmt. Dabei wird die Luft über Nase oder Mund eingeatmet, befeuchtet und vor allem in der Nase erwärmt und von Partikeln befreit. Anschließend erreicht sie über den Rachen und den Kehlkopf die Luftröhre. Die beim Menschen rund 11 cm lange Luftröhre wird mit Knorpelspangen offengehalten und feuchtet mit ihrem Flimmerepithelbesatz die Luft an. Schlussendlich gelangt die Luft über den linken und rechten Hauptbronchus in die sich immer weiter aufzweigenden Bronchien und deren weitere Verästelungen, die Bronchiolen, bis sie schließlich die Lungenbläschen (Alveolen) erreicht, in denen der lebenswichtige Gasaustausch stattTndet. Hier wird O2 aus der Luft per Diffusion durch die Alveolarmembran an das Blut abgegeben, während auf umgekehrtem Wege das CO2 aus dem Blut in die Alveole gelangt und schließlich abgeatmet wird. Man kann die Atemwege somit auch grob in luftleitende (Konvektion) und gasaustauschende (Diffusion) Abschnitte unterteilen. Obere Atemwege Nasenhöhle Rachen Kehlkopf Untere Atemwege Luftröhre Bronchien Lunge Anmerkung: Aspirierte (= bei der Einatmung in die Atemwege eingedrungene) Fremdstoffe nehmen meist den Weg in den rechten Hauptbronchus. Der Grund dafür ist in der Anatomie zu Tnden: da das Herz im Brustkorb für gewöhnlich auf der linken Seite liegt, ist der linke Hauptbronchus etwas nach oben verlagert und zweigt Xacher ab als der rechte Hauptbronchus. Folglich nehmen Fremdkörper den „einfacheren“ Weg durch den steileren rechten Hauptbronchus. Funktionelle Aspekte der Atmung Der Prozess des Einatmens funktioniert durch aktives Heben der Rippen bzw. Senken des Zwerchfells, wodurch sich der Brustraum vergrößert und die Luft durch den entstehenden Unterdruck regelrecht eingesaugt wird. Das Ausatmen dagegen ist ein passiver Vorgang, der durch Entspannung der Muskulatur erreicht wird. Die durchschnittliche Atemfrequenz beträgt 12–15 Atemzüge pro Minute. Geregelt wird die Atmung grundsätzlich über den Hirnstamm (Atemzentrum in der Medulla oblongata), der unter anderem Informationen von CO2-Rezeptoren aus der Halsschlagader und der Aorta erhält und so die Atmung entsprechend steuern kann. Anmerkung: Während die Einatemluft 78 % Stickstoff (N2), 21 % Sauerstoff (O2) und beinahe 0 % Kohlenstoffdioxid (CO2) enthält, Tnden sich in der Ausatemluft 78 % N2, 17 % O2 und 4 % CO2. Wichtig zu wissen ist auch die Unterscheidung zwischen äußerer und innerer Atmung. Der Begriff äußere Atmung beschreibt dabei den gerade beschriebenen Vorgang, bei dem in der Lunge O2 ins Blut aufgenommen und CO2 wieder abgeatmet wird. Hingegen meint der Begriff innere Atmung oder Zellatmung den Ablauf von Stoffwechselprozessen innerhalb der Zelle, durch die dem Körper in weiterer Z Folge Energie zur Verfügung gestellt wird. Diese beiden Begriffe sollten nicht miteinander verwechselt werden. Wiederholung ist der Schlüssel zum Lernerfolg. Möchtest du diesen Inhalt (erneut) als Video erleben? 03:21 Erweiterung (BETA - Feedback) Nach der Trachea zweigen die Hauptbronchien ab, die den Luftstrom jeweils in den rechten und linken LungenXügel leiten. Der rechte Hauptbronchus ist steiler und weiter als der linke, was erklärt, warum aspiriertes Material häuTger in die rechte Lunge gelangt. Die Hauptbronchien teilen sich weiter in Lappenbronchien (Bronchi lobares) auf, die wiederum in Segmentbronchien (Bronchi segmentales) verzweigen. Diese Segmentbronchien versorgen speziTsche Lungenabschnitte, die als Bronchopulmonalsegmente bezeichnet werden. Von den Segmentbronchien ausgehend, verästeln sich die Atemwege weiter in immer kleinere Röhren, die Bronchiolen genannt werden. Bronchiolen sind kleinste Äste der Atemwege und weisen im Gegensatz zu den größeren Bronchien keine Knorpelspangen mehr auf. Stattdessen sind sie von glatter Muskulatur umgeben, die eine Feinregulierung der Luftzufuhr durch Kontraktion oder Dilatation ermöglicht. Die Bronchiolen gliedern sich in Bronchioli terminales, die die letzten Abschnitte der luftleitenden Atemwege darstellen. Nach den Bronchioli terminales (letzter Abschnitt des luftleitenden Systems der Lunge) folgen die Bronchioli respiratorii, die bereits Alveolen in ihren Wänden tragen und somit den Beginn der gasaustauschenden Atemwege markieren. Diese Bronchioli respiratorii münden in die Ductuli alveolares, schmale Gänge, die zu den Sacculi alveolares führen. Die Sacculi alveolares sind traubenförmige Ansammlungen von Alveolen, die den eigentlichen Ort des Gasaustauschs darstellen. Die gesamte Aufzweigung kann in etwa 23 Generationen von Verzweigungen unterteilt werden, wobei jede Aufzweigung den Luftstrom weiter reduziert und die Luftströmung verlangsamt, bis sie die Alveolen erreicht. Die Alveolen, auch Lungenbläschen genannt, sind der zentrale Ort des Gasaustauschs. Ihre Wand besteht aus zwei Hauptzelltypen: den Typ-I-Pneumozyten und den Typ-II-Pneumozyten. Typ-I-Pneumozyten sind Xache Zellen, die etwa 95% der AlveolaroberXäche bedecken und eine extrem dünne Barriere zwischen Luft und Blut bilden, was den elzienten Gasaustausch ermöglicht. Typ-II-Pneumozyten hingegen sind kubische Zellen, die den restlichen Teil der OberXäche ausmachen und für die Produktion von Surfactant verantwortlich sind. Surfactant, ein komplexes Gemisch aus Phospholipiden und Proteinen, reduziert die OberXächenspannung innerhalb der Alveolen und verhindert somit deren Kollaps bei der Ausatmung. Die Blut-Luft-Schranke, die den Gasaustausch ermöglicht, ist eine ultradünne Struktur, die aus der Basalmembran der Alveolarzellen, den Endothelzellen der Kapillaren und dem dazwischenliegenden Interstitium besteht. Diese Schranke ist weniger als 0,5 µm dick, was die Diffusion von Sauerstoff und Kohlendioxid begünstigt. Ein wichtiger Aspekt der Elzienz dieses Systems  ist die enorm große AustauschXäche, die in beiden Lungen zusammen etwa 70 bis 100 Quadratmeter beträgt, was der Größe eines Tennisplatzes entspricht. Die Atmung wird hauptsächlich durch das Zwerchfell gesteuert, welches bei der Inspiration kontrahiert und den Brustkorb nach unten zieht, wodurch das Lungenvolumen vergrößert wird. Diese Bewegung wird durch die externen Zwischenrippenmuskeln unterstützt, die den Brustkorb anheben. Bei verstärkter Atmung, etwa während körperlicher Anstrengung, werden zusätzlich die Hilfsmuskeln der Atmung, wie die Treppenmuskeln (Musculi scaleni) und der Kopfnickermuskel (Musculus sternocleidomastoideus), aktiviert. Der Gasaustausch in den Alveolen erfolgt durch einfache Diffusion, die durch die Partialdruckdifferenzen von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen der Alveolarluft und dem kapillären Blut angetrieben wird. Der Sauerstoffpartialdruck (pO2) in den Alveolen liegt normalerweise bei etwa 100 mmHg, während der pCO2 etwa 40 mmHg beträgt. Diese Druckverhältnisse ermöglichen eine effektive Sauerstoffaufnahme in das Blut und die Abgabe von Kohlendioxid in die Ausatemluft. Die Atmung wird durch das Atemzentrum in der Medulla oblongata reguliert, das die Signale von Chemorezeptoren empfängt, die den CO2-Gehalt (und indirekt den pH-Wert) des Blutes überwachen. Eine Erhöhung des pCO2 oder eine Abnahme des pH-Werts (Azidose) führt zu einer verstärkten Atemtätigkeit, um den CO2-Gehalt zu reduzieren und den pH-Wert zu normalisieren. Hierbei spielen periphere Chemorezeptoren in den Karotissinus und im Aortenbogen eine wichtige Rolle, die empTndlich auf Veränderungen des pO2, pCO2 und pH reagieren. Ein weiterer Aspekt der Atemregulation ist der Hering-Breuer-Re*ex, der eine Überdehnung der Lunge während der Inspiration verhindert. Mechanosensoren in der Lunge senden dabei inhibitorische Signale an das Atemzentrum, um den Inspirationsprozess zu beenden und die Ausatmung einzuleiten. Bsp.: Störungen in der Funktion des Atmungssystems können zu einer Vielzahl von Erkrankungen führen. Beispielsweise kann ein Mangel an Surfactant, wie er bei Frühgeborenen vorkommt, zum Atemnotsyndrom des Neugeborenen führen, bei dem die Alveolen kollabieren und der Gasaustausch erheblich beeinträchtigt ist. Ein weiteres klinisch relevantes Beispiel ist der Pneumothorax, bei dem Luft in den Pleuraspalt eindringt und die Lunge kollabieren lässt, was eine sofortige medizinische Intervention erforderlich macht. t ◀ 2. Organ- und Stru... 2.2 Endokrines System ▶... #