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äußere Atmung

Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?

Würde man eine Wertung anlegen, welche Tätigkeit die für uns die Wichtigste ist, würde „atmen“ die unangefochtene Nummer 1 sein. Wir können lange Phasen ohne Nahrung überleben, ca. 3 Tage ohne Wasser auskommen, aber nur wenige Minuten ohne Sauerstoff. Das Wort Inspiration wird in der Medizin für Einatmen verwandt, außerhalb des medizinischen Bereichs für schöpferische Einfälle, Erleuchtung, Eingebung. Allein der Einsatz des Wortes „Inspiration“ in unserer Sprache zeigt die Wichtigkeit des Atemvorgangs!

Innere und äußere Atmung

Der Begriff Atmung steht einerseits für die mechanisch-anatomisch Atmung der Lunge mithilfe des Zwerchfells und der Brustkorbmuskulatur. Auf der anderen Seite versteht man unter Atmung den biochemischen Vorgang der Energiegewinnung aus der Oxidation von Kohlenhydraten (in der inneren Membran der Mitochondrien), die sogenannte Zellatmung. Die Energie wird bei der Zellatmung in Form von ATP freigesetzt.

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Ohne äußere Atmung keine Zellatmung!

Der Sauerstoff gelangt über Diffusion und gerichtete Strömung in das Blut. Aus den Lungenbläschen tritt der Sauerstoff über in die feinen Blutkapillaren, wird dann in den großen Arterien zum Herz geführt und von dort aus im Körper verteilt. Im Blut an das Transportprotein Hämoglobin gebunden, ist es wieder Diffusion, die den Übergang des Sauerstoffs vom Blut in die Zelle ermöglicht.

Diffusion ist auf kurzen Strecken sehr wirksam und extrem schnell, für große Distanzen (Lunge-Herz-großer Zeh) aber nicht geeignet. Hier bedarf es der gerichteten Strömung. Diese Strömung wird durch den unterschiedlichen Sauerstoffpartialdruck und die besonderen Eigenschaften des Hämoglobins aufrechterhalten.

Vorgänge der äußeren Atmung

Atmung erfolgt nicht nur über die Lungen, sondern ebenso über die Haut. Andere Lebewesen nutzen Kiemen (Fische) oder Tracheen (Insekten).

In der Lunge erfolgt der Gasaustausch über in den Körper eine eingestülpte, oft stark gefaltete und damit außerordentlich oberflächenvergrößerte Fläche.

Durch das Einatmen gelangt sauerstoffhaltige Luft durch Mund und Nase in den Körper.

Über die Nasenatmung wird die Atemluft befeuchtet und gefiltert. Über den Rachenraum gelangt die Luft in die Luftröhre und damit über die Bronchien in die Lunge. Die beiden Bronchienäste verzweigen sich weiter zu den Bronchiolen. Die „feinste Untereinheit” der Lungen sind die Lungenbläschen oder Alveolen, welche von einer dünnen Membran umgeben sind und so den Sauerstoffübergang durch Diffusion in die Blutgefäße ermöglichen. Aus dem Blut gelangt durch die gleichen dünnenMembranen Kohlenstoffdioxid in die Ausatemluft.

Der Gasaustausch in den Lungenbläschen erfolgt mittels Diffusion. In den Lungenkapillaren kommt es zum Sauerstoffübertritt in das Blut, im Gegenzug gelangt Kohlenstoffdioxid aus dem Blut direkt in die Lunge und wird so wieder aus dem Körper entfernt (Ausatmen).

Der Diffusionsvorgang hängt maßgeblich von der Anzahl der vorhandenen Gasmoleküle ab:

Je höher die Konzentration des Sauerstoffs ist, desto mehr kann durch die Membran in den Körper eindiffundieren.

Der Gasaustausch kann durch

  • Membranpermeabilität für die auszutauschenden Substanzen
  • Größe der Membranoberfläche
  • Membrandicke (= Diffusionsstrecke)
  • Temperatur (sie beeinflusst die Geschwindigkeit der Eigenbewegung der Moleküle und somit die Diffusionsgeschwindigkeit. Je wärmer es ist, desto besser ist der Gasaustausch)
  • Konzentrationsunterschiede zwischen den beiden Seiten der Membran

beeinflusst werden.

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Je größer das Konzentrationsgefälle, umso besser funktioniert der Gasaustausch.

Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Stoffwechsel

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

[Bitte auf Kapitelüberschriften klicken, um Unterthemen anzuzeigen]

  • Grundlagen des Stoffwechsels
    • Einleitung zu Grundlagen des Stoffwechsels
    • Grundlagen des Stoffwechsels (Allgemein)
    • Energieumwandlung
      • Einleitung zu Energieumwandlung
      • Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Einleitung zu Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Wasser - das Lebenselexier
        • Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Einleitung zu Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Charakteristischen Reaktionen
      • Zellen und Organellen des Stoffwechsels
    • Fließgleichgewicht und Regulation des Stoffwechsels
    • Stoffwechselregulation
  • Prozesse zur ATP-Gewinnung
    • Einleitung zu Prozesse zur ATP-Gewinnung
    • Enzymatik - Grundlage: Proteinwissen generell
      • Einleitung zu Enzymatik - Grundlage: Proteinwissen generell
      • Aufbau von Proteinen
      • Eigenschaften der Enzyme
        • Einleitung zu Eigenschaften der Enzyme
        • Schlüssel-Schloss-Prinzip
      • Ablauf der Enzymreaktion
      • Möglichkeiten der Enzymbeeinflussung
        • Einleitung zu Möglichkeiten der Enzymbeeinflussung
        • Biokatalysatoren: Einfluss von Temperatur, pH, Salzkonzentration
        • kompetetive Hemmung
        • nicht kompetitive Hemmung
        • allosterische Wechselwirkung
          • Einleitung zu allosterische Wechselwirkung
          • Schwermetalle und Enzymaktivität
      • Einfluss von Hitze auf Enzyme - Ein Experiment
        • Einleitung zu Einfluss von Hitze auf Enzyme - Ein Experiment
        • Beispiele für Enzymreaktionen - Urease
        • Beispiele für Enzymreaktionen - Katalase
      • Enzyme im Alltag
  • Fotosynthese
    • Einleitung zu Fotosynthese
    • Ort der Fotosynthese
      • Einleitung zu Ort der Fotosynthese
      • Chloroplasten: Organelle der Fotosynthese
        • Einleitung zu Chloroplasten: Organelle der Fotosynthese
        • Endosymbionten-Hypothese
    • Primärreaktion der Fotosynthese
      • Einleitung zu Primärreaktion der Fotosynthese
      • Lichtsammelkomplexe
      • Frühe Experimente zur Fotosynthese
      • Experiment: Dünnschicht-Chromatographie (DC) der Blattfarbstoffe
      • Primärvorgänge der Fotosynthese
        • Einleitung zu Primärvorgänge der Fotosynthese
        • Wasserspaltung durch Licht
        • Elektronentransport und Fotophosphorylierung
      • Zyklische Fotophosphorylierung
      • Chemiosmose
        • Einleitung zu Chemiosmose
        • Redoxchemie
      • ATP-Synthase
      • Lichtreaktion auf einen Blick
        • Einleitung zu Lichtreaktion auf einen Blick
        • Lichtreaktion: Weiterverwendung der Endprodukte
    • Sekundärvorgänge der Fotosynthese
      • Einleitung zu Sekundärvorgänge der Fotosynthese
      • C-Körper-Schema des Calvin-Zyklus
      • Autoradiagraphie bringt Licht in die Dunkelreaktion
      • Katalyse: Enzymreaktion am Beispiel der Dunkelreaktion
    • Fotosynthese in Gleichungen
    • Aufklärung der Fotosynthese
    • Fotosynthese und Ökologie
      • Einleitung zu Fotosynthese und Ökologie
      • Abhängigkeit der Fotosyntheserate von Außenfaktoren
        • Einleitung zu Abhängigkeit der Fotosyntheserate von Außenfaktoren
        • Umweltfaktor Licht
        • Umweltfaktor Wasser
      • Fotosynthesevarianten: Anpassung an die Umwelt
      • CAM-Pflanzen
      • C4-Pflanzen
      • Fotosyntheseprodukte der Pflanze -> Bedeutung und Speicherung
      • Zusammenfassung: Fotosynthese
    • Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
      • Einleitung zu Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
      • autotrophe Assimilation am Beispiel nitrifizierender Bakterien
  • Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?
    • Einleitung zu Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?
    • Verdauung und Resorption - Verdauungssystem
    • Verdauung und Resorption - Fette
    • Verdauung und Resorption - Proteine und Kohlenhydrate
    • Berechnung des Energieumsatzes
    • Gesundheit und Nahrung
      • Einleitung zu Gesundheit und Nahrung
      • Allergien gegen Nahrungsbestandteile
    • Blut- und Kreislauf
      • Einleitung zu Blut- und Kreislauf
      • Blut das flüssige Organ
      • Erythrozyten
        • Einleitung zu Erythrozyten
        • Sauerstofftransport - Hämoglobin
    • äußere Atmung
      • Einleitung zu äußere Atmung
      • Regulation der Atmung
    • Ausscheidungsprozesse
  • Zellatmung
    • Einleitung zu Zellatmung
    • Glykolyse
    • Oxidative Decarboxylierung
    • Der Citratzyklus
    • Endoxidation - Atmungskette
    • Zellatmung in Gefahr
    • Gesamtsumme des Glukoseabbaus über die Vorgänge der Zellatmung
    • Zellatmung: Abhängigkeit von inneren und äußeren Faktoren
      • Einleitung zu Zellatmung: Abhängigkeit von inneren und äußeren Faktoren
      • Energiebilanz und Regulation der Atmung
      • Regulation des Stoffwechsels
      • Regulation der Phosphofruktokinase (PFK)
    • Pyruvat als Scheitelpunkt: mit oder ohne Sauerstoff?
      • Einleitung zu Pyruvat als Scheitelpunkt: mit oder ohne Sauerstoff?
      • Milchsäuregärung
      • alkoholische Gärung
        • Einleitung zu alkoholische Gärung
        • Experimente zur alkoholischen Gärung
      • heterotrophe Assimilation
    • Zusammenfassung: Zellatmung
      • Einleitung zu Zusammenfassung: Zellatmung
      • Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei diesen ATP-produzuierenden Prozessen
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