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22.4: Gasaustausch und Transport
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PROTOKOLLE

22.4: Gasaustausch und Transport

Der Gasaustausch, die Aufnahme von molekularem Sauerstoff (O2) aus der Umgebung und der Abfluss von Kohlendioxid (CO2) in die Umgebung, ist für die Zellfunktion notwendig. Der Gasaustausch während der Atmung erfolgt weitgehend über die Bewegung von Gasmolekülen zusammen mit den Druckgradienten. Das Gas bewegt sich von Gebieten mit höherem Partialdruck zu Gebieten mit niedrigerem Partialdruck. Bei Säugetieren findet der Gasaustausch in den Lungenbläschen statt, die an die Kapillaren angrenzen und eine Membran mit ihnen teilen.

Bei der Ausdehnung der Lunge zieht die daraus resultierende Druckabnahme relativ zur Atmosphäre Sauerstoff in die Lunge. Luft, die aus der Umgebung in die Lungen gelangt, hat eine höhere Sauerstoffkonzentration und eine niedrigere Kohlendioxidkonzentration als das sauerstoffarme Blut, das vom Herzen in die Lungen gelangt. So diffundiert der Sauerstoff aus den Lungenbläschen in das Blut in den Kapillaren, wo er an das Gewebe abgegeben werden kann. Kohlendioxid hingegen diffundiert von den Kapillaren in die Lungenbläschen, wo es durch Ausatmen ausgeatmet werden kann.

Der Partialdruck

Der Gasfluss wird durch den Druckgradienten jedes Gases bestimmt, wobei sich jedes Gas seinen Gradienten hinunterbewegt. Der von einem einzelnen Gas in einem Gasgemisch ausgeübte Druck ist sein Partialdruck. Jedes Gas bewegt sich von einem höheren zu einem niedrigeren Partialdruck. Daher stehen die Bewegungen von O2 und CO2 nicht in direktem Zusammenhang.

Das große Ganze

Sauerstoff wird vom menschlichen Körper verwendet, um Zucker und andere organische Moleküle während des Prozesses der Zellatmung in die Energieverbindung ATP umzuwandeln. Ein Nebenprodukt der Zellatmung ist CO2, das aus den Zellen entfernt werden muss. Es würde sonst den pH-Wert verändern und die Zellen beschädigen. Da Sauerstoff für die Bereitstellung von Energie für wichtige Zellfunktionen notwendig ist und sich CO2 im Körper nicht aufbauen darf, benötigt der menschliche Körper einen konstanten Blutfluss zu und von allen Geweben, um den Gasaustausch zu ermöglichen.

Die Alveolen

Die Atmungs-und Kreislaufsysteme treffen sich strukturell und funktionell an den Alveolen. Alveolen und Kapillaren sind miteinander verflochten und berühren sich physisch. Da sie typischerweise eine Zelle dick sind, findet ein leichter Gasaustausch zwischen den beiden statt. Auch wenn die Lungen nicht groß sind, ist die Menge an O2 und CO2, die ausgetauscht wird, enorm, weil so viele Alveolen-Hunderte von Millionen pro Lunge-mit einer Oberfläche von etwa 100 m2! vorhanden sind.


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