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Du atmest meistens, ohne darüber nachzudenken. Trotzdem hängt jede Bewegung, jeder Gedanke und jedes Aufstehen davon ab, dass Sauerstoff zu deinen Zellen gelangt und Kohlenstoffdioxid wieder hinauskommt. Hier lernst du den Weg der Luft, die Atembewegungen und den Gasaustausch Schritt für Schritt.
- Ich kann äußere und innere Atmung unterscheiden.
- Ich kann den Weg der Atemluft durch die Atemwege beschreiben.
- Ich kann Einatmung und Ausatmung mithilfe von Volumen und Druck erklären.
- Ich kann den Gasaustausch in den Lungenbläschen erklären.
- Ich kann typische Aufgaben zu Atmung und Zellatmung sicher einordnen.
Wozu atmen wir?
Atmung versorgt den Körper mit Sauerstoff. Sauerstoff wird in den Zellen gebraucht, damit aus Nährstoffen nutzbare Energie gewonnen werden kann. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid, das der Körper wieder abgeben muss.
Atmung
Atmung umfasst die Aufnahme von Sauerstoff, den Transport zu den Zellen und die Abgabe von Kohlenstoffdioxid. Im Schulkontext unterscheidest du äußere Atmung und innere Atmung.
äußere Atmung
Die äußere Atmung ist der Gasaustausch in der Lunge: Sauerstoff gelangt aus der Atemluft ins Blut, Kohlenstoffdioxid aus dem Blut in die Ausatemluft.
innere Atmung
Die innere Atmung oder Zellatmung ist der Vorgang in den Zellen, bei dem Sauerstoff zur Energiegewinnung genutzt wird. Dabei entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Beim Joggen arbeitest du stärker.
- Deine Muskeln brauchen mehr ATP.
- Dafür läuft in Muskelzellen mehr Zellatmung.
- Es wird mehr Sauerstoff benötigt und mehr Kohlenstoffdioxid gebildet.
- Deine Atmung wird schneller und tiefer.
- So gelangt mehr Sauerstoff ins Blut und mehr Kohlenstoffdioxid wird abgegeben.
Äußere Atmung passiert in der Lunge. Innere Atmung passiert in den Zellen.
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Der Weg der Atemluft
Die Luft nimmt nicht direkt den kürzesten Weg in die Lungenbläschen. Sie wird geleitet, gereinigt, angefeuchtet und angewärmt.
Atemwege
Die Atemwege sind die luftleitenden Wege des Körpers. Dazu gehören Nase oder Mund, Rachen, Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien und Bronchiolen.
Die Nase filtert grobe Teilchen und befeuchtet die Luft. Die Luftröhre teilt sich in zwei Hauptbronchien. Diese verzweigen sich in der Lunge immer weiter bis zu den Bronchiolen. Am Ende liegen die Lungenbläschen.
Lungenbläschen
Lungenbläschen oder Alveolen sind winzige luftgefüllte Bläschen in der Lunge. An ihrer dünnen Wand findet der Gasaustausch mit dem Blut statt.
Der Weg eines Sauerstoffmoleküls:
- Es gelangt durch Nase oder Mund in den Körper.
- Es strömt durch Rachen und Kehlkopf in die Luftröhre.
- Es verteilt sich über Bronchien und Bronchiolen.
- Es erreicht ein Lungenbläschen.
- Dort diffundiert es durch die dünne Wand ins Blut.
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Einatmung und Ausatmung
Luft strömt, wenn Druckunterschiede entstehen. Dein Körper erzeugt diese Druckunterschiede durch Atemmuskeln.
Zwerchfell
Das Zwerchfell ist ein großer Atemmuskel zwischen Brustraum und Bauchraum. Es ist besonders wichtig für die Einatmung.
Bei der Einatmung zieht sich das Zwerchfell zusammen und flacht ab. Der Brustraum wird größer, die Lunge dehnt sich mit, der Druck sinkt und Luft strömt hinein. Bei ruhiger Ausatmung entspannt sich das Zwerchfell. Der Brustraum wird kleiner und Luft strömt hinaus.
Stell dir eine Spritze ohne Nadel vor.
- Ziehst du den Kolben zurück, wird der Innenraum größer.
- Der Druck sinkt.
- Luft strömt hinein.
- Drückst du den Kolben hinein, wird der Raum kleiner.
- Luft strömt hinaus.
Beim Brustraum passiert etwas Ähnliches, nur mit Muskeln statt Kolben.
Einatmung: Brustraum größer, Druck niedriger, Luft hinein. Ausatmung: Brustraum kleiner, Druck höher, Luft hinaus.
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Gasaustausch durch Diffusion
In den Lungenbläschen treffen Luft und Blut fast direkt aufeinander, getrennt nur durch sehr dünne Wände. Dort bewegen sich Gase entlang ihrer Konzentrationsunterschiede.
Gasaustausch
Der Gasaustausch ist der Austausch von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid zwischen Lungenluft und Blut.
Sauerstoff ist in der eingeatmeten Luft der Lungenbläschen höher konzentriert als im sauerstoffarmen Blut. Deshalb diffundiert Sauerstoff ins Blut. Kohlenstoffdioxid ist im ankommenden Blut höher konzentriert als in der Lungenluft. Deshalb diffundiert Kohlenstoffdioxid in die Lungenbläschen.
Blut kommt aus dem Körper zur Lunge.
- Es enthält wenig Sauerstoff und mehr Kohlenstoffdioxid.
- In den Lungenbläschen ist nach dem Einatmen mehr Sauerstoff.
- Sauerstoff diffundiert ins Blut und bindet an Hämoglobin in roten Blutkörperchen.
- Kohlenstoffdioxid diffundiert aus dem Blut in die Lungenbläschen.
- Beim Ausatmen wird Kohlenstoffdioxid abgegeben.
Ausatemluft enthält immer noch Sauerstoff. Der Körper nimmt nicht den gesamten Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft auf.
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Steuerung und Belastung
Du kannst bewusst kurz die Luft anhalten, aber die Atmung wird grundsätzlich vom Nervensystem gesteuert. Besonders der Kohlenstoffdioxidgehalt im Blut beeinflusst den Atemreiz.
Atemzentrum
Das Atemzentrum ist ein Bereich im Gehirn, der die Atemtätigkeit automatisch steuert und an den Bedarf des Körpers anpasst.
Wenn viel Kohlenstoffdioxid im Blut ist, wird das Blut saurer. Das Atemzentrum reagiert darauf: Du atmest stärker, damit mehr Kohlenstoffdioxid abgegeben wird.
Nach einem Sprint atmest du schnell.
- Muskelzellen haben viel Energie umgesetzt.
- Dabei ist mehr Kohlenstoffdioxid entstanden.
- Das Blut transportiert es zur Lunge.
- Das Atemzentrum erhöht Atemfrequenz und Atemtiefe.
- Mehr Kohlenstoffdioxid wird abgeatmet.
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Prüfungsmodus: Atmung oder Zellatmung?
Viele Fehler entstehen, weil "Atmung" doppelt verwendet wird. Prüfe immer den Ort und die Stoffe.
Ordne zu:
- Luft strömt in die Lunge. Das ist äußere Atmung.
- Sauerstoff diffundiert aus Alveolen ins Blut. Das ist äußere Atmung.
- In Muskelzellen wird Glukose mithilfe von Sauerstoff abgebaut. Das ist innere Atmung oder Zellatmung.
- Kohlenstoffdioxid diffundiert aus dem Blut in die Lungenbläschen. Das gehört wieder zur äußeren Atmung.
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Alles auf einen Blick
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Abschluss-Check
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Zusammenfassung
Atmung verbindet Lunge, Blut und Zellen. Bei der äußeren Atmung gelangt Sauerstoff in den Lungenbläschen ins Blut und Kohlenstoffdioxid wird abgegeben. Bei der inneren Atmung nutzen Zellen Sauerstoff zur ATP-Gewinnung. Einatmung entsteht durch Vergrößerung des Brustraums, vor allem mithilfe des Zwerchfells. In Aufgaben unterscheidest du immer Ort, Stoffe und Ablauf.