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Atmung: Luftweg, Gasaustausch und Transport
Beim Atmen nimmst du Sauerstoff auf und gibst Kohlenstoffdioxid ab. Die Luft strömt durch die Atemwege zu den Lungenbläschen. Dort gelangt Sauerstoff ins Blut, während Kohlenstoffdioxid vom Blut in die Atemluft wechselt.
Auf dieser Seite verfolgst du den gesamten Weg von der Nase bis zur Körperzelle. Du erfährst außerdem, wie die Atemmuskeln Luft bewegen und warum du bei Belastung schneller atmest.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Welchen Weg nimmt die Atemluft?
Beim Einatmen gelangt Luft durch die Nase oder den Mund in den Körper. Der Weg führt weiter über den Rachen, die Luftröhre und immer feinere Verzweigungen bis zu den Lungenbläschen.
Die Reihenfolge lautet:
- Nase oder Mund
- Rachen
- Luftröhre
- Hauptbronchien
- kleinere Bronchien
- Bronchiolen
- Lungenbläschen
Bronchien und Bronchiolen
Die Bronchien sind verzweigte Luftwege in der Lunge. Ihre feinsten, knorpelfreien Verzweigungen heißen Bronchiolen. An deren Enden liegen die Lungenbläschen.
Der Aufbau ähnelt einem umgekehrten Baum: Die Luftröhre ist der Stamm, die Bronchien sind die Äste und die Bronchiolen die feinsten Zweige.
Die Atemwege leiten Luft nicht nur weiter. Besonders die Nase erwärmt und befeuchtet sie. Schleim bindet Schmutz und Krankheitserreger. Bewegliche Flimmerhärchen befördern den belasteten Schleim in Richtung Rachen.
Die Atemwege transportieren, erwärmen, befeuchten und reinigen die Atemluft. Der eigentliche Gasaustausch findet erst in den Lungenbläschen statt.
Wie strömt Luft in die Lunge und wieder hinaus?
Die Lunge besitzt keine eigenen Muskeln, die sie aktiv aufblasen. Vor allem das Zwerchfell und die Zwischenrippenmuskeln verändern den Brustraum. Die Lunge folgt dieser Bewegung.
Zwerchfell
Das Zwerchfell ist ein kuppelförmiger Muskel zwischen Brust- und Bauchhöhle. Es ist der wichtigste Atemmuskel.
Einatmung
- Das Zwerchfell spannt sich an und flacht ab.
- Die Zwischenrippenmuskeln heben die Rippen.
- Der Brustraum wird größer.
- Die Lunge dehnt sich mit dem Brustraum aus.
- Der Druck in der Lunge sinkt, sodass Luft einströmt.
Die Einatmung benötigt also Muskelarbeit.
Ausatmung
Bei ruhiger Atmung entspannen sich Zwerchfell und Zwischenrippenmuskeln. Der Brustraum wird kleiner. Das elastische Lungengewebe zieht sich zusammen und drückt Luft nach außen. Die ruhige Ausatmung verläuft deshalb überwiegend passiv.
Lege eine Hand auf deinen Bauch und atme ruhig ein. Das Zwerchfell senkt sich und verdrängt die Bauchorgane etwas nach unten und vorn. Deshalb bewegt sich die Bauchdecke nach außen. Beim Ausatmen entspannt sich das Zwerchfell wieder, und die Bauchdecke sinkt zurück.
Wie werden Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid ausgetauscht?
Am Ende der Bronchiolen sitzen die Alveolen, also die Lungenbläschen. Sie besitzen sehr dünne Wände und werden von feinsten Blutgefäßen, den Kapillaren, umgeben. Die vielen kleinen Bläschen ergeben zusammen eine große Austauschfläche.
Gasaustausch
Beim Gasaustausch gelangt Sauerstoff aus der Luft der Lungenbläschen ins Blut. Gleichzeitig bewegt sich Kohlenstoffdioxid aus dem Blut in die Lungenbläschen und wird anschließend ausgeatmet.
Ein Partialdruckunterschied zeigt, dass ein Gas auf den beiden Seiten der dünnen Wand unterschiedlich stark vertreten ist. Die Gasteilchen bewegen sich ständig zufällig in beide Richtungen. Insgesamt gelangen jedoch mehr Teilchen von der Seite mit dem höheren Partialdruck zur Seite mit dem niedrigeren Partialdruck als umgekehrt. Diese Nettobewegung heißt Diffusion und benötigt keine zusätzliche Transportenergie.
Nach dem Einatmen ist der Sauerstoff-Partialdruck in einem Lungenbläschen höher als im ankommenden sauerstoffarmen Blut. Deshalb diffundiert Sauerstoff durch die dünne Wand ins Blut. Beim Kohlenstoffdioxid ist der Partialdruck im ankommenden Blut höher als im Lungenbläschen. Es diffundiert daher in die Gegenrichtung.
Große Oberfläche, dünne Wände und ein dichtes Kapillarnetz ermöglichen einen schnellen Gasaustausch.
Wie gelangt Sauerstoff zur Zelle?
Der Gasaustausch in der Lunge ist nur eine Station. Das Blut muss den aufgenommenen Sauerstoff zu den Organen und Geweben bringen.
Rote Blutkörperchen enthalten den roten Blutfarbstoff Hämoglobin. Sauerstoff bindet sich in der Lunge überwiegend an dieses Hämoglobin. Mit dem Blutstrom gelangt er über das Herz und die Blutgefäße zu den Körperzellen.
Der vollständige Weg eines Sauerstoffmoleküls zu einer Muskelzelle lautet:
- Es gelangt mit der Atemluft in ein Lungenbläschen.
- Es diffundiert durch die dünne Wand in eine Kapillare.
- Es bindet sich an Hämoglobin in einem roten Blutkörperchen.
- Sauerstoffreiches Blut fließt zum Herzen.
- Das Herz pumpt es über den Körperkreislauf zur Muskulatur.
- Sauerstoff löst sich vom Hämoglobin und diffundiert in eine Muskelzelle.
In der Zelle wird Sauerstoff bei der Zellatmung genutzt. Dabei werden aus energiereichen Stoffen nutzbare Energie, Kohlenstoffdioxid und Wasser gewonnen.
Äußere und innere Atmung
Die äußere Atmung umfasst hier die Luftbewegung und den Gasaustausch in der Lunge. Die innere Atmung oder Zellatmung bezeichnet die Vorgänge in den Zellen, bei denen Sauerstoff zur Energiegewinnung genutzt und Kohlenstoffdioxid gebildet wird.
Das entstandene Kohlenstoffdioxid nimmt den Rückweg: aus der Zelle ins Blut, mit dem Blut zur Lunge, aus den Kapillaren in die Lungenbläschen und beim Ausatmen nach außen.
Eine Muskelzelle arbeitet beim Treppensteigen stärker. Sie nutzt mehr Sauerstoff und bildet mehr Kohlenstoffdioxid. Blut bringt zusätzlichen Sauerstoff zur Zelle und transportiert das Kohlenstoffdioxid zur Lunge zurück.
Warum atmest du bei Belastung schneller?
Deine Atmung läuft meistens automatisch. Rezeptoren erfassen Veränderungen im Blut, besonders beim Kohlenstoffdioxid. Das Atemzentrum im verlängerten Mark des Gehirns verarbeitet diese Informationen und passt Atemtiefe und Atemfrequenz an.
Bei Bewegung arbeiten Muskelzellen stärker. Dadurch benötigen sie mehr Sauerstoff und erzeugen mehr Kohlenstoffdioxid. Das Atemzentrum sorgt dafür, dass du schneller oder tiefer atmest. Zugleich transportieren Herz und Blut mehr Atemgase zwischen Lunge und Gewebe.
Die Wirkungskette lautet:
- Die Muskeln arbeiten stärker.
- Die Zellatmung nimmt zu.
- Der Sauerstoffbedarf und die Kohlenstoffdioxidbildung steigen.
- Rezeptoren melden die veränderte Zusammensetzung des Blutes.
- Das Atemzentrum steigert Atemfrequenz und Atemtiefe.
- Mehr Kohlenstoffdioxid wird abgegeben und neuer Sauerstoff aufgenommen.
Schnelleres Atmen bedeutet nicht automatisch besseren Gasaustausch. Sehr flaches, hektisches Atmen bewegt einen großen Anteil der Luft nur durch die luftleitenden Atemwege. Für den Austausch muss genügend frische Luft die Lungenbläschen erreichen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Atmung
- Luftleitung
- Nase oder Mund – Rachen – Luftröhre – Bronchien – Bronchiolen
- Atembewegung
- Zwerchfell und Zwischenrippenmuskeln verändern den Brustraum
- Gasaustausch
- Sauerstoff ins Blut – Kohlenstoffdioxid in die Lungenbläschen
- Gastransport
- Hämoglobin und Blutkreislauf verbinden Lunge und Zellen
- Zellatmung
- Sauerstoff wird genutzt – Kohlenstoffdioxid entsteht
- Atemsteuerung
- Das Atemzentrum passt die Atmung an den Bedarf an
- Luftleitung
Der Gesamtweg bildet einen Kreislauf: Atemmuskeln bewegen Luft zu den Lungenbläschen, dort wechseln die Gase zwischen Luft und Blut, das Blut verbindet Lunge und Zellen, und die Atemsteuerung passt den Ablauf an den Bedarf an.
Abschluss-Check
Wenn du Luftweg, Atembewegung, Gasaustausch und Bluttransport als zusammenhängenden Ablauf erklären kannst, hast du das Grundprinzip der menschlichen Atmung verstanden.