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Atmungssystem – einfach erklärt
Im Laufe der Evolution haben sich bei den Lebewesen verschiedene Möglichkeiten entwickelt, wie sie den Sauerstoff über die Atmung in den Organismus aufnehmen. Bei den Menschen spricht man hierbei von einer Lungenatmung, da sie den Sauerstoff über die in den Körper eingestülpten Säcke – den Lungen – aufnehmen. Bei der Atmung sind jedoch auch die Atemwege beteiligt. Sie bestehen aus einer Reihe von Hohlorganen, über die die Luft in die Lungen transportiert wird.
Das Atmungssystem ist aus den Atmungsorganen aufgebaut. Es dient der Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft und der Abgabe von Kohlenstoffdioxid an die Umgebung.
Atmungssystem – Funktion
Funktion des Atmungssystems ist es, dem Vorgang zur äußeren und inneren Atmung zu dienen. Die äußere Atmung meint dabei die Aufnahme des Sauerstoffs aus der Luft, während mit der inneren Atmung die Energiegewinnung durch einen biochemischen Prozess mithilfe des aufgenommenen Sauerstoffs gemeint ist.
Bei dem Vorgang der inneren Atmung wird mithilfe des aufgenommenen Sauerstoffs die aus der Nahrung gewonnene Glukose zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Dabei wird Energie freigesetzt und in Form von Adenosintriphosphat (ATP) für den Körper nutzbar gemacht. Der Mensch benötigt ATP für alle Vorgänge im Körper wie geistige und körperliche Aktivitäten oder Verdauungsprozessen. Kohlendioxid stellt bei der inneren Atmung ein Abfallprodukt dar, das vom Blut zurück in die Lunge transportiert und von dort aus im Rahmen der äußeren Atmung ausgeatmet wird.
Atmungssystem – Aufbau
Beim Atmungssystem wird nochmals zwischen den oberen und unteren Atemwegen unterschieden.
Die oberen Atemwege bestehen aus:
- Nasenhöhle
- Nasennebenhöhle
- Mundhöhle
- Rachen (Pharynx)
Die unteren Atemwege bestehen aus:
- Kehlkopf (Larynx)
- Luftröhre (Trachea)
- Lunge
Atmungssystem – Anatomie
Bei der äußeren Atmung strömt die Luft über die Atemwege in den Körper. Dabei gibt es zwei Wege, wie die Luft eintreten kann: entweder über die Mundhöhle oder über die Nase. Dabei kann auch von einer Mundatmung oder Nasenatmung gesprochen werden. Nachdem die Luft entweder über die Nase oder über den Mund aufgenommen wurde, wird sie über den Rachen (Pharynx) weiter zum Kehlkopf (Larynx) geleitet. Unterhalb des Larynx beginnt die Luftröhre (Trachea).
Die Stimmbänder im Larynx markieren die Grenze zwischen den oberen und unteren Atemwegen!
Die Trachea verzweigt sich anschließend in zwei Hauptbronchien. Innerhalb der Lunge verzweigt sie sich dann in zahlreiche Äste – den sogenannten Bronchien. Die Bronchien gehen nochmals in Bronchiolen über. Die Lungenbläschen (Alveolen) stellen das Ende der Atemwege dar. Über deren dünne Membran strömt der Sauerstoff in die Kapillargefäße und somit in den menschlichen Blutkreislauf ein. Umgekehrt wird über sie auch Kohlendioxid aus dem Blut an die Lunge abgegeben. Der zentrale Atemmuskel ist das Zwerchfell.
Atmungssystem – Organe und ihre Aufgaben
Die Organe der Atemwege besitzen noch viele weitere wichtige Aufgaben, als nur die Luft in die Lunge weiterzuleiten. Die Atemluft wird auch angefeuchtet, erwärmt und von Fremdkörpern gereinigt.
Der Großteil der Atemwege ist mit vielen beweglichen Härchen ausgekleidet, die in ihrer Gesamtheit auch als respiratorisches Flimmerepithel bezeichnet werden. Sie kümmern sich um den Abtransport der Fremdkörper. Die Atmungsorgane besitzen jedoch auch individuell verschiedene Aufgaben, die Dir in den folgenden Abschnitten erklärt werden.
| Organ | Aufgabe |
| Nasenhöhle |
|
| Rachen (Pharynx) |
|
| Kehlkopf (Larynx) |
|
| Luftröhre (Trachea) |
|
| Lunge |
|
| Lungenbläschen (Alveolen) |
|
Nasenhöhle
Wird Luft durch die Nase eingeatmet, wird sie zuerst über die Nasenhöhle befeuchtet und erwärmt. Das geschieht durch die Nasenschleimhaut, die gut durchblutet und feucht ist. Außerdem wird die Atemluft durch die auf ihr befindlichen feinen Härchen grob gefiltert. Dabei bleiben feine Staubteile und Bakterien hängen und werden mithilfe des produzierten Schleims wieder herausbefördert.
Der Vorteil durch das Filtern ist bei der Mundatmung nicht vorhanden.
Rachen (Pharynx)
Aufgabe des Rachens ist die Weiterleitung der Atemluft an die Luftröhre. Eine weitere Aufgabe des Kehlkopfes ist der Transport von Nahrung in die Speiseröhre, die in Bezug auf die Atmung allerdings keine Rolle spielt. Der Rachen ist damit Teil des Atemsystems sowie auch des Verdauungstrakts.
Kehlkopf (Larynx)
Als Eingang zur Luftröhre setzt sich der Kehlkopf aus verschiedenen Knorpeln und zwei Gelenken zusammen. Dadurch sorgt er für Beweglichkeit. Ein Knorpel des Kehlkopfes spielt zudem bei der Atmung eine wichtige Rolle: der Kehldeckel. Er liegt oberhalb der Luftröhre und verschließt sie des Schluckaktes. Ohne Kehldeckel könnte ansonsten Nahrungsbrei in die Lunge eindringen.
Gleichzeitig atmen und schlucken ist deshalb nicht möglich.
Luftröhre (Trachea)
Die Luftröhre schließt direkt an den Kehlkopf an. Ihre Aufgabe besteht unter anderem darin, die Atemluft von dort aus in die Lunge zu transportieren. Die Luftröhre besteht aus 15 bis 20 Spangen aus Knorpelgewebe, die die Wand der Luftröhre verstärken. Dadurch verschließt oder erweitert sie sich nicht durch den Druck der Ein- und Ausatmung.
Außerdem ist sie mit einem Flimmerepithel mit schleimbildenden Zellen bedeckt. Durch den permanenten Schlag der Flimmerhärchen in Richtung Kehlkopf werden Fremdkörper wie Staubpartikel abtransportiert. Angelangt am Kehlkopf kommt es zu einem Hustenreiz und zum Abhusten in den Rachen und anschließend in die Mundhöhle.
Durch die Schleimhaut wird die Atemluft auch hier angefeuchtet und erwärmt.
Lunge
Die Lunge besteht aus einem linken und einem rechten Lungenflügel. Während der rechte Lungenflügel aus drei und der linke aus zwei Lungenlappen besteht, ist der rechte somit etwas größer als der linke. Die Lunge besteht einerseits aus zwei Hauptbronchien, deren "Stamm" sozusagen die Luftröhre ist, da sie darin mündet. Die Hauptbronchien verzweigen sich immer weiter und die Luftwege werden dabei immer kleiner. Schließlich enden die Bronchien in den engsten Atemwegen, den Bronchiolen. Sie haben nur noch einen Durchmesser von 0,5 Millimeter.
Außerdem produzieren einige Zellen in der Lunge Schleim und besitzen feine Härchen, durch die eingeatmete Fremdkörper nochmals abgefangen werden können. Die Fremdkörper werden dann über den Schleim und mithilfe der Härchen nach oben abtransportiert. Eine weitere Funktion der Lunge ist der Gasaustausch, der über die Lungenbläschen möglich ist.
Lungenbläschen (Alveolen)
Tausende von kleinen Lungenbläschen befinden sich am Ende jeder Bronchiole. Die Wände der Lungenbläschen sind von einem Netzwerk aus Blutgefäßen, den Kapillaren, durchzogen. An dieser Stelle findet der Gasaustausch statt. Sauerstoff tritt aus den Lungenbläschen ins Blut über.
Die zahlreichen Alveolen der Lungen bilden zusammen eine Oberfläche von mehr als 100 Quadratmetern!
Hierzu gelangt Sauerstoff aus der Atemluft in die Kapillaren. Über die Kapillaren kann das mit Sauerstoff angereicherte Blut über die Blutgefäße zu allen Organen und Geweben im menschlichen Körper fließen.
Über die Kapillaren wird auch das Abbauprodukt Kohlenstoffdioxid von den Lungenbläschen aufgenommen. Mit der Ausatmung wird es dann umgekehrt aus dem Körper hinausgebracht.
Für die Übertragung von Sauerstoff in das fließende Blut sind drei Vorgänge notwendig: Atmung, Diffusion und Perfusion. Durch die Atmung wird Sauerstoff über die Luft hin zur Lunge transportiert. Die Diffusion meint eine spontane Eigenbewegung von Gasen zwischen Alveolen und den Kapillaren. Dafür muss weder Energie noch körperliche Anstrengung aufgebracht werden. Über die Diffusion findet der eigentliche Austausch statt. Bei der Perfusion wird das Blut über das Herz-Kreislauf-System durch die Lunge gepumpt.
Atmungssystem – Atmung
Zum Ein- und Ausatmen reichen die Atmungsorgane allein jedoch nicht aus. Zusätzlich werden hierfür Muskeln wie die Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell benötigt. Welche Muskeln angespannt werden, hängt davon ab, ob ein Mensch über die Brust oder über den Bauch atmet.
Zwerchfell
Wird über den Bauch geatmet, muss hierfür das Zwerchfell angespannt werden. Wird der Atemmuskel angespannt und damit zusammengezogen, vergrößert sich automatisch das Volumen in der Brusthöhle, in der sich auch die beiden Lungenflügel befinden. Die Lunge kann sich dadurch ausdehnen und Luft wird dadurch eingesaugt.
Zwischenrippenmuskeln
Atmet ein Mensch über die Brust Luft ein, ziehen sich die Zwischenrippenmuskeln zusammen. Dadurch heben sich die Rippen an. Hierdurch erweitert sich der Brustkorb und die Lunge kann sich auch hier wieder ausdehnen. Durch den erzeugten Unterdruck kann Luft in die Lungen strömen.
Steuerung der Atmung durch ein spezielles Zentrum im Gehirn
Das Atemzentrum im Gehirn regelt das automatische Ein- und Ausatmen und steuert dabei auch die Häufigkeit. Dabei messen Chemorezeptoren in den Blutgefäßen, wie hoch die Sauerstoff- bzw. Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut ist. Je nachdem sorgt das Atemzentrum dann dafür, dass die Atmung entweder beschleunigt oder verlangsamt wird.
Chemorezeptoren sind Sinneszellen, die gelöste oder gasförmige chemische Substanzen wahrnehmen können. So gehören zu ihnen beispielsweise auch die Geruchs- und Geschmackssinneszellen.
Atmungssystem – Erkrankungen
Häufig basieren die Erkrankungen des Atmungssystems auf Entzündungen. Über die Atmung können verhältnismäßig leicht Krankheitserreger und Schadstoffe eindringen. Gelangen etwa Rauch, Viren oder Bakterien in die Atemwege, können sie dort Entzündungen auslösen. Es gibt aber zahlreiche weitere Ursachen für die verschiedenen Erkrankungen des Atmungssystems.
Zu den weiteren Ursachen zählen unter anderem Verletzungen, Fehlbildungen, Gendefekte oder auch Allergien.
Erkrankungen in den oberen und unteren Atemwegen
Grundsätzlich kann nach dem Ort der Erkrankung unterschieden werden.
Da es viele verschiedene Erkrankungen der Atemwege gibt, findest Du hierzu eine Übersicht zu den häufigen Erkrankungen aufgezeigt:
| Obere Atemwege | Untere Atemwege |
|
|
Eine COPD mit einem Lungenemphysem werden hauptsächlich durch Rauchen verursacht. Die Zellen in den Bronchien und Alveolen werden durch den Zigarettenrauch dazu angeregt vermehrt Elastasen (= Enzyme, die elastisches Gewebe auflösen) abzugeben. Das führt dann zur Auflösung der Alveolen und später zu einem Emphysem. Die Alveolen sind dabei überbläht wie kleine Ballons und folglich kommt nicht genug Sauerstoff im Körper an.
Atmungssystem – Das Wichtigste
- Das Atmungssystem setzt sich aus den Atmungsorganen zusammen: Nase, Mundhöhle, Rachen (Pharynx), Kehlkopf (Larynx), Luftröhre (Trachea), Lunge.
- Beim Atmungssystem wird nochmals zwischen den oberen und unteren Atemwegen unterschieden.
- Die Aufgabe des Atmungssystems ist es, den Gasaustausch zwischen Umgebungsluft und dem Blut zu ermöglichen.
- Weitere Aufgaben sind das Erwärmen, Reinigen und Anfeuchten der eingeatmeten Luft.
- Zum Ein- und Ausatmen werden zusätzlich die Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell benötigt.
- Das Atemzentrum im Gehirn regelt das automatische Ein- und Ausatmen und steuert dabei auch die Häufigkeit.
- Häufig basieren die Erkrankungen des Atmungssystems auf Entzündungen.
- Es gibt aber zahlreiche weitere Ursachen für die verschiedenen Erkrankungen des Atmungssystems.
Nachweise
- Clauss; Clauss (2018). Humanbiologie kompakt. Springer Spektrum Berlin, Heidelberg.
- Zimmer; Appell (2021). Funktionelle Anatomie. Springer Spektrum Berlin, Heidelberg.
- Allergische Erkrankungen der Atemwege und der Lunge (Februar, 2022). MMW – Fortschritte der Medizin.
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Häufig gestellte Fragen zum Thema Atmungssystem
Welche Organe gehören zu dem Atmungssystem?
Es gehören die Organe Nasenhöhle, Mundhöhle, Rachen, Kehlkopf, Luftröhre und Lunge zum Atmungssystem. Sie alle haben die Aufgabe Sauerstoff in das Blut und Kohlenstoffdioxid nach außen zu transportieren.
Was ist die Aufgabe des Atmungssystem?
Die Aufgabe des Atmungssystem ist es, den Gasaustausch zwischen Umgebungsluft und dem Blut zu ermöglichen. Weitere Aufgaben sind das Erwärmen, Reinigen und Anfeuchten der eingeatmeten Luft.
Was ist ein Atmungssystem?
Das Atmungssystem setzt sich aus den Atmungsorganen zusammen. Es dient der Aufnahme von Sauerstoff aus der Atmosphäre in den menschlichen Blutkreislauf. Gleichzeitig wird über das Atmungssystem Kohlendioxid als Abfallprodukt an die Luft abgegeben.
Wie funktioniert das Atmungssystem?
Der aus der Umgebungsluft aufgenommene Sauerstoff gelangt entweder über die Nase oder den Mund über den Rachen, dem Kehlkopf und anschließend durch die Luftröhre in die Lunge. Die Lunge besteht aus einem System aus Bronchien, Bronchiolen und Lungenbläschen. Über die Blutgefäße gelangt der Sauerstoff in die Kapillaren und somit in das Blutsystem. Auf umgekehrtem Wege wird das Abfallprodukt Kohlenstoffdioxid so aus dem menschlichen Körper wieder raustransportiert.
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