Biologie · Klasse 5–8 · aktualisiert
Atmung: Luftweg, Gasaustausch und Transport
Verfolge Atemluft und Atemgase von der Nase bis zur Zelle und erkläre, wie Muskeln und Blut den Weg ermöglichen.
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Kurz gesagt
Bei der Atmung gelangt Luft durch die Atemwege zu den Lungenbläschen. Dort geht Sauerstoff ins Blut und Kohlenstoffdioxid in die Ausatemluft. Das Blut bringt Sauerstoff zu den Zellen; das Zwerchfell bewegt die Luft.
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.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
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. 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.
Definition
Bronchien und Bronchiolen
Die Bronchien sind verzweigte Luftwege in der Lunge. Ihre feinsten, knorpelfreien Verzweigungen heißen Bronchiolen. An deren Enden liegen die Lungenbläschen.
Merke: Die Atemwege transportieren, erwärmen, befeuchten und reinigen die Atemluft. Der eigentliche Gasaustausch findet erst in den Lungenbläschen statt.
Beispiel: Die Reihenfolge lautet
- 1Nase oder Mund
- 2Rachen
- 3Luftröhre
- 4Hauptbronchien
- 5kleinere Bronchien
- 6Bronchiolen
- 7Lungenbläschen
Teste dich
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.
Bei der Einatmung spannt sich das Zwerchfell an und flacht ab. Die Zwischenrippenmuskeln heben die Rippen. Der Brustraum wird größer, die Lunge dehnt sich aus und ihr Innendruck sinkt. So strömt Luft ein. Die Einatmung benötigt Muskelarbeit.
Bei ruhiger Ausatmung entspannen sich die Atemmuskeln. Der Brustraum wird kleiner. Das elastische Lungengewebe zieht sich zusammen und Luft strömt hinaus. Diese Ausatmung verläuft überwiegend passiv.
Definition
Zwerchfell
Das Zwerchfell ist ein kuppelförmiger Muskel zwischen Brust- und Bauchhöhle. Es ist der wichtigste Atemmuskel.
Beispiel
- 1Lege eine Hand auf deinen Bauch und atme ruhig ein.
- 2Das Zwerchfell senkt sich und verdrängt die Bauchorgane etwas nach unten und vorn.
- 3Deshalb bewegt sich die Bauchdecke nach außen.
- 4Beim Ausatmen entspannt sich das Zwerchfell wieder, und die Bauchdecke sinkt zurück.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Das Zwerchfell spannt sich an und flacht ab.
- 2Die Zwischenrippenmuskeln heben die Rippen.
- 3Der Brustraum wird größer.
- 4Die Lunge dehnt sich mit dem Brustraum aus.
- 5Der Druck in der Lunge sinkt, sodass Luft einströmt.
Teste dich
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. 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.
Definition
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.
Beispiel
- 1Nach dem Einatmen ist der Sauerstoff-Partialdruck in einem Lungenbläschen höher als im ankommenden sauerstoffarmen Blut.
- 2Deshalb diffundiert Sauerstoff durch die dünne Wand ins Blut.
- 3Beim Kohlenstoffdioxid ist der Partialdruck im ankommenden Blut höher als im Lungenbläschen.
- 4Es diffundiert daher in die Gegenrichtung.
Merke: Große Oberfläche, dünne Wände und ein dichtes Kapillarnetz ermöglichen einen schnellen Gasaustausch.
Teste dich
Der Gasaustausch in der Lunge ist nur eine Station. Rote Blutkörperchen enthalten den Blutfarbstoff Hämoglobin, an den sich Sauerstoff in der Lunge überwiegend bindet. Sauerstoffreiches Blut fließt zum Herzen. Das Herz pumpt es durch Körpergefäße zu den Zellen. Dort löst sich Sauerstoff vom Hämoglobin und diffundiert in die Zellen.
Bei der Zellatmung nutzen Zellen Sauerstoff, um Energie aus Nährstoffen nutzbar zu machen. Dabei entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Kohlenstoffdioxid gelangt aus den Zellen ins Blut, fließt zur Lunge, diffundiert in die Lungenbläschen und wird ausgeatmet.
Bei Bewegung arbeiten Muskelzellen stärker. Ihr Sauerstoffbedarf und ihre Kohlenstoffdioxidbildung steigen. Rezeptoren melden besonders Veränderungen des Kohlenstoffdioxids im Blut an das Atemzentrum im verlängerten Mark. Dieses erhöht Atemfrequenz oder Atemtiefe. Herz und Blut transportieren mehr Atemgase. Sehr flache Atemzüge können trotzdem wenig frische Luft zu den Lungenbläschen bringen, weil ein großer Anteil in den luftleitenden Wegen bleibt.
Definition
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.
Beispiel: Radfahren
- 1Beim Radfahren arbeiten die Beinmuskeln stärker als im Sitzen.
- 2Die Zellen benötigen mehr Sauerstoff und bilden mehr Kohlenstoffdioxid.
- 3Das Atemzentrum passt die Atmung an; Blut bringt Sauerstoff hin und Kohlenstoffdioxid zurück.
Beispiel: Rückweg von Kohlenstoffdioxid
- 1Eine arbeitende Handmuskelzelle bildet bei der Zellatmung Kohlenstoffdioxid.
- 2Das Gas gelangt aus der Zelle in eine Körperkapillare.
- 3Mit dem Blut fließt es über die rechte Herzseite zur Lunge.
- 4Dort diffundiert es in ein Lungenbläschen und wird ausgeatmet.
Teste dich
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
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Warum bewegt sich die Bauchdecke beim Atmen?
- 1Beobachte die Bauchdecke bei einer ruhigen Einatmung.
- 2Das Zwerchfell spannt sich an und senkt sich.
- 3Es verdrängt Bauchorgane etwas nach vorn; die Bauchdecke bewegt sich nach außen.
- 4Beim ruhigen Ausatmen entspannt es sich und die Bauchdecke sinkt zurück.
Fehler finden
Atembewegung prüfen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 2Richtig: Beim Einatmen spannt sich das Zwerchfell an und flacht ab. Die entspannte, nach oben gewölbte Lage gehört zur ruhigen Ausatmung.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Beim Einatmen erreicht Luft über die die Bronchiolen. Sauerstoff gelangt in den Lungenbläschen durch ins Blut. Bei stärkerer Muskelarbeit steigt auch die Abgabe von aus den Zellen.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
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