Atmung, Herz-Kreislauf und Zellstoffwechsel

• 1. Luftröhre
  2. Bronchien
  3. Bronchionen
  4. rechter Lungenflügel
  5. linker Lungenflügel (kleiner)
  6. Lungenbläschen (Alveolen)
  7. Blutgefäße
  8. Rippen
  9. Zwischenrippenmuskulatur
  10. Pleuraspalt
  11. Zwerchfell

  
• Luftröhre, Bronchien und Bronchiolen transportieren die Ein-/Ausatemluft zwischen Mund und Alveolen
• Alveolen sind stark durchblutete Bläschen in denen der Austausch der Atemgase (O2 und CO2) stattfindet
• Durch den flüssigkeitsgefüllten Pleuraspalt sind die Lungen mit dem Brustkorb verbunden
• Zwerchfell und Zwischenrippenmuskulatur sorgen für Ausdehnung und Kompression der Lungenflügel ➡️ Äußere Atmung
• Starke Zerästelung der Bronchiolen auf eine Vielzahl an Lungenbläschen erreicht die Lunge eine Innenoberfläche von Rund 100m^2

  ➡️Prinzip der Oberflächenvergrößerung
• In den Alveolen (Lungenbläschen) wird sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut mit Sauerstoff "beladen" und Kohlenstoffdioxid "entladen"

  ➡️ Prinzip der Diffusion entlang eines Konzentrationsgefälles
• Durch Diffusion bewegen sich die Moleküle passiv in Richtung niedriger Konzentration
• Blutplasma: Eiweiße, Fette, Glucose, Hormone, Salze ➡️ Dient dem Sauerstofftransport
• Zellen: Erythrozyten (Sauerstofftransport), Leukozyten (Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten), Thrombozyten (Blutgerinnung)
• Der Mensch besitzt, wie alle Säugetiere, einen doppelten Blutkreislauf (Lungenkreislauf, Körperkreislauf)
• 1. obere Körpervene
  2. untere Körpervene
  3. Aorta
  4. Lungenvene
  5. Lungenarterie
  6. Lungenkapillaren
  7. Körperkapillaren

  
• Vorhofkontraktion ➡️ Blut fließt über die Segelklappen in die Herzkammern
• Herzkammer-Kontraktion (Systole) ➡️ Blut wird durch die Taschenklappen in die Arterien gepumpt
• Entspannung (Diastole) ➡️ Blut fließt aus den Venen in die Vorhöfe
• Der Blutdruck wird während 2 Phasen gemessen:

  • Systole 🟰 Kontraktion der Herzkammern
  • Diastole 🟰 Entspannung der Herzmuskeln
• Arterien sind Hochdruckgefäße mit sehr elastischen Wänden mit einer starken Muskelschicht
• Venen sind Niederdruckgefäße mit einer dünnen Muskelschicht
• Venen werden durch umliegende Muskelbewegungen kontrahiert, Venenklappen verhindern Rückfluss
• Kapillare sind sehr dünne und kleine Blutgefäße, die keinen hohen Druck aushalten

  • Gefäßwand besteht aus nur einer Zellschicht
  • Innendurchmesser reicht für nur 1 rote Blutzelle
  • Wichtig für Stoffwechsel (O2, CO2 und Nähr- und Abfallstoffe)
• Arteriosklerose (häufigste Todesursache)

  • Verhärtung von Blutgefäßen
  • Bildung von Ablagerungen von Thromben (Blutgerinnsel)
  • Auftreten von Infarkten
  • ➡️ Vorsorge durch regelmäßiges Kraft- und Ausdauertraining
  • ➡️ Operative Eingriffe im Notfall möglich
• Der Energiespeicher in allen Pflanzen und Tieren: ATP (Adenosin-tri-phosphat)
• ATP ist ein Nukleotid (Baustein der RNA/DNA), aufgebaut aus Zucker, Ribase, Base Apennin und 3-Phosphatresten
• • Während der Zellatmung in den Mitochondrien wird Energie frei.
  • Energie wird durch die Bindung einer dritten Phosphatgruppe an ADP gespeichert
  • Energiereiches ATP und Wasser entsteht
  • Durch reversible Reaktion von ATP mit Wasser (und die Abspaltung einer Phosphatgruppe), wird die Energie wieder frei
• ATP kann aus den Mitochondrien transportiert werden und in alle Zellbestandteile transportiert werden
• Heterotrophe Lebewesen (nehmen energiereiche Stoffe auf) bauen ATP durch die Zellatmung auf
• Zellatmung ist eine exotherme Reaktion, deren freigewordene Energie direkt von der endothermen Reaktion des ADP-ATP-Systems aufgenommen wird
• Glucoseabbau funktioniert bevorzugt unter Sauerstoffverbrauch (Zellatmung, aerobe Bedingung)
• Anaerober Abbau möglich ➡️ liefert nur 2 ATP/Glucosemoleküle (Milchsäuregärung)
• Technische Anwendung: Hefezellen können anaerob Glucose in Ethanol umwandeln (Gärung)
• Während intensiven sportlichen Aktivitäten wird zunächst anaerob Glucose in Muskelzellen abgebaut ➡️ zu wenig Sauerstoff über das Blut verfügbar
• Durch erhöhte Atmung und Pulsschlag steigt die Sauerstoffversorgung und hauptsächlich aerober Glucoseabbau (höhere Energieausbeute)wird möglich
• Training im aerobe Bereich (langfristiges Training):

  • Ausdauersteigerung
  • Fettverbrennung
• Training im anaeroben Bereich (kurzfristiges hochintensives Training):

  • Leistungssteigerung
  • Muskelaufbau
• Auch Pflanzen nutzen ATP-Aufbu durch Strahlungsenergie der Sonne (autotrophe Lebewesen)