am Puls Biologie 5, Schulbuch

107 Tierphysiologie Von der Atemluft in die Gewebe: Gasaustausch zwischen Lunge, Blut und Zellen Glossar 1 Hämoglobin (Abkürzung Hb): Bezeichnung für den roten Blutfarbstoff, vom griechischen haíma für Blut und lateinischen globus für Kugel (Namensanhängsel „-globin“ ist für kompakte, wenn auch nicht unbedingt kugel- förmige Proteine gebräuchlich). Die Lungenbläschen scheinen eine Sackgasse für die Atemluft zu sein. Das gilt aber nicht für den Sauerstoff, wie in Abbildung 15 dargestellt ist. In der Lunge tritt O 2 durch die Alveolenwand und die Kapillarwand in die roten Blutzellen (rote Blutkörperchen oder Erythrozyten) ein. In den Zellen wird er an das Protein Hämoglobin 1 ge- bunden ( k Abb. 15 a). Im Gewebe wandert O 2 dann aus den roten Blutzellen in die Körperzel- len ( k Abb. 15b). Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) nimmt den gegenteili- gen Weg, allerdings wird es kaum an Hämoglo- bin gebunden. Das meiste CO 2 liegt gelöst im Blut vor (in Form von Hydrogencarbonat, HCO 3 – , k Abb. 15 c). In der Lunge diffundiert das CO 2 aus den roten Blutzellen. Das Blutplasma liefert CO 2 aus dem gelösten HCO 3 – nach ( k Abb. 15d). Warum diffundieren die „richtigen“ Stoffe an den „richtigen“ Stellen? Woher „weiß“ O 2 , dass es in der Lunge aus der Luft ins Blut soll, und nicht in die Gegenrichtung? Natürlich wissen die Stoffe nichts von alledem. Sie folgen einfach dem Kon- zentrationsgefälle : Im Blut ist weitaus weniger O 2 als in der Luft, daher erfolgt die Diffusion in Richtung Blut. Dort wiederum ist die O 2 -Konzen- tration höher als in den Körperzellen, usw. Der Gasaustausch folgt also passiv dem Konzen- trationsunterschied, d. h. ohne Energieaufwand. Damit das, was hier recht einfach klingt, auch tatsächlich so erfolgen kann, muss die Lunge ideale Bedingungen für die Diffusion schaffen. Das ist dadurch gewährleistet, dass die Gesam- toberfläche aller Alveolen ungefähr 100m 2 be- trägt (also deutlich mehr als ein Klassenzimmer), diese riesige Fläche aber nur 1 μm (ein Tausends- tel Millimeter) dick ist! Zudem sorgt unser stän- diges Atmen für den nötigen Konzentrationsun- terschied, da laufend O 2 nachgeliefert und CO 2 abgeführt wird. Der Gasaustausch von O 2 und CO 2 zwischen Lunge und Körperzellen folgt passiv dem Konzentrations- gefälle Abb.15: Gasaustausch im Körper. In der Lunge tritt O 2 ins Blut, wo er in den roten Blutzellen gebunden wird (a). Diese transportieren den Sauerstoff bis in die Körperkapillaren, wo er ins Gewebe diffundiert (b). An diesen Stellen tritt CO 2 ins Blut (c), was wiederum in der Lunge an die Luft abgegeben wird (d). Jede rote Blutzelle hat in den Kapillaren nur ca. 1/3 Sekunde Zeit für den Gasaustausch, was aber ausreicht. Lunge äußere Atmung Zellatmung Herz Gewebezellen Alveole Blutplasma rote Blut- zelle Hämoglobin Körperarterie Körpervene Lungenarterie O 2 -armes Blut O 2 -reiches Blut Kapillarwand Kapillarwand Gewebe- flüssigkeit Zell- membran Alveolarwand Lungenkapillare Alveole Lungenkapillare Lungenvene Gewebe- zelle Blutplasma Körperkapillare Gewebe- zelle Blutplasma Körperkapillare rote Blutzelle Blutplasma Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv