122 Von der Atemluft in die Gewebe: Gasaustausch zwischen Lunge, Blut und Zellen Die Lungenbläschen scheinen eine Sackgasse für die Atemluft zu sein. Das gilt aber nicht für den Sauerstoff, wie in Abbildung 18 dargestellt ist. In der Lunge tritt O2 durch die Alveolenwand und die Kapillarwand in die roten Blutzellen (rote Blutkörperchen oder Erythrozyten) ein. In den Zellen wird er an das Protein Hämoglobin1 gebunden (kAbb. 18 a). Im Gewebe wandert O 2 dann aus den roten Blutzellen in die Körperzellen (kAbb. 18b). Kohlenstoffdioxid (CO2) nimmt den gegenteiligen Weg, allerdings wird es kaum an Hämoglobin gebunden. Das meiste CO2 liegt gelöst im Blut vor (in Form von Hydrogencarbonat, HCO3 –, kAbb. 18 c). In der Lunge diffundiert das CO 2 aus den roten Blutzellen. Das Blutplasma liefert CO2 aus dem gelösten HCO3 – nach (kAbb. 18d). Warum diffundieren die „richtigen“ Stoffe an den „richtigen“ Stellen? Woher „weiß“ O2, 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 Konzentrationsgefälle: Im Blut ist weitaus weniger O2 als in der Luft, daher erfolgt die Diffusion in Richtung Blut. Dort wiederum ist die O2-Konzentration höher als in den Körperzellen, usw. Der Gasaustausch folgt also passiv dem Konzentrationsunterschied, das heißt 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 Gesamtoberfläche aller Alveolen ungefähr 100m2 beträgt (also deutlich mehr als die Grundfläche eines Klassenzimmers), diese riesige Fläche aber nur 1 μm (ein Tausendstel Millimeter) dick ist! Zudem sorgt das ständige Atmen für den nötigen Konzentrationsunterschied, da laufend O2 nachgeliefert und CO2 abgeführt wird. 1 Hämoglobin: haíma (griech.) = Blut, globus (lat.) = Kugel (Namensanhängsel „-globin“ ist für kompakte, wenn auch nicht unbedingt kugelförmige Proteine gebräuchlich); abgekürzt Hb; Bezeichnung für den roten Blutfarbstoff Der Gasaustausch von O2 und CO2 zwischen Lunge und Körperzellen folgt passiv dem Konzentrationsgefälle Abb.18: Gasaustausch im Körper. In der Lunge tritt O2 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 CO2 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 Blutzelle Hämoglobin Körperarterie Körpervene Lungenarterie O2-armes Blut O2-reiches Blut Kapillarwand Kapillarwand Gewebeflüssigkeit Zellmembran Alveolarwand Lungenkapillare Alveole Lungenkapillare Lungenvene Gewebezelle Blutplasma Körperkapillare Gewebezelle Blutplasma Körperkapillare rote Blutzelle Blutplasma Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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