Atmung

Unter Atmung (lat.: Respiration) versteht man allgemein den aeroben, das heißt Sauerstoffverbrauchenden Abbau (Dissimilation) von Stoffen zur Energiegewinnungund die damit einhergehende Abgabe von Kohlendioxid. In der Pflanzenweltfindet neben dem Aufbau (Assimilation) auch Atmung statt, zum Beispiel nachts und in nichtgrünen Pflanzenteilen. Einige Mikroorganismen gewinnen den freien Sauerstoff in Abwesenheit von Luft aus anorganischen Verbindungen durch Denitrifikation. Diesen Prozess nennt man anaerobeAtmung.

In der Biologie des Tierreiches wird dabei nach anatomisch/physiologischen und biochemischen Aspekten die äußere von der inneren Atmung (Zellatmung) unterschieden.

Äußere Atmung

Man unterscheidet:

• die Hautatmung, bei der der Gasaustauschüber die gesamte Körperoberflächeerfolgt.
• die Kiemenatmung, bei der der Gasaustausch über dünne, durchblutete Hautausstülpungen, die Kiemen, erfolgt. Sie kommt bei vielen Wirbellosen, darunter auch Landtieren, und bei Fischenvor.
• die Tracheenatmungüber röhrenförmige Einstülpungen der Körperhaut. Sie kommt bei Insekten, Spinnenund Tausendfüßernvor. Siehe Tracheen.
• die Lungenatmungmit Hilfe von in den Körper eingestülpten Säcken, die als Lungenbezeichnet werden. Sie kommt zum Beispiel bei lungenatmenden Schneckenund bei Amphibien, Reptilien, Vögelnund Säugetiereneinschließlich des Menschenvor.
• Gasaustausch der Pflanzenüber die Stomata

Atemwege der Säuger

Beim Atmen strömt die Luft durch Mund(pars orale pharyngis) oder Nase(pars nasale pharyngis) in den Körper. Wird durch die Nase eingeatmet, wird die Luft zunächst durch Haare der Nase und Schleimhäute gereinigt, angefeuchtet und angewärmt. Anschließend gelangt die Atemluft über den Rachenraum vorbei an Kehlkopf(Larynx) und Stimmbändernin die Luftröhre(Trachea).

Die Luftröhre verzweigt sich in die beiden Äste der Bronchien, die sich immer weiter verzweigen (Bronchiolen). Am Ende befinden sich die Lungenbläschen(Alveolen) in der Lunge, durch deren dünne Membran Sauerstoffin die Kapillargefäßeübertritt und auf umgekehrtem Weg Kohlendioxidaus dem Blut an die Lunge abgegeben wird.

Atemmechanik der Säuger

Bei der Einatmung(Inspiration) vergrößert sich durch das Zusammenziehen der Brustmuskulaturund des Zwerchfellsdas Volumen des Brustkorbes. Dabei dehnt sich die Lunge aus und es entsteht ein Unterdruck, Luft strömt durch die Atemwegein die Lunge. Damit sich die Lunge mit dem Brustkorb ausdehnen kann, befindet sich die Pleurazwischen Lunge und Brustkorb beziehungsweise Zwerchfell. Das die Lunge umgebende Lungenfellund die an der Innenseite des Brustkorbs (Brustfell) sowie auf dem Zwerchfell und dem Mediastinumliegende Pleura parietaliskleben dabei aneinander wie zwei Glasplatten, zwischen denen sich eine Flüssigkeit befindet. Das ermöglicht einerseits die Verschiebbarkeit der beteiligten Strukturen und verhindert andererseits durch den im Brustraum vorhandenen Unterdruck einen Kollaps der Lungen beziehungsweise ermöglicht deren Entfaltung. Bei der Ausatmung (Exspiration) zieht sich die Lunge wieder zusammen und die Luft strömt durch den Überdruck wieder durch die Atemwege hinaus.

Beim Einatmen dehnt sich durch Senkung des Zwerchfells die dementsprechende Muskulatur des Rumpfs. Das bewirkt, dass sich zum Beispiel der Bauch dabei nach vorne wölbt. (Siehe auch Bauchatmung, Brustatmung) Es findet ein Ventilation statt.

Atemsteuerung der Säuger

Gesteuert wird die Atmung durch das Gehirnbeziehungsweise das Atemzentrumim verlängerten Rückenmark. Ausschlaggebend ist dabei die Reaktion von Chemorezeptorenauf den Kohlendioxid-Gehalt (Kohlendioxid-Partialdruck) des Blutes. Übersteigt dieser einen gewissen Schwellenwert, setzt der Atemreizein. Rezeptoren die auf den pH-Wertdes arteriellen Blutes sowie einen Sauerstoffmangel (Hypoxie) reagieren, haben nur eine zweitrangige Bedeutung als Atemreiz.

Über die sensiblen Fasern des Nervus vagus(Rami bronchales und pulmonales) wird auch die Ausdehnung der Lunge erfasst. Überschreitet diese ein gewisses Maß, so wird die Inspiration reflektorischbegrenzt (Hering-Breuer-Reflex).

Messgrößen

Atemfrequenz des Menschen

Die Zahl der Ein- und Ausatmungen pro Zeiteinheit, die Atemfrequenz (AF), beträgt unter Ruhebedingungen

Atemzugvolumen des Menschen

Das Atemzugvolumen (AZV) beträgt ca. 10 ml / kg Körpergewicht (m), sodass es bei einem Erwachsenen in Ruhe zwischen 0,5 und 0,8 Liter beträgt!!!

Atemminutenvolumen des Menschen

Das Atemminutenvolumen (AMV) errechnet sich aus der Multiplikation der Atemfrequenz (AF) und des Atemzugvolumen (AZV):

Totraumvolumen des Menschen

Das Totraumvolumenist die Luftmenge, die nicht aktiv am Gasaustausch beteiligt ist, also bei der Atmung im gasleitenden System (Raum zwischen Mund und Lungenbläschen) "stehen bleibt".Das Totraumvolumen beträgt ca. 2 ml / kg Körpergewicht (m). Bei einem Erwachsenen entspricht dies etwa 150 ml.

Atemluft in einem Leben

Ein Mensch atmet durchschnittlich ca. 5.000.000 m³ Luft ein.

Pathologische Atmungsformen

Die Störungen der Atmung werden in der ICD-10unter den Symptomen, die das Kreislaufsystemund das Atmungssystembetreffen als R06zusammengefasst. (Die folgenden Beispiele dienen zunächst nur als Arbeitsgrundlage!)

• Biot-Atmung

(Zeichen für zentrale Atemstörung; Atmung typisch für Hirnverletzung (Schädel-Hirn-Trauma, betroffen: Stammhirn), erhöhten Hirndruck oder Meningitis)

• Cheyne-Stokes-Atmung

(Zeichen für zentrale Atemstörung; Atmung typisch für Hirnverletzung (z.B. Schädel-Hirn-Trauma, betroffen: Großhirn)

• Hyperventilation; exklusive psychogene Hyperventilation!
• Kussmaul-Atmung(Typisch für diabetische Ketoazidose; daraus folgt eine Hyperventilation)
• Mundatmung, Schnarchen
• Obstruktives Schlafapnoe-Syndrom
• Seufzeratmung
• Schnappatmung
• Schluckauf; exklusive psychogener Singultus
• Stridor

Die klinische Atemtherapiebefasst sich mit den Krankheiten und Funktionsstörungen von Lunge und Stimmapparat.

Innere Atmung

Hauptartikel: Zellatmung

Als innere Atmung oder Zellatmung werden jene Stoffwechselprozesse bezeichnet, die dem Energiegewinn der Zellendienen. Insbesondere versteht man hierunter die biochemischen Vorgänge der Atmungskettein der inneren Membran der Mitochondrien, an deren Ende ATPsynthetisiert wird.

Siehe auch

• Atem
• Atemgift
• Atemschutz
• Atemschutzreflex
• Atemspende
• Atemtherapie
• Bauchatmung
• Beatmung
• Husten
• Luft
• Stoffwechsel

Weblinks

• Physiologische Grundlagen der Atmung und deren Störungen
• Lungen-Praktikum der Uniklinik-Saarland
• Atmungsregulation
• Übersicht der Atmungsformen und deren Entwicklung

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