Physiologie Mensch –
Atemgastransport

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Atemgastransport im Blut

Atemgastransport bedeutet Zufuhr von Sauerstoff und Abtransport des Stoffwechselendprodukts Kohlendioxid, um so den oxidativen Abbau der Nährstoffe (Nahrungsstoffe) in den menschlichen Zellen zu gewährleisten. Das Blut besorgt als lebenswichtige Leistung den Transport der Atemgase O2 und CO2, dabei wird O2 für den Stoffwechsel im Körper verteilt und CO2 zur Entsorgung gesammelt.

Physiologie Atemgastransport im Herz-Kreislaufsystem, Regelkreis Atemgas im Blut Blutkreislauf

Transport Atemgas im Blut durch das Transportsystem Blutkreislauf. Das Blut besorgt als lebenswichtige Leistung den Transport der Atemgase Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2, dabei wird Sauerstoff für den Stoffwechsel im Körper verteilt und das Stoffwechselendprodukt Kohlendioxid - oxidativen Abbau der Nährstoffe (Nahrungsstoffe) - zur Entsorgung gesammelt. Als Transportmittel wirken Plasma und Erythrozyten, die durch Lösung und chemische Bindung von O2 und CO2 beladen werden. Der größte Teil des Kohlendioxids wird in gelöster Form im Blutplasma transportiert und diffundiert aus dem Blut, sobald die Kohlendioxidkonzentration in der Umgebung niedrig ist.

Transportwege im Kreislaufsystem

Die Transportwege sind vom Kreislaufsystem vorgegeben:
O2 wird im arteriellen Blut vom Aufnahmeort Lunge über das linke Herz in die Organe des Körpers gebracht; CO2 gelangt im venösen Blut aus den Körperkapillaren über das rechte Herz zum Abgabeort Lunge. Als Transportmittel wirken Blutplasma (Plasma sanguinis) und rote Blutkörperchen (Erythrozyten). Sie werden beladen durch Lösung und chemische Bindung von O2 und CO2. Beide Vorgänge sind reversibel.
Die Lösung erfolgt im Plasma, ihr Ausmaß ist gering. Nur in Lösung erreichen Gase ihre Bindungsorte. Die Bindung geschieht für Gase verschieden; sie erlaubt die die Aufnahme großer Mengen, erfolgt bei hohem Angebot und löst sich bei niedrigem.

Physiologie Diffusion Gasaustausch O2 und CO2 in Lungenbläschen Alveolen, Ficksches Gesetz

Diffusion in den Lungenbläschen (Alveolen), Ficksches Gesetz. Zwischen Alveolen und arteriovenösem Gefäßbett findet der Austausch (Diffusion) der Atemgase statt. Die Diffusion ist ein Prozess, der zu einer gleichmäßigen Verteilung von Teilchen und vollständigen Durchmischung mehrerer Stoffe führt. Sie transportiert in den Lungenbläschen der Lunge O2 und CO2 durch die Alveolarwand entlang dem Partialdruckgefälle. O2 diffundiert ins Kapillarblut, CO2 in die Alveolarluft.

Bindung und Aufnahme von Sauerstoff

Sauerstoff bindet sich an Blutfarbstoff Hämoglobin (Hb): Hb+O2=HbO2. Die O2-Sättigung des Hb wird vom pO2 (gelöstem O2) nach der Bindungskurve bestimmt: zu 100% arteriell in der Lunge (pO2: 13,3 kPa) und zu 75% venös im Gewebe (pO2:5,3kPa). Normalerweise (150g Hb je Liter (l) Blut; 1,4ml O2/Hb) sind das 200 bzw. 150ml O2/l Blut. Es gelangen so 50ml O2/i in das Gewebe. Die restlichen 150ml O2/l Blut sind Reserve für verstärkten Bedarf.
CO2-Aufnahme verschiebt die Kurve: sie ist "physiologisch" steiler, das bewirkt höhere O2-Abgabe.
CO2 bindet sich zu Carbamino-Hämoglobin und als HCO3 an Na+ im Plasma und an K+ in Erythrozyten. Hier entsteht HCO3 aus CO2 durch Carboanhydrasewirkung (CA). Die CO2-Abgabe in der Lunge läuft umgekehrt. Der CO2-Gehalt wird nach der Bindungskurve vom pCO2 bestimmt: zu 520ml HCO3/l Blut im venösen und 480ml/l im arterielln Blut. Die CO2-Abgabe beträgt so 40ml/l. O2-Aufnahme im Körper verstärkt sie. Der arterielle CO2-Gehalt sichert die pH-Regulation als Puffer.
Der Gastransport beträgt in Ruhe VO2=300ml/min und VCO2=240ml/min.



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Anatomie Blutgefäße, Arterie Arteriole Vene Venole und Kapillargefäß

Blutgefäße (Vas sanguineum), Arteriole (kleine Schlagader), Venole (kleine Vene) und Kapillargefäß, die für den Transport von Blut, so auch für den Atemgastransport, im menschlichen Körper verantwortlich sind.

Rotes Blutkörperchen Erythrozyt mit Hämoglobin-Molekül, roter Blutfarbstoff Hämoglobin

Rote Blutzelle (Erythrozyt) mit Hämoglobin-Molekül des roten Blutfarbstoffes (Hämoglobin), das sich in den roten Blutkörperchen befindet und aufgrund der Farbgebung (durch Häm) namensgebend ist.
An Orten im Körper mit hoher Sauerstoffkonzentration lagert sich Sauerstoff an das Hämoglobin an. Das sauerstoffreiche Blut mit dem sauerstoffgesättigten Hämoglobin wird von den Lungenvenen zur linken Herzkammer transportiert und danach von den Arterien und Blutkapillaren des Körperkreislaufs zu den Geweben gebracht.
Durch ständigen Sauerstoffverbrauch der Zellen ist die Sauerstoffkonzentration in den Geweben gering, das führt dazu, dass das in den roten Blutkörperchen enthaltene Oxyhämoglobin, wie das sauerstoffbeladene Hämoglobin, seinen Sauerstoff abgibt. Der Sauerstoff tritt durch die Blutkapillarwand und wandert zur Gewebeflüssigkeit, von wo er in die Gewebezellen diffundiert und bei der Zellatmung verbraucht wird.

Anatomie Physiologie Gefäßsystem, Blutkreislauf Kreislaufsystem des Menschen

Übersicht der Arterien (links) und Venen (rechts) im meschlichen Körper; Filtration und Resorption der Kapillargefäße.

Bilder: © Frank Geisler 2018

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Links zum Thema Blut und Atmung:

Blut, Blutbildung und Blutbestandteile

Große Blutgefäße, Schlagadern

Kehlkopf, Luftröhre und Teil der unteren Luftwege

Bronchien und Lungen

Diffusion in der Atmung