Atemsystem Mindmap

Das Thema verstehen

Das Atmungssystem versorgt den Körper mit Sauerstoff und entfernt Kohlenstoffdioxid. Luft gelangt über Nase, Rachen, Kehlkopf, Luftröhre und Bronchien in die Lunge, wo in den Lungenbläschen der Gasaustausch mit dem Blut stattfindet. Die Atemmuskulatur, vor allem das Zwerchfell, erzeugt die Druckunterschiede für Ein- und Ausatmung. Das Atemzentrum im Hirnstamm passt Atemfrequenz und -tiefe automatisch an den Bedarf an, etwa bei körperlicher Belastung.

Der Weg der Luft durch den Körper
Die Atemluft durchläuft auf ihrem Weg zur Lunge mehrere Stationen mit jeweils eigener Aufgabe. In Nase und Nasenhöhle wird sie erwärmt, befeuchtet und von Staubpartikeln befreit; Mundatmung umgeht diese Filterleistung teilweise. Über Rachen und Kehlkopf gelangt die Luft in die Luftröhre, die sich in zwei Hauptbronchien für die beiden Lungenflügel teilt. Der Kehldeckel verschließt beim Schlucken den Zugang zu den unteren Atemwegen, damit keine Nahrung in die Lunge gelangt. In der Lunge verzweigen sich die Bronchien baumartig zu immer feineren Bronchiolen, die in den Alveolen enden. Erst dort findet der eigentliche Gasaustausch statt, während die oberen Abschnitte nur leiten, reinigen und vorbereiten.

Wie der Gasaustausch funktioniert
Der Gasaustausch beruht auf Diffusion und damit auf Druckunterschieden, nicht auf aktivem Transport. In den Alveolen ist die Sauerstoffpartialdruck höher als im venösen Blut, sodass Sauerstoff in die Kapillaren diffundiert. Kohlenstoffdioxid strömt in die Gegenrichtung, weil sein Partialdruck im Blut höher ist als in der Atemluft. Die Alveolen sind dafür besonders geeignet: ihre Wände sind extrem dünn, sie sind dicht von Kapillaren umsponnen und bieten zusammen eine sehr große Oberfläche. Im Blut wird der meiste Sauerstoff an Hämoglobin gebunden, während Kohlenstoffdioxid überwiegend als Hydrogencarbonat transportiert wird. Beide Vorgänge lassen sich durch den Bohr-Effekt gegenseitig unterstützen.

Atemmechanik: Druckunterschiede als Motor
Die Lunge besitzt keine eigene Muskulatur; die Atmung wird durch Druckunterschiede zwischen Lunge und Außenluft angetrieben. Bei der Einatmung kontrahiert das Zwerchfell und flacht sich ab, zugleich heben sich Rippen und Brustbein durch die Zwischenrippenmuskeln. Der Brustraum weitet sich, der Druck in den Atemwegen sinkt unter den Luftdruck, und Luft strömt ein. In der Ruhephase entspannt sich die Muskulatur, der Brustraum verkleinert sich, und die Luft strömt passiv aus. Bei starker Belastung unterstützen zusätzliche Muskeln sowohl Ein- als auch Ausatmung, sodass Atemfrequenz und Atemtiefe deutlich zunehmen können.

Regulation und Störungen der Atmung
Die Atmung läuft unbewusst ab und wird vom Atemzentrum im Hirnstamm gesteuert. Entscheidender Reiz ist nicht der Sauerstoff-, sondern der Kohlenstoffdioxidspiegel im Blut: steigt er, wird die Atmung schneller und tiefer, bis der Wert sinkt. Chemorezeptoren in den Halsschlagadern und im Hirnboden melden diese Veränderungen laufend zurück. Bewusstes Hyperventilieren senkt den CO₂-Spiegel ab und kann Schwindel verursachen. Störungen wie Asthma verengen die Atemwege und erschweren vor allem die Ausatmung, während bei Lungenentzündung die Austauschfläche der Alveolen beeinträchtigt ist. Langjähriges Rauchen kann die Lungenfunktion dauerhaft mindern, etwa im Rahmen einer COPD.