Gasaustausch: Zug um Zug Sauerstoff tanken

Was passiert beim Gasaustausch?

Hier wird der Leben spendende Sauerstoff gegen das nicht mehr benötigte Abfallprodukt Kohlendioxid ausgetauscht. Die winzigen, sackartigen Lungenbläschen bilden dabei die Oberfläche, auf der der Gasaustausch stattfinden kann.

Der Gasaustausch läuft im Körper auf zweifache Weise ab. In der Lunge sind es die Lungenbläschen, in denen Sauerstoff ins Blut gelangt und das Kohlendioxid aus dem Blut entfernt wird. In den Körperzellen findet der Gasaustausch in umgekehrter Richtung statt.

Wo befinden sich die Lungenbläschen?

Man findet sie am Ende der kleinsten Verzweigungen der Bronchien, die die Lunge durchdringen. Hier sitzen die Alveolensäckchen, die aus mehreren winzigen Lungenbläschen bestehen, die wie Trauben zusammenhängen. Die Blutkapillaren des Lungenkreislaufs umgeben jedes einzelne Lungenbläschen wie ein dichtes Spinnennetz. Sie führen das sauerstoffarme Blut zu und schicken es nach der Sauerstoffanreicherung wieder in Richtung Körper. Das Innere der Lungenbläschen ist mit einem dünnen Flüssigkeitsfilm bedeckt, der von speziellen Epithelzellen gebildet wird. Diese Flüssigkeit enthält Surfactant, eine oberflächenaktive Substanz, die verhindert, dass die Kraft der Oberflächenspannung innerhalb des Flüssigkeitsfilms auf die Wände der Lungenbläschen einwirkt und sie zum Zusammenfallen bringt.

Wo treffen sich Blut und Atemluft?

An einer hauchdünnen Membran. Der Abstand zwischen dem Inneren der Lungenbläschen und dem Inneren der sie umgebenden Blutkapillargefäße beträgt kaum 0,001 Millimeter. Die trennende Membran, die als Blut-Luft-Schranke bezeichnet wird, besteht aus der Alveolenwand und der Kapillarwand und ist jeweils nur eine Zelle dick.

Wie kommt der Sauerstoff ins Blut?

Die Aufnahme von Sauerstoff in das Blut und die Abgabe von Kohlendioxid an die Atemluft geschieht durch den Prozess der Diffusion. Da der Sauerstoff das Bestreben hat, das Konzentrationsgefälle zwischen Luft und Blut auszugleichen, geht er von dem Lungenbläschen, wo eine höhere Sauerstoffkonzentration besteht, über die Blut-Luft-Schranke in das sauerstoffarme Blut der Kapillaren über. Ein Konzentrationsausgleich kann jedoch nie stattfinden, da die Lungenbläschen durch die Atmung immer weiter mit neuem Sauerstoff versorgt werden und die Lungenkapillaren immer mehr sauerstoffarmes Blut zu den Lungenbläschen schicken. Der Prozess der Diffusion wird durch den Flüssigkeitsfilm im Innern der Lungenbläschen unterstützt. Bevor der Sauerstoff über die Blut-Luft-Schranke ins Blut gelangt, muss er in der Flüssigkeit gelöst werden.

Wie wird Sauerstoff im Körper transportiert?

Den Transport übernimmt zum größten Teil das Hämoglobin der roten Blutkörperchen. An Orten mit hoher Sauerstoffkonzentration lagert sich Sauerstoff an das Hämoglobin an. Jedes Hämoglobinmolekül kann vier Sauerstoffmoleküle aufnehmen und mit jedem angelagerten Sauerstoffmolekül steigt die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins. Das sauerstoffreiche Blut mit dem sauerstoffgesättigten Hämoglobin wird von den Lungenvenen zunächst zur linken Herzkammer transportiert und danach von den Arterien und Blutkapillaren des Körperkreislaufs zu den Geweben gebracht. 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.

Wie verläuft der Gasaustausch in den Geweben?

Durch den ständigen Sauerstoffverbrauch der Zellen ist die Sauerstoffkonzentration in den Geweben gering. Dies führt dazu, dass das in den roten Blutkörperchen enthaltene Oxyhämoglobin, wie das sauerstoffbeladene Hämoglobin auch bezeichnet wird, seinen Sauerstoff abgibt. Er tritt durch die Blutkapillarwand hindurch und wandert in Richtung Gewebeflüssigkeit, von wo er in die Gewebezellen diffundiert und bei der Zellatmung verbraucht wird. 20 bis 25 Prozent des vom Hämoglobin transportierten Sauerstoffs werden abgegeben – bei körperlicher Belastung etwas mehr –, so dass auch das venöse Blut immer noch Sauerstoff enthält. Das Kohlendioxid diffundiert in die entgegengesetzte Richtung aus den Zellen in die Gewebeflüssigkeit und durch die Kapillarwand hindurch ins Blut. Es wird danach von den Venen des Körperkreislaufs zur rechten Herzkammer transportiert und von dort durch die Lungenarterien in die Lunge, wo das Kohlendioxid abgegeben wird.