Respiratorisches System, Physiologie

Die Energie aus dem Stoffwechsel des Menschen resultiert aus der chemischen Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff (vgl. Atmungskette).

2 H⁺ + O^-- =H₂O

Wasserstoff wird aus dem Zitratzyklus zur Verfügung gestellt, wobei Kohlendioxyd freigesetzt wird. Die Atmung dient daher im wesentlichen der Bereitstellung von Sauerstoff aus der Atemluft und die Freigabe des im Stoffwechsel anfallenden Kohlendioxids.

Funktionelle Abteilungen des Gasaustausches

Ventilation	Nase, Rachen Trachea Bronchien
Diffusion in der Lunge	Alveolen
Konvektiver Transport	Lungenvenen linkes Herz Arterien Venen rechtes Herz Lungenarterien
Diffusion im Gewebe	Kapillaren

Dies zu gewährleisten, ist der Organismus mit dem respiratorischen System ausgestattet, welches sich aus folgenden Abteilungen zusammensetzt: Die Belüftung der Lunge (Ventilation), Atemzüge einer bestimmten Frequenz und Tiefe, erfolgt durch die Kraft der Atemmuskulatur, vor allem der Interkostal- und Zwerchfellmuskulatur. Inspiratorisch werden die Rippen, mit zwei Gelenken an Wirbelkörper und Sternum versehen, angehoben, die Zwerchfelle abgeflacht. Es gibt Individuen, welche von sich aus überwiegend die Zwerchfellatmung, andere die kostale Atmung bevorzugen (Bauch- und Brustatmung).

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Durch Inspiration wird "frische" Luft eingesogen, durch Exspiration "verbrauchte" Luft herausgepresst. Die Atemwege bestehen aus dem Nasenrachenraum, der Luftröhre und den Bronchien. Der konvektive Transport erfolgt durch die Trachea, die Bronchien und Bronchiolen bis zur 16. Teilung. Die darauf folgenden Bronchioli respiratorii (Teilung 17.-19.) sind bereits mit einigen Alveolen ausgestattet. Im wesentlichen erfolgt aber die Diffusion in den Alveolen der 20.-23. Teilung. Von hier aus gelangt der Sauerstoff auf dem Blutweg über die Pulmonalvenen, das linke Herz und die Aorta in die peripheren Gewebe, wo er durch Diffusion in die Zellen gelangt. In den Alveolen wird durch Surfactant aus Lezithinderivaten eine Oberflächenspannung unterhalten. Sie verhindern das Zusammenklappen der Alveolenwände und sind Ursache der Kontraktilität der Lunge. Die Atmung wird autonom gesteuert, kann aber willentlich beeinflusst werden: Atem anhalten, tief ein- oder ausatmen, schnell, langsam atmen. Von der Atemtiefe hängt die Belüftung und der Blutstrom in den Abschnitten der Lunge ab (s. u.).