Lektion 3.2

Atmung, Blut und Herz-Kreislauf-System

16 min Lesezeit

Du sprintest los. Schon nach wenigen Sekunden atmest du schneller, dein Herz klopft, und dein Gesicht wird rot. Deine Muskeln brauchen jetzt viel mehr Sauerstoff und Nährstoffe als in Ruhe.

Wie kommt der Sauerstoff aus der Luft bis in den Wadenmuskel? Wie schafft es das Blut, jede Zelle zu versorgen? Und was geschieht, wenn Gefäße verstopfen?

Du kennst Lunge, Herz und Blut aus früheren Jahren. Jetzt erfährst du genauer, wie sie zusammenarbeiten.

Definition

Brustatmung und Bauchatmung

Die Lunge hat keine Muskeln. Sie wird von Muskeln um sie herum bewegt. Es gibt zwei Arten der Atembewegung, die meist gemeinsam ablaufen:

  • Bei der Brustatmung heben Muskeln zwischen den Rippen die Rippen. Der Brustkorb weitet sich nach vorn und oben.
  • Bei der Bauchatmung zieht sich das Zwerchfell zusammen und senkt sich. Es drückt die Organe im Bauch nach unten, und die Bauchdecke wölbt sich vor.

In beiden Fällen wird der Brustraum größer. Der Druck in der Lunge sinkt, und Luft strömt ein, ähnlich wie bei einem Blasebalg. Die Luft gelangt nicht in den Bauch, nur die Bauchdecke wölbt sich. Ausatmen geht in Ruhe von selbst: Die Muskeln erschlaffen, und Brustkorb und Lunge federn zurück.

Definition

Gasaustausch in den Lungenbläschen

Die Luft strömt durch Nase, Rachen, Luftröhre und Bronchien bis in die Lungenbläschen. Die Wand eines Lungenbläschens und die Wand der Blutgefäße um es herum sind zusammen nur eine hauchdünne Schicht. Hier geschieht der Gasaustausch durch Diffusion: Teilchen wandern von dem Ort mit vielen Teilchen zu dem mit wenigen.

  • In der Luft im Bläschen ist viel Sauerstoff, im ankommenden Blut wenig. Sauerstoff geht ins Blut.
  • Im ankommenden Blut ist viel Kohlenstoffdioxid, in der Luft im Bläschen wenig. Kohlenstoffdioxid geht in die Luft und wird ausgeatmet.

Die Ausatemluft enthält etwa 17 von 100 Teilen Sauerstoff, die Einatemluft etwa 21. An den Körperzellen läuft der Austausch umgekehrt: Dort ist Sauerstoff knapp, weil die Zellatmung ihn verbraucht, also geht er aus dem Blut in die Zellen. Kohlenstoffdioxid geht aus den Zellen ins Blut.

Definition

Blut: Bestandteile und Aufgaben

Blut besteht aus einer Flüssigkeit und darin schwimmenden Zellen. Die Zahlen sind ungefähre Werte für einen Erwachsenen. Ein Kubikmillimeter ist ein winziger Tropfen.

BestandteilWie vielAufgabe
Blutplasmaetwas mehr als die Hälfte des Bluts, großenteils WasserEs transportiert Nährstoffe, Kohlenstoffdioxid, Wärme und Botenstoffe. Es enthält Gerinnungsstoffe.
Rote Blutkörperchenetwa 5 Millionen je KubikmillimeterSie sind dellenförmige Scheiben ohne Zellkern. Der rote Blutfarbstoff Hämoglobin bindet in der Lunge Sauerstoff und gibt ihn im Gewebe ab.
Weiße Blutkörperchenetwa 5000 bis 10 000 je KubikmillimeterAbwehr von Krankheitserregern
Blutplättchenetwa 250 000 je KubikmillimeterGerinnung

Rote Blutkörperchen leben etwa vier Monate und werden im Knochenmark neu gebildet. Bei der Gerinnung kleben Blutplättchen an der Wunde zusammen. Gerinnungsstoffe im Plasma bilden ein Netz aus Fäden, in dem sich Blutkörperchen verfangen. So entsteht ein Pfropf, der als Schorf trocknet und die Wunde verschließt.

Zu den Blutgruppen gehört neben dem AB0-System aus der Lektion zur Immunabwehr der Rhesusfaktor, ein weiteres Antigen auf den roten Blutkörperchen. Wer es hat, ist rhesus-positiv, wer es nicht hat, rhesus-negativ. Die meisten Menschen sind positiv. Eine vollständige Blutgruppe heißt zum Beispiel „A positiv“. Bei Transfusionen und in der Schwangerschaft prüft man auch den Rhesusfaktor.

Definition

Herz und Blutgefäße

Das Herz hat vier Hohlräume: den rechten und linken Vorhof, in die das Blut einströmt, und die rechte und linke Kammer, die es weiterpumpen. Eine Scheidewand trennt die rechte von der linken Hälfte. Herzklappen sind Ventile: Sie lassen das Blut nur in eine Richtung strömen. Der Herzmuskel wird von eigenen Gefäßen versorgt, den Herzkranzgefäßen.

GefäßRichtungBau und Besonderheit
Arterie (Schlagader)vom Herzen wegdicke, muskulöse, elastische Wand, Blut unter hohem Druck, Puls fühlbar
Venezum Herzen hindünnere Wand, weiter Innenraum, Venenklappen verhindern das Zurückfließen. Muskeln pressen das Blut weiter.
Kapillarezwischen Arterie und Venehaardünne Gefäße mit einer Wand aus einer Zellschicht, in allen Geweben als Netz. Hier tauschen Blut und Zellen Stoffe aus. Das Blut fließt dort langsam.

In den Kapillaren geben die roten Blutkörperchen Sauerstoff an die Zellen ab. Nährstoffe gehen aus dem Blut in die Zellen, Kohlenstoffdioxid und Abfallstoffe aus den Zellen ins Blut.

Definition

Der Blutkreislauf

Das Blut fließt in zwei Kreisläufen, die über das Herz verbunden sind (Doppelkreislauf). Eine Arterie führt immer vom Herzen weg, eine Vene immer zum Herzen hin, egal wie viel Sauerstoff im Blut ist.

Weg des BlutesKreislaufSauerstoff im Blut
linke Kammer, Hauptschlagader, ArterienKörperreich
Kapillaren in Organen und MuskelnKörperAbgabe von Sauerstoff, danach arm
Venen, Hohlvene, rechter Vorhof, rechte KammerKörper zum Herzenarm
LungenarterieLungearm
Kapillaren der LungenbläschenLungeAufnahme von Sauerstoff, danach reich
Lungenvenen, linker Vorhof, linke KammerLunge zum Herzenreich
Beispiel

Wie viel Blut pumpt das Herz?

Bei jedem Schlag pumpt eine Herzkammer etwa 70 Milliliter Blut in die Schlagader. Das Herz schlägt in Ruhe etwa 70-mal in der Minute. Wie viel Blut pumpt es in einer Minute und in einer Stunde?

In einer Minute: 70 · 70 = 4900 ml. Das sind 4,9 Liter. Ein Erwachsener hat etwa 5 Liter Blut. Das Herz pumpt also in einer Minute etwa so viel Blut, wie der ganze Körper enthält.

In einer Stunde: 60 · 4,9 = 294 Liter.

Beispiel

Atemvolumen in Ruhe und beim Rennen

Mit jedem Atemzug atmest du in Ruhe etwa 0,5 Liter Luft ein. Du atmest 15-mal in der Minute. Beim Rennen sind es angenommen 2 Liter je Atemzug und 30 Atemzüge je Minute. Wie viel Luft atmest du in einer Minute jeweils ein?

Menge je Minute = Menge je Atemzug mal Atemzüge je Minute.

In Ruhe: 0,5 · 15 = 7,5 Liter je Minute.
Beim Rennen: 2 · 30 = 60 Liter je Minute.

Beim Rennen atmest du 60 : 7,5 = 8-mal so viel Luft ein wie in Ruhe. Auch das Herz pumpt dann mehr Blut: Es schlägt schneller und kräftiger.

Definition

Gesunderhaltung: Arteriosklerose und Rauchen

Bei der Arteriosklerose (Gefäßverkalkung) lagern sich Fette und Kalk an der Innenwand der Arterien ab. Die Gefäße werden eng und starr, das Blut fließt schlechter, und es können sich Blutgerinnsel bilden. Verschließt sich ein Herzkranzgefäß, bekommt ein Teil des Herzmuskels keinen Sauerstoff mehr: Das ist ein Herzinfarkt. Verschließt sich ein Gefäß im Gehirn, ist es ein Schlaganfall. Bei Verdacht wählst du sofort den Notruf 112.

Das Risiko steigt durch Rauchen, Bewegungsmangel, Übergewicht, sehr fettreiche Ernährung und dauerhaft zu hohen Blutdruck. Rauchen schadet doppelt: Nikotin verengt Gefäße, und Rauchstoffe schädigen ihre Wand. Außerdem lagert sich Teer in der Lunge ab, und Kohlenstoffmonoxid verdrängt den Sauerstoff vom Hämoglobin. Vorbeugen kannst du mit Ausdauersport, ausgewogener Ernährung und indem du nicht rauchst. Ausdauersport macht das Herz kräftiger: Es pumpt je Schlag mehr Blut, und der Ruhepuls sinkt.

Definition

Zusammenwirken der Organsysteme

Kein Organsystem arbeitet allein. Beim Sprint zeigt sich das Zusammenspiel:

OrgansystemBeitrag
Verdauungssystemliefert Traubenzucker aus der Nahrung ins Blut
Atmungssystembringt Sauerstoff ins Blut und atmet Kohlenstoffdioxid aus
Herz-Kreislauf-Systemtransportiert Sauerstoff und Nährstoffe zu den Muskeln und holt Kohlenstoffdioxid ab
Muskelnsetzen in der Zellatmung Energie frei
Hautgibt Wärme ab, die die Muskeln erzeugen

Fällt ein Teil aus, leiden die anderen. Ein schwaches Herz fördert zu wenig Blut, und schon beim Treppensteigen entsteht Atemnot.

Häufige Fehler

Arterien führen sauerstoffreiches Blut

„In Arterien ist das Blut sauerstoffreich, in Venen sauerstoffarm.“

Richtig ist

Arterien führen vom Herzen weg, Venen zum Herzen hin. Meist ist das Blut in den Arterien sauerstoffreich, aber die Lungenarterie führt sauerstoffarmes Blut zur Lunge und die Lungenvene sauerstoffreiches Blut zum Herzen.

Häufige Fehler

Bauchatmung heißt Luft im Bauch

„Bei der Bauchatmung gelangt die Luft in den Bauch.“

Richtig ist

Luft geht nur in die Lunge. Bei der Bauchatmung senkt sich das Zwerchfell und drückt die Bauchorgane nach unten, darum wölbt sich die Bauchdecke vor.

Zusammenfassung

  • Brustatmung bewegt die Rippen, Bauchatmung das Zwerchfell. In beiden Fällen wird der Brustraum größer, und Luft strömt ein.

  • Der Gasaustausch geschieht durch Diffusion in den Lungenbläschen und in den Geweben: Teilchen wandern dorthin, wo es weniger davon gibt.

  • Blut besteht aus Plasma, roten Blutkörperchen (Sauerstofftransport), weißen Blutkörperchen (Abwehr) und Blutplättchen (Gerinnung).

  • Zur Blutgruppe gehören das AB0-System und der Rhesusfaktor.

  • Arterien führen vom Herzen weg, Venen zum Herzen hin. In den Kapillaren tauschen Blut und Zellen Stoffe aus.

  • Das Blut fließt im Körperkreislauf und im Lungenkreislauf. Die Herzklappen sorgen für eine Richtung.

  • Arteriosklerose verengt Arterien und kann zu Herzinfarkt oder Schlaganfall führen. Rauchen erhöht das Risiko. Atmung, Kreislauf, Verdauung und Muskeln arbeiten zusammen.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Bei der Bauchatmung wölbt sich beim Einatmen der Bauch vor. Warum?

Aufgabe 2Multiple Choice

Welches Gefäß führt sauerstoffreiches Blut zum Herzen?

Aufgabe 3Numerisch

Eine Herzkammer pumpt bei jedem Schlag 60 Milliliter Blut. Das Herz schlägt 80-mal in der Minute. Wie viel Blut pumpt es in einer Minute, in Litern?

Aufgabe 4Numerisch

Du atmest 18-mal in der Minute, und jeder Atemzug bringt 0,5 Liter Luft. Wie viel Luft atmest du in einer Minute ein, in Litern?

Aufgabe 5Freitext

Erkläre, warum die Wand der Kapillaren so dünn ist.

Aufgabe 6Freitext

Beschreibe den Weg eines Sauerstoffteilchens von der Luft bis in eine Muskelzelle.