Atmung - Biologie learn online

Biologie (Subject) / Atmung (Lesson)

Atmung

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Atmung. Definition und 3 Formen Atmung ist die Gesamtheit der an der Sauerstoffaufnahme sowie der damit verbundenenKohlendioxidabgabe beteiligten Vorgänge. äußere Atmung:Gasaustausch zwischen Körper und Umgebung über respiratorische Oberflächeninnere Atmung:Gasaustausch zwischen Körperflüssigkeiten und den einzelnen ZellenZellatmung:Energiegewinnung durch biologische Oxidation in den Körperzellen; keinGasaustauschprozess
Hautatmung bei kleinen, abgeplatteten Tieren (Einzeller, Plattwürmer, Hohltiere = Cnidaria ,Ringelwürmer, lungenlose Salamander) Haut= respiratorische Oberfläche --> muss feucht bleiben direkt unter der Haut liegt dichtes Netzwerk von Kapillaren Gaswechsel nur über Diffusionsprozesse zusätzliche Atmungsform: Fische 5-30 % Reptilien 10 % Amphibien 30-60 %
aerobe Atmung aerobe Atmung: elementarer Sauerstoff wird zusammen mit organischen Brennstoffen als Edukt verwertet (meisten Eukaryonten) organische Verbindungen + Sauerstoff --> Kohlendioxid + Wasser + Energie häufiger Brennstoff: Glukose: C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O + Energie (ATP und Wärme)
Redoxreaktion Elektronenabgabe (=Oxidation) und Elektronenaufnahme (=Reduktion) z.B. Na + Cl --> Na+ + Cl- (Na wird oxidiert, verliert Elektron. Cl wird reduziert, gewinnt Elektron) Elektronendonor (=Reduktionsmittel) wird oxidiert und reduziert dadurch den anderen Stoff, den Elektronenakzeptor (=Oxidationsmittel)
höhere Diffusionrate durch... · Oberfläche --> Oberflächenvergrößerung · Konzentrationsunterschied --> Konvektion · Distanz/Strecke --> dünne Epithelien
Kiemen Echinodermata, Annelida, Mollusken, Fische hoher ATP-Verbrauch durch geringen Sauerstoffgehalte, geringe VIskosität, langsame DIffusion Kurze DIffusionsstrecken, starke Ventilation, extrem große Oberfläche Bei Fischen: Gasautausch über Gegenstromprinzip: Blut fließt entgegen Wasserstrom
Lunge -Evolution aus der Schwimmblase -Einstülpungen der Körperwand. Lokalisiertes Atmungsorgan -aktive Ventilation (durch Über- oder Unterdruckatmung) -Regulierung anhand der CO2- Blutkonzentration (Sensoren im Stammhirn) bei Lungenschnecken, einigen Crustacea, Spinnen, Landwirbeltiere Gasaustausch in dehnbaren Alveolen Poolatmung: Residualvolumen
Vogellunge unidirektionale Fließrichtung des Atemmediums (durch Luftsäcke) Kreuzstromprinzip in den Parabronchien (große Partialdruckdifferenzen) sehr dünne respiratorische Epithelien = leistungsstärkste Lunge starre Lunge eng am Brustkorb (Rippenmuskeln erweitern Luftsackvolumen) 8-9 Luftsäcke(nicht am Gasaustausch beteiligt) zur Ventilation -> durch Unterdruck wird Luft eingesaugt Vorderer und hinterer Luftsack dienen als Blasebalg -> Strom von vorn nach hinten durch Parabronchien Weg: Trachea --> hinterer Luftsack --> Dorsobronchus --> Parabronchus (Luftkapillare) --> vorderer Luftsack --> Ventrobronchus --> Trachea
Tracheen bei Insekten und Spinnen fein verzweigte Hauteinstülpungen, die mit einer dünnen Cuticula ausgekleidet sind verschließbare Stigmen an Körperoberfläche Öffnung über CO2-Gehalt geregelt schneller Transport im Körper durch Diffusion Ohne Transportmedium. Konvektionstransport bis fast an den Verbrauchsort Ventilation durch rhythmische Körperbewegungen --> Blasebalgtechnik
Amphibien-Atmung sowohl Kiemen-, Lungen- als auch Hautatmung. Da die Entwicklung der meisten Amphibienarten im Wasser beginnt, kommt die Kiemenatmung hauptsächlich bei Larven vor. Ausnahme: Axolotl verbringen ihr ganzes Leben im Wasser und können somit nur über die Haut und die Kiemen atmen. Die dünne feuchte Haut der Amphibien eignet sich hervorragend als Atmungsorgan.Unter der Haut befindet sich ein dichtes Kapillarnetz, wodurch ein Stoffaustausch durch Diffusion möglich ist. Sauerstoff wird über die Haut aufgenommen und Kohlenstoffdioxid abgegeben. Die Aufnahme von Sauerstoff durch die Haut ist ein passiver Vorgang.Es ist aber trotzdem möglich die Sauerstoffaufnahme zu beeinflussen Die Lungenatmung der Lurche wird als Schluckatmung bezeichnet. Sackförmige Lunge, einfach gekammert. Lungenventilation mittels Mundhöhlen-Druckpumpe. Mundhöhle wird abgesenkt--> Volumen vergrößert sich --> Unterdruck --> Luft wird durch Nasenlöcher eingesaugt --> Kelhkopf öffnet sich (Verbraucht Luft aus Lunge vermischt sich mit Frischluft) --> Mundboden wird angehoben --> Luft wird in Lunge gedrückt (Schluckvorgang)
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verschiedene Transportmedien bei verschiedenen Tiergruppen nötig, weil Sauerstoff sonst zu langsam diffundieren würde o kolloidal gelöst:- Hämocyanin (Crustacea, Arachnida, z.T. Mollusca)- Chlorocruorin (Polychaeta)- Hämoglobin (Annelida, Echinodermata, z.T. Mollusca)o in Blutkörperchen:- Hämerythrin (z.B. Polychaeta, Sipunculida, Brachiopoda)- Hämoglobin (Erythrocyten von Vertebraten)
Erythrocyten -kleine bikonkave Scheiben (= im Zentrum dünner als am Rand) à wegen geringerer Diffussionsstrecke (im Vergleich zu Kugelförmigen) von der Zellmembran ins Zellinnere eine schnelle O2-Aufnahm und Abgabe möglich -kein Zellkern, keine Mitochondrien, kleine Mengen mRNA: mehr Platz für Hämoglobin (=eisenhaltiges Protein für O2-Transport) -ein Erythrocyt enthält ca 250 Mio. Moleküle Hämoglobin. Jedes Hämoglobinmolekül kann bis zu 4 02-Moleküle binden Sonderform: Sichelzellenanemie: erblich abnormes Hämoglobin, das wenig Platz einnimt und das Volumen der ganzen Zelle schrumpft. (Schütz vor Malaria, weil diese Zellen weniger durch Plasmodien angreifbar sind) Entstehung: Erythropoese (Im Embryo in der Leber. Beim Erwachsenen im roten Knochenmark) aus teilungsfähigen Stammzellen. dauert 7 Tage. Leben 4 Monate. Produktion wird durch Hormon Erythropoetin (EPO) stimuliert, welches von den Nieren gebildet wird. EPO wird auch als Doping genutzt.
Weg der Luft beim Menschen Nase (Härchen filter, erwärmen, befeuchten die Luft) Pharynx (Rachen) Larynx (Kehlkopf) Trachea (Luftröhre): durch Knorpelspangen verstärkt Bronchien: mit FIimmerepithel und Schleimfilm Bronchiolen Alveolen (Lungenbläschen)
Hämoglobin roter Blutfarbstoff/Proteinkomplex Transportmedium in den Erythrozyten: 2 α- und 2 β-Ketten, Häm, Eisenion 4 O2 pro Hämoglobin möglich (binden an Eisen). Affinität kooperativ bedingt kann auch CO2 binden (um pH-Wert zu regulieren)
Reptilien-Atmung reine Lungenatmer i.d.R. zwei Lungenflügel (bei Schildkröten & Krokodilen durch zahlreiche Septen gekammert) Schlangen meist nur 0-1 Flügel Lungenventilation mittels Saugpumpe (wie Vögel und Säuger) Eidechsen und Schlangen: Einatmen: Kontraktion der Zwischenrippenmuskulatur --> Volumen der Lunge nimmt zu --> Luft wird eingesaugt und Glottis verschlossen Ausatmen: Entspannung der Muskulatur --> Luft wird nach außen gedrückt durch geöffnete Glottis Krokodile: EInatmen: Kontraktion der Abdominalmuskulatur --> Leber lässt der Lunge mehr Platz --> Luft wird eingesaugt Ausatmen: Entspannung der Muskulatur --> Leber drückt gegen Lunge --> Luft wird rausgepresst
Bohr-Effekt niedriger pH (entsteht dadurch, dass CO2 mit Wasser zu Kohlensäure reagiert) senkt die Hämoglobinaffinität für O2. --> Wo mehr CO2 produziert wird, setzt Hämoglobin also mehr O2 frei, das so der gesteigerten Zellatmung zugute kommt.