Was ist der Zweck der Atmung?

Lungenventilation, der medizinische Begriff für Atmung, tritt auf, wenn Luft beim Einatmen (Einatmen) in die Lunge strömt und beim Ausatmen (Ausatmen) aus der Lunge herausströmt. Dieser natürliche und essentielle Prozess erfordert keinen Gedanken und normalerweise sehr wenig Aufwand. Aber das Atmen ist viel komplexer, als einfach nur zu sagen: "Einatmen, ausatmen".

Beim Atmen wird sauerstoffreiche Luft in die Lunge hinein und wieder heraus bewegt. Die Atmung beschreibt, wie Zellen Sauerstoff verwenden, um Energie freizusetzen und Kohlendioxid als Abfallprodukt zu erzeugen und auszustoßen.

Es mag nicht selbstverständlich sein, aber die Atmung ist tatsächlich ein wesentlicher Bestandteil des Stoffwechselprozesses. Die meisten vielzelligen Organismen auf der Erde, auch solche ohne Lungen oder lungenähnliche Strukturen, nutzen die reichlich vorhandene Menge an Sauerstoff und Kohlendioxid in der Atmosphäre, um die Energieproduktion anzukurbeln. Dies gilt für Pflanzen und Insekten und viele andere Lebensformen.

Wenn der Mensch einatmet, dehnen sich beide Lungen auf beiden Seiten des Herzens nach außen aus, damit Sauerstoff eindringen kann. In der Lunge befinden sich kleine Bläschen, die aus Alveolenclustern bestehen, die von Blutgefäßen umhüllt sind. Hier diffundiert Sauerstoff im Austausch gegen Kohlendioxid ins Blut und bindet sich an Hämoglobin. Vier Sauerstoffmoleküle können an ein einzelnes rotes Blutkörperchen binden. Der Sauerstoff wird dann durch die Lungenarterie zum Herzen gepumpt und an den Rest des Körpers abgegeben.

Bald dringt Sauerstoff in die Gewebekapillaren ein und diffundiert aufgrund der geringeren Sauerstoffkonzentration in der Zellmembran passiv in jede Zelle. Am Ende des Stoffwechselprozesses wird Sauerstoff an das Mitochondrium geliefert, das sozusagen das Kraftwerk der Zelle ist. Nachdem wir bereits die Produktion von ATP, dem Hauptenergieträger, freien Elektronen und Wasserstoffionen vorangetrieben haben (geladene Wasserstoffteilchen) brauchen etwas, an das sie sich binden können, sonst zermahlt der gesamte Prozess zu einem Halt. Diese Partikel können sich frei an Sauerstoff binden, wodurch als Nebenprodukt Wasser entsteht.

Zu Beginn des Stoffwechselprozesses entstand durch die ständige Umlagerung von Molekülen Kohlendioxid als Nebenprodukt. Kohlendioxid muss dann den Körper verlassen und eine Reise antreten, die derjenigen von Sauerstoff sehr entgegengesetzt ist. Das Gas diffundiert aus der Zelle über Kapillaren direkt in das Blutplasma als Bicarbonat-Ionen. Wenn es die Lunge erreicht, wird es gegen Sauerstoff ausgetauscht und dann in die Luft abgegeben.

Da die Energieproduktion in den Zellen eine fast konstante Aktivität ist, ist auch die Atmung nahezu konstant (einige Tiere wie Wale können Sauerstoff über lange Zeiträume konservieren). Dies bedeutet, dass stressige und anstrengende Aktivitäten die Atemfrequenz und den Blutfluss erhöhen, um Sauerstoff für eine höhere Energieproduktion in die Zellen zu bringen. Diese Rate wird sorgfältig vom Gehirn reguliert.