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äußere Atmung – Bedeutung von Sauerstoff

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Die Autor*innen
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Maja O.
äußere Atmung – Bedeutung von Sauerstoff
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

äußere Atmung – Bedeutung von Sauerstoff Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video äußere Atmung – Bedeutung von Sauerstoff kannst du es wiederholen und üben.
  • Vervollständige die Aussagen zur äußeren Atmung.

    Tipps

    Der Partialdruck beschreibt nicht nur Teildrucke in einem Gasgemisch, sondern auch die Konzentration eines in Flüssigkeit gelösten Gases.

    Wenn ein Stoff entlang des Konzentrationsgefälles wandert, dann wandert er von der Seite der hohen Konzentration zur Seite der niedrigen Konzentration – und zwar solange, bis die Konzentration auf beiden Seiten gleich ist. Diesen Vorgang nennt man Diffusion.

    Vereinfacht gesagt: Wenn auf einer Seite einer Wand 500 Menschen stehen und auf der anderen Seite nur 100 Menschen, dann müssen von den 500 Menschen so lange Menschen auf die andere Seite der Wand gehen, bis auf beiden Seiten gleich viele – also 300 – Menschen stehen.

    Lösung

    Die Luft setzt sich aus Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Kohlenstoffdioxid zusammen.

    Der Partialdruck ist der Druck, der in einem Gasgemisch einer einzelnen Gaskomponente zugeordnet werden kann.

    Die Alveolen sind Lungenbläschen, in denen bei der Atmung der Gasaustausch zwischen Blut und Atemluft erfolgt.

    Das Konzentrationsgefälle beschreibt die unterschiedlich hohe Konzentration von Stoffen jenseits einer durchlässigen Membran.

    Die Diffusion ist die Vermischung von Stoffen mit dem Ziel, unterschiedliche Konzentrationen des Stoffes auszugleichen.

    Das Hämoglobin ist der rote Blutfarbstoff in den Erythrozyten und besteht aus vier Globinmolekülen, die je ein Häm aufweisen.

  • Stelle die unterschiedlichen Druckverhältnisse auf Meereshöhe und auf dem Mount Everest dar.

    Tipps

    Sauerstoffarme Luft wird umgangssprachlich auch als dünne Luft bezeichnet, in der das Atmen schwer fällt.

    Lösung

    Auf Meereshöhe: Hier ist der Luftdruck höher als in den Bergen und beträgt 1013 hPa. Die Luft ist außerdem sauerstoffreicher. Der Sauerstoffpartialdruck beträgt 213 hPa.

    Auf dem Mount Everest: Hier ist der Luftdruck niedriger als auf Meereshöhe. Er beträgt 305 hPa. Die Luft ist sauerstoffärmer als auf Meereshöhe. Der Sauerstoffpartialdruck beträgt 64 hPa.

  • Prüfe die Aussagen zu Sauerstofftransport und Sauerstoffsättigung.

    Tipps

    Je höher die Konzentration eines gelösten Stoffes auf einer Seite einer Membran ist, desto langsamer können weitere Stoffmoleküle von der anderen Seite herüber diffundieren.

    Lösung

    Stimmt!

    Sobald der Sauerstoff in die Kapillaren gelangt ist, wird er an die Erythrozyten gebunden und abtransportiert.

    Die Sauerstoffbindungskurve zeigt die Abhängigkeit der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins vom Sauerstoffpartialdruck.

    Die Sauerstoffsättigung gibt an, wie viel Prozent des gesamten Hämoglobins im Blut mit Sauerstoff beladen ist.

    Stimmt nicht!

    Je höher die Sauerstoffkonzentration in den Kapillaren ist, desto leichter kann der Sauerstoff von den Lungenbläschen dorthin diffundieren. (Richtig ist: Je geringer die Konzentration, desto leichter gelingt die Diffusion.)

    Mit abnehmendem Partialdruck wird Hämoglobin effektiver mit Sauerstoff beladen. (Richtig ist: Mit zunehmendem Partialdruck wird Hämoglobin effektiver mit Sauerstoff beladen.)

  • Setze die unterschiedlichen Partialdrücke von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Körper miteinander in Beziehung.

    Tipps

    Der Partialdruck gibt hier die Konzentration eines im Blut gelösten Stoffes an. Je höher der Partialdruck ist, desto höher ist die Konzentration des Stoffes.

    • pO$_2$ $\hat =$ Sauerstoffpartialdruck
    • pCO$_2$ $\hat =$ Kohlenstoffdioxidpartialdruck
    Lösung

    Sauerstoff:

    pO$_2$ beim Einatmen > pO$_2$ beim Ausatmen

    Erklärung: Der Partialdruck des Sauerstoffs der Ausatmungsluft ist also geringer als der Partialdruck des Sauerstoffs der Einatmungsluft, da Sauerstoff aufgenommen und verbraucht wurde.

    Kohlenstoffdioxid:

    pCO$_2$ beim Einatmen < pCO$_2$ beim Ausatmen

    Erklärung: Der pCO$_2$ der Ausatmungsluft ist also höher als der Kohlenstoffdioxid der Einatmungsluft, da bei der Ausatmung Kohlenstoffdioxid entsteht.

    Lunge und Gewebe:

    Der Partialdruck des Sauerstoffs in der Lunge beträgt 130 hPa. Er ist höher als der Partialdruck des Sauerstoffs im Gewebe, denn je weiter das Blut durch die Arterien fließt, desto mehr Sauerstoff gibt es an die Körperzellen ab.

  • Beschreibe den Gasautsausch zwischen Alveolen und Kapillaren bei der Atmung.

    Tipps

    Unsere Körperzellen benötigen Sauerstoff, um funktionieren zu können. Überlege dir, wohin Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidmoleküle diffundieren.

    Das Kohlenstoffdioxid, das wir ausatmen, benötigen die Pflanzen und Bäume zur Fotosynthese.

    Lösung

    Bei der Säugerlunge enden die Bronchiolen in kleinen Lungenbläschen. Diese heißen Alveolen und sind von einem kleinen Kapillarnetz umgeben, durch das Blut fließt.

    Beim Einatmen gelangt nun frischer Sauerstoff in die Lunge. Dieser diffundiert passiv durch die Wand der Alveolen ins Blut. Dort binden Erythrozyten an den Sauerstoff und transportieren ihn ab, sodass er in die Körperzellen gebracht werden kann.

    Da die Konzentration des Kohlenstoffdioxids im Blut höher ist als in der Alveole, diffundiert das Kohlenstoffdioxid entlang des Konzentrationsgefälles aus dem Blut in die Alveole. Es wird beim Ausatmen aus dem Körper ausgeschieden.

  • Ermittle, warum Taucher langsam auftauchen sollten.

    Tipps

    Was bei einem zu schnellen Auftauchen mit deiner Lunge passieren würde, kannst du mit einem Luftballon testen. Wenn du diesen unter Wasser mit in die Tiefe nimmst, zieht er sich immer weiter zusammen. Lässt du ihn ganz schnell wieder hochsteigen, dehnt er sich zu schnell wieder aus und platzt, bevor er die Wasseroberfläche erreicht hat.

    Lösung

    Je tiefer man taucht, desto größer wird der Wasserdruck. Die Lunge wird zusammengepresst und das Luftvolumen nimmt ab. Hat ein Taucher an der Wasseroberfläche sechs Liter Luft eingeatmet, beträgt das Volumen in zehn Metern Wassertiefe nur noch drei Liter. Beim Auftauchen dehnen sich Luft und Lunge aber wieder auf sechs Liter aus. Zu schnelles Auftauchen hat eine Überdehnung der Lunge zur Folge, wodurch Luft in den Blutkreislauf gepresst wird. Dies kann zu Lähmungen oder sogar zum Tod führen.

    Bei einem hohen Sauerstoffpartialdruck ist auch viel Sauerstoff an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin gebunden. Neben dem Sauerstofftransport hat Hämoglobin noch eine weitere Aufgabe. Es soll auch Kohlenstoffdioxid aus den Zellen in die Lunge transportieren, damit es beim Ausatmen ausgeschieden werden kann. Wenn jedoch zu viel Sauerstoff am Hämoglobin gebunden ist, kann nicht mehr so viel Kohlenstoffdioxid abtransportiert werden. Dies kann zu Krämpfen führen.

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