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Die Lunge – Ort des Gasaustauschs

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Team Digital
Die Lunge – Ort des Gasaustauschs
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Die Lunge – Ort des Gasaustauschs

In diesem Video erfährst du etwas über den Gasaustausch in der Lunge. Nach dem Schauen dieses Videos wirst du in der Lage sein, den Weg der Atemluft zu beschreiben.

Weg der Atemluft

Du lernst, dass der Gasaustausch an den Lungenbläschen (Alveolen) stattfindet.

Gasaustausch an den Lungenbläschen

Es werden darüber hinaus Fachbegriffe wie "Diffusion" und "Prinzip der Oberflächenvergrößerung" erklärt. Du erfährst, wie die Atembewegungen erfolgen.

Brustatmung und Bauchatmung

Transkript Die Lunge – Ort des Gasaustauschs

Folgende Situation hast du im Bus, in der Bahn oder im Fahrstuhl bestimmt schon mal erlebt. Jemand ist ernsthaft so dreist und furzt auf kleinem Raum. Du willst dann unbedingt die Luft anhalten?! Das klappt leider nicht lange. Du musst nach kurzer Zeit wieder einatmen. „Gasaustausch in der Lunge“? Das erfährst du in diesem Video – also bleib dran! Weshalb du nicht lange die Luft anhalten kannst, ist ziemlich einfach zu beantworten. Weil der für uns überlebenswichtige Sauerstoff aus der Luft nicht wie zum Beispiel bei Fröschen auch über die Haut aufgenommen werden kann, sondern lediglich über Mund und Nase in unseren Körper und damit in unsere Blutbahn gelangt. In allen Körperzellen, zum Beispiel in den Muskeln oder im Gehirn, wird aus dem Sauerstoff und Nährstoffen Energie gewonnen. Diese ist überlebenswichtig, da unsere Organfunktionen nur so aufrechterhalten werden können. Na gut, also langsam einatmen. In der Einatemluft ist übrigens nicht ausschließlich Sauerstoff enthalten – sogar nur zu einundzwanzig Prozent. Die restlichen Bestandteile sind vor allem Stickstoff – etwa achtundsiebzig Prozent, null komma null drei Prozent Kohlenstoffdioxid und etwa ein Prozent andere Gase, wie, na gut, es reicht. Und wie gelangt der Sauerstoff aus der Luft nun über Mund und Nase in unsere Blutbahn? Schauen wir uns den Weg der Atemluft einmal genauer an. Die Zufuhr geschieht, wie bereits erwähnt, über Nase und Mund. Hier wird die Atemluft zunächst erwärmt und befeuchtet. Flimmerhärchen sowie eine Schleim produzierende Schleimhaut in der Nase halten Schmutzteilchen und Krankheitserreger zurück. Von der Nasen- – oder auch der Mundhöhle – verläuft der Weg der Atemluft weiter über den Rachen, vorbei am Kehlkopf in die Luftröhre. Knorpelspangen entlang der Luftröhre sorgen für Stabilität, sodass die Luftröhre nicht zusammengedrückt werden kann. Die Luftröhre teilt sich in zwei Hauptbronchien, durch welche die Atemluft in den rechten und linken Lungenflügel gelangt. Der rechte Lungenflügel besteht aus drei Lappen, der linke aus zwei. Der Weg ist bis hierhin leicht nachzuvollziehen, oder? Wie geht es dann weiter? Die Luft strömt durch die Bronchien in den Lungenflügeln in immer feinere Atemkanälchen, die Bronchiolen. An deren Ende sitzen, wie winzige Beeren an einer Traube, die Lungenbläschen, auch Alveolen genannt. Diese sind dann wiederum von einem feinen Netz aus Blutgefäßen umgeben, den Lungenkapillaren. Hier findet der Gasaustausch zwischen Lungenbläschen und Lungenkapillaren, also einem Teil des Blutgefäßsystems, statt. Das schauen wir uns gleich genauer an. Eine Lunge besitzt etwa Dreihundertmillionen Lungenbläschen, sie sind nur um die null Komma zwei Millimeter groß. Aber wieso so viele mini Bläschen statt einer oder ein paar größeren Blasen? Durch die vielen kleinen Bläschen nimmt die Oberfläche extrem zu. Das kannst du dir anhand dieses Modells verdeutlichen. Klicke gern kurz auf Pause und schau es dir in Ruhe an. Die gesamte Oberfläche der Lungenbläschen wird auf etwa hundert Quadratmeter geschätzt. Das entspricht der Grundfläche einer sehr geräumigen Wohnung. Dadurch wird der Gasaustausch enorm effizient. So und wie funktioniert nun der Gasaustausch an den Lungenbläschen? Diesen kannst du dir vereinfacht so vorstellen: denk noch einmal daran; die Einatemluft enthält etwa einundzwanzig Prozent Sauerstoff. Die Sauerstoffkonzentration im Blut in den Lungenkapillaren der Lungenbläschen beträgt weniger als einundzwanzig Prozent. Das Gefälle bewirkt, dass Sauerstoff aus der Einatemluft ins Blut übergeht. Dieses Prinzip heißt Diffusion. Umgekehrt ist der Kohlenstoffdioxidgehalt des Blutes höher als der der Einatemluft in den Lungenbläschen. Kohlenstoffdioxid diffundiert über die dünne Wand der Lungenbläschen und wird mit der Ausatemluft nach außen befördert. Diese enthält dann nur noch siebzehn Prozent Sauerstoff, jedoch vier Prozent Kohlenstoffdioxid. Eine Frage ist noch spannend zu beantworten: wodurch erfolgen eigentlich die Atembewegungen, wenn die Lunge selbst keine Muskulatur besitzt? Dein Körper verfügt grundsätzlich über zwei Atemtechniken: die Brust- und die Bauchatmung. Du kennst das bestimmt: bei körperlicher Anstrengung beginnt sich dein Brustkorb im Rhythmus der Atmung immer schneller zu heben und zu senken. Verantwortlich dafür sind kurze Muskeln zwischen den Rippen. Die sogenannte Zwischenrippenmuskulatur zieht sich zusammen, wodurch sich der Brustkorb anhebt und sich der Brustraum, beziehungsweise die mit dem Brustkorb verbundene Lunge, vergrößert. Dadurch entsteht ein Unterdruck und Luft wird in die Lunge gesaugt. Senkt sich der Brustkorb wieder, da die Muskulatur erschlafft, wird Luft aus der Lunge gedrückt. Diese Atemtechnik nennt man Brustatmung. Schauen wir uns jetzt die Bauchatmung an. Das leicht nach oben gewölbte Zwerchfell, das Brust- und Bauchraum voneinander trennt, wird durch die sich zusammenziehende Zwerchfellmuskulatur abgeflacht, wodurch der Brustraum ebenfalls – diesmal nach unten erweitert wird.
Die Lunge folgt und vergrößert sich auch hierbei. Entspannt sich das Zwerchfell wieder, wölbt es sich nach oben, der Brustraum verkleinert sich und wir atmen aus. Okay, jetzt erstmal durchatmen. Fassen wir noch einmal zusammen. Der lebenswichtige Gasaustausch in der Lunge geschieht an den Lungenbläschen. Sauerstoff diffundiert ins Blut, Kohlenstoffdioxid wird aus dem Blut an die Ausatemluft abgegeben. Das Prinzip der Oberflächenvergrößerung ermöglicht einen optimierten Gasaustausch zwischen Lungenbläschen und den umgebenen Lungenkapillaren. Die Atembewegungen erfolgen über die Brust- und die Bauchatmung. Und weil hier in ausreichender Entfernung höchstens ein paar Füchse pupsen, gehen manche Menschen auch so gern an der frischen Luft spazieren.

Die Lunge – Ort des Gasaustauschs Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Die Lunge – Ort des Gasaustauschs kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Aufbau der Atemwege.

    Tipps

    Die Richtungsangaben links und rechts werden immer aus Sicht des Körpers gemacht.

    Greif dir einmal an deinen Hals. Dort kannst du mittig deinen Kehlkopf als verdickte Stelle an der Luftröhre ertasten.

    Die Lungenbläschen stellen die letzte Station der Atemwege dar, die die Luft beim Einatmen durchläuft, und sind der Ort des Gasaustauschs.

    Lösung

    Die Zufuhr der Luft geschieht beim Einatmen über Nase und Mund. Hier wird die Atemluft zunächst erwärmt und befeuchtet.

    Von der Nasen- oder auch der Mundhöhle verläuft der Weg der Atemluft weiter über den Rachen vorbei am Kehlkopf in die Luftröhre. Knorpelspangen entlang der Luftröhre sorgen für Stabilität, sodass die Luftröhre nicht zusammengedrückt werden kann.

    Die Luftröhre teilt sich in zwei Hauptbronchien, die rechte und die linke Hauptbronchie, durch die die Atemluft in den linken und rechten Lungenflügel gelangt. Die Bezeichnung links und rechts geschieht dabei immer aus der Sicht der Person, auf die sie sich bezieht.

    Die Luft strömt weiter durch die Bronchien in den Lungenflügeln in immer feinere Atemkanälchen, bis sie schlussendlich in den Lungenbläschen ankommt. Hier findet der Gasaustausch mit dem Blut statt.

  • Stelle den Weg der Atemluft dar.

    Tipps

    Der Weg der Atemluft verläuft nach der Einatmung zunächst durch die oberen und dann die unteren Atemwege.

    In den unteren Atemwegen findet der Gasaustausch statt.

    Lösung

    Über die Nase und den Mund wird die Außenluft eingeatmet. In der Mund- und Nasenhöhle wird die Atemluft erwärmt und befeuchtet.

    Danach gelangt die Luft über den Rachen vorbei am Kehlkopf in die Luftröhre, die sich im Anschluss in zwei Hauptbronchien aufteilt, über die die Luft in den rechten und linken Lungenflügel strömt.

    Über die Bronchiolen gelangt die Atemluft bis in die Lungenbläschen, die auch Alveolen genannt werden. Hier findet mittels Diffusion der Gasaustausch zwischen den Lungenbläschen und dem Blut der Lungenkapillaren statt.

  • Erkläre das Prinzip des Gasaustauschs in der Lunge.

    Tipps

    Von einem Gefälle spricht man, wenn hohe Werte auf niedrige Werte fallen. Zum Beispiel wenn ein Gelände in der Natur stark geneigt ist wie beispielsweise an einem Berg.

    Die Organe und Gewebe im Körper benötigen Sauerstoff zum Überleben und produzieren Kohlenstoffdioxid als Abfallprodukt. Die Konzentration an Kohlenstoffdioxid im Blut ist deshalb höher als in der Außenluft.

    Die Konzentration von Sauerstoff in der Außenluft ist höher als die von Kohlenstoffdioxid.

    Lösung

    Der Gasaustausch in der Lunge findet zwischen den Lungenbläschen, auch Alveolen genannt, und den kleinsten Blutgefäßen der Lunge, den Lungenkapillaren statt.

    Das funktioniert, da zwischen der Einatemluft und dem Blut ein Konzentrationsgefälle der Atemgase besteht. Die Atemgase sind Sauerstoff, dessen Konzentration in der Einatemluft circa 21 % beträgt, und Kohlenstoffdioxid, dessen Konzentration 0,03 % beträgt.
    Sauerstoff geht nun von der Einatemluft mit der höheren Menge an Sauerstoff in das Blut mit der niedrigeren Menge an Sauerstoff über. Dieses Prinzip nennt man Diffusion. Für Kohlenstoffdioxid funktioniert dies in der umgekehrten Richtung.

  • Stelle die zwei verschiedenen Atembewegungen gegenüber.

    Tipps

    Die zwei Atemtechniken beruhen auf der Vergrößerung und Verkleinerung des Brustraums.

    Das Zwerchfell ist eine Platte, die den Brust- und Bauchraum voneinander trennt.

    Lösung

    Da unsere Lunge keine Muskulatur besitzt, nutzen wir zum Atmen zwei verschiedene Techniken, die Brust- und Bauchatmung.

    Die Brustatmung kommt dabei durch das Heben und Senken des Brustkorbs zustande, wobei dies und die damit verbundene Vergrößerung der Lunge durch die Zwischenrippenmuskulatur möglich ist.
    Von der Brustatmung unterscheidet sich die Bauchatmung. Verantwortlich für die Erweiterung des Brustraums nach unten und die Vergrößerung der Lunge ist die Zwerchfellmuskulatur.

    Grund für den Lufteinstrom in die Lunge ist der dort bestehende Unterdruck.

  • Gib wieder, auf welchen Wegen Sauerstoff in unseren Körper und damit in unser Blut gelangt.

    Tipps

    Die gezeigten Körperteile sind Mund, Nase, Haut und Ohr.

    Manche Tiere wie Frösche können über die Haut atmen. Können Menschen das auch?

    Zwei der Antworten sind richtig.

    Lösung

    Die Außenluft gelangt über zwei Körperteile in den Körper:

    • die Nase und
    • den Mund.
    Durch andere Körperöffnungen wie die Ohren kann zwar Luft eindringen, diese sind jedoch nicht mit den Atmungsorganen verbunden, sodass kein Gasaustausch mit dem Blut stattfinden kann.

    Manche Tiere wie zum Beispiel Frösche können über die Haut atmen. Menschen können das nicht.

  • Entscheide, welche Prinzipien für die äußere Atmung benötigt werden.

    Tipps

    Die Statik beschäftigt sich mit den Kräften, die auf starre Körper und Gegenstände wirken.

    Diffusion ist ein Prozess, der zu einer gleichmäßigen Verteilung von Teilchen in einem Raum führt.

    Die Oberarmmuskeln Bizeps und Trizeps sind Gegenspieler.

    Lösung

    Der Gasaustausch wird durch Diffusion ermöglicht. Dies ist ein Prozess, der zum Ausgleich von Konzentrationsunterschieden führt. Es besteht ein Konzentrationsgefälle der Atemgase zwischen Atemluft und Blut.

    Der Lufteinstrom in die Lunge wird durch Unterdruck ermöglicht.
    Muskeln bewirken, dass sich der Brustraum vergrößert, wodurch die Lunge passiv ebenfalls vergrößert wird. Der dabei entstehende Unterdruck sorgt dafür, dass die Atemluft eingesaugt wird.

    Ein maximaler Gasaustausch auf kleinem Raum wird durch Oberflächenvergrößerung ermöglicht.

    Der feste und geschützte Sitz des weichen Atemgewebes in der Brust wird durch die Statik der umliegenden harten Knorpelspangen und Rippen ermöglicht.

    Ein Muskel kann sich ausschließlich zusammenziehen, nicht aber von allein wieder strecken. Dazu braucht der Muskel einen Gegenspieler. Der Gegenspieler des Zwerchfells ist beispielsweise der Beckenboden.

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