Innere und äußere Atmung

Innere und äußere Atmung – Biologie

Auf die Frage Was ist Atmung? kennst du sicherlich schon die Antwort. Die Atmung oder auch Respiration ist ein physiologischer Vorgang, bei dem Sauerstoff aus der Luft aufgenommen und zu den Zellen transportiert wird. Dort wird der Sauerstoff zur Energiegewinnung genutzt. Den Prozess der Atmung kann man in innere Atmung und äußere Atmung unterteilen. Im Folgenden wollen wir die Frage klären: Was ist die innere und äußere Atmung? Dazu betrachten wir den Ablauf beider Prozesse.

Vorwissen
Um dieses Thema besser zu verstehen, solltest du einiges an Vorwissen mitbringen: Du solltest dich bereits mit Bau und Funktion der Atmungsorgane sowie dem Prozess des Gasaustausches auskennen. Der Aufbau von Zellen und die Fotosynthese sind dir sicherlich schon bekannt.

Äußere Atmung

Eine Definition der äußeren Atmung könnte wie folgt lauten:
Die äußere Atmung umfasst den Teil unserer Atmung, welcher außerhalb unserer Körperzellen stattfindet.

Einen Teil der äußeren Atmung können wir sogar hören, sehen und auch fühlen. Wenn wir Einatmen, hebt sich unser Brustkorb – sauerstoffreiche Luft gelangt in unsere Atemorgane. Beim Ausatmen senkt er sich wieder – verbrauchte, sauerstoffarme Luft wird an die Umgebung abgegeben. Die Bewegungen ähneln der eines Blasebalgs und werden durch Kontraktion und Relaxation der Atemmuskulatur ermöglicht. Der Weg der Atemluft führt über den Nasen- und Rachenraum hinunter bis zur Luftröhre. Von da verzweigen sich die Bronchien in den Lungenflügeln ähnlich den Ästen eines Baumes. Schlussendlich gelangt die Atemluft in die Lungenbläschen.

Der Gasaustausch
Der Gasaustausch in der Lunge findet in den Lungenbläschen, in der Biologie auch als Alveolen bezeichnet, statt.

Die Lungenbläschen sind von einem feinen Netz aus Blutkapillaren umgeben. Der Sauerstoff, welcher mit der Atemluft bis in die Lungenbläschen gelangt, wird durch Diffusion in die Blutkapillaren abgegeben. Die Transportvorgänge der Diffusion und Osmose erfolgen passiv ohne den Verbrauch von Energie. Einmal in den Blutkapillaren angelangt, wird der Sauerstoff an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen gebunden und so über den Blutkreislauf bis zu allen Geweben und auch Zellen des Körpers transportiert. Die Zellen verbrauchen den Sauerstoff und geben Kohlenstoffdioxid wieder an die roten Blutkörperchen ab. So gelangt das Kohlenstoffdioxid über die Blutgefäße wieder zu den Lungenbläschen.

Innere Atmung

Die innere Atmung wird in der Biologie oft als Zellatmung bezeichnet. Wie der Name schon vermuten lässt, findet sie innerhalb der (Körper-)Zellen statt. Damit haben wir auch schon fast eine Definition der inneren Atmung:
Die innere Atmung beschreibt den Stoffwechselprozess der Zellatmung, welcher innerhalb der Zellen stattfindet und der Energiegewinnung durch den Abbau von organischen Substanzen dient.

Doch wo genau findet in den Zellen die Zellatmung, sprich innere Atmung statt? Erinnern wir uns an den klassischen Aufbau von Zellen: Sie besitzen eine Zellmembran und einen im Zellplasma eingebetteten Zellkern. Die Zellatmung findet jedoch in ganz besonderen Zellorganellen statt – den Mitochondrien. Sie werden auch als Kraftwerke der Zelle bezeichnet, da sie durch den Abbau energiereicher organischer Stoffe – wie Traubenzucker, Aminosäuren und Fette – Energie für Stoffwechselprozesse erzeugen. Folgende zusammenfassende Gleichung kannst du dir für die Zellatmung merken:

$\ce{Traubenzucker + Sauerstoff ->[{Energieabgabe}] }$
$\ce{Kohlenstoffdioxid + Wasser}$

Traubenzucker, in der Biologie oft als Glucose bezeichnet, wird vom menschlichen Körper durch Nahrung aufgenommen. Die eigentlichen Produzenten von Traubenzucker sind Pflanzen. Sicherlich erinnerst du dich an den Prozess der Fotosynthese. Damit können Pflanzen unter Aufnahme von Sonnenlicht in den Chloroplasten ihrer grünen Blätter Traubenzucker nach folgender Gleichung herstellen:

$\ce{Kohlenstoffdioxid + Wasser ->[{Lichtenergie}]}$
$\ce{Traubenzucker + Sauerstoff}$

Wie du siehst, ist für die Herstellung von Traubenzucker Lichtenergie nötig. Diese Energie wird im Traubenzucker gespeichert. Bei der Zellatmung wird eben diese Energie wieder freigesetzt. Diese Energie brauchen alle Lebewesen für verschiedenste Stoffwechselprozesse, die beispielsweise Bewegung und Wachstum ermöglichen.

Innere und äußere Atmung – Unterschiede

In der folgenden Tabelle sind die Kernpunkte der äußeren und inneren Atmung gegenübergestellt. So kannst die Unterschiede leicht erkennen.

Auch wenn nur die innere Atmung bzw. Zellatmung tatsächlich Energie produziert, so ist sie beim Menschen von der äußeren Atmung abhängig, da sie Sauerstoff benötigt. Man spricht auch von aerober Zellatmung. Später lernst du noch die anaerobe Zellatmung (auch Gärung) kennen, die unter Ausschluss von Sauerstoff Energie produziert. Sie wird vor allem von Bakterien genutzt.

Dieses Video

In diesem Video werden dir die innere und äußere Atmung einfach erklärt. Am Ende dieses Videos kennst du die Unterschiede zwischen der inneren und äußeren Atmung. Außerdem weißt du, wo, wie und warum sie stattfindet.
Teste sogleich dein neu gewonnenes Wissen über innere und äußere Atmung in den interaktiven Übungsaufgaben und einem Arbeitsblatt zum Herunterladen.