Das Atmungssystem ermöglicht die aerobe Atmung, indem es O₂ zu den Mitochondrien liefert und CO₂ entfernt.
Übersicht der zellulären Atmung
Glukose + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ~30–32 ATP.
Stadien:
- Glykolyse (Zytosol): 2 ATP + 2 NADH.
- Pyruvat-Oxidation + Zitratzyklus (mitochondriale Matrix): 6 NADH + 2 FADH₂ + 2 GTP pro Glukose.
- Oxidative Phosphorylierung (inneres Mitochondrienmembran): ETC-Komplexe I–IV übertragen Elektronen auf O₂ → H₂O. Protonengradient treibt ATP-Synthase (Komplex V) an.
Spezifische Rollen des Atmungssystems
- Ventilation: Massiver Luftstrom (Tidalvolumen × Frequenz) zu den Alveolen.
- Diffusion: O₂ (Alveolus → Kapillare), CO₂ (Kapillare → Alveolus) – geregelt durch Ficksches Gesetz.
- Perfusionsanpassung: V/Q-Optimierung durch hypoxische Vasokonstriktion.
- Gastransport: Hämoglobin (O₂), Bikarbonat/Hämoglobin (CO₂).
- Säure-Basen-Regulation: CO₂-Ausscheidung passt pH an (Henderson-Hasselbalch-Gleichung).
Integration mit dem Stoffwechsel
Chemorezeptoren erfassen PaCO₂/pH/PaO₂ → passen Ventilation an die Stoffwechselrate (CO₂-Produktion) an. Bewegung erhöht CO₂ → erhöhte Ventilation.
Kernaussage
Das Atmungssystem ist die Gasaustauschschnittstelle, die die mitochondriale ATP-Produktion durch O₂-Zufuhr und CO₂-Entfernung aufrechterhält, dynamisch an den Stoffwechselbedarf angepasst.
