Was ist Gasaustausch?
Der Gasaustausch ist ein Prozess, der als Teil der Atmung stattfindet und es einem Organismus ermöglicht, Abgase gegen Gase auszutauschen, die er benötigt, um zu funktionieren. Dies ermöglicht bei Menschen und anderen Säugetieren die Expression von Kohlendioxid und die Aufnahme von Sauerstoff. Der Gasaustausch findet entlang der Atmungsmembran statt, wie z. B. der Auskleidung der Lunge bei Tieren, und das Kreislaufsystem des Organismus ermöglicht es den Gasen, sich im ganzen Körper zu bewegen. Bei einzelligen Tieren ermöglicht der Gasaustausch, dass sich Gase direkt in und aus der Zelle frei bewegen können.
In Pflanzen wirken die Blätter als Atmungsmembran, und kleine Kapillargefäße in den Blättern transportieren Gase und Nährstoffe durch den Baum. Tiere wie Amphibien können sich beim Gasaustausch auf ihre Haut verlassen, während Kiementiere wie Fische die große Oberfläche der Kiemen nutzen, um gelösten Sauerstoff aus dem Wasser in ihren Körper zu ziehen.
Bei jedem Atemzug gelangt sauerstoffreiche Luft und andere Gase in die Lunge. Die Luft bewegt sich von einem Bereich mit hohem Druck, der gefüllten Lunge, zu einem Bereich mit niedrigem Druck, einer der Alveolen, den winzigen Säcken, die die Lunge auskleiden. Von dort gelangt der Sauerstoff durch eine dünne Membran in die die Lunge versorgenden Kapillaren, wo er sich zum Transport durch den Körper an Hämoglobin bindet. Während das Blut zirkuliert, transportiert es auch Abfälle wie Kohlendioxid in die Lunge, um sie zum Gasaustausch zu bringen, damit sie aus den Alveolen gedrückt und ausgeatmet werden können, wenn die Person ausatmet.
Menschen mit Atembeschwerden können Hypoxie entwickeln, ein Zustand, in dem nicht genügend Sauerstoff in den Körper gelangt. Dies kann auftreten, wenn der Gasaustausch durch Flüssigkeit in der Lunge behindert wird, wenn sich eine Lunge nicht richtig aufbläst oder wenn die Atemwege verstopft sind. Ein Patient, der Kohlendioxid nicht ausstoßen kann und dafür Sauerstoff erhält, beginnt, eine Bläue der Extremitäten zu entwickeln und kann nach Luft schnappen.
In einer Umgebung, die reich an anderen Gasen wie Stickstoff ist, kann dieses Gas Sauerstoff verdrängen, sodass Sauerstoff nicht in die Lunge gelangen kann. Ein Patient kann normal atmen, aber da kein Gasaustausch mit Sauerstoff stattfindet, wird die Person langsam sauerstoffarm. Je nachdem, welches Gas eingeatmet wird, können bei den Patienten Symptome wie Schwindel, Verwirrung und Schläfrigkeit auftreten, bevor sie dem Koma erliegen und schließlich aufgrund von Sauerstoffmangel sterben.