Kapillargefäße

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Wie gelangen Sauerstoff und Nährstoffe aus dem Blut in die Zellen?

Kapillargefäße (oder kurz Kapillaren) sind die kleinsten Blutgefäße des Körpers. Das Blut, das in den Kapillaren fließt, versorgt die Körperzellen mit Nährstoffen und Sauerstoff und nimmt Abfallstoffe wie Kohlendioxid auf. In diesem Kapitel wirst du mehr über Kapillaren, ihre Struktur, ihre Funktion und die Arbeit, die sie für den Körper leisten, herausfinden.

Vertiefung

Wusstest du schon?
Kapillaren sind winzig! Sie sind nur etwa ein Zehntel so breit wie ein Haar. Du hast etwa 10 Milliarden Kapillaren in deinem Körper.



Kapillaren gibt es in der Lunge und in jedem anderen Körperorgan oder Gewebe deines Körpers. Sie sind die Austauschgefäße des Körpers. Gase, Nährstoffe, Wasser und Abfallstoffe werden zwischen Körperzellen und Blut über die dünnen Wände der Kapillaren ausgetauscht.

Lass uns die Nährstoffe vom Verdauungstrakt bis zu den Zellen verfolgen, um herauszufinden, wie die Kapillaren und Arteriolen zusammenarbeiten. Zuerst solltest du dir in Erinnerung rufen, dass die Arteriolen den Blutstrom zu den Kapillaren kontrollieren. Angenommen, du isst eine reichhaltige Mahlzeit. Wenn du damit anfängst, das Essen zu verdauen, öffnen sich die Arteriolen, die deinen Verdauungstrakt mit den Kapillaren verbinden. Blut strömt zu deinem Darm und absorbiert die Nährstoffe aus deiner Mahlzeit. Wenn du anfängst, Sport zu treiben, öffnen sich die Arteriolen zu den Muskeln, damit das Blut Nährstoffe und Sauerstoff zu den Muskelzellen transportieren kann. Wenn sich die Arteriolen, die zu deinen Muskeln führen, öffnen, dann schließen sich einige Arteriolen deines Verdauungstrakts. Das Blut mit den Nährstoffen fließt dann von deinem Darm zu deinen Muskeln.

Die Wände der Kapillaren bestehen aus sehr dünnen, flachen Zellen. Die Kapillarwände halten größere Elemente – zum Beispiel rote Blutkörperchen – innerhalb der Kapillaren. Andere Substanzen – zum Beispiel Sauerstoff, Kohlendioxid, Glukose (Zucker) und Wasser – können die Wand hingegen durchdringen.

Vertiefung

Wusstest du schon?
Das Blut, das aus deinem Herzen kommt, rauscht mit 20–50 cm pro Sekunde in die großen Arterien. Nach ungefähr einer Minute kommt es mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 cm pro Sekunde wieder vor dem Herzen an.



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Denk darüber nach, was mit dem Wasser geschieht, das du trinkst. Wohin geht es, nachdem es in deinen Magen gekommen ist? Wassermoleküle quetschen sich durch deinen Darm und betreten die am nächsten liegende Kapillare. Die Wassermoleküle, die sich durch die Darmwand quetschen, mischen sich mit anderen Wassermolekülen des Blutplasmas. Zusammen zirkulieren die Wassermoleküle in deinem Blutstrom und werden vom Herz durch deinen gesamten Körper gepumpt. Aus dem Blutstrom durchdringen die Wassermoleküle irgendwann andere dünne Kapillarwände und betreten so den Raum zwischen deinen Körperzellen. Auf diese Weise kann das Wasser deinen gesamten Körper erreichen. Die dünnen Kapillaren ermöglichen also dem Wasser, das du trinkst, überallhin zu kommen – zum Gehirn, zu deinen Zehen, zu deiner Leber usw.

Lass uns nun schauen, wie das Blut von den Arteriolen zu den Kapillaren gelangt und von dort aus dein Körpergewebe versorgt. Deine Organe bestehen aus Gewebe, das sich aus übereinander gelagerten Zellschichten zusammensetzt. Jedes Organ hat ein Netzwerk aus Kapillaren, die das Gewebe mit Blut versorgen. Schau dir Abbildung 5.35 an. Die Abbildung zeigt, wie das Blut durch die Kapillaren fließt.

Verfolge den Weg, den das Blut in Abbildung 5.35 nimmt, und fang bei der Arteriole an. Erinnere dich an den hohen Blutdruck der Arterien, der in den Arteriolen geringer wird. Wenn das Blut die Arteriolen verlässt und sich in die vielen Kapillargefäße verzweigt, wird der Druck noch geringer. Während das Blut durch die Kapillargefäße fließt, ist der Druck gering. Das Blut fließt langsam von den Arteriolen zu den verzweigten Kapillargefäßen. In jeder Biegung wird der Blutstrom noch mehr verlangsamt und kann sich sogar kurzzeitig rückwärts bewegen, bevor er weiterfließt. Wenn das Blut am Kapillarbett angekommen ist, verbinden sich die Kapillaren wieder zu größeren Gefäßen und das Blut beginnt schneller zu fließen, wenn es die Venole (kleine Vene) erreicht hat. Dann fließt das Blut wieder in die größeren Venen und schließlich zurück zum Herz.

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Vertiefung

Wusstest du schon?
Das Blut braucht 1–3 Sekunden, um durch eine Kapillare zu fließen. Etwa 5 % des gesamten Blutes befindet sich ständig in den Kapillaren.



Vertiefung

Wusstest du schon?
Manchmal müssen die roten Blutkörperchen, die den Sauerstoff für die Körperzellen tragen, sich hintereinander aufgereiht durch die Kapillaren bewegen. Manche Kapillargefäße sind sogar so dünn, dass sich die roten Blutkörperchen hindurchquetschen müssen.

Zusammenfassung

Lass uns kurz zusammenfassen, was in den Kapillargefäßen passiert. Blut bewegt sich sehr langsam durch die Kapillargefäße. Während sich das Blut durch eine Kapillare bewegt, werden Nährstoffe und Sauerstoff aus dem Blut in die Körperzellen aufgenommen. Das Blut nimmt gleichzeitig Abfallstoffe auf - zum Beispiel Kohlendioxid. Das Blut in den Kapillaren arbeitet wie ein Briefträger. Der Briefträger geht zu jedem Haus auf seiner Route, gibt Briefe ab und nimmt Briefe entgegen, die verschickt werden müssen. Das Blut fließt durch die Kapillaren, nimmt Stoffe auf und gibt Stoffe an jede Zelle ab.

Kapillargefäße ziehen sich durch den gesamten Körper. Keine deiner Körperzellen ist mehr als zwei Zellen von einer Kapillare entfernt. Kapillargefäße sind Austauschgefäße. Gase (Sauerstoff und Kohlendioxid), Nährstoffe und Abfallstoffe werden durch die Kapillarwand ausgetauscht. Blut wird vom Herz durch die Kapillaren gepumpt. Da Wasser leicht durch die Zellmembran hindurchdringen kann, bewegt der Blutkreislauf das Wasser zu jeder Körperzelle.

Rote Blutkörperchen

Vertiefung

Stell dir vor, du wärst ein rotes Blutkörperchen.
Beschreibe deine Reise durch ein Kapillarbett. Was an dir verändert sich auf diesem Weg?



Wie bewegen sich Materialien vom Blut in deinen Kapillargefäßen zu deinen Körperzellen? Der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid und der Austausch von Nährstoffen und Abfallprodukten geschehen während einem Prozess, den man Diffusion nennt. Diffusion ist eine ungesteuerte Bewegung von Molekülen von einer Region höherer Konzentration zu einer Region niedrigerer Konzentration. Beispielsweise produziert eine Zelle Kohlendioxid und verbraucht Sauerstoff. Das sauerstoffreiche Blut aus dem Herzen hat mehr Sauerstoff als Kohlendioxid. Der Sauerstoff diffundiert aus dem Blut, in dem es eine höhere Sauerstoffkonzentration gibt, in die Zelle, in der es eine niedrigere Konzentration gibt. Kohlendioxid diffundiert aus der Zelle, in der es eine höhere Kohlendioxidkonzentration gibt, zum Blut, in dem es eine geringere Konzentration gibt. Wenn man ihr genug Zeit lässt, führt die Diffusion zu einem ausgeglichenen Konzentrationsverhältnis.

Aufgabe

Fragen zur Überprüfung

  1. Inwieweit unterscheiden sich Kapillaren von Arteriolen?
  2. Wozu hast du Kapillargefäße?
  3. Beschreibe und erkläre den Prozess, bei dem Substanzen in die Kapillaren hinein- und wieder aus ihnen herausgehen.

Einzelnachweise