BIOLOGIE VAN DIEREN
HC12 Respiration (1) (paragraphs 43.5 – 43.7)
Characteristics of gas exchange surfaces
Wat zijn de belangrijkste eigenschappen van gasuitwisseling oppervlaktes?
- Vochtig (Longblaasjes niet vochtig → cellen gaan dood → geen gasuitwisseling)
- Groot (Hoe grotere oppervlakte, hoe makkelijker de gasuitwisseling plaats kan
vinden)
- Dun (Hoe dunner de cellen zijn, hoe korter de diffusieafstand is)
o Plat, eenlagig epitheel
- Concentratie gradiënt (concentratie van zuurstof in het longblaasje moet veel hoger
zijn dan de concentratie van zuurstof in de rode bloedcellen, anders beweegt er geen
zuurstof van longblaasje naar rode bloedcellen)
o Verschil in partiële druk is de drijfkracht
Is een circulatie systeem altijd nodig?
- Hangt af van hoe groot een dier is.
o Platwormen (Plathyhelminthes)→ hebben geen circulatie systeem
o Vissen, vogels en zoogdieren → hebben een circulatie systeem
- Hangt af van het type ademhalingssysteem
o Geen circulatiesysteem: insecten
Partiële druk (in de lucht)
Dalton’s law: totale druk is de opsomming van individuele gasdrukken.
Ptotal = PN2 + PO2 + PCO2 + PH2O
- Concentratie van gassen in de lucht:
o Zuurstof: 21%
o Stikstof: 79%
o CO2: 0,03%
➔ Totale druk: 760 mm Hg (1 atomosfeer)
- PO2 = 21/100 x 760 = 159,6 mm Hg (~ 160 mm Hg)
- PN2 = 79/100 x 760 = 600,4 mm Hg (~ 600 mm Hg)
Ingeademde lucht:
- PO2 = 21/100 x (760 – 47) = 149,7 mm Hg (~ 150 mm Hg)
- PN2 = 79/100 x (760 – 47) = 563,3 mm Hg (~ 565 mm Hg)
Waterdamp = 47 mm Hg
Concentratie gas (in water)
Concentratie = druk x oplosbaarheidscoëfficiënt (α)
α = ml gas in 100 ml oplossing bij een druk van 1 Atm (pure zuurstof) (760 mm Hg)
- Zuurstof 2,4
- Koolstofdioxide 57
- Koolstofmonoxide 1,8
- Stikstof 1,2
- Helium 0,8
,Op zeeniveau (760 mm Hg) 160/760 x 24 = 5 mL zuurstof opgelost in 1 L water (in rust,
consumptie is ca. 250 mL/min):
- ~ 40 keer minder vergeleken met de situatie in de lucht (nl. 210 mL)
- Deze hoeveelheid verminderd als het water warmen en zouter wordt.
Adenhaling in water
Countercurrent exchange = tegenstroomprincipe
Ademhaling via trachae
Dier met exoskelet gemaakt van chitine heeft openingen aan de zijkant genaamd ‘spirakelen’
of ‘stigma’. Omdat het dier beweegt, beweegt het exoskelet en de inhoud van het dier wordt
veranderd. Aan het buizenstelsel dat in het dier zit, zitten luchtzakken. Doordat het dier
beweegt, bewegen deze luchtzakken ook mee en deze worden een klein beetje groter.
Daarmee zuigen ze door die openingen lucht aan, door het trachea stelsel naar binnen. Klapt
het weer samen, dan wordt er lucht uitgeperst.
Buizenstelsel bestaat ook uit chitine. Tracheastelsel eindigt tot in elke individuele cel, in de
buurt van het mitochondrium, zodat er zo efficiënt mogelijk zuurstof kan worden afgegeven.
,Andere ademhalingsmedia
- Parapodia: externe kieuwen
- Mantelholte
- Kieuwen
- Papula
- Boeklongen
Het menselijk ademhalingssysteem
Ademhaling via neus is het best, omdat daar de lucht in een groter oppervlakte terecht komt
waar het gelijk verwarmd wordt en bevochtigt wordt. → trachea → longen → bronchiën →
bronchiolen → alveoli
Elke long is omgeven door een dubbele laag
vliezen:
- Pariëtale pleura
- Viscerale pleura
Als je je borst groter maakt, rek je de pariëtale
pleura naar buiten → onderdruk tussen pariëtale
pleura en viscerale pleura → onderdruk trek long
naar buiten → longinhoud groter
Diafragma: pezige plaat omringd door spieren. Als
de spieren zich aantrekken, trekken ze de pezige
plaat naar beneden → inhoud borstkast neemt toe → onderdruk → lucht kan ingeademd
worden door neus/mond
In luchtpijp en bronchiën zit geen epitheel waar je gas kan uitwisselen. Dat vindt alleen in de
longblaasjes plaats. Dode ruimte = waar geen gasuitwisseling plaats kan vinden.
Luchtpijp en bronchiën → cilindrisch epitheel, met ciliën en mucus
Longblaasjes → plat epitheel
Long arterie (longslagader) = zuurstof arm bloed
Roken:
➔ Fibroblasten vormen bindweefsel, waardoor het
hele longepitheel veel minder goed gebruikt kan
worden om adem te halen.
➔ Ciliën verdooft door nicotine → mucus kan niet
snel naar buiten worden gebracht → sneller
infecties in bronchiën
Alveoli (cellulaire compositie)
Alveolar cell type I → platte cellen waar gasuitwisseling plaats vindt
Alveolar cell type II → cellen die het long surfactant maken
, Zoogdieren inademen door het diafragma te bewegen, zodat de luchtdruk in de borstholte
wordt verlaagt en om lucht in de longen te duwen. De menselijke borstholte heeft altijd een
lagere druk dan het externe milieu.
“Negative Pressure Breathing” → we zorgen ervoor dat de longholte groter wordt, waardoor
er een onderdruk ontstaat, waardoor er lucht via je luchtpijp en bronchiën naar binnen komt.
Dit heeft te maken met:
- Elasticity chest
o Borst ‘wil’ naar buiten toe bewegen
o Diafragma
- Elasticity lungs
o Lungs collapse
- Surface tension (LaPlace’s law)
o Lungs collapse
- Air resistance
o Diameter buis: klein vs groot
Poiseuille’s law: R = (8/π) * ((μl) / r4)
Pneumothorax
= klaplong
Rol van long surfactant
Elk longblaasje moet vochtig gehouden worden. De waterlaag heeft de neiging om ook
oppervlakte spanning te hebben → er is een inwaartse druk
LaPlace’s wet: inwaartse druk (P) = 2T/r
Een klein longblaasje heeft dus een grotere neiging om leeg te lopen dan een groot
longblaasje. Maar de oplossing hiervoor is: long surfactant aan het water laagje toevoegen
→ oppervlakte spanning wordt gereduceerd.
HC12 Respiration (1) (paragraphs 43.5 – 43.7)
Characteristics of gas exchange surfaces
Wat zijn de belangrijkste eigenschappen van gasuitwisseling oppervlaktes?
- Vochtig (Longblaasjes niet vochtig → cellen gaan dood → geen gasuitwisseling)
- Groot (Hoe grotere oppervlakte, hoe makkelijker de gasuitwisseling plaats kan
vinden)
- Dun (Hoe dunner de cellen zijn, hoe korter de diffusieafstand is)
o Plat, eenlagig epitheel
- Concentratie gradiënt (concentratie van zuurstof in het longblaasje moet veel hoger
zijn dan de concentratie van zuurstof in de rode bloedcellen, anders beweegt er geen
zuurstof van longblaasje naar rode bloedcellen)
o Verschil in partiële druk is de drijfkracht
Is een circulatie systeem altijd nodig?
- Hangt af van hoe groot een dier is.
o Platwormen (Plathyhelminthes)→ hebben geen circulatie systeem
o Vissen, vogels en zoogdieren → hebben een circulatie systeem
- Hangt af van het type ademhalingssysteem
o Geen circulatiesysteem: insecten
Partiële druk (in de lucht)
Dalton’s law: totale druk is de opsomming van individuele gasdrukken.
Ptotal = PN2 + PO2 + PCO2 + PH2O
- Concentratie van gassen in de lucht:
o Zuurstof: 21%
o Stikstof: 79%
o CO2: 0,03%
➔ Totale druk: 760 mm Hg (1 atomosfeer)
- PO2 = 21/100 x 760 = 159,6 mm Hg (~ 160 mm Hg)
- PN2 = 79/100 x 760 = 600,4 mm Hg (~ 600 mm Hg)
Ingeademde lucht:
- PO2 = 21/100 x (760 – 47) = 149,7 mm Hg (~ 150 mm Hg)
- PN2 = 79/100 x (760 – 47) = 563,3 mm Hg (~ 565 mm Hg)
Waterdamp = 47 mm Hg
Concentratie gas (in water)
Concentratie = druk x oplosbaarheidscoëfficiënt (α)
α = ml gas in 100 ml oplossing bij een druk van 1 Atm (pure zuurstof) (760 mm Hg)
- Zuurstof 2,4
- Koolstofdioxide 57
- Koolstofmonoxide 1,8
- Stikstof 1,2
- Helium 0,8
,Op zeeniveau (760 mm Hg) 160/760 x 24 = 5 mL zuurstof opgelost in 1 L water (in rust,
consumptie is ca. 250 mL/min):
- ~ 40 keer minder vergeleken met de situatie in de lucht (nl. 210 mL)
- Deze hoeveelheid verminderd als het water warmen en zouter wordt.
Adenhaling in water
Countercurrent exchange = tegenstroomprincipe
Ademhaling via trachae
Dier met exoskelet gemaakt van chitine heeft openingen aan de zijkant genaamd ‘spirakelen’
of ‘stigma’. Omdat het dier beweegt, beweegt het exoskelet en de inhoud van het dier wordt
veranderd. Aan het buizenstelsel dat in het dier zit, zitten luchtzakken. Doordat het dier
beweegt, bewegen deze luchtzakken ook mee en deze worden een klein beetje groter.
Daarmee zuigen ze door die openingen lucht aan, door het trachea stelsel naar binnen. Klapt
het weer samen, dan wordt er lucht uitgeperst.
Buizenstelsel bestaat ook uit chitine. Tracheastelsel eindigt tot in elke individuele cel, in de
buurt van het mitochondrium, zodat er zo efficiënt mogelijk zuurstof kan worden afgegeven.
,Andere ademhalingsmedia
- Parapodia: externe kieuwen
- Mantelholte
- Kieuwen
- Papula
- Boeklongen
Het menselijk ademhalingssysteem
Ademhaling via neus is het best, omdat daar de lucht in een groter oppervlakte terecht komt
waar het gelijk verwarmd wordt en bevochtigt wordt. → trachea → longen → bronchiën →
bronchiolen → alveoli
Elke long is omgeven door een dubbele laag
vliezen:
- Pariëtale pleura
- Viscerale pleura
Als je je borst groter maakt, rek je de pariëtale
pleura naar buiten → onderdruk tussen pariëtale
pleura en viscerale pleura → onderdruk trek long
naar buiten → longinhoud groter
Diafragma: pezige plaat omringd door spieren. Als
de spieren zich aantrekken, trekken ze de pezige
plaat naar beneden → inhoud borstkast neemt toe → onderdruk → lucht kan ingeademd
worden door neus/mond
In luchtpijp en bronchiën zit geen epitheel waar je gas kan uitwisselen. Dat vindt alleen in de
longblaasjes plaats. Dode ruimte = waar geen gasuitwisseling plaats kan vinden.
Luchtpijp en bronchiën → cilindrisch epitheel, met ciliën en mucus
Longblaasjes → plat epitheel
Long arterie (longslagader) = zuurstof arm bloed
Roken:
➔ Fibroblasten vormen bindweefsel, waardoor het
hele longepitheel veel minder goed gebruikt kan
worden om adem te halen.
➔ Ciliën verdooft door nicotine → mucus kan niet
snel naar buiten worden gebracht → sneller
infecties in bronchiën
Alveoli (cellulaire compositie)
Alveolar cell type I → platte cellen waar gasuitwisseling plaats vindt
Alveolar cell type II → cellen die het long surfactant maken
, Zoogdieren inademen door het diafragma te bewegen, zodat de luchtdruk in de borstholte
wordt verlaagt en om lucht in de longen te duwen. De menselijke borstholte heeft altijd een
lagere druk dan het externe milieu.
“Negative Pressure Breathing” → we zorgen ervoor dat de longholte groter wordt, waardoor
er een onderdruk ontstaat, waardoor er lucht via je luchtpijp en bronchiën naar binnen komt.
Dit heeft te maken met:
- Elasticity chest
o Borst ‘wil’ naar buiten toe bewegen
o Diafragma
- Elasticity lungs
o Lungs collapse
- Surface tension (LaPlace’s law)
o Lungs collapse
- Air resistance
o Diameter buis: klein vs groot
Poiseuille’s law: R = (8/π) * ((μl) / r4)
Pneumothorax
= klaplong
Rol van long surfactant
Elk longblaasje moet vochtig gehouden worden. De waterlaag heeft de neiging om ook
oppervlakte spanning te hebben → er is een inwaartse druk
LaPlace’s wet: inwaartse druk (P) = 2T/r
Een klein longblaasje heeft dus een grotere neiging om leeg te lopen dan een groot
longblaasje. Maar de oplossing hiervoor is: long surfactant aan het water laagje toevoegen
→ oppervlakte spanning wordt gereduceerd.
