Ademhalingsstelsel en longen
Anatomie van de longen
Ademhaling is de opname van zuurstof in de
longen en de afgifte van zuurstof, de
gasuitwisseling met het bloed, het gastransport
door het bloed, de biologische oxidatie van
voedingsstoffen onder vrijmaking van energie en het verdwijnen van het daarbij ontstane
koolstofdioxide. Dit verloopt via vier mechanismen:
1. Ventilatie: verversing van lucht in de longblaasjes en alveolaire ruimte.
2. Diffusie van zuurstof en koolstofdioxide tussen lucht in de longen en bloed in de
longvaten, en tussen bloed, interstitium en het cel-inwendige van lichaamscellen.
3. Perfusie: doorstroming longen en weefsels met bloed.
4. Gastransport: van zuurstof en koolstofdioxide met circulerend bloed.
Capaciteit van de longen en ademhaling
Ademvolume (VT) is de hoeveelheid lucht die
ingeademd wordt. De ademhaling vindt met een
bepaalde frequentie plaats. Het ademminuut-
volume is het volume x de frequentie.
Als iemand zo diep mogelijk inademt wordt het
inspiratoir reserve volume (IRV) bereikt. Het
normale ademvolume plus het IRV vormt de
inspiratoire capaciteit. Deze is NIET afhankelijk
van de ademdiepte, maar van de eigenschappen
van de longen en de thorax.
Door zo ver mogelijk uit te ademen wordt het expiratoire reservevolume (ERV) bereikt. De
lucht die na de diepe uitademing overblijft is het restvolume (RV). Het restvolume en het
expiratoir reservevolume zijn de hoeveelheid lucht die zich bij ademrusttoestand in de longen
bevinden; de functionele residuale capaciteit (FRC). De inspiratoire capaciteit en de
expiratoire capaciteit bij elkaar zijn de vitale capaciteit (VC).
,pO2-waarden in weefselvocht (dissociatiecurve van
oxyhemoglobine)
De affiniteit van een Hb-molecuul voor O2
neemt toe als de verzadiging toeneemt. Een
verandering van de pO2 in longblaasjes heeft
weinig invloed op de verzadiging van Hb met
O2. Een geringe daling van de pO2 (in het
bloedplasma) leidt tot een grote verandering
in de dissociatie van Hb(O2)4.
Door aerobe dissimilatie in de cellen daalt de
pO2 in de cellen en door diffusie van O2 van
bloedplasma via het weefselvocht naar de
mitochondriën daalt ook de pO2 in het
bloedplasma.
De pO2 in het bloedplasma neemt weer toe
door dissociatie van Hb(O2)4. Zo wordt
voldoende diffusiedruk gehandhaafd.
Ademhalingsstelsel en zuurstofopname
De binnenwand van de luchtpijp, de bronchiën en bronchiolen is bekleed met slijmvlies.
De buitenste laag van dit slijmvlies bestaat uit trilhaarepitheel. Aan de uiteinden van de
fijnste bronchiolen zitten de longblaasjes (alveoli). Die hebben een wand van één
cellaag dik, die aan de binnenkant bedekt is met alveolair vocht. Vanuit de lucht lost
zuurstof eerst op in het alveolair vocht. Van daaruit vindt diffusie plaats naar het bloed in
de longhaarvaten. Diffusie wordt veroorzaakt door het verschil in zuurstofspanning.
In het bloedplasma kan slechts een kleine hoeveelheid zuurstof oplossen; het grootste
deel bindt aan hemoglobine. De reactie die ontstaat, is een evenwichtsreactie. Aan de
buitenkant van het eiwit steken twee histidine-aminozuurzijketens uit. De eerste
histidineketen zorgt voor de binding van zuurstof aan het ijzeratoom in de heemgroep.
De tweede histidineketen zorgt voor de binding van zuurstof aan het ijzeratoom in de
heemgroep. Maar de tweede histidineketen verzwakt die binding een beetje, zodat
zuurstof weer loslaat van het ijzeratoom. Dat
gebeurt in een omgeving met een lage
zuurstofspanning; de evenwichtsreactie loopt naar
links. In een omgeving met een hoge
zuurstofspanning, zoals in de longhaarvaten,
verloopt deze reactie naar rechts. Bloed met veel
oxyhemoglobine (met zuurstof) is lichtrood, bloed
met veel hemoglobine donkerrood.
, Gaswisseling tussen haarvaten en weefsel
(1) Door spanningsverschil ontstaat er diffusie van CO2 naar de haarvaten. Hier kan de CO2
vervolgens op drie manieren worden verwerkt. CO2 bindt aan H2O in het bloedplasma,
waarbij HCO3- ontstaat. (2) Hetzelfde principe kan ook in de rode bloedcel plaatsvinden. O2
zit in de rode bloedcel gebonden aan Hb. Door het afsplitsen van een H-atoom van water
(andere H-atoom bindt zich aan de CO2 als HCO3-) wordt de verbinding van zuurstof met
hemoglobine verbroken. De zuurstof komt hier dus beschikbaar voor het weefsel. (3) CO2
kan ook direct binden aan hemoglobine, waardoor de daaraan gebonden zuurstof vrijkomt en
ook beschikbaar wordt voor het weefsel.
Gaswisseling tussen haarvaten en longblaasjes
(1) De CO2 die opgelost is in het bloedplasma wordt opgenomen door het weefsel van de
alveoli. (2) De HCO3- die los in het bloedplasma ligt bindt aan losse H+-ionen, waardoor er
CO2 en H2O ontstaan. De koolstofdioxide kan vervolgens de alveoli in diffunderen.
Zuurstof treedt door het concentratieverschil de rode bloedcel in. (3) Het bindt aan het H-Hb
(hemoglobine met een H+-ion), waardoor het H+-ion zich afsplitst. Vervolgens bindt dit H+-ion
zich aan HCO3- dat zich in de rode bloedcel bevindt, waardoor wederom water en
koolstofdioxide worden gevormd. (4) Zuurstof treedt ook rechtstreeks de rode bloedcel
binnen en bindt daar aan HbCO2, waardoor de koolstofdioxide zich afsplitst. (5) Zuurstof-
moleculen kunnen ook opgelost in het plasma voorkomen.
Anatomie van de longen
Ademhaling is de opname van zuurstof in de
longen en de afgifte van zuurstof, de
gasuitwisseling met het bloed, het gastransport
door het bloed, de biologische oxidatie van
voedingsstoffen onder vrijmaking van energie en het verdwijnen van het daarbij ontstane
koolstofdioxide. Dit verloopt via vier mechanismen:
1. Ventilatie: verversing van lucht in de longblaasjes en alveolaire ruimte.
2. Diffusie van zuurstof en koolstofdioxide tussen lucht in de longen en bloed in de
longvaten, en tussen bloed, interstitium en het cel-inwendige van lichaamscellen.
3. Perfusie: doorstroming longen en weefsels met bloed.
4. Gastransport: van zuurstof en koolstofdioxide met circulerend bloed.
Capaciteit van de longen en ademhaling
Ademvolume (VT) is de hoeveelheid lucht die
ingeademd wordt. De ademhaling vindt met een
bepaalde frequentie plaats. Het ademminuut-
volume is het volume x de frequentie.
Als iemand zo diep mogelijk inademt wordt het
inspiratoir reserve volume (IRV) bereikt. Het
normale ademvolume plus het IRV vormt de
inspiratoire capaciteit. Deze is NIET afhankelijk
van de ademdiepte, maar van de eigenschappen
van de longen en de thorax.
Door zo ver mogelijk uit te ademen wordt het expiratoire reservevolume (ERV) bereikt. De
lucht die na de diepe uitademing overblijft is het restvolume (RV). Het restvolume en het
expiratoir reservevolume zijn de hoeveelheid lucht die zich bij ademrusttoestand in de longen
bevinden; de functionele residuale capaciteit (FRC). De inspiratoire capaciteit en de
expiratoire capaciteit bij elkaar zijn de vitale capaciteit (VC).
,pO2-waarden in weefselvocht (dissociatiecurve van
oxyhemoglobine)
De affiniteit van een Hb-molecuul voor O2
neemt toe als de verzadiging toeneemt. Een
verandering van de pO2 in longblaasjes heeft
weinig invloed op de verzadiging van Hb met
O2. Een geringe daling van de pO2 (in het
bloedplasma) leidt tot een grote verandering
in de dissociatie van Hb(O2)4.
Door aerobe dissimilatie in de cellen daalt de
pO2 in de cellen en door diffusie van O2 van
bloedplasma via het weefselvocht naar de
mitochondriën daalt ook de pO2 in het
bloedplasma.
De pO2 in het bloedplasma neemt weer toe
door dissociatie van Hb(O2)4. Zo wordt
voldoende diffusiedruk gehandhaafd.
Ademhalingsstelsel en zuurstofopname
De binnenwand van de luchtpijp, de bronchiën en bronchiolen is bekleed met slijmvlies.
De buitenste laag van dit slijmvlies bestaat uit trilhaarepitheel. Aan de uiteinden van de
fijnste bronchiolen zitten de longblaasjes (alveoli). Die hebben een wand van één
cellaag dik, die aan de binnenkant bedekt is met alveolair vocht. Vanuit de lucht lost
zuurstof eerst op in het alveolair vocht. Van daaruit vindt diffusie plaats naar het bloed in
de longhaarvaten. Diffusie wordt veroorzaakt door het verschil in zuurstofspanning.
In het bloedplasma kan slechts een kleine hoeveelheid zuurstof oplossen; het grootste
deel bindt aan hemoglobine. De reactie die ontstaat, is een evenwichtsreactie. Aan de
buitenkant van het eiwit steken twee histidine-aminozuurzijketens uit. De eerste
histidineketen zorgt voor de binding van zuurstof aan het ijzeratoom in de heemgroep.
De tweede histidineketen zorgt voor de binding van zuurstof aan het ijzeratoom in de
heemgroep. Maar de tweede histidineketen verzwakt die binding een beetje, zodat
zuurstof weer loslaat van het ijzeratoom. Dat
gebeurt in een omgeving met een lage
zuurstofspanning; de evenwichtsreactie loopt naar
links. In een omgeving met een hoge
zuurstofspanning, zoals in de longhaarvaten,
verloopt deze reactie naar rechts. Bloed met veel
oxyhemoglobine (met zuurstof) is lichtrood, bloed
met veel hemoglobine donkerrood.
, Gaswisseling tussen haarvaten en weefsel
(1) Door spanningsverschil ontstaat er diffusie van CO2 naar de haarvaten. Hier kan de CO2
vervolgens op drie manieren worden verwerkt. CO2 bindt aan H2O in het bloedplasma,
waarbij HCO3- ontstaat. (2) Hetzelfde principe kan ook in de rode bloedcel plaatsvinden. O2
zit in de rode bloedcel gebonden aan Hb. Door het afsplitsen van een H-atoom van water
(andere H-atoom bindt zich aan de CO2 als HCO3-) wordt de verbinding van zuurstof met
hemoglobine verbroken. De zuurstof komt hier dus beschikbaar voor het weefsel. (3) CO2
kan ook direct binden aan hemoglobine, waardoor de daaraan gebonden zuurstof vrijkomt en
ook beschikbaar wordt voor het weefsel.
Gaswisseling tussen haarvaten en longblaasjes
(1) De CO2 die opgelost is in het bloedplasma wordt opgenomen door het weefsel van de
alveoli. (2) De HCO3- die los in het bloedplasma ligt bindt aan losse H+-ionen, waardoor er
CO2 en H2O ontstaan. De koolstofdioxide kan vervolgens de alveoli in diffunderen.
Zuurstof treedt door het concentratieverschil de rode bloedcel in. (3) Het bindt aan het H-Hb
(hemoglobine met een H+-ion), waardoor het H+-ion zich afsplitst. Vervolgens bindt dit H+-ion
zich aan HCO3- dat zich in de rode bloedcel bevindt, waardoor wederom water en
koolstofdioxide worden gevormd. (4) Zuurstof treedt ook rechtstreeks de rode bloedcel
binnen en bindt daar aan HbCO2, waardoor de koolstofdioxide zich afsplitst. (5) Zuurstof-
moleculen kunnen ook opgelost in het plasma voorkomen.
