Thema 3 - Gaswisseling en uitscheiding
3.1 - Gaswisseling
De bouw van het ademhalingsstelsel
Het ademhalingsstelsel bestaat uit de longen en de luchtwegen. Het
ademhalingsstelsel neemt gassen uit de lucht op en geeft gassen aan de lucht af →
gaswisseling.
De neusholte is bekleed met neusslijmvlies. De buitenste laag cellen van neusslijmvlies
bestaat uit trilhaarepitheel (bevat trilhaar- en slijmproducerende cellen).
- Grote stofdeeltjes worden tegengehouden door neusharen
- Kleine stofdeeltjes blijven aan het neusslijmvlies kleven.
Beweging van trilharen brengt slijm naar de keelholte, waar het samen met speeksel wordt
doorgeslikt. Ingeademde lucht wordt vochtig gemaakt door slijm en verward door bloedvaten in
het neusslijmvlies. De neusholte is verbonden met bijholten die ook bekleed zijn met slijmvlies.
De luchtpijp is verbonden met de longen door middel van vertakkingen die we bronchiën
noemen. In de wand van de luchtpijp en bronchiën zitten hoefijzervormige kraakbeenringen.
Bronchiën vertakken zich in bronchiolen (kleinere zijtakjes). Bronchiolen hebben geen
kraakbeenringen, maar spierweefsel. Door samentrekking/ontspanning hiervan kunnen
bronchiolen vernauwen/verwijden → invloed op de hoeveelheid in-/uitgeademde
lucht.
↳ Het orthosympatische zenuwstelsel en adrenaline zorgen voor verwijding.
Ook de binnenwand van de luchtpijp, bronchiën en bronchiolen is bekleed met slijmvlies. De
buitenste laag cellen van slijmvlies bestaat uit trilhaarepitheel. Aan de uiteinden van de fijnste
bronchiolen zitten de longblaasjes (alveoli); blaasjes met een wand van één cellaag dik die
aan de binnenkant is bedekt met een dun laagje vocht (alveolair vocht). Om de blaasjes heen
zitten de longhaarvaten.
Zuurstof, koolstofdioxide en stikstof
De luchtdruk op zeeniveau is gemiddeld 101,3 kPa (kilopascal)
Het aandeel van zuurstof in de luchtdruk (pO2 = partiële zuurstofdruk) = 21,2 kPa
↳ De druk die door alleen zuurstof wordt veroorzaakt en niet door andere gassen.
In de longen vindt diffusie plaats van een gas naar een vloeistof: vanuit alveolaire lucht naar
alveolaire vocht. Vanuit het alveolaire vocht vindt diffusie plaats naar bloed in de longhaarvaten:
Alveolaire lucht → alveolaire vocht → bloed in longhaarvaten
De diffusie wordt vooral veroorzaakt door het verschil in gasdruk tussen het alveolaire vocht en
het bloedplasma. Dit wordt gehandhaafd door:
1. Voortdurende verversing van lucht in de longblaasjes
2. Het blijven stromen van bloed door door de longblaasjes
a. Zuurstofarm bloed kan weer zuurstof opnemen.
3. Het binden van O2 aan hemoglobine
, Bloed bevat ook koolstofdioxide en stikstof:
- Door het verschil in partiële koolstofdioxidedruk (pCO2) vindt diffusie plaats:
Bloedplasma → alveolaire vocht → alveolaire lucht
- Geen verschil in partiële stikstofdruk (pN2) tussen lucht in longblaasjes en bloedplasma:
Stikstofmoleculen vanuit de lucht → longblaasjes → bloedplasma
↳ Er gaan evenveel stikstofmoleculen in omgekeerde richting
Wet van Fick
→ BINAS tabel 83A
Δc
n=D x A x n = diffusiesnelheid;
Δx
D = diffusiecoëfficiënt (materiaal waar lucht doorheen moet) (in m² x s−1)
A = diffusieoppervlak (in m²)
Δc = concentratieverschil (C1 - C2)
Of Δp = drukverschil (p1 - p2)
Δx = diffusiesnelheid (in m)
Het transport van zuurstof
De zuurstof in het bloed wordt voor het grootste deel gebonden aan hemoglobine (Hb). Een
hemoglobinemolecuul bestaat uit globine (eiwit) en vier heemgroepen die elk een ijzeratoom
bevatten. Aan elk ijzeratoom kan een zuurstofmolecuul binden. Hierdoor ontstaat
oxyhemoglobine. Dit is een evenwichtsreactie: in een zuurstofarme omgeving verloopt de
reactie naar links, bij een hoge zuurstofconcentratie andersom. Als alle hemoglobine is omgezet
in oxyhemoglobine, noem je de hemoglobine verzadigd.
→ Bloed met veel hemoglobine is donkerrood - veel oxyhemoglobine is lichtrood
Er blijft, ondanks de diffusie van zuurstof naar het bloedplasma, toch een verschil in
zuurstofconcentratie bestaan tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma.
De invloed van de pH
De pH van het bloed wordt beïnvloed door de CO₂-concentratie. Bij een weefsel waarvan de
cellen in rust verkeren, is de pCO₂ ongeveer 2,7 kPa en het bloed in de haarvaten heeft een pH
van ongeveer 7,4. In een actief weefsel stijgt de CO₂-concentratie (en pCO₂), waardoor de pH
daalt. Er komen in een actief weefsel meer zuurstofmoleculen vrij (het Bohr-effect). Daarnaast
geldt: hoe hoger de temperatuur, hoe meer zuurstof er vrij komt uit oxyhemoglobine.
Het transport van koolstofdioxide
Slechts een klein deel van koolstofdioxide wordt als CO₂ door het bloedplasma vervoerd. Het
grootste deel (70%) wordt vervoerd als waterstofcarbonaationen (HCO₃⁻). De HCO₃⁻-ionen
diffunderen naar het bloedplasma, in de rode bloedcel bindt CO₂ met water tot H₂CO₃. Dat valt
met behulp van het enzym koolzuuranhydrase direct uit elkaar tot H₂O en CO₂. De CO₂ verlaat
de bloedcellen en diffundeert naar het alveolaire vocht.
3.1 - Gaswisseling
De bouw van het ademhalingsstelsel
Het ademhalingsstelsel bestaat uit de longen en de luchtwegen. Het
ademhalingsstelsel neemt gassen uit de lucht op en geeft gassen aan de lucht af →
gaswisseling.
De neusholte is bekleed met neusslijmvlies. De buitenste laag cellen van neusslijmvlies
bestaat uit trilhaarepitheel (bevat trilhaar- en slijmproducerende cellen).
- Grote stofdeeltjes worden tegengehouden door neusharen
- Kleine stofdeeltjes blijven aan het neusslijmvlies kleven.
Beweging van trilharen brengt slijm naar de keelholte, waar het samen met speeksel wordt
doorgeslikt. Ingeademde lucht wordt vochtig gemaakt door slijm en verward door bloedvaten in
het neusslijmvlies. De neusholte is verbonden met bijholten die ook bekleed zijn met slijmvlies.
De luchtpijp is verbonden met de longen door middel van vertakkingen die we bronchiën
noemen. In de wand van de luchtpijp en bronchiën zitten hoefijzervormige kraakbeenringen.
Bronchiën vertakken zich in bronchiolen (kleinere zijtakjes). Bronchiolen hebben geen
kraakbeenringen, maar spierweefsel. Door samentrekking/ontspanning hiervan kunnen
bronchiolen vernauwen/verwijden → invloed op de hoeveelheid in-/uitgeademde
lucht.
↳ Het orthosympatische zenuwstelsel en adrenaline zorgen voor verwijding.
Ook de binnenwand van de luchtpijp, bronchiën en bronchiolen is bekleed met slijmvlies. De
buitenste laag cellen van slijmvlies bestaat uit trilhaarepitheel. Aan de uiteinden van de fijnste
bronchiolen zitten de longblaasjes (alveoli); blaasjes met een wand van één cellaag dik die
aan de binnenkant is bedekt met een dun laagje vocht (alveolair vocht). Om de blaasjes heen
zitten de longhaarvaten.
Zuurstof, koolstofdioxide en stikstof
De luchtdruk op zeeniveau is gemiddeld 101,3 kPa (kilopascal)
Het aandeel van zuurstof in de luchtdruk (pO2 = partiële zuurstofdruk) = 21,2 kPa
↳ De druk die door alleen zuurstof wordt veroorzaakt en niet door andere gassen.
In de longen vindt diffusie plaats van een gas naar een vloeistof: vanuit alveolaire lucht naar
alveolaire vocht. Vanuit het alveolaire vocht vindt diffusie plaats naar bloed in de longhaarvaten:
Alveolaire lucht → alveolaire vocht → bloed in longhaarvaten
De diffusie wordt vooral veroorzaakt door het verschil in gasdruk tussen het alveolaire vocht en
het bloedplasma. Dit wordt gehandhaafd door:
1. Voortdurende verversing van lucht in de longblaasjes
2. Het blijven stromen van bloed door door de longblaasjes
a. Zuurstofarm bloed kan weer zuurstof opnemen.
3. Het binden van O2 aan hemoglobine
, Bloed bevat ook koolstofdioxide en stikstof:
- Door het verschil in partiële koolstofdioxidedruk (pCO2) vindt diffusie plaats:
Bloedplasma → alveolaire vocht → alveolaire lucht
- Geen verschil in partiële stikstofdruk (pN2) tussen lucht in longblaasjes en bloedplasma:
Stikstofmoleculen vanuit de lucht → longblaasjes → bloedplasma
↳ Er gaan evenveel stikstofmoleculen in omgekeerde richting
Wet van Fick
→ BINAS tabel 83A
Δc
n=D x A x n = diffusiesnelheid;
Δx
D = diffusiecoëfficiënt (materiaal waar lucht doorheen moet) (in m² x s−1)
A = diffusieoppervlak (in m²)
Δc = concentratieverschil (C1 - C2)
Of Δp = drukverschil (p1 - p2)
Δx = diffusiesnelheid (in m)
Het transport van zuurstof
De zuurstof in het bloed wordt voor het grootste deel gebonden aan hemoglobine (Hb). Een
hemoglobinemolecuul bestaat uit globine (eiwit) en vier heemgroepen die elk een ijzeratoom
bevatten. Aan elk ijzeratoom kan een zuurstofmolecuul binden. Hierdoor ontstaat
oxyhemoglobine. Dit is een evenwichtsreactie: in een zuurstofarme omgeving verloopt de
reactie naar links, bij een hoge zuurstofconcentratie andersom. Als alle hemoglobine is omgezet
in oxyhemoglobine, noem je de hemoglobine verzadigd.
→ Bloed met veel hemoglobine is donkerrood - veel oxyhemoglobine is lichtrood
Er blijft, ondanks de diffusie van zuurstof naar het bloedplasma, toch een verschil in
zuurstofconcentratie bestaan tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma.
De invloed van de pH
De pH van het bloed wordt beïnvloed door de CO₂-concentratie. Bij een weefsel waarvan de
cellen in rust verkeren, is de pCO₂ ongeveer 2,7 kPa en het bloed in de haarvaten heeft een pH
van ongeveer 7,4. In een actief weefsel stijgt de CO₂-concentratie (en pCO₂), waardoor de pH
daalt. Er komen in een actief weefsel meer zuurstofmoleculen vrij (het Bohr-effect). Daarnaast
geldt: hoe hoger de temperatuur, hoe meer zuurstof er vrij komt uit oxyhemoglobine.
Het transport van koolstofdioxide
Slechts een klein deel van koolstofdioxide wordt als CO₂ door het bloedplasma vervoerd. Het
grootste deel (70%) wordt vervoerd als waterstofcarbonaationen (HCO₃⁻). De HCO₃⁻-ionen
diffunderen naar het bloedplasma, in de rode bloedcel bindt CO₂ met water tot H₂CO₃. Dat valt
met behulp van het enzym koolzuuranhydrase direct uit elkaar tot H₂O en CO₂. De CO₂ verlaat
de bloedcellen en diffundeert naar het alveolaire vocht.
