5V 9.4 Stoffentransport

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

Paragraaf 9.4: Stoffentransport

Deze les:
- Nakijken/bespreken D-toets 9.1 t/m 9.3

- Bloedsamenstelling

- O2-transport

- Rekenen met zuurstofverzadiging

- Oefenen

- CO2-transport

Doel 9.4: Je leert hoe het bloed zuurstuf vervoert

Leerdoelen:

1. De functie van bestanddelen van bloed, bloedplasma, weefselvloeistof en lymfe beschrijven.

2. Uitleggen hoe opname, transport en afgifte van O2 plaatsvindt en wat de rol van hemoglobine en myoglobine daarbij is.

3. Uitleggen hoe opname, transport en afgifte van CO2 plaatsvindt en wat de rol van hemoglobine daarbij is.

4. Rekenen met O2-verzadiging onder invloed van pCO2, pH en temperatuur (Bohr-effect) en kan daarbij gebruik maken van verzadigingsdiagrammen.

5. Uitleggen hoe door bufferende stoffen en ademhaling het pH van het bloed binnen de norm blijft en waarom dit belangrijk is.  

Samenstelling bloed

Samenstelling bloed

Eiwitten vormen een colloïd, ze zijn niet opgelost in het plasma maar zijn fijn verdeeld.

Bloedcellen

Rode bloedcellen: zuurstoftransport

Witte bloedcellen: afweer

Bloedplaatjes: bloedstolling

Elke dag ontstaan in het rode beenmerg 2x1011 bloedcellen uit stamcellen. 

Elke dag wordt een zelfde aantal afgebroken in milt en lever.

Zuurstoftransport

Klein deel opgelost in het bloedplasma: 3 mL O2/L.

De rest wordt vervoerd door rode bloedcellen (200 mL O2/L).

Rode bloedcellen hebben geen kern maar wel 200 tot 300 miljoen hemoglobine moleculen per cel.

5 miljoen rode bloedcellen per mL bloed.

Hemoglobine

Hemoglobine

Elk hemoglobine-molecuul kan 4 O2 moleculen binden.

Dan ontstaat HbO2 = oxihemoglobine

De bindingsreactie is een evenwichtsreactie.

                                    Hb + O2 <-> HbO2

Hemoglobine

jjy

Hoog                                                                                                               Laag

verzadigingspercentage                             verzadingingpercentage

tot 100%                                                                                                      tot 0%

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

Hemoglobine

jjy

Het verzadigingspercentage (hoeveelheid HbO2) wordt bepaald door verschillende omgevingsfactoren.

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

Hemoglobine

jjy

• Hoge zuurstofconcentratie in de omgeving = hoog verzadigingspercentage
• Lage zuurstofconcentratie in de omgeving = laag verzadigingspercentage

Zuurstofconcentratie is pO2/ zuurstofdruk

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

Verzadigingspercentage (BINAS 83D)

Myoglobine

In de spieren zit myoglobine. 

Dit bindt bij lage zuurstofspanningen 

beter aan zuurstof dan hemoglobine. 

Dit is handig om in de spieren extra 

zuurstof over te nemen van Hb. 

Foetaal hemoglobine

In ongeboren kind: foetaal 

hemoglobine dat net iets beter

zuurstof bindt dan hemoglobine:

kan daardoor in de placenta het

zuurstof overnemen van de

hemoglobine van de moeder.

Rekenen met verzadigingscurves

Hoeveel % zuurstof wordt er afgegeven in een weefsel (bijvoorbeeld een spier) als de zuurstofdruk bij de longen 14kPa is en in het weefsel 4kPa?

Bloed is voor 100% verzadigd als het 20 mL O2 per 100 mL bevat.

Hoeveel mL zuurstof per 100 mL bloed wordt er afgegeven in een weefsel als de zuurstofdruk bij de longen 14kPa is en in het weefsel 8kPa? Berekening!

Bohr effect

De eigenschappen van hemoglobine veranderen onder invloed van temperatuur, CO2 concentratie en zuurgraad.

Hardwerkende spieren hebben een hogere temperatuur, meer CO2 en een lagere pH (hogere zuurgraad) en hebben meer zuurstof nodig.

Temperatuur

Bij hogere temperaturen wordt 

makkelijker zuurstof afgegeven.

De verzadinging bij dezelfde 

pO₂ is namelijk lager.

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

pCO2

Bij meer CO₂ wordt makkelijker 

zuurstof afgegeven bij dezelfde 

zuurstofdruk.

De verzadinging bij dezelfde

pO2 is namelijk lager.

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

pH

In een zuurder milieu wordt makkelijker

zuurstof afgegeven bij dezelfde

zuurstofdruk.

De verzadinging bij dezelfde

pO2 is namelijk lager.

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

Het Bohr effect

Bloed is voor 100% verzadigd als het 20 mL O2 per 100 mL bevat.

In beenspieren van een mens heersen de volgende omstandigheden:

- in rust: pO2 = 5,0 kPa, pCO2 = 5,3 kPa

- in actie: pO2 = 3,0 kPa, pCO2 = 8,0 kPa

In de haarvaten van deze spieren komt bloed binnen waarvan de pO2 = 14 kPa en de pCO2 = 2,7 kPa. 

Bereken hoeveel ml O2 per 100 mL bloed in actie meer wordt afgegeven door het Bohr effect dan in rust.

Het Bohr effect

Bloed: verzadigingspercentage: 98% 

Spieren in rust: verzadigingspercentage 70%

Afgifte in rust: 98-70=28% 

Spieren in actie: verzadigingspercentage 32%

Afgifte in actie: 98-32=66%

66-28=32% *20 mL/100mL = 7,6 mL/ 100mL

Oefenen zuurstofafgifte/Bohr-effect

Maken 9.4 opdr. 3, 4, 5, 6 en 8

Bloedarmoede

Wietske gaat ondanks haar bloedarmoede joggen. Door haar bloedarmoede in het hemoglobinegehalte van haar bloed gedaald van 8,5 mmol/L naar 5 mmol/L. Bij een hemoglobinegehalte van 8,5 mmol/L bevatte haar bloed bij 100% verzadiging 205 mL O2 per liter.

In haar longen is de pO2 13 kPa en de pCO2 8,0 kPa.

Tijdens het joggen is de pO2 in haar beenspieren 3,0 kPa en de pCO2 10,7 kPa. Bereken hoeveel mL O2/L haar bloed door bloedarmoede minder aan haar beenspieren tijdens het joggen kan afgeven.

CO2 transport BINAS 83E

1

CO2 afgifte (weefsel) BINAS 83E

Stap 1 

De CO2 die in de weefsels wordt geproduceert diffundeert naar het bloed. 

5% daarvan lost op in het bloedplasma, 95% diffundeert de rode bloedcellen in

1

CO2 afgifte (weefsel)

Stap 2 

1/3 bindt aan Hb tot HbCO2 (kost een H+).

De eventueel gebonden zuurstof laat los en diffundeert de rode bloedcel uit.

2

CO2 afgifte (weefsel)

Stap 3 

2/3 reageert met H2O met behulp van het enzym koolzuurhydrase tot H2CO3.

3

CO2 afgifte (weefsel)

Stap 4

H2CO3 lost op in water en splitst naar H+ en HCO3-.

HCO3- diffundeert de rode bloedcel uit.

Cl^- diffundeert de rode bloedcel in om het spanningsverschil op te heffen.

4

CO2 afgifte (weefsel)

Stap 5

H+ bindt aan hemoglobine tot HbH.

De eventueel gebonden zuurstof laat los en diffundeert de rode bloedcel uit.

5

CO2 afgifte (longen)

Beschrijf de stappen die in de longen plaatsvinden. 'Lees' de tekening in BINAS tabel 83E.

CO2 afgifte (longen)

1. O2, Cl- en HCO3- diffunderen de rode bloedcel in.

2. O2 bindt aan Hb, H+ en CO2 komen vrij.

3. H+ en HCO3- vormen H2CO3

4. H2CO3 valt uiteen in H2O en CO2

5. CO2 diffundeert de cel uit, het bloedplasma in en richting het longblaasje.

Zuurgraad bloed

De zuurgraad van de omgeving heeft invloed op de werking van enzymen en andere eiwitten. Daarom is het belangrijk dat de zuurgraad van bloed zo constant mogelijk blijft (pH 7,36-7,4).

Hoge zuurgraad

Lage pH

Veel H⁺ ionen

Lage zuurgraad

Hoge pH

Weinig H+ ionen

Zuurgraad bloed

CO₂ komt vrij in je lichaam door dissimilatie en verzuurt het bloed.

Dissimilatie is verbranding (mbv zuurstof/ O₂) van energierijke stoffen (zoals glucose). Hierbij komt energie vrij en CO₂ (en water).

CO₂ + H₂O -> H₂CO₃ -> H⁺ en HCO₃^-

Zuurgraad bloed

Veel van de CO₂ en H⁺ ionen worden afgevangen door hemoglobine maar ook ander eiwitten fungeren als buffers.

Deze stoffen heten bufferende stoffen/ pH buffer.