Gaswisseling en Uitscheiding BS1: Gaswisseling

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Thema 3 Gaswisseling en uitscheiding

Binastabel

 82, 83, 85 

Thema 3: Gaswisseling en Uitscheiding

Basisstof 1: Gaswisseling

Deel 1

Leerdoelen

1. Je kunt van delen van het ademhalingsstelsel de functies en kenmerken noemen.
   
2. Je kunt beschrijven hoe zuurstof en koolstofdioxide door het bloed worden getransporteerd.
3. Je kunt bij insecten en vissen beschrijven hoe gaswisseling plaatsvindt en hoe zuurstof naar de cellen wordt vervoerd.

Gaswisseling = opname en afgifte van gassen aan de lucht. Dit gebeurt in de longblaasjes.

Neusslijmvlies met trilhaarepitheel

Slijmlaag houden stoffen vast. Trilharen bewegen stoffen naar buiten.

In het neusslijmvlies vinden we ook de reukzintuigen.

Bijholten

De neusholte is verbonden met bijholten. 

- Produceren ook slijm, wat afgevoerd wordt door de neusholte. 

Bij verkoudheid zwelt het neus- en bijholteslijmvlies op, de uitgangen van de bijholten worden afgesloten en je hebt dat verstopte neus gevoel.

Andere functies van de bijholten kunnen zijn, o.a. resonantie bij het praten en de schedel lichter maken. 

Strottenhoofd met stembanden

Stembanden zijn stevige vliezen.

Deze vormen van klanken in samenwerking met tong, tanden, lippen, mondholte en de neus.

Hoe komt lucht in je longen?

1. Eerst komt de lucht in je neusholte of mondholte.
2. Via de keelholte komt de lucht in je luchtpijp. In de wand van de luchtpijp zitten ringen kraakbeen.
   
3. De luchtpijp splitst zich in twee luchtpijptakken, de bronchiën.
   
4. In de longen verdeelt elke bronchie zich in kleinere buisjes, de bronchiolen (= luchtpijptakjes).
   
5. Aan het einde van de luchtpijptakjes zitten de longblaasjes (= alveoli).

Wet van Fick

Wet van Fick

BINAS 83A

Wet van Fick: n=D*A*(Δc/Δx)

Hoe groter het diffusieoppervlak, de diffusiecoëfficiënt en het concentratieverschil hoe groter de diffusiesnelheid.

Hoe groter de diffusieafstand hoe kleiner de diffusiesnelheid.

O₂ bindt aan hemoglobine

HbO₂ = oxyhemoglobine

CO₂  wordt H⁺ en HCO₃^-

H⁺ bindt aan oxyhemoglobine

HCO₃^- in bloedplasma

Hb laat O₂ los

Transport O₂

Diffusie van gassen

Doordat zuurstof vooral bindt aan Hb in het bloedplasma rond de longblaasjes, blijft er altijd een concentratieverschil tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma.

Dit is voordelig voor de diffusie!

Aan de slag!

Vraag 1 t/m 5

Thema 3: Gaswisseling en Uitscheiding

Basisstof 1: Gaswisseling

Deel 2

Leerdoelen

1. Je kunt van delen van het ademhalingsstelsel de functies en kenmerken noemen.
   
2. Je kunt beschrijven hoe zuurstof en koolstofdioxide door het bloed worden getransporteerd.
3. Je kunt bij insecten en vissen beschrijven hoe gaswisseling plaatsvindt en hoe zuurstof naar de cellen wordt vervoerd.

Luchtdruk - Binas 83C

Gas diffundeert van een plek met een hoge concentratie, naar een lage concentratie.

Gas diffundeert van een plek met een hoge partiële gasdruk, naar een lage partiële gasdruk.

De snelheid van de diffusie is te bepalen met de wet van Fick

Wet van Fick

BINAS 83A

Wet van Fick: n=D*A*(Δc/Δx)

Diffusiecoëfficiënt (D)

Hoe makkelijk een gas in en uit een vloeistof of weefsel diffundeert. 

Stel dat we de diffusiecoëfficiënt voor O2 op 1 zetten en voor CO2 op 20. CO2 diffundeert 20x keer zo snel als O2. 

Diffusieoppervlak (A)

Een gezond persoon heeft gemiddeld 70m2 aan diffusieoppervlak.

Hoe groter, hoe meer plek er is voor diffusie (gaswisseling). 

Concentratieverschil of drukverschil (Δc)

p1 - p2 (partiële druk, bijv in longblaasje en haarvat)

Diffusieafstand (Δx) 

Afstand van plek A naar plek B, bijv. longblaasjes naar haarvat

Voorwaarden voor een snelle gaswisseling:

Hoe groter het diffusieoppervlak, de diffusiecoëfficiënt en het concentratieverschil hoe groter de diffusiesnelheid. 

Hoe groter de diffusieafstand hoe kleiner de diffusiesnelheid.

Antwoord B 

n = 1 x 70 x Δ10/Δ0,001 = 700000

Wet van Fick

BINAS 83A

Wet van Fick: n=D*A*(Δc/Δx)

Oefening: 

Als Δc verdubbelt (en alle andere zaken blijven gelijk), dan:

A. Wordt n 2x zo klein

B. Wordt n 2x zo groot

C. Halveert n

D. Wordt n 1,5x zo groot

E. Geen verschil

n = 1 x 70 x Δ5/Δ0,001 = 350000 

Antwoord B 

n = 1 x 70 x Δ10/Δ0,001 = 7000000 

Wet van Fick

BINAS 83A

Wet van Fick: n=D*A*(Δc/Δx)

Oefening: 

Wat is de invloed van n als: 

1. oppervlakte toeneemt -

2. oppervlakte afneemt -

3. membraandikte toeneemt - 

4. membraandikte afneemt - 

5. drukverschil toeneemt - 

6. drukverschil afneemt - 

 

Antwoord B 

n = 1 x 70 x Δ10/Δ0,001 = 7000000 

Wet van Fick

BINAS 83A

Wet van Fick: n=D*A*(Δc/Δx)

Oefening: 

Wat is de invloed van n als: 

1. oppervlakte toeneemt - stijging

2. oppervlakte afneemt - daling

3. membraandikte toeneemt - daling

4. membraandikte afneemt - stijging

5. drukverschil toeneemt - stijging

6. drukverschil afneemt - daling

 

Antwoord B 

n = 1 x 70 x Δ10/Δ0,001 = 7000000 

Transport van zuurstof

Transport O2

Hb + O2 ↔ HbO2

 

Reactie rechts (zuurstofbinding aan hemoglobine) wanneer:

 

• veel O2 aanwezig in een vloeistof/weefsel = hoge zuurstofspanning (pO2)
  
• weinig CO2 aanwezig in een vloeistof/weefsel = lage koolstofdioxidespanning (pCO2)
  
• relatief lage temperaturen
  
• relatief basisch milieu 

Situatie in longblaasjes 

(zuurstofopname van hemoglobine)

• hoge pO2
  
• lage pCO2
• relatief lage temperaturen
• relatief basisch milieu (hoge pH)

Situatie in andere weefsels

(zuurstofafgifte van hemoglobine)

• lage pO2
  
• hoge  pCO2
• relatief hoge temperaturen (door dissimilatie)
• relatief zuur milieu (lage pH)  (door veel CO2 van dissimilatie)

Verzadigingskromme

zuurstofverzadiging = de waarde die aangeeft hoeveel procent van de hemoglobine in de rode bloedcellen zuurstof heeft gebonden.

Verzadigingskromme

zuurstofverzadiging = de waarde die aangeeft hoeveel procent van de hemoglobine in de rode bloedcellen zuurstof heeft gebonden.

Temperatuur

Bij een hogere temperatuur verschuift de curve naar rechts.

Bij hogere temperaturen wordt makkelijker zuurstof afgegeven.

pCO2

Bij een hogere CO2 concentratie verschuift de curve naar rechts.

Bij meer CO2 wordt makkelijker zuurstof afgegeven.

pH

Bij een lagere pH waarde verschuift de curve naar rechts.

In een zuurder milieu wordt makkelijker zuurstof afgegeven.

Wat is de O2 verzadiging in de bovenstaande situaties?

Gebruik Binas!!

Hoeveel % zuurstof wordt dus afgegeven aan de hartspier en aan het vetweefsel?

Transport O2

Invloed pCO2 intern milieu:

Een hogere pCO2 zorgt indirect voor een Bohr-effect door de pH waarde te laten dalen. Hierdoor kan hemoglobine minder goed O2 binden. 

Invloed temperatuur:

Hoe hoger de temperatuur, hoe minder goed hemoglobine O2 kan binden. 

Bij inspanning:

- stijgt pCO2

- daalt pH (Bohr-effect)

- daalt pO2

- gevolg: zuurstof wordt afgegeven aan de cellen

Het Bohr-effect is de eigenschap van hemoglobine dat als de concentratie van koolstofdioxide in het bloed toeneemt, de afgifte van zuurstof aan cellen toeneemt.

Transport van koolstofdioxide

• 70% wordt vervoerd als waterstofcarbonaat-ionen (HCO3-) in het bloedplasma 
• 23% bindt aan hemoglobine 
• klein deel als CO2 in bloedplasma 

Transport CO₂

• Longhaarvaten opgeloste CO₂ vanuit bloedplasma naar alveolaire vocht.
• Hemoglobine gebonden CO₂ en H⁺ komt vrij.
• HCO₃^- vanuit bloedplasma naar rode bloedcellen, vormt H₂CO₃ met H⁺ , wordt door koolzuuranhydrase meteen gesplitst in CO₂ en H₂0.

O2 en CO2 verplaatsen zich zo dat het verschil in druk in de longen en het bloed(plasma) zo klein mogelijk blijft.
Met welke term wordt een dergelijke verplaatsing van gasmoleculen aangegeven?

1. actief transport
2. difussie
3. osmose

Via welke vloeistof kunnen zuurstofmoleculen diffunderen naar de cellen?

1. Bloedplasma
2. Weefselvloeistof
3. Lymfe

De bron geeft schematisch een longblaasje met een longhaarvat van de mens weer. Vier plaatsen in het longhaarvat zijn aangegeven met P, Q, R en S. De pijlen geven de stroomrichting van het bloed aan.

Op welke van deze plaatsen bevindt zich zuurstof?

1. alleen op plaats R
2. alleen op de plaatsen Q en R
3. alleen op de plaatsen R en S
4. op de plaatsen P, Q, R en S

Aan de slag

Maken: 7 t/m 13