5V 9.4 stoffentransport

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

9.4 leerdoelen

Ik kan

• uitleggen hoe het bloed zuurstof en koolstofdioxide vervoert

succescriteria

• je kunt de definitie van de volgende begrippen uitleggen: bloedplasma, voedingsstoffen, afvalstoffen, colloïd, rode beenmerg, stamcellen, rode bloedcellen, witte bloedcellen, bloedplaatjes, zuurstoftransport, hemoglobinemoleculen, oxihemoglobine, oxigenatie, myoglobine, ρO2, ρCO2, Bohr effect, koolstofdioxidetransport, HCO3-, bufferende stoffen, pH-buffer


• je kunt de de leerdoelen aan een ander uitleggen
• je kunt de (examen)vragen over dit onderwerp goed (bijna foutloos) maken
• je weet welke binas-tabellen bij het onderwerp horen en informatie uit deze tabellen halen en gebruiken (BINAS 83 D en E)

Pak je binas erbij. Hoeveel calcium-ionen bevat 1L bloedplasma? Noteer binas tabel en hoeveelheid

Welke deel van het lichaamsgewicht bestaat uit bloed?

Bestanddelen van het bloed Bron 12

• colloid = eiwitmoleculen zeer fijn verdeeld over plasma (soort emulsie zoals vet in melk)

• rode bloedcellen geproduceerd in rode beenmerg (platte beenderen en koppen pijpbeenderen)

rode bloedcellen

Pak BINAS 84I erbij

• rode beenmerg produceert per dag  2x10^11 rode bloedcellen,
• lever breekt zelfde hoeveelheid af (in zelfde tempo)

rode bloedcellen

• bevat geen celkern of mitochondriën,
• daardoor ruimte voor heel veel hemoglobine  (binas 67H2)

O2 via bloed

• O2 vervoer van levensbelang (hersenen 3 min zonder = schade)
• bloedplasma 3ml O2/L bloed
• rode bloedcellen 200 ml O2/L bloed

oxihemoglobine

• Hemoglobine bevat 4 heemgroepen met daarin een ijzer-ion (Fe2+, kleur donkerrood)

• Bindt aan deze ijzer-ionen een O2 molecuul, dan ontstaat oxihemoglobine (lichtrood)

evenwichtsreactie

Geen gewone oxidatie door gebrek aan elektronenoverdracht.

Deze evenwichtsreactie noem je een oxigenatie, een verbinding die makkelijk verbreekt.

Je hebt een slagaderlijke bloeding in je been, het bloed spuit eruit. Welke kleur heeft je bloed?

1. lichtrood
2. donkerrood
3. groen

Aan de slag

• open de link op de volgende dia (14), bekijk de animatie
• je hiermee klaar? Maak de opdracht die hoort bij deze link op dia 15 https://biologiepagina.nl/Oefeningen/Bloed/bloedcellenvwo.htm

www.bioplek.org

biologiepagina.nl

O2 binding in spieren bron 13

• Myoglobine (Mb) is een eiwit in spieren (hart en skelet) dat O2 kan binden (reserve voorraad)

• Nog grotere affiniteit met O2 dan Hb. 

Voorbeeld: bij lagere zuurstofspanning (pO2) van 4,0 kPa zal Mb 84% verzadigd zijn en Hb 50% (Mb gaat O2 overnemen van Hb)

 

Myoglobine

• Zit in de spieren 
• bindt bij lage pO2 beter aan O2

 dan hemoglobine. 

• handig om in de spieren extra O2

over te nemen van Hb. 

Binas 83D

myoglobine Bron 13

• Mb + O2  ⇌ MbO2

• Verschuiven evenwicht afhankelijk van o.a. pO2 in omgeving. 

NB:

• Mb (parabool) geeft pas bij een hele lage pO2 zijn zuurstof af/ hogere affiniteit dan Hb.
• Bij Hb (S-curve) neemt de affiniteit toe naarmate er meer O2 moleculen binden (4 plekken, zodra 1e plek bezet is gaat het makkelijker). 

hemoglobine bron 13

• Bij Hb (S-curve) neemt de affiniteit toe naarmate er meer O2 moleculen binden
• er zijn 4 plekken, zodra 1e plek bezet is gaat het makkelijker. 
  

Een piloot vliegt op vijfduizend meter hoogte. Daar is de pO2 de helft van normaal, dus ongeveer 7,0 kPa. Bereken (gebruik Binas 83D) het verschil in verzadigingspercentage van hemoglobine tussen de longen (pCO2=2,7 kPa) en de beenspieren (pO2=2,5 kPa, pCO2=8,0 kPa), als de drukcabine niet werkt. En op zeeniveau. (tip: pO2 in benen blijft op beide hoogtes gelijk).

O2 opname en afgifte

Bron 14

verzadiging Hb afhankelijk van pO2 in kPa (zuurstofconcentratie) in omgeving

• in longen - 12-14 kPa
• in weefsels in rust - 5 kPa
• in weefsel bij inspanning - 2,5 kPa

afgifte O2 is verschil tussen O2 verzadiging in longen en weefsel 

(in rust verschil 21%, bij inspanning tot 81%) 

invloed temperatuur op HbO2

Binas 83D

Des te hoger de temperatuur, des te minder HbO2.

Bohr-effect = hogere afgifte O2  door oxiHb vanwege hogere temperatuur of pCO2

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.

invloed pCO2 op HbO2

Hogere pCO2 verlaagt het HbO2 gehalte

manier 1 - CO2 neemt plek in van O2 op heemgroep

manier 2* - CO2 verlaagt de pH, bij een lagere pH kan minder O2 binden aan Hb

* CO2 reageert met water 

(CO2 + H2O ⇌ H2CO3 koolzuur ⇌ HCO-3  waterstofcarbonaat + H+)

Bron 15 / binas 83D
T=37 °C
De pCO 2 is 2,7 kPa en de pO2 is 8,0 kPa. Hoeveel % oxiHb bevat het bloed?

CO2 afvoeren

van weefsel naar longen in 3 routes

1. 5% lost op in bloedplasma
2.  25% bindt in rode bloedcellen aan hemoglobine (CO2 + Hb ⇌ HbCO2) tot carbaminohemoglobine
3. 70% heeft een iets ingewikkeldere manier (volgende dia)

route 3 (van weefsel naar bloed)

70% reageert in rode bloedcellen (m.b.v. enzym koolzuuranhydrase) tot uiteindelijk waterstofcarbonaat en losse H+ ionen

CO2 + H2O ⇌ H2CO3 koolzuur ⇌ HCO-3 waterstofcarbonaat + H+

• H+ ionen binden aan Fe+ (ipv O2) tot HbH
• HCO-3 diffundeert naar bloedplasma
• Cl- ionen stromen rode bloedcel in om ladingsverschil van uitstromend waterstofcarbonaat (HCO-3) te compenseren

vanuit weefsel het bloed in

2

1

3

vanuit het bloed het longblaasje in?

NB: alle reacties verlopen de andere kant op!

2

1

3

pH bloed constant houden

• Bij vervoer CO2 komen H+ ionen vrij. Des te meer H+ ionen, des te lager de pH.
• Hemoglobine en ook bepaalde eiwitten in het bloed binden de H+ ionen aan zich - functioneren dus als pH - buffer

Waarom? 

• Werking van alle enzymen (en dus alle processen)  zijn pH afhankelijk. Dus pH mag niet te veel schommelen. 

NB:

Een hogere pCO2 of lagere pH zijn prikkels voor toename ademfrequentie en  hartslagfrequentie (versnelde afvoer CO2)

Aan de slag

1. maak een Cornellsamenvatting / begrippenlijst

2. bekijk de animaties op de laatste dia's van de presentatie

3. maken en nakijken opdrachten 9.4 en de oefenopdrachten over het Bohrefect.

4. lezen 9.5 voor de volgende les

Controleer of je alle leerdoelen beheerst

 Zo niet: opnieuw door de stof/ opdrachten maken/ hulp vragen. 

www.bioplek.org

www.bioplek.org

www.biodoen.nl

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

Het Bohr effect

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