3.1 Gaswisseling

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Thema 3 Gaswisseling en uitscheiding

Gaswisseling en uitscheiding:
Waar denk je aan/wat weet je al?

Thema 3: Gaswisseling en Uitscheiding

Basisstof 1: Gaswisseling

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 ademhaling plaatsvindt.

BINAS: 83A, C, D, E

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

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).

Neusslijmvlies met trilhaarepitheel

Slijmlaag houden stoffen vast. Trilharen bewegen stoffen naar buiten.

Neusslijmvlies heeft een aantal functies: 

• kleine stofdeeltjes en ziekteverwekkers opvangen en afvoeren
• lucht vochtig maken
• lucht warm maken
• lucht keuren op gevaarlijke stoffen (met reukzintuig)

In het neusslijmvlies vinden we ook de reukzintuigen.

Beweging trilharen verplaatsen slijm naar keelholte --> doorgeslikt.

Bijholten

De neusholte is verbonden met bijholten, welke ook slijm produceren, 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.

Om de alveoli (longblaasjes) is een laagje vocht: alveolair vocht

Strottenhoofd met stembanden

Stembanden zijn stevige vliezen.

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

Bij diffusie verplaatst... zich van...

1. Water, van hoge naar lage concentratie
2. Water, van lage naar hoge concentratie
3. Een stof, van hoge naar lage concentratie
4. Een stof, van lage naar hoge concentratie

Partiële druk: pO₂ en pCO2 

• Door diffusie verplaatst O₂ zich:

alveolaire lucht --> alveolaire vocht --> longhaarvaten

• Gedreven door partiële gasdruk (luchtdruk ) --> komt verderop 

Hoe verplaatst CO₂ zich? 

Begin

Stap 2

Eind

Alveolaire lucht

Alveolaire vocht

Longhaarvaten

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.

Wat ga je doen?

Lezen BS 1, blz. 116 - 119

Maken opdracht 1 t/m 5

Transport van zuurstof

O₂ bindt aan hemoglobine

HbO₂ = oxyhemoglobine

Hb molucuul bestaat uit groot eiwit globine en 4 heemgroepen, met elk een ijzeratoom. Ijzer kan een zuurstofmolecuul binden.

CO₂  wordt H⁺ en HCO₃^-

H⁺ bindt aan hemoglobine

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 voordeling voor de diffusie!

Transport CO₂

• Klein deel CO2 wordt door het bloedplasma vervoert. Longhaarvaten opgeloste CO₂ vanuit bloedplasma naar alveolaire vocht.
• Het grootste deel wordt als HCO3- vervoert. 

• Rest wordt vervoerd door rode bloedcellen, begonden aan Hb.

Transport CO2

Van weefsel naar rode bloedcel

• CO2 diffundeert naar  het bloedplasma en rode bloedcel
• enzym koolzuuranhydrase koppelt H₂O en CO₂ tot H₂CO₃. Dit is onstabiel en valt uitelkaar in HCO₃^- en H⁺
• HCO₃^-  gaat de rode bloedcel uit, Cl^- komt erin (via een transporteiwit) --> lading blijft gelijk
• H⁺ bindt aan hb waardoor O₂ makkelijker los laat --> Bohr effect
• O₂ laat los van hb en diffundeert naar het weefsel
• CO₂ bindt aan hb

+ koolzuur-anhydrase

Transport CO2

Van rode bloedcel naar longblaasje

• CO2 diffundeert vanuit  rode bloedcel naar longblaasjes
• concentratie CO2 in rode bloedcel daalt --> hierdoor splitst het enzym koolzuuranhydrase H2CO3 tot CO2 en H20
• concentratie H2CO3  daalt --> hierdoor gaat HCO3- samen met H+ tot H2CO3 
• HCO3-  in rode bloedcel daalt, daarom diffundeert van buitenaf HCO3- naar binnen en Cl- naar buiten (via transporteiwit)
• H+ gaat naar HCO3-, gaat dus weg van hb, hierdoor kan )2 beter binden aan hb (concentratie H+ is gedaald, hierdoor splitst H+ af van hb waardoor O2 beter kan binden aan hb --> omgekeerde bohr effect)
• O2 diffundeert de rode bloedcel in 

Partiële druk: pO₂ en pCO2 

0% Hb

100% HbO2

100% Hb

0% HbO2

Een klein beetje zuurstof lost op in bloedplasma, het grootste deel wordt geboden aan hemoglobine (Hb) in de rode bloedcellen.

Bij meer CO₂ wordt makkelijker zuurstof afgegeven bij dezelfde zuurstofdruk.

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

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.

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?

Gaswisseling bij insecten

Sterk vertakte buizen 

(= tracheeën) die O₂ tot aan de individuele cellen transporteren.  De opening van een trachee aan de buitenzijde van het lichaam heet een stigma 

Tegenstroomprincipe

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

Gaswisseling bij vissen

Geen longen maar kieuwen

kieuw = kieuwboog met kieuwplaatjes. 

Plooien in kieuwplaatjes = kieuwlamellen.

Als water langs deze kieuwlamellen stroomt dan nemen de bloedvaatjes hierin daar zuurstof uit.

Gebruik van het tegenstroomprincipe

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

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.