Hoofdstuk 3; Gaswisseling en uitscheiding
Paragraaf 1: Gaswisseling
Ademhalingsstelsel: longen en luchtwegen. Bij gaswisseling wordt gas uit de lucht opgenomen en
afgegeven.
Lucht dat door de neus naar binnenkomt wordt vochtig door het slijm, en verwarmd door het bloed
in het neusslijmvlies. Het reukzintuig keurt de binnenstromende lucht, op eventueel gevaarlijke
stoffen.
Neusharen houden grote stofdelen tegen. De neusholte is bekleed met neusslijmvlies. De buitenste
laag hiervan is trilhaalepitheel. Dit bevat slijmproducerende cellen en trilhaarcellen. In het slijm
houdt stofdeeltjes en ziekteverwekkers tegen. De trilharen brengen het slijm nu naar de keelholte,
en wordt doorgeslikt.
De neusholte is verbonden met de bijholten; holten in schedelbeenderen. Deze zijn ook bekleed
mets lijmvlies, en wordt afgevoerd via de neusholte. Bij verkoudheid zwelt al het slijmvlies, en de
bijholten worden zo afgesloten, en zorgt voor een verstopt gevoel.
In het strottenhoofd liggen de stembanden. Deze trillen als er lucht langs komt.
In de wand van de luchtpijp en de bronchiën zitten hoefijzervormige kraakbeenringen. De wanden
van bronchiolen, waarnaar bronchiën zich vertakken hebben deze niet, maar spierweefsel. Door
samentrekking of ontspanning kunnen ze zo verwijden of vernauwen, afhankelijk van de hoeveelheid
lucht ingeademd of uitgeademd.
Als het slijmvlies in de binnenwand van de luchtpijp, bronchiën of bronchiolen geprikkeld wordt door
bijv. stofdeeltjes ga je hoesten.
De longblaasjes/alveoli aan de uiteinden van fijne bronchiolen zijn maar 1 cellaag dik, en zijn bedekt
met alveolair vocht. Longhaarvaten zitten hieromheen.
Het gas dat in de longblaasjes is (alveolaire lucht) gaat over naar alveolair vocht. Vanuit hier vindt
83ABC diffusie plaats naar het bloed. Deze diffusie wordt veroorzaakt door het verschil partiële gasdruk
DE (pO2 en pCO2 bijv.) tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma; wanneer deze van een bepaald
gas dus hoger is in de blaasjes, gaat er dus wat in de bloedvaten, en andersom.
Er is nooit verschil in partiële stikstofdruk (pN2) tussen longblaasjes en bloedplasma; altijd evenveel
in als uit.
∆c
Voor diffusiesnelheid geld de wet van Fick: n=D∙ A ∙
∆x
n is diffusiesnelheid, D is diffusiecoëfficiënt (verschilt per stof), A het diffusieoppervlak, dc
concentratieverschil (soms wordt dp gebruikt, drukverschil), dx diffusieafstand.
Een hemoglobinemolecuul bestaat uit het grote eiwit globine, en vier heemgroepen die elk een
ijzeratoom bevatten. Elk ijzeratoom kan 1 zuurstofmolecuul binden, en zo vormt oxyhemoglobine.
Dit is een evenwichtsreactie. Als elk ijzeratoom een zuurstofmolecuul bind, is hemoglobine verzadigd
en donkerrood.
Doordat zuurstof uit de longblaasjes in het bloedplasma en hemoglobine gebonden wordt, blijft het
verschil in zuurstofconcentratie bestaan, tussen het alveolaire vocht en bloedplasma. Diffusie blijft zo
doorgaan. Pas als de hemoglobine helemaal verzadigd is, kunnen de concentraties pas gelijk worden.
In lage concentraties zuurstof omgeving (door hoge activiteit cellen bijv.) wordt zuurstof ontbonden
voor gebruik en diffusie.
De pH van het bloed kan ook zorgen voor zuurstof binding/ontbinding. Deze wordt beïnvloed door de
CO2 concentratie; als deze hoger is daalt de pH en verschuift het evenwicht naar links;
zuurstofmoleculen komen vrij = Bohr-effect. Meer CO2 is namelijk een hogere activiteit, dus meer
zuurstof nodig. Bij een hogere temperatuur komt ook meer zuurstof vrij.
, Het grootste deel van CO2, ontstaan door dissimilatie in cellen, wordt in het bloedplasma als
waterstofcarbonaationen (HCO3-) vervoert. Deze ionen ontstaan in rode bloedcellen, maar worden
opgelost in het bloedplasma vervoert. Een klein deel wordt in de rode bloedcellen vervoerd,
gebonden aan hemoglobine.
CO2 kan ook aan H2O binden tot H2CO3. Dit valt meteen uiteen. Rode bloedcellen hebben het
enzym koolzuuranhydrase dat deze evenwichtsreactie versnelt. Bij de uiteenvalling ontstaan HCO3-
ionen, die naar het bloedplasma diffunderen. Dit gaat het elektrisch ladingsverschil van het
celmembraan van rode bloedcellen verstoren, maar wordt voorkomen door CL- ionen van het
bloedplasma naar rode bloedcellen te brengen. Hierbij ontstaan H+ ionen, en die worden gebonden
aan hemoglobine, zodat O2 vrijkomt. Als O2 dan weer bindt bij de longen, komt H+ weer vrij. Dit
vormt H2CO3- met HCO3-, wat uiteen valt in CO2 en H2O. CO2 + H2O <> H2CO3 <> H+ + HCO3-
Bij insecten vindt gaswisseling plaats in tracheeën; vertakte adembuizen. Ze worden opengehouden
door spiraalvormige verdikkingen van chitine. De stigmata zijn de openingen. Lucht wordt ververst
door pompende bewegingen met het achterlijf.
De uiteinden van de tracheeën zijn gevuld met vocht, voor diffusie naar bloed en cellen
(rechtstreeks; geen hemoglobine)
Bij vissen is gaswisseling in kieuwen, in
kieuwholten. Kieuwen bestaan uit kieuwbogen,
met veel spleten, met veel kieuwplaatjes. Het
water wordt de hele tijd ververst, omdat het
weinig zuurstof bevat; door openen en sluiten van
de bek en de kieuwdeksels. Op de kieuwplaatjes
liggen kieuwlamellen (spleetjes), die veel haarvaten
(met ook hemoglobine) bevatten. Hierdoor wordt
het water geperst, doordat de toppen van de
kieuwplaatjes en kieuwbogen elkaar raken. Deze
richting is tegengesteld aan de richting van he
bloed; tegenstroomprincipe; veel zuurstof kan worden opgenomen.
Paragraaf 2: longventilatie
Longventilatie: voortdurende luchtverversing. De longen liggen in de borstholte, met als zijwanden
de ribben en tussenribspieren. De borstholte wordt begrensd door de middenrif. Elke long is
omgeven door twee vliezen; het longvlies (vergroeid met longen) en daarna het borstvlies (vergroeid
met ribben, tussenribspieren en middenrif). De ruimte tussen deze vliezen is de interpleurale ruimte,
die alleen vloeistof bevat. Hierdoor kunnen de vliezen ten opzichte van elkaar verschuiven, maar niet
van elkaar af. Zo zullen plotselinge bewegingen geen scheurtjes in het longweefsel veroorzaken.
Bij normale ademhaling is er een combinatie van rib/borstademhaling en
middenrif/buikademhaling. Inademen: buitenste tussenribspieren
trekken de ribben en het borstbeen omhoog en naar voren. De middenrif
plat af. Dit veroorzaakt volumevergroting van de borstholte en hiermee
ook de longen. De luchtdruk in de longen is nu lager dan de druk van de
buitenlucht; lucht komt naar binnen.
Uitademen: de zojuist genoemde spieren ontspannen. De middenrif
wordt teruggeduwd in zijn koepelvormige stand. Zo verkleint het
volume, en de luchtdruk in de longen is hoger dan buitenlucht.
Bij diepe inademing trekken de spieren in de hals zich samen. Dan gaan
de ribben en het borstbeen nog verder omhoog en naar voren. Bij een
diepe uitademing trekken de binnenste tussenribspieren en eventueel de
Paragraaf 1: Gaswisseling
Ademhalingsstelsel: longen en luchtwegen. Bij gaswisseling wordt gas uit de lucht opgenomen en
afgegeven.
Lucht dat door de neus naar binnenkomt wordt vochtig door het slijm, en verwarmd door het bloed
in het neusslijmvlies. Het reukzintuig keurt de binnenstromende lucht, op eventueel gevaarlijke
stoffen.
Neusharen houden grote stofdelen tegen. De neusholte is bekleed met neusslijmvlies. De buitenste
laag hiervan is trilhaalepitheel. Dit bevat slijmproducerende cellen en trilhaarcellen. In het slijm
houdt stofdeeltjes en ziekteverwekkers tegen. De trilharen brengen het slijm nu naar de keelholte,
en wordt doorgeslikt.
De neusholte is verbonden met de bijholten; holten in schedelbeenderen. Deze zijn ook bekleed
mets lijmvlies, en wordt afgevoerd via de neusholte. Bij verkoudheid zwelt al het slijmvlies, en de
bijholten worden zo afgesloten, en zorgt voor een verstopt gevoel.
In het strottenhoofd liggen de stembanden. Deze trillen als er lucht langs komt.
In de wand van de luchtpijp en de bronchiën zitten hoefijzervormige kraakbeenringen. De wanden
van bronchiolen, waarnaar bronchiën zich vertakken hebben deze niet, maar spierweefsel. Door
samentrekking of ontspanning kunnen ze zo verwijden of vernauwen, afhankelijk van de hoeveelheid
lucht ingeademd of uitgeademd.
Als het slijmvlies in de binnenwand van de luchtpijp, bronchiën of bronchiolen geprikkeld wordt door
bijv. stofdeeltjes ga je hoesten.
De longblaasjes/alveoli aan de uiteinden van fijne bronchiolen zijn maar 1 cellaag dik, en zijn bedekt
met alveolair vocht. Longhaarvaten zitten hieromheen.
Het gas dat in de longblaasjes is (alveolaire lucht) gaat over naar alveolair vocht. Vanuit hier vindt
83ABC diffusie plaats naar het bloed. Deze diffusie wordt veroorzaakt door het verschil partiële gasdruk
DE (pO2 en pCO2 bijv.) tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma; wanneer deze van een bepaald
gas dus hoger is in de blaasjes, gaat er dus wat in de bloedvaten, en andersom.
Er is nooit verschil in partiële stikstofdruk (pN2) tussen longblaasjes en bloedplasma; altijd evenveel
in als uit.
∆c
Voor diffusiesnelheid geld de wet van Fick: n=D∙ A ∙
∆x
n is diffusiesnelheid, D is diffusiecoëfficiënt (verschilt per stof), A het diffusieoppervlak, dc
concentratieverschil (soms wordt dp gebruikt, drukverschil), dx diffusieafstand.
Een hemoglobinemolecuul bestaat uit het grote eiwit globine, en vier heemgroepen die elk een
ijzeratoom bevatten. Elk ijzeratoom kan 1 zuurstofmolecuul binden, en zo vormt oxyhemoglobine.
Dit is een evenwichtsreactie. Als elk ijzeratoom een zuurstofmolecuul bind, is hemoglobine verzadigd
en donkerrood.
Doordat zuurstof uit de longblaasjes in het bloedplasma en hemoglobine gebonden wordt, blijft het
verschil in zuurstofconcentratie bestaan, tussen het alveolaire vocht en bloedplasma. Diffusie blijft zo
doorgaan. Pas als de hemoglobine helemaal verzadigd is, kunnen de concentraties pas gelijk worden.
In lage concentraties zuurstof omgeving (door hoge activiteit cellen bijv.) wordt zuurstof ontbonden
voor gebruik en diffusie.
De pH van het bloed kan ook zorgen voor zuurstof binding/ontbinding. Deze wordt beïnvloed door de
CO2 concentratie; als deze hoger is daalt de pH en verschuift het evenwicht naar links;
zuurstofmoleculen komen vrij = Bohr-effect. Meer CO2 is namelijk een hogere activiteit, dus meer
zuurstof nodig. Bij een hogere temperatuur komt ook meer zuurstof vrij.
, Het grootste deel van CO2, ontstaan door dissimilatie in cellen, wordt in het bloedplasma als
waterstofcarbonaationen (HCO3-) vervoert. Deze ionen ontstaan in rode bloedcellen, maar worden
opgelost in het bloedplasma vervoert. Een klein deel wordt in de rode bloedcellen vervoerd,
gebonden aan hemoglobine.
CO2 kan ook aan H2O binden tot H2CO3. Dit valt meteen uiteen. Rode bloedcellen hebben het
enzym koolzuuranhydrase dat deze evenwichtsreactie versnelt. Bij de uiteenvalling ontstaan HCO3-
ionen, die naar het bloedplasma diffunderen. Dit gaat het elektrisch ladingsverschil van het
celmembraan van rode bloedcellen verstoren, maar wordt voorkomen door CL- ionen van het
bloedplasma naar rode bloedcellen te brengen. Hierbij ontstaan H+ ionen, en die worden gebonden
aan hemoglobine, zodat O2 vrijkomt. Als O2 dan weer bindt bij de longen, komt H+ weer vrij. Dit
vormt H2CO3- met HCO3-, wat uiteen valt in CO2 en H2O. CO2 + H2O <> H2CO3 <> H+ + HCO3-
Bij insecten vindt gaswisseling plaats in tracheeën; vertakte adembuizen. Ze worden opengehouden
door spiraalvormige verdikkingen van chitine. De stigmata zijn de openingen. Lucht wordt ververst
door pompende bewegingen met het achterlijf.
De uiteinden van de tracheeën zijn gevuld met vocht, voor diffusie naar bloed en cellen
(rechtstreeks; geen hemoglobine)
Bij vissen is gaswisseling in kieuwen, in
kieuwholten. Kieuwen bestaan uit kieuwbogen,
met veel spleten, met veel kieuwplaatjes. Het
water wordt de hele tijd ververst, omdat het
weinig zuurstof bevat; door openen en sluiten van
de bek en de kieuwdeksels. Op de kieuwplaatjes
liggen kieuwlamellen (spleetjes), die veel haarvaten
(met ook hemoglobine) bevatten. Hierdoor wordt
het water geperst, doordat de toppen van de
kieuwplaatjes en kieuwbogen elkaar raken. Deze
richting is tegengesteld aan de richting van he
bloed; tegenstroomprincipe; veel zuurstof kan worden opgenomen.
Paragraaf 2: longventilatie
Longventilatie: voortdurende luchtverversing. De longen liggen in de borstholte, met als zijwanden
de ribben en tussenribspieren. De borstholte wordt begrensd door de middenrif. Elke long is
omgeven door twee vliezen; het longvlies (vergroeid met longen) en daarna het borstvlies (vergroeid
met ribben, tussenribspieren en middenrif). De ruimte tussen deze vliezen is de interpleurale ruimte,
die alleen vloeistof bevat. Hierdoor kunnen de vliezen ten opzichte van elkaar verschuiven, maar niet
van elkaar af. Zo zullen plotselinge bewegingen geen scheurtjes in het longweefsel veroorzaken.
Bij normale ademhaling is er een combinatie van rib/borstademhaling en
middenrif/buikademhaling. Inademen: buitenste tussenribspieren
trekken de ribben en het borstbeen omhoog en naar voren. De middenrif
plat af. Dit veroorzaakt volumevergroting van de borstholte en hiermee
ook de longen. De luchtdruk in de longen is nu lager dan de druk van de
buitenlucht; lucht komt naar binnen.
Uitademen: de zojuist genoemde spieren ontspannen. De middenrif
wordt teruggeduwd in zijn koepelvormige stand. Zo verkleint het
volume, en de luchtdruk in de longen is hoger dan buitenlucht.
Bij diepe inademing trekken de spieren in de hals zich samen. Dan gaan
de ribben en het borstbeen nog verder omhoog en naar voren. Bij een
diepe uitademing trekken de binnenste tussenribspieren en eventueel de
