ZO2 Gasdiffusie en gaswisseling
sluit nauw aan op de colleges Transport bloedgassen en zuur-base evenwicht en
Respiratoire zuurbase regulatie
Hemoglobine (Hb) in rode bloedcel
● tetrameer opgebouwd uit 4 globines (eiwitten) die elk een O2 kunnen binden
○ ruimtelijke interactie tussen globines zorgt ervoor dat Hb het
maximum aan O2 opneemt in de longen en een groot deel daarvan
afgeeft in de perifere weefsels
● O2-capaciteit van bloed sterk vergroten
● afgifte O2 mede bepaald door de hoeveelheid geproduceerde CO2 en H+ en dus
door de energiebehoefte van de spier
● afvoer CO2 en H+ dat ontstaat bij de oxidatie van glucose en vetzuren
● effecten van p CO2 en pH op de O2-bindende eigenschappen van Hb
● vergiftigingen in Hb: stoornissen in het O2 transport
● Hb in de spier neemt gevormde H+ ionen op en staat deze in de longen weer af
teneinde het opgeloste HCO3- om te zetten in CO2.
● Hb heeft veel lagere affiniteit voor O2 dan myoglobine.
Myoglobine (Mb) in de spiercel
● monomeer
● O2-bindend eiwit
● grote gelijkenis met Hb
● O2-opslag en -transport binnen de spiercel
Gaswisseling en gastransport
O2 in alveolaire ruimte→ alveolaire lucht/bloed barrière→ bloedbaan→ barrière
tussen de capillairen en mitochondrion→ mitochondrion
Barrière: Transportsysteem: Snelheidsbepalende stap:
alveolaire diffusie totale oppervlakte
lucht/bloed barrière
Bloedbaan voornamelijk gebonden aan circulatiesnelheid
Hb in erythrocyt
capillairen → diffusie lengte diffusieweg
mitochondrion
De snelheidsbeperkende stap in het algehele O2-transport van long naar
mitochondrion is diffusie van capillair naar mitochondrion.
Persoon in rust waarbij beenspier gaat contraheren → toename O2-verbruik ter
plekke→ daling pvO2 en stijging pvCO2. Alleen wanneer de diffusie in de longen
ontoereikend is om de paO2 en paCO2 (en arterieel pH) weer te normaliseren, zal de
adem- en hartfrequentie toenemen via terugkoppeling naar de hersenen (medulla).
Verstoord O2-transport over alveolaire lucht/bloed-barrière
● verlenging diffusieweg (longfibrose of –oedeem)
● verlaging van alveolair pO2 (onvoldoende ventilatie of laag O2 gehalte lucht)
, ● verkleining effectief oppervlakte (ventilatie/perfusie mismatching; verlies
longweefsel)
● bloedarmoede
Verbetering transport tussen bloed en mitochondriën
● Hogere capillaire dichtheid door capillaire recruitment (verwijding arteriolen)
of nieuw-vorming capillairen (training)
O2-transport door de bloedbaan wordt beperkend voor optimale spierarbeid bij
verminderde O2-bindingscapaciteit (bloedarmoede, CO vergiftiging),
vaatvernauwingen of bij overmatige spierarbeid.
De hoeveelheid in bloedplasma opgeloste O2 is bij 37oC ca. 2,3 ml per liter. Vergelijk
daarmee de hoeveelheid O2 die aan Hb gebonden is. Bereken deze hoeveelheid O2 als
gegeven is dat 1 liter bloed 150 g Hb bevat (Mol Gewicht: 66.5 kDa) en 1 mol O2 een
volume heeft van ongeveer 23 liter.
4 mol O2/mol Hb = 92 liter O2/mol Hb --->
92*150/66.5 = 207 ml O2/liter bloed
150 g/l Hb = 150/66500 mol/liter bloed --->
Een maat voor de affiniteit van een O2-bindend eiwit voor O2 is de P50-waarde
(zuurstofspanning in mm Hg waarbij 50 % van de bindingsplaatsen voor O2 zijn
bezet).
Foetaal bloed bevat HbF i.p.v HbA. Het foetale bloed bevat nagenoeg evenveel O2 als
moederlijk bloed hoewel de arteriële pO2 in de foetus slechts 40 mm Hg is.
● zuurstofverzadiging curve van HbF is t.o.v die van HbA naar links verschoven.
● HbF bindt 2,3-BP minder sterk dan HbA, waardoor de affiniteit voor O2 hoger
is dan bij HbA.
● foetale bloed kan O2 opnemen uit de circulatie van de moeder zelfs bij gelijke
pO2 beide circulaties in de placenta
2,3 BPG (metaboliet) zorgt bij lage O2 spanning voor de moeilijkere binding van O2
aan Hb in vergelijking met Mb, het bindt aan de centrale holte tussen de 4 globine.
Moleculaire eigenschappen van Hb en Mb
De primaire structuur van a- of b-globine wijkt sterk af van die van myoglobine.
Ondanks de verschillende aminozuurvolgorde wordt dezelfde ruimtelijke secundaire
en tertiaire structuur bereikt.
Verschillen tussen myoglobine en een globine uit HbA in de tertiaire structuur
● Aan de buitenzijde van de globines (naar waterfase gerichte zijde bij Mb, naar
de andere subunits gerichte zijde in Hb)
Binding van O2 aan het globinegebonden heem-ijzer leidt tot veranderingen in de
globinestructuur doordat Fe de heemring ingetrokken wordt.
Binding van het eerste O2-molecuul aan Hb gaat veel moeilijker dan O2 binding aan
Mb. Andere globinemoleculen in het Hb bemoeilijken conformatieverandering.
Binding van het tweede en daaropvolgende O2-molecuul aan Hb gaat veel
sluit nauw aan op de colleges Transport bloedgassen en zuur-base evenwicht en
Respiratoire zuurbase regulatie
Hemoglobine (Hb) in rode bloedcel
● tetrameer opgebouwd uit 4 globines (eiwitten) die elk een O2 kunnen binden
○ ruimtelijke interactie tussen globines zorgt ervoor dat Hb het
maximum aan O2 opneemt in de longen en een groot deel daarvan
afgeeft in de perifere weefsels
● O2-capaciteit van bloed sterk vergroten
● afgifte O2 mede bepaald door de hoeveelheid geproduceerde CO2 en H+ en dus
door de energiebehoefte van de spier
● afvoer CO2 en H+ dat ontstaat bij de oxidatie van glucose en vetzuren
● effecten van p CO2 en pH op de O2-bindende eigenschappen van Hb
● vergiftigingen in Hb: stoornissen in het O2 transport
● Hb in de spier neemt gevormde H+ ionen op en staat deze in de longen weer af
teneinde het opgeloste HCO3- om te zetten in CO2.
● Hb heeft veel lagere affiniteit voor O2 dan myoglobine.
Myoglobine (Mb) in de spiercel
● monomeer
● O2-bindend eiwit
● grote gelijkenis met Hb
● O2-opslag en -transport binnen de spiercel
Gaswisseling en gastransport
O2 in alveolaire ruimte→ alveolaire lucht/bloed barrière→ bloedbaan→ barrière
tussen de capillairen en mitochondrion→ mitochondrion
Barrière: Transportsysteem: Snelheidsbepalende stap:
alveolaire diffusie totale oppervlakte
lucht/bloed barrière
Bloedbaan voornamelijk gebonden aan circulatiesnelheid
Hb in erythrocyt
capillairen → diffusie lengte diffusieweg
mitochondrion
De snelheidsbeperkende stap in het algehele O2-transport van long naar
mitochondrion is diffusie van capillair naar mitochondrion.
Persoon in rust waarbij beenspier gaat contraheren → toename O2-verbruik ter
plekke→ daling pvO2 en stijging pvCO2. Alleen wanneer de diffusie in de longen
ontoereikend is om de paO2 en paCO2 (en arterieel pH) weer te normaliseren, zal de
adem- en hartfrequentie toenemen via terugkoppeling naar de hersenen (medulla).
Verstoord O2-transport over alveolaire lucht/bloed-barrière
● verlenging diffusieweg (longfibrose of –oedeem)
● verlaging van alveolair pO2 (onvoldoende ventilatie of laag O2 gehalte lucht)
, ● verkleining effectief oppervlakte (ventilatie/perfusie mismatching; verlies
longweefsel)
● bloedarmoede
Verbetering transport tussen bloed en mitochondriën
● Hogere capillaire dichtheid door capillaire recruitment (verwijding arteriolen)
of nieuw-vorming capillairen (training)
O2-transport door de bloedbaan wordt beperkend voor optimale spierarbeid bij
verminderde O2-bindingscapaciteit (bloedarmoede, CO vergiftiging),
vaatvernauwingen of bij overmatige spierarbeid.
De hoeveelheid in bloedplasma opgeloste O2 is bij 37oC ca. 2,3 ml per liter. Vergelijk
daarmee de hoeveelheid O2 die aan Hb gebonden is. Bereken deze hoeveelheid O2 als
gegeven is dat 1 liter bloed 150 g Hb bevat (Mol Gewicht: 66.5 kDa) en 1 mol O2 een
volume heeft van ongeveer 23 liter.
4 mol O2/mol Hb = 92 liter O2/mol Hb --->
92*150/66.5 = 207 ml O2/liter bloed
150 g/l Hb = 150/66500 mol/liter bloed --->
Een maat voor de affiniteit van een O2-bindend eiwit voor O2 is de P50-waarde
(zuurstofspanning in mm Hg waarbij 50 % van de bindingsplaatsen voor O2 zijn
bezet).
Foetaal bloed bevat HbF i.p.v HbA. Het foetale bloed bevat nagenoeg evenveel O2 als
moederlijk bloed hoewel de arteriële pO2 in de foetus slechts 40 mm Hg is.
● zuurstofverzadiging curve van HbF is t.o.v die van HbA naar links verschoven.
● HbF bindt 2,3-BP minder sterk dan HbA, waardoor de affiniteit voor O2 hoger
is dan bij HbA.
● foetale bloed kan O2 opnemen uit de circulatie van de moeder zelfs bij gelijke
pO2 beide circulaties in de placenta
2,3 BPG (metaboliet) zorgt bij lage O2 spanning voor de moeilijkere binding van O2
aan Hb in vergelijking met Mb, het bindt aan de centrale holte tussen de 4 globine.
Moleculaire eigenschappen van Hb en Mb
De primaire structuur van a- of b-globine wijkt sterk af van die van myoglobine.
Ondanks de verschillende aminozuurvolgorde wordt dezelfde ruimtelijke secundaire
en tertiaire structuur bereikt.
Verschillen tussen myoglobine en een globine uit HbA in de tertiaire structuur
● Aan de buitenzijde van de globines (naar waterfase gerichte zijde bij Mb, naar
de andere subunits gerichte zijde in Hb)
Binding van O2 aan het globinegebonden heem-ijzer leidt tot veranderingen in de
globinestructuur doordat Fe de heemring ingetrokken wordt.
Binding van het eerste O2-molecuul aan Hb gaat veel moeilijker dan O2 binding aan
Mb. Andere globinemoleculen in het Hb bemoeilijken conformatieverandering.
Binding van het tweede en daaropvolgende O2-molecuul aan Hb gaat veel
