Thema 3 Gaswisseling en uitscheiding
Paragraaf 3.1 Gaswisseling
De bouw van het ademhalingsstelsel
Het ademhalingsstelsel bestaat uit de longen
en de luchtwegen (zie afbeelding).
Gaswisseling – het opnemen uit en het afstaan
van gassen uit de lucht door het lichaam –
gebeurt d.m.v. het ademhalingsstelsel.
De neusholte is bekleed met neusslijmvlies. De
buitenste laag cellen van het neusslijmvlies
bestaat uit trilhaarepitheel, waar slijm
producerende cellen en trilhaarcellen in
voorkomen. Neusharen houden grote
ingeademde stofdeeltjes tegen. Kleine
stofdeeltjes en ziekteverwekkers blijven aan
het slijm kleven. Bewegingen van de trilharen
brengen het slijm naar de keelholte, waar het
samen met speeksel wordt doorgeslikt. De
binnenstromende lucht wordt door het slijm
vochtig gemaakt en door de bloedvaten in het neusslijmvlies verwarmd.
Het reukzintuig keurt de binnenstromende lucht op eventuele gevaarlijke stoffen. De neusholte is
door nauwe openingen verbonden met de bijholten. Dit zijn holten in de schedelbeenderen die
eveneens met slijmvlies zijn bekleed. Het slijm in de bijholten wordt via de neusholte afgevoerd. Bij
verkoudheid zwelt het neus- en bijholteslijmvlies op, waardoor de uitgangen van de bijholten
worden afgesloten. Hierdoor hoopt het slijmvlies zich op in de bijholten.
In de keelholte bevinden zich de huig en het strotklepje.
Tussen de keelholte en de luchtpijp zit het strottenhoofd.
Hierin liggen de stembanden: stevige vliezen die gaan trillen als
er lucht langskomt, waardoor er geluid ontstaat. Om
herkenbare klanken te maken, moeten de stand van de tong,
tanden en lippen kloppen.
In de wand van de luchtpijp en in de bronchiën zitten kraakbeenringen. De bronchiën vertakken zich
in bronchiolen (kleinere zijtakjes). De wanden van de bronchiolen hebben geen kraakbeenringen,
maar spierweefsel. Door samentrekking of ontspanning van het spierweefsel kunnen de bronchiolen
zich verwijden of vernauwen. Dit is van invloed op hoeveel lucht er per ademhaling wordt in- en
uitgeademd. Het spierweefsel wordt beïnvloed door het autonome zenuwstelsel en hormonen.
Onder invloed van het orthosympatische deel van het zenuwstelsel en het hormoon adrenaline
verwijden de bronchiolen zich.
De binnenwand van de luchtpijp, de bronchiën en de bronchiolen is bekleed met slijmvlies. De
buitenste laag hiervan bestaat uit trilhaarepitheel. Als het slijmvlies wordt geprikkeld (b.v. door
stofdeeltjes) gaan mensen hoesten.
,Aan de uiteinden van de fijnste bronchiolen bevinden zich de longblaasjes of alveoli. Die hebben een
wand die maar één cellaag dik is en dia aan de binnenkant is bedekt met een dun laagje alveolair
vocht. Om de longblaasjes heen zit een netwerk van longhaarvaten.
Diffusie van zuurstof
In de longen diffundeert zuurstof vanuit de
alveolaire lucht eerst naar het alveolaire vocht.
Vanuit het alveolaire vocht diffundeert de zuurstof
naar het bloed in de longhaarvaten. Dit transport
wordt met name veroorzaakt door het verschil in
partiële zuurstofdruk tussen het alveolaire vocht
en het bloedplasma. Dit verschil wordt
gehandhaafd doordat de ademhaling een
voortdurend proces is en de lucht in de
longblaasjes dus constant wordt ververst.
Diffusie van koolstofdioxide
Vanuit het bloed in de longhaarvaten diffundeert CO2 naar het alveolaire vocht. Dit gebeurt met
name door het verschil in partiële koolstofdioxidedruk tussen het bloedplasma en het alveolaire
vocht.
Vanuit het alveolaire vocht diffundeert CO2 naar de alveolaire lucht
Diffusie van stikstof
Lucht bestaat voor ongeveer 79% uit stikstof. Er is geen verschil in partiële stikstofdruk tussen de
lucht in de longblaasjes en het bloedplasma. Er gaan hierdoor evenveel stikstofmoleculen vanuit de
lucht uit de longblaasjes naar het bloedplasma als in de omgekeerde richting.
Wet van Fick
Diffusie is o.a. afhankelijk van het diffusieoppervlak, de diffusieafstand en het concentratie- of
drukverschil. Deze factoren zijn vastgelegd in de wet van Fick:
∆𝒄 ∆𝒑
𝒏 = 𝑫 ∙ 𝑨 ∙ ∆𝒙 of 𝒏 = 𝑫 ∙ 𝑨 ∙ ∆𝒙
𝑛 diffusiesnelheid
𝐷 diffusiecoëfficiënt in 𝑚 𝑠
𝐴 diffusieoppervlak in 𝑚
∆𝑐 concentratieverschil in 𝑚𝑜𝑙
𝑚
∆𝑝 drukverschil in kPa
∆𝑥 diffusieafstand in m
Het transport van zuurstof
In bloedplasma kan slechts een kleine hoeveelheid zuurstof oplossen. De zuurstof in het bloed wordt
voor het grootste deel gebonden aan hemoglobine in de rode bloedcellen.
Een hemoglobinemolecuul bestaat uit het grote eiwit globine en vier heemgroepen, die ieder een
ijzeratoom bevatten. Ieder ijzeratoom kan een zuurstofmolecuul aan zich binden. Hierbij ontstaat
oxyhemoglobine. Dit is een evenwichtsreactie:
𝐻𝑏 + 𝑂 ⇆ 𝐻𝑏𝑂
, Als de affiniteit van hemoglobine voor zuurstof toeneemt, verschuift het evenwicht naar rechts en
wordt er meer oxyhemoglobine gevormd. Bij de volgende variabelen neemt de affiniteit van
hemoglobine voor zuurstof toe:
Er is weinig CO2 aanwezig
Er is sprake van een lage temperatuur
Er is veel zuurstof aanwezig
Er is sprake van een lage pH-waarde
Als alle hemoglobine is omgezet in oxyhemoglobine, is de hemoglobine verzadigd. Bloed met veel
oxyhemoglobine is lichtrood, bloed met veel hemoglobine is donkerrood.
De zuurstof die vanuit de longblaasjes diffundeert, wordt dus grotendeels gelijk aan hemoglobine
gebonden. Hierdoor blijft er ondanks de diffusie van zuurstof toch een verschil in
zuurstofconcentratie tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma en blijft diffusie doorgaan. Pas
als hemoglobine is verzadigd met zuurstof, kan de zuurstofconcentratie gelijk worden in het
alveolaire vocht en het bloedplasma.
In b.v. haarvaten van organen is de zuurstofconcentratie laag. Dit is een variabele die de affiniteit van
hemoglobine voor zuurstof doet afnemen. Hierdoor verschuift het evenwicht naar links en vindt de
omzetting van oxyhemoglobine in hemoglobine en zuurstof plaats. De vrijgekomen
zuurstofmoleculen diffunderen via de weefselvloeistof naar de cellen.
In de spieren komt het eiwit myoglobine voor dat zuurstof kan binden en afgeven. Myoglobine is
vergelijkbaar met hemoglobine.
Verzadigingskromme
De hoeveelheid vrijkomende zuurstofmoleculen is afhankelijk van de partiële zuurstofstofdruk die in
een weefsel heerst. Deze zuurstofdruk is weer afhankelijk van de activiteit van de cellen van het
weefsel. Het verband tussen de zuurstofdruk van het interne milieu en het percentage verzadigde
hemoglobinemoleculen kan worden weergegeven in een verzadigingskromme.
Uit deze verzadigingskromme blijkt dat als er een hogere zuurstofdruk heerst, er minder
zuurstofmoleculen vrijkomen, omdat er een hoog percentage van de hemoglobinemoleculen
verzadigd is.
Paragraaf 3.1 Gaswisseling
De bouw van het ademhalingsstelsel
Het ademhalingsstelsel bestaat uit de longen
en de luchtwegen (zie afbeelding).
Gaswisseling – het opnemen uit en het afstaan
van gassen uit de lucht door het lichaam –
gebeurt d.m.v. het ademhalingsstelsel.
De neusholte is bekleed met neusslijmvlies. De
buitenste laag cellen van het neusslijmvlies
bestaat uit trilhaarepitheel, waar slijm
producerende cellen en trilhaarcellen in
voorkomen. Neusharen houden grote
ingeademde stofdeeltjes tegen. Kleine
stofdeeltjes en ziekteverwekkers blijven aan
het slijm kleven. Bewegingen van de trilharen
brengen het slijm naar de keelholte, waar het
samen met speeksel wordt doorgeslikt. De
binnenstromende lucht wordt door het slijm
vochtig gemaakt en door de bloedvaten in het neusslijmvlies verwarmd.
Het reukzintuig keurt de binnenstromende lucht op eventuele gevaarlijke stoffen. De neusholte is
door nauwe openingen verbonden met de bijholten. Dit zijn holten in de schedelbeenderen die
eveneens met slijmvlies zijn bekleed. Het slijm in de bijholten wordt via de neusholte afgevoerd. Bij
verkoudheid zwelt het neus- en bijholteslijmvlies op, waardoor de uitgangen van de bijholten
worden afgesloten. Hierdoor hoopt het slijmvlies zich op in de bijholten.
In de keelholte bevinden zich de huig en het strotklepje.
Tussen de keelholte en de luchtpijp zit het strottenhoofd.
Hierin liggen de stembanden: stevige vliezen die gaan trillen als
er lucht langskomt, waardoor er geluid ontstaat. Om
herkenbare klanken te maken, moeten de stand van de tong,
tanden en lippen kloppen.
In de wand van de luchtpijp en in de bronchiën zitten kraakbeenringen. De bronchiën vertakken zich
in bronchiolen (kleinere zijtakjes). De wanden van de bronchiolen hebben geen kraakbeenringen,
maar spierweefsel. Door samentrekking of ontspanning van het spierweefsel kunnen de bronchiolen
zich verwijden of vernauwen. Dit is van invloed op hoeveel lucht er per ademhaling wordt in- en
uitgeademd. Het spierweefsel wordt beïnvloed door het autonome zenuwstelsel en hormonen.
Onder invloed van het orthosympatische deel van het zenuwstelsel en het hormoon adrenaline
verwijden de bronchiolen zich.
De binnenwand van de luchtpijp, de bronchiën en de bronchiolen is bekleed met slijmvlies. De
buitenste laag hiervan bestaat uit trilhaarepitheel. Als het slijmvlies wordt geprikkeld (b.v. door
stofdeeltjes) gaan mensen hoesten.
,Aan de uiteinden van de fijnste bronchiolen bevinden zich de longblaasjes of alveoli. Die hebben een
wand die maar één cellaag dik is en dia aan de binnenkant is bedekt met een dun laagje alveolair
vocht. Om de longblaasjes heen zit een netwerk van longhaarvaten.
Diffusie van zuurstof
In de longen diffundeert zuurstof vanuit de
alveolaire lucht eerst naar het alveolaire vocht.
Vanuit het alveolaire vocht diffundeert de zuurstof
naar het bloed in de longhaarvaten. Dit transport
wordt met name veroorzaakt door het verschil in
partiële zuurstofdruk tussen het alveolaire vocht
en het bloedplasma. Dit verschil wordt
gehandhaafd doordat de ademhaling een
voortdurend proces is en de lucht in de
longblaasjes dus constant wordt ververst.
Diffusie van koolstofdioxide
Vanuit het bloed in de longhaarvaten diffundeert CO2 naar het alveolaire vocht. Dit gebeurt met
name door het verschil in partiële koolstofdioxidedruk tussen het bloedplasma en het alveolaire
vocht.
Vanuit het alveolaire vocht diffundeert CO2 naar de alveolaire lucht
Diffusie van stikstof
Lucht bestaat voor ongeveer 79% uit stikstof. Er is geen verschil in partiële stikstofdruk tussen de
lucht in de longblaasjes en het bloedplasma. Er gaan hierdoor evenveel stikstofmoleculen vanuit de
lucht uit de longblaasjes naar het bloedplasma als in de omgekeerde richting.
Wet van Fick
Diffusie is o.a. afhankelijk van het diffusieoppervlak, de diffusieafstand en het concentratie- of
drukverschil. Deze factoren zijn vastgelegd in de wet van Fick:
∆𝒄 ∆𝒑
𝒏 = 𝑫 ∙ 𝑨 ∙ ∆𝒙 of 𝒏 = 𝑫 ∙ 𝑨 ∙ ∆𝒙
𝑛 diffusiesnelheid
𝐷 diffusiecoëfficiënt in 𝑚 𝑠
𝐴 diffusieoppervlak in 𝑚
∆𝑐 concentratieverschil in 𝑚𝑜𝑙
𝑚
∆𝑝 drukverschil in kPa
∆𝑥 diffusieafstand in m
Het transport van zuurstof
In bloedplasma kan slechts een kleine hoeveelheid zuurstof oplossen. De zuurstof in het bloed wordt
voor het grootste deel gebonden aan hemoglobine in de rode bloedcellen.
Een hemoglobinemolecuul bestaat uit het grote eiwit globine en vier heemgroepen, die ieder een
ijzeratoom bevatten. Ieder ijzeratoom kan een zuurstofmolecuul aan zich binden. Hierbij ontstaat
oxyhemoglobine. Dit is een evenwichtsreactie:
𝐻𝑏 + 𝑂 ⇆ 𝐻𝑏𝑂
, Als de affiniteit van hemoglobine voor zuurstof toeneemt, verschuift het evenwicht naar rechts en
wordt er meer oxyhemoglobine gevormd. Bij de volgende variabelen neemt de affiniteit van
hemoglobine voor zuurstof toe:
Er is weinig CO2 aanwezig
Er is sprake van een lage temperatuur
Er is veel zuurstof aanwezig
Er is sprake van een lage pH-waarde
Als alle hemoglobine is omgezet in oxyhemoglobine, is de hemoglobine verzadigd. Bloed met veel
oxyhemoglobine is lichtrood, bloed met veel hemoglobine is donkerrood.
De zuurstof die vanuit de longblaasjes diffundeert, wordt dus grotendeels gelijk aan hemoglobine
gebonden. Hierdoor blijft er ondanks de diffusie van zuurstof toch een verschil in
zuurstofconcentratie tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma en blijft diffusie doorgaan. Pas
als hemoglobine is verzadigd met zuurstof, kan de zuurstofconcentratie gelijk worden in het
alveolaire vocht en het bloedplasma.
In b.v. haarvaten van organen is de zuurstofconcentratie laag. Dit is een variabele die de affiniteit van
hemoglobine voor zuurstof doet afnemen. Hierdoor verschuift het evenwicht naar links en vindt de
omzetting van oxyhemoglobine in hemoglobine en zuurstof plaats. De vrijgekomen
zuurstofmoleculen diffunderen via de weefselvloeistof naar de cellen.
In de spieren komt het eiwit myoglobine voor dat zuurstof kan binden en afgeven. Myoglobine is
vergelijkbaar met hemoglobine.
Verzadigingskromme
De hoeveelheid vrijkomende zuurstofmoleculen is afhankelijk van de partiële zuurstofstofdruk die in
een weefsel heerst. Deze zuurstofdruk is weer afhankelijk van de activiteit van de cellen van het
weefsel. Het verband tussen de zuurstofdruk van het interne milieu en het percentage verzadigde
hemoglobinemoleculen kan worden weergegeven in een verzadigingskromme.
Uit deze verzadigingskromme blijkt dat als er een hogere zuurstofdruk heerst, er minder
zuurstofmoleculen vrijkomen, omdat er een hoog percentage van de hemoglobinemoleculen
verzadigd is.
