Longen
Uitscheiding - de longen
Doel van de ademhaling
Tijdens de ademhaling wordt zuurstof via diffusie opgenomen in de bloedbaan. De hemoglobine in de rode bloedcellen bindt deze zuurstof en via de bloedsomloop komt deze zuurstof bij de cellen waar dit nodig is. Via diffusie verlaat de zuurstof de rode bloedcellen en gaat naar de cellen van het omringende weefsel. In de mitochondria wordt deze zuurstof gebruikt bij de aerobe dissimilatie. Hierbij ontstaat veel energie in de vorm van ATP.
Bij de aerobe dissimilatie ontstaan als afvalstoffen koolstofdioxide en water. Via de bloedsomloop worden deze afvalstoffen richting de longen vervoerd. Via de uitademing verlaten koolstofdioxide en water(damp) het lichaam.
Een mitochondrium
Transport over de membranen
Diffusie
Zuurstof wordt vanuit het externe milieu opgenomen naar het interne milieu (het bloed), terwijl koolstofdioxide en waterdamp de andere kant op gaat en wordt afgegeven. Dit wordt gaswisseling genoemd.
De uitscheiding van stoffen van het interne naar en het externe milieu vindt op twee manieren plaats:
- passief: diffusie/osmose
- actief: actief transport
In de longen vindt er transport van zuurstof (O2), koolstofdioxide (CO2) en waterdamp (H2O) plaats door diffusie. Door een inademing wordt de zuurstofconcentratie/zuurstofdruk in de longen (longblaasjes) hoger dan de zuurstofconcentratie in het bloed. Automatisch (diffusie, een vorm van passief transport) wordt daardoor zuurstof opgenomen in het bloed.
Rode bloedcellen
Transport van zuurstof in het bloed
De rode bloedcellen bevatten hemoglobine (zie afbeelding). Hemoglobine is verantwoordelijk voor het zuurstoftransport in het bloed; kan zuurstof binden wanneer door diffusie deze zuurstof de rode bloedcel binnengaat. Via de bloedbaan wordt deze zuurstof vervolgens vervoerd. In weefsels waar een lage zuurstofconcentratie/lage zuurstofdruk is, geeft hemoglobine zuurstof af. Door middel van diffusie verlaat deze zuurstof de rode bloedcel.
Hemoglobine
Cellen hebben zuurstof nodig voor de aerobe dissimilatie. Hierbij ontstaat energie (in de vorm van ATP). Te weinig hemoglobine (bijvoorbeeld als gevolg van te weinig ijzer (Fe), een bouwsteen van hemoglobine), leidt tot te weinig aerobe dissimilatie in de cellen, wat leidt tot te weinig energie productie. Hierdoor ontstaat vermoeidheid.
De meeste zuurstof in het bloed bindt aan hemoglobine. Een heel klein beetje zuurstof (1,5%) bevindt zich in het bloedplasma.
Transport van koolstofdioxide in het bloed
Koolstofdioxide wordt deels gebonden aan hemoglobine en lost deels op in het bloedplasma. Koolstofdioxide ontstaat bij de dissimilatie in de cellen van de weefsels.
De koolstofdioxideconcentratie/koolstofdioxidedruk in de cellen wordt daardoor hoger dan die in het bloed. Door diffusie verlaat koolstofdioxide de cellen en gaat naar het bloedplasma of bindt aan de hemoglobine in de rode bloedcellen. Het koolstofdioxidetransport vindt plaats via de bloedbaan richting de longen. Bij de longen aangekomen, verlaat deze koolstofdioxide door diffusie het bloed en wordt uitgeademd.
Overige uitscheidingsorganen
Naast de nieren en de longen zijn er ook nog andere organen betrokken bij de uitscheiding (van het interne naar het externe milieu):
De huid
Schadelijke en giftige stoffen worden door de lever uit het bloed gehaald. Daarna worden ze door de nieren uitgescheiden. Een deel van de afvalstoffen van de lever verlaat de lever via gal. De galbuis mondt uit in de twaalfvingerige darm. Deze afvalstoffen verlaten via de ontlasting het lichaam.
Bouw en werking van de longen
Ingeademde lucht komt de luchtwegen binnen via de mond en/of de neus. Via de luchtpijp komt deze lucht in een bronchie (bronchus) en uiteindelijk in een longblaasje. De luchtpijp, bronchiën en de longblaasjes vormen samen de longen.
De luchtpijp en de bronchiën zijn verbonden met de longblaasjes. De longblaasjes hebben een enorm oppervlak (oppervlakte vergroting). Dit bevordert de diffusiesnelheid.
De diffusiesnelheid is o.a. afhankelijk van:
- het diffusie-oppervlakte;
- de diffusie-afstand;
- het concentratieverschil.
Longblaasjes met longhaarvaten
In de longblaasjes vindt de gaswisseling plaats. Er wordt CO2 afgegeven aan de buitenlucht. CO2 ontstaat bij de dissimilatie. Bij de longhaarvaten verlaat deze CO2 samen met H2O via diffusie de bloedbaan. O2 gaat via diffusie naar binnen.
De longblaasjes hebben samen een groot oppervlak. Hoe groter het oppervlak, hoe sneller de diffusie verloopt.
Trilharen en slijm
De binnenkant van de luchtwegen is bedekt met dekweefsel. Dit dekweefsel vormt een aaneengesloten laag, waar bacteriën moeilijk doorheen kunnen dringen. De cellen aan de binnenkant van de luchtwegen produceren slijm dat de bacteriën vangt. Verder bevat dit slijm lysozymen die bacteriën doden. Deze manier van afweer hoort bij het aspecifieke (aangeboren) afweerssysteem. Verder bevatten de cellen van de luchtwegen trilharen; deze verwijderen slijm met bacteriën. Dit slijm wordt richtig de keelholte geduwd, waarna het wordt doorgeslikt. De lage pH in de maag zorgt ervoor dat de bacteriën die in dit slijm zitten, worden gedood.
Trilharen in de luchtwegen
Ademhalingscentrum
De ademhalingsfrequentie wordt geregeld door het ademhalingscentrum. Dit centrum bevindt zich in de hersenstam. Het ademhalingscentrum krijgt informatie via het zenuwstelsel van chemoreceptoren in de aortawand. Deze chemoreceptoren meten de hoeveelheid CO2. Als de hoeveelheid CO2 hoog is daalt de pH. Het ademhalingscentrum geeft via het zenuwstelsel een seintje naar de ademhalingsspieren; er volgt een uitademing en de CO2 verlaat het lichaam. Na een uitademing volgt een inademing, waardoor er O2 in het lichaam komt.
De hoeveelheid O2 in een ruimte regelt indirect de ademhalingsfrequentie. Een lage O2 concentratie in de ingeademde lucht, maakt de chemoreceptor voor CO2 gevoeliger. Het lichaam gaat eerder uitademen (en dus ook eerder inademen). Dit is een voorbeeld van een regelkring.
Ademhalingsspieren
Om te kunnen ademhalen gebruikt het lichaam de zogenaamde ademhalingspieren. Om in te ademen trekken bepaalde tussenribspieren samen. Hierdoor zet de borstkas uit. Ook gaat het middenrif (een spier die de borstholte scheidt van de buikholte) naar beneden (plat af). Hierdoor wordt de ruimte vergroot en ontstaat er een onderdruk in de longen. Automatisch volgt er dan een inademing.
Bij het uitademen gebeurt het omgekeerde: de borstkas gaat naar binnen en het middenrif naar boven (ontspant zich). Bij een rustige ademhaling komen de ademhalingspieren niet in actie. De zwaartekracht doet het werk, samen met de elasticiteit van de buikwand en de longen. Bij een krachtige uitademing (zoals bij hoesten) trekken bepaalde tussenribspieren samen. Het middenrif gaat omhoog doordat de buikspieren samentrekken. Daardoor wordt de ruimte kleiner, waardoor de lucht naar buiten wordt geperst en er wordt uitgeademd.
Bij een diepe inademing worden ook de halsspieren gebruikt.
De tussenribspieren worden onderverdeeld in:
- De buitenste tussenribspieren = inademen
- Binnenste tussenribspieren = krachtig uitademen
Leertip: buitenste tussenribspieren = uitzetten = inademen
In- en uitadembewegingen worden ook wel ventilatiebewegingen genoemd omdat ze zorgen voor een goede longventilatie.
Longinhoud
Het ademvolume is de hoeveelheid lucht dat je tijdens een rustige in- en uitademing gebruikt.
De vitale capaciteit is de hoeveelheid lucht dat je maximaal kunt gebruiken. Je bepaalt dit door de hoeveelheid lucht te meten die je gebruikt tijdens een diepe in- en uitademing.
Je kunt de longen niet helemaal leeg uitademen; er blijft altijd wat lucht achter in de longen, zelfs na een diepe, krachtige uitademing. Dit wordt het restvolume genoemd. Omdat het restvolume niet meedoet aan de longventilatie hebben bacteriën en schimmels in deze hoeveelheid lucht een grotere kans om zich uit te breiden. Een goede longventilatie is daarom van belang; af en toe een keer diep in- en uitademen.
De (totale) longcapaciteit wordt bepaald door de vitale capaciteit bij het rest volume op te tellen.
VTC = VVC + Vrest
Een deel van de ingeademde lucht (ongeveer 150 ml) komt niet verder dan de bronchiën, luchtpijp, keel- of neusholte. Deze lucht vormt de dode ruimte. De lucht in de dode ruimte doet niet mee aan de gaswisseling.
Via de tabbladen kom je bij de informatie over dit onderwerp m.b.t. het havo examen biologie.
O1.3 – Ademhaling
Je moeten kunnen beschrijven wat de bouw, werking en functie zijn van gaswisselingsorganen van de mens.
Je moeten kunnen herkennen wat de relatie is tussen de bouw en functie van de gaswisselingsorganen van de mens.
Je moeten kunnen beschrijven op welke wijze longventilatie tot stand komt.
Je moeten kunnen beschrijven hoe opname, transport en afgifte van zuurstof en koolstofdioxide plaatsvinden en wat de rol van hemoglobine daarbij is.
O1.5.1 en 2 – Uitscheiding
Je moeten kunnen beschrijven wat de bouw, werking en functie zijn van uitscheidingsorganen van de mens;
Je moeten kunnen herkennen wat de relatie is tussen de bouw en functie van uitscheidingsorganen van de mens.
- Aerobe dissimilatie = de volledige verbranding van glucose (tot CO2 en H2O) met behulp van zuurstof (O2). Hierbij komt per glucose molecuul 38 ATP vrij
- Long = orgaan betrokken bij de ademhaling (gaswisseling)
- Diffusie = transport van stoffen (moleculen) van een hoge naar een lage concentratie
- Gaswisseling = het uitwisselen (tussen het interne en het externe milieu) van zuurstof en koolstofdioxide en waterdamp, tijdens de ademhaling
- Longen = organen ten behoeve van de ademhaling/gaswisseling
- Zuurstofconcentratie/zuurstofdruk = het aandeel zuurstof in bijvoorbeeld de in- of uitgeademende lucht, of in het bloed
- Hemoglobine = molecuul in een rodebloedcel dat zuurstof kan binden en weer kan loslaten
- Zuurstoftransport = transport van zuurstof via bijvoorbeeld het bloed
- Koolstofdioxideconcentratie/koolstofdioxidedruk = het aandeel koolstofdioxide in bijvoorbeeld de in- of uitgeademende lucht, of in het bloed
- Koolstofdioxidetransport = transport van koolstofdioxide via bijvoorbeeld het bloed
- Luchtpijp = onderdeel van het ademhalingsstelsel, toegang tot de bronchiën
- Bronchie = vertakking van de luchtpijp. De luchtpijp vertakt zich in twee bronchiën. De wanden bevatten kraakbeenringen
- Longblaasje = gedeelte van de longen waar de gaswisseling tussen bloed en lucht plaats vindt
- Ademhalingsspieren = spieren die een rol bij de ademhaling spelen (zoals de middenrifspier en tussenribspieren)
- Ventilatiebewegingen = bewegingen (van o.a. het middenrif en de borstkas) ten behoeve van de ademhaling
- Longventilatie = ademhaalbewegingen die nodig zijn om voor de gaswisseling
- Vitale capaciteit = de hoeveelheid lucht die in 1 ademhaling maximaal kan worden uitgeademd (VC)
- Restvolume = hoeveelheid lucht die bij maximale uitademing in je longen achterblijft (RV)
- Longcapaciteit = de werkelijke inhoud van de longen. Deze bestaat uit de (te meten) vitale capaciteit en het restvolume van de longen (TLC)
- Dode ruimte = het deel van de long dat niet aan de gaswisseling deelneemt. Ongeveer 150 mL lucht komt niet verder dan de bronchie, luchtpijp, keel- of neusholte
- Trilharen = een organel, een onderdeel van een cel, dat buiten het celmembraan uitsteekt, die kunnen bewegen. Helpen in het geval van de luchtwegen om de ingeademde lucht schoon te houden
- Hersenstam = onderdeel van de hersenen. Speelt een belangrijke rol bij het constant houden van het interne milieu (= homeostase). Bijvoorbeeld bij het regelen van de temperatuur, hartslag, ademhaling en bloeddruk
- pH = zuurgraad
- Regelkring = terugkoppeling met als doel dat een bepaalde waarde rond de norm zal blijven (= negatieve terugkoppeling, rem) of juist zorgt voor een extra aanmaak (= positieve terugkoppeling, gaspedaal)
Bijbehorende BiNaS tabellen: 83
