Longen

Uitscheiding - de longen

Uitscheidingsstelsels

Met uitscheiding wordt bedoeld: het verwijderen van schadelijke of overtollige stoffen uit het bloed, weefselvloeistof of lymfe. Het bloed, weefselvloeistof of lymfevloeistof behoren tot het interne milieu. Het verwijderen van stoffen van het interne naar het externe milieu wordt uitscheiding genoemd.

In het filmpje wordt dit uitgelegd (dit filmpje staat ook bij het thema spijsvertering).

Bron: biojuf.nl

Het lichaam gebruikt verschillende organen om stoffen uit te scheiden:

  • de huid;
  • de longen;
  • de lever-galblaas;
  • de nieren.
Transport over de membranen
Diffusie

Bron: biojuf.nl

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: 

  1. passief: diffusie/osmose
  2. 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.

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.

Via de longen wordt CO2 afgegeven aan de buitenlucht. CO2 ontstaat bij de dissimilatie. Bij de longhaarvaten verlaat deze CO2 samen met  H2O via diffusie de bloedbaan. 

Bron: biojuf.nl

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.

De wet van Fick geeft dit verband in een fomule weer (vwo):

Bron: BiNaS

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).

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

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.

In- en uitadembewegingen worden ook wel ventilatiebewegingen genoemd omdat ze zorgen voor een goede longventilatie.

Bron: biojuf.nl

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.

In de grafiek afkomstig uit BiNaS, staat aangegeven hoe je deze verschillende waarden kunt meten. 

Bron: BiNaS

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 nieren zuiveren het bloed en voeren de afvalstoffen via de urine af. Dat doen de nieren op een manier waarbij belangrijke stoffen teruggeresorbeerd worden.
 
 
De huid
De zweetklieren in de huid geven water en zouten af aan de omgeving.
 
 

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.