Back to chapter

22.4:

Gasuitwisseling en transport

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Gas Exchange and Transport

Languages

Share

– [Verteller] Zuurstoftoevoer en verwijdering van koolstofdioxide zijn een integraal onderdeel van celprestaties en overleving. Deze gasuitwisseling wordt aangedreven door gasdiffusie naar gebieden met lagere partiële druk, de druk die door één gas wordt uitgeoefend in een mengsel van gassen, in verschillende delen van de luchtwegen en de bloedsomloop. Wanneer zuurstof de longen binnendringt, mengt het zich met resterende lucht, waardoor de alveolaire partiële zuurstofdruk wordt verlaagd en de opname van zuurstof door de longen wordt verhoogd. Zuurstof verspreidt zich vervolgens door de longblaasjes in de naburige haarvaten, en verplaatst zich weer in een lager partiële drukmedium. In het bloed bindt zuurstof zich aan het ademhalingspigment, hemoglobine, gevonden in de rode bloedcellen, en beweegt het naar weefsels waar de partiële zuurstofdruk lager is, dus het dissocieert van de hemoglobine en wordt vrijgegeven. Op dezelfde manier, daalt koolstofdioxide beneden zijn drukgradiënt van weefsel tot bloed, en wordt terug getransporteerd naar de longen, waarbij de drukgradiënt kooldioxide in de longblaasjes en zuurstof in het bloed drijft, waardoor de cyclus opnieuw begint.

22.4:

Gasuitwisseling en transport

Gasuitwisseling, de opname van moleculaire zuurstof (O 2 ) uit de omgeving en de uitstroom van koolstofdioxide (CO 2 ) naar de omgeving, is noodzakelijk voor cellulaire functie. Gasuitwisseling tijdens ademhaling vindt grotendeels plaats via de beweging van gasmoleculen langs drukgradiënten. Gas reist van gebieden met een hogere partiële druk naar gebieden met een lagere partiële druk. Bij zoogdieren vindt gasuitwisseling plaats in de longblaasjes van de longen, die grenzen aan haarvaten en een membraan met hen delen.

Wanneer de longen uitzetten, trekt de resulterende drukverlaging ten opzichte van de atmosfeer zuurstof in de longen. Lucht die vanuit de omgeving de longen binnenkomt, heeft een hogere zuurstofconcentratie en een lagere koolstofdioxideconcentratie dan het zuurstofarme bloed dat van het hart naar de longen stroomt. Zuurstof diffundeert dus van de longblaasjes naar het bloed in de haarvaten, waar het aan weefsel kan worden afgegeven. Koolstofdioxide daarentegen diffundeert van de haarvaten naar de longblaasjes, waar het kan worden verdreven door uitademing.

Partiële druk

De gasstroom wordt bepaald door de drukgradiënt van elk gas, waarbij elk gas met zijn gradiënt naar beneden beweegt. De druk die door een afzonderlijk gas in een gasmengsel wordt uitgeoefend, is de partiële druk, en elk gas gaat van een hogere naar een lagere partiële druk. De beweging van O 2 en CO 2 is dus niet direct gerelateerd.

Het grote plaatje

Zuurstof wordt door het menselijk lichaam gebruikt om suiker en andere organische moleculen om te zetten in de energieverbinding ATP tijdens het proces van cellulaire ademhaling. Een bijproduct van cellulaire ademhaling is CO 2 , dat uit cellen moet worden verwijderd, om te voorkomen dat de pH verandert en de cellen beschadigd worden. Omdat zuurstof nodig is om energie te leveren voor cruciale cellulaire functies en CO 2 niet mag worden opgebouwd, heeft het menselijk lichaam een constante bloedstroom van en naar alle weefsels nodig om gasuitwisseling mogelijk te maken.

Longblaasjes

Het ademhalingssysteem en de bloedsomloop komen structureel en functioneel samen in de longblaasjes. Longblaasjes en capillairen zijn met elkaar verweven en staan met elkaar in contact. Beiden zijn vaak één cel dik waardoor gasuitwisseling tussen de twee gemakkelijk plaatsvindt. Ook al zijn de longen niet groot, de hoeveelheid O 2 en CO 2 die wordt uitgewisseld is enorm, omdat er zoveel longblaasjes zijn – honderden miljoenen per long – met een oppervlakte van ongeveer 100 m 2 !

Suggested Reading

West, John B. “A Lifetime of Pulmonary Gas Exchange.” Physiological Reports 6, no. 20 (October 22, 2018). [Source]

Gjedde, Albert. “Diffusive Insights: On the Disagreement of Christian Bohr and August Krogh at the Centennial of the Seven Little Devils.” Advances in Physiology Education 34, no. 4 (December 1, 2010): 174–85. [Source]