Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

22.4: Gasuitwisseling en transport
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Gas Exchange and Transport
 
TRANSCRIPT

22.4: Gas Exchange and Transport

22.4: Gasuitwisseling en transport

Gas exchange, the intake of molecular oxygen (O2) from the environment and the outflow of carbon dioxide (CO2) into the environment, is necessary for cellular function. Gas exchange during respiration occurs largely via the movement of gas molecules along pressure gradients. Gas travels from areas of higher partial pressure to areas of lower partial pressure. In mammals, gas exchange occurs in the alveoli of the lungs, which are adjacent to capillaries and share a membrane with them.

When the lungs expand, the resultant decrease in pressure relative to the atmosphere draws oxygen into the lungs. Air entering the lungs from the environment has a higher oxygen concentration and a lower carbon dioxide concentration than the oxygen-depleted blood that travels from the heart to the lungs. Thus, oxygen diffuses from the alveoli to the blood in the capillaries, where it can be delivered to tissue. Carbon dioxide, by contrast, diffuses from the capillaries to the alveoli, where it can be expelled through exhalation.

Partial Pressure

Gas flow is determined by the pressure gradient of each gas, with each gas moving down its gradient. The pressure exerted by an individual gas in a mixture of gases is its partial pressure, and each gas moves from a higher to a lower partial pressure. Thus, the movement of O2 and CO2 are not directly related.

The Big Picture

Oxygen is used by the human body to convert sugar and other organic molecules into the energy compound ATP during the process of cellular respiration. A byproduct of cellular respiration is CO2, which needs to be removed from cells or it will change the pH and damage the cells. Because oxygen is necessary to provide energy for crucial cellular functions, and CO2 cannot be allowed to build up, the human body needs a constant flow of blood to and from all tissue to enable gas exchange.

Alveoli

The respiratory and circulatory systems structurally and functionally meet at the alveoli. Alveoli and capillaries are intertwined and physically touch, and because both are typically one cell thick, gas exchange occurs easily between the two. Even though the lungs are not large, the amount of O2 and CO2 that is exchanged is huge because there are so many alveoli—hundreds of millions per lung—with a surface area of around 100 m2!

Gasuitwisseling, de opname van moleculaire zuurstof (O 2 ) uit de omgeving en de uitstroom van kooldioxide (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. Kooldioxide daarentegen diffundeert van de haarvaten naar tde longblaasjes, waar het kan worden verdreven door uitademing.

Gedeeltelijke druk

De gasstroom wordt bepaald door de drukgradiënt van elk gas, waarbij elk gas 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, anders verandert het de pH en beschadigt het de cellen. 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.

Alveoli

Deademhalings- en bloedsomloopsystemen komen structureel en functioneel samen in de longblaasjes. Alveoli en capillairen zijn met elkaar verweven en raken fysiek aan elkaar, en omdat beide typisch één cel dik zijn, vindt gasuitwisseling tussen de twee gemakkelijk plaats. 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 !


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter