transport van zuurstof en koolstofdioxide  (theorie - theorie)| bovenbouw v |

zuurstoftransport

In de longen vindt gaswisseling plaats. Via de longslagader wordt zuurstofarm bloed naar het longweefsel toegevoerd. De zuurstof in de longblaasjes diffundeert naar de longhaarvaten en wordt daar gebonden aan hemoglobine. Hemoglobine bestaat uit het eiwit globine en vier heemgroepen met elk een ijzeratoom. Hemoglobine bevindt zich in rode bloedcellen.

hemoglobine

Wanneer zuurstof zich bindt aan hemoglobine ontstaat oxihemoglobine.

hemoglobine ↔ oxihemoglobine
O2 + HHb ↔ H+ + HbO2

Als alle hemoglobine is omgezet in oxihemoglobine noemen we hemoglobine verzadigd. Bloed met veel oxihemoglobine is lichter rood van kleur dan bloed met minder oxihemoglobine.

zuurstofspanning (pO2)

Zuurstof diffundeert van een plek met een hoge zuurstofspanning naar een plek met een lage zuurstofspanning. Zuurstofspanning wordt weergegeven in kiloPascal (kPa). Zuurstofspanning is een maat voor de druk die de hoeveelheid zuurstofmoleculen uitoefent.

druk (mechanische spanning)

Met druk (uitgedrukt in Pa (pascal) of kPa) wordt de kracht die per oppervlakte-eenheid wordt uitgeoefend (de mechanische spanning) bedoeld.

Vers ingeademde lucht heeft een zuurstofspanning van 13.3 kPa. Weefselvloeistof die van organen terugstroomt naar de haarvaten van het orgaan heeft een zuurstofspanning van 5.3 kPa. Bloed dat via de longslagader naar de longhaarvaten vervoerd wordt heeft een lage zuurstofspanning ten opzichte van de zuurstofspanning in de longblaasjes, waardoor de zuurstof van de longblaasjes naar de longhaarvaten diffundeert. Bloed dat via slagaders naar de de haarvaten in organen vervoerd wordt heeft een hoge zuurstofspanning ten opzichte van de zuurstofspanning in de organen, waardoor de zuurstof vanuit de haarvaten in de organen naar de organen diffundeert.

zuurstofspanning

O2 + HHb ↔ H+ + HbO2

Lucht in de longblaasjes of alveoli wordt alveolaire lucht genoemd. Zuurstof dat vanuit de alveolaire lucht in de alveoli naar de haarvaten diffundeert, lost eerst op in het alveolair vocht. Alveolair vocht is een dun laagje water aan de binnenzijde van de longblaasjes of alveoli. Zuurstof diffundeert naar de longhaarvaten, omdat alveolaire lucht een hoger zuurstofspanning heeft dan de longhaarvaten. Deze diffusie wordt in stand gehouden door het wegstromen van het bloed en de ventilatie (door ademhaling) van de alveolaire lucht.

alveoli en aveolair vocht


Zuurstof lost maar voor een klein deel op in bloedplasma. Het overgrote deel van de zuurstof wordt opgenomen door hemoglobine:

hemoglobine ↔ oxihemoglobine
O2 + HHb ↔ H+ + HbO2

Omdat de zuurstof wordt vastgelegd in HbO2, kan veel meer zuurstof in de longhaarvaten diffunderen. Omdat zuurstof wordt vastgelegd in een andere stof, blijft de zuurstofspanning laag totdat alle hemoglobine is omgezet in oxihemoglobine.

O2 + HHb ↔ H+ + HbO2

orgaanweefsel

Bloed dat via slagaders naar organen toegevoerd wordt heeft een hoge zuurstofspanning. Weefselvloeistof in de organen heeft een lagere zuurstofspanning, waardoor zuurstof dat opgelost is in het bloedplasma via weefselvloeistof naar de organen diffundeert. Op het moment dat zuurstof uit het bloedplasma diffundeert daalt de zuurstofspanning van het bloedplasma, waardoor oxihemoglobine wordt omgezet in hemoglobine:

oxihemoglobine ↔ hemoglobine
H+ + HbO2 ↔ O2 + HHb

De zuurstof die vrijkomt bij de omzetting van oxihemoglobine in hemoglobine lost op in het bloedplasma en diffundeert weer richting weefselvloeistof.

oxihemoglobine ↔ hemoglobine

Als alle oxihemoglobine is omgezet in hemoglobine, daalt de zuurstofspanning van het bloedplasma:

oxihemoglobine ↔ hemoglobine
H+ + HbO2 ↔ O2 + HHb

Als de zuurstofspanning van het omringende weefsel gelijk is aan de zuurstofspanning van het bloedplasma diffundeert geen zuurstof meer naar de weefselvloeistof.

koolstofdioxidetransport

Bij dissimilatie in cellen ontstaat CO2:

verbranding van glucose
O2 + C6H12O6 → 6H2O + 6CO2

Omdat de koolstofdioxidespanning in weefsel hoger is dan de koolstofdioxidespanning in haarvaten in de organen waar verbranding plaatsvindt, diffundeert CO2 van het weefdel naar de haarvaten. Het grootste gedeelte van de CO2 wordt opgenomen in HCO3- of waterstofcarbonaationen. Een klein deel van de CO2 lost op in het bloedplasma:

koolstofdioxide ↔ waterstofcarbonaationen
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+

Onder invloed van het enzym koolzuuranhydrase verloopt de evenwichtsreactie in weefsel waarin dissimilatie plaatsvindt, naar rechts.

evenwichtsreacties

Koolstofdioxide wordt in bloedplasma met behulp van het enzym koolzuuranhydrase omgezet in koolzuur. Koolzuur is echter een instabiele stof en valt uiteen in waterstofcarbonaat-ionen en H+-ionen. De H+-ionen die hierbij vrijkomen verlagen de pH van het bloed. Een lage pH van het bloed heeft echter invloed op de omzetting van oxihemoglobine in hemoglobine:

koolstofdioxide ↔ waterstofcarbonaationen
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+

oxihemoglobine ↔ hemoglobine
H+ + HbO2 ↔ O2 + HHb

Door het vrijkomen van H+-ionen bij de omzetting van koolstofdioxide in waterstofcarbonaat-ionen komt meer zuurstof in het bloedplasma, omdat de evenswichtsreactie oxihemoglobine ↔ hemoglobine sneller naar rechts verloopt onder invloed van H+

evenwichtsreacties in weefselvloeistof


Omdat waterstofcarbonaat-ionen HCO3- diffunderen naar het bloedplasma, worden Cl--ionen vanuit het bloedplasma opgenomen. Dit is noodzakelijk omdat anders het elektrisch ladingsverschil van het celmembraan van rode bloedcellen verstoord wordt.

Omdat koolstofdioxide wordt omzet in waterstofcarbonaat-ionen en H+-ionen kan veel meer koolstofdioxide worden opgenomen dan zonder deze evenwichtsreactie mogelijk zou zijn.

evenwichtsreacties in longweefsel


In de longen stimuleert de opname van zuurstof de afgifte van koolstofdioxide. Door het grote spanningsverschil tussen de zuurstof in de longblaasjes (pO2 = 13.3 kPa) en haarvaten (pO2 = 5.3 kPa) diffundeert zuurstof naar de haarvaten en wordt in de rode bloedcellen hemoglobine omgezet in oxihemoglobine. Bij deze evenwichtsreactie komen H+-ionen vrij. Deze H+-ionen stimuleren de omzetting van waterstofcarbonaat-ionen in koolstofdioxide.

hemoglobine ↔ oxihemoglobine
O2 + HHb ↔ H+ + HbO2

waterstofcarbonaationen ↔ koolstofdioxide
H2CO3 ↔ HCO3- + H+ ↔ CO2 + H2O


persoonlijke score

history

advertentie

advertentie

© 2020 Leon Dahmen biodoen Den Haag