Je gaat aan de slag met Vivo. In de leerboeken van Vivo vind je alles wat je nodig hebt voor je eindexamen. Ook leer je wat het belang van biologie is voor jou, jouw familie, de maatschappij en onze planeet.
ThiemeMeulenhoff is een educatieve uitgeverij die zich inzet voor het voortgezet onderwijs en beroepsonderwijs. De mensen van ThiemeMeulenhoff zijn er voor onderwijsprofessionals – met ervaring, expertise en doeltreffende leermiddelen. Ontwikkeld in doorlopende samenwerking met de mensen in het onderwijs om samen het onderwijs nog beter te maken. We ontwikkelen lesmethodes die goed te combineren zijn met andere leermiddelen, naar eigen inzicht aan te passen en bewezen effectief zijn. En natuurlijk worden al onze lesmethodes zo duurzaam mogelijk geproduceerd. Zo bouwen we samen met de mensen in het onderwijs aan een mooie toekomst voor de volgende generatie.
Samen leren vernieuwen.
www.thiememeulenhoff.nl
ISBN 978 90 06 992 182 Eerste druk, eerste oplage, 2026
� ThiemeMeulenhoff, Amersfoort, 2026
Alle rechten voorbehouden. Tekst- en datamining, AItraining en vergelijkbare technologieën niet toegestaan. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 j° het Besluit van 23 augustus 1985, Stbl. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie (PRO), Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp (www.stichting-pro.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet) dient men zich tot de uitgever te wenden. Voor meer informatie over het gebruik van muziek, film en het maken van kopieën in het onderwijs zie www.auteursrechtenonderwijs.nl.
De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.
Deze uitgave is volledig CO2-neutraal geproduceerd.
Het voor deze uitgave gebruikte papier is voorzien van het FSC®-keurmerk. Dit betekent dat de bosbouw op een verantwoorde wijze heeft plaatsgevonden.
In Vivo vind je alles wat je nodig hebt voor de voorbereiding op je examen. Hieronder zie je alle onderdelen van een hoofdstuk uitgelegd.
STARTEN MET HET HOOFDSTUK
• Het hoofdstuk start met de grote vraag
Deze vraag ga je aan de hand van het hoofdstuk beantwoorden.
• De hoofdstukvraag staat in een overzichtstekening: het grote plaatje.
Daarin zie je de samenhang met andere hoofdstukken en de belangrijkste zaken van dit hoofdstuk om te onthouden.
• In de eerste paragraaf ontdek je waarom het onderwerp van het hoofdstuk belangrijk is, voor jouw leven én onze planeet. Ook ontdek je hoe het onderwerp samenhangt met andere onderwerpen in de biologie.
WERKEN MET DE PARAGRAFEN
• Bij de paragraaftitel zie je aan de iconen welke hoofdpunten uit het grote plaatje in de paragraaf terugkomen.
• Aan de leerdoelen zie je wat je in deze paragraaf gaat leren.
• Bij de practica ga je zelf iets onderzoeken: je docent bepaalt welke je gaat doen. Je vindt deze online.
• In de practica en opdrachten oefen je ook met verschillende vaardigheden die nodig zijn voor je examen. Bijvoorbeeld met een microscoop werken of tabellen gebruiken. Hiervoor zijn online vaardigheidskaarten te vinden.
• De paragraaf begint met een startopdracht. In deze opdracht ga je meteen actief aan de slag met het onderwerp van de paragraaf. Zo ontdek je wat je al weet en begrijp je de stof sneller en beter.
WERKEN IN HET BOEK OF ONLINE
Je kunt aan de slag met je leeropdrachtenboek en een schrift, of online. In je boek vind je alles wat je nodig hebt: theorie en opdrachten. Deze staan natuurlijk ook online, plus handige extra’s.
Boek
• Theorie
• Opdrachten
• Examenvoorbereiding
Online
• Theorie
• Opdrachten
• Examenvoorbereiding
• Verder oefenen op maat (Herhaling en Plus)
• Practica en vaardigheidskaarten
• Kennistoets en proeftoets
WERKEN MET DE PARAGRAFEN
• In de theorie zie je blauwgedrukte woorden: de belangrijkste begrippen
• In groene kaders staan weetjes. Je ziet bijvoorbeeld hoe het onderwerp van de paragraaf terugkomt in het dagelijks leven.
• Iedere paragraaf heeft acht basisopdrachten. Daarna is er een Terugkijkopdracht om te zien of je de leerdoelen al beheerst. Wat gaat goed en waar moet je nog aan werken?
• Online krijg je na de basisopdrachten een advies op maat om verder te oefenen: Herhaling of Plus. In het boek zie je ook altijd een herhaalopdracht en een plusopdracht
je en een
• Bij de opdrachten staat soms een icoon.
Staat bij opdrachten waar je
Staat bij opdrachten waar je samenwerkt met klasgenoten.
Staat bij opdrachten waar je iets moet doen. Leren door te doen!
Staat bij opdrachten waar je kritisch nadenkt.
ALLES IN SAMENHANG
• Je kijkt terug op het grote plaatje. Begrijp je de verbanden en kun je de hoofdstukvraag beantwoorden met wat je hebt geleerd?
• Aan je docent kun je ook een samenvatting van het hoofdstuk vragen.
• Wil je verder oefenen? Met de afsluitende examenopgave in de Examenparagraaf oefen je de stof uit het huidige en andere hoofdstukken in combinatie.
• Met de online kennistoets en proeftoets controleer je of je de theorie goed hebt geleerd.
EXAMENPARAGRAAF
• Hier vind je eindexamenopgaven die horen bij de theorie van het hoofdstuk. Bij elke paragraaf die over eindexamenstof gaat, horen één of meer opgaven. Ook is er een grote examenopgave waarin de stof van meerdere hoofdstukken wordt gecombineerd. Bij sommige paragrafen met SE-stof staan ook examenopgaven waarmee je kunt oefenen, omdat die stof verband houdt met de stof die bij het eindexamen hoort.
• Een deel van de opgaven komt uit de Examenbundel, deze opdrachten hebben een hint
INHOUD
4.5 Transport van gassen .............................................................
VAARDIGHEDEN
- Biologische tekening maken - Microscopisch preparaat maken - Werken met de microscoop
4.1 Ademhaling in samenhang
Ademhalen is essentieel voor het functioneren van je lichaam. Je ademhaling heeft een belangrijke rol bij spreken, zingen, lachen en je lichamelijke conditie. Dankzij ademhaling krijgen je cellen zuurstof. In dit hoofdstuk leer je hoe je ademhaalt en hoe de ademhaling wordt geregeld. In het grote plaatje zie je welke hoofdstukvraag en essenties daarbij centraal staan, welke verbanden er zijn met andere onderwerpen en hoe dit terugkomt in het eindexamen.
Stofwisseling in organismen H10
Ecosystemen H12
Zenuwstelsel en beweging H6
Welke verbanden zijn er?
Hoe krijgen cellen zuurstof en hoe raken ze koolstofdioxide kwijt?
Circulatiestelsel H14
Bron 1 Het grote plaatje
Waar komt dit terug in het examen?
Subdomein O1, O2, M2
In de longblaasjes vindt gaswisseling plaats
Waar draait het in dit hoofdstuk om?
Hersenen sturen de spieren voor ademhaling aan
Hemoglobine en bloed spelen een belangrijke rol bij gaswisseling
Leefstijl, conditie en gezondheid beïnvloeden hoe je ademhaalt
1
Lachen is gezond
Iedereen lacht, de een wat vaker dan de ander. Soms lach je om een grappige opmerking, een onverwachte situatie of gewoon omdat je je goed voelt. Lachen lijkt iets heel simpels, maar lachen is complex gedrag waarbij je lichaam en hersenen nauw samenwerken. In deze opdracht onderzoek je welke invloed lachen op je lichaam heeft.
TIP Als je geen geschikt filmpje kunt vinden, scan dan de QR-code en bekijk het filmpje ‘The weirdest laugh ever’.
Activeer je voorkennis over de invloed van lachen op je lichaam. Werk in groepjes van drie tot vier leerlingen. Doe het zo:
• De onderzoeksvraag bij deze opdracht is: wat is de invloed van lachen op de ademhalingsfrequentie en hartslag?
Stel een hypothese op bij deze onderzoeksvraag. Geef aan waarom je dit verwacht.
• Voor het lachen. Ga rustig zitten en meet gedurende één minuut het aantal ademhalingen en meet daarna gedurende één minuut je hartslag. Een ademhaling bevat één in- en uitademing. Je hartslag kun je via je pols tellen.
• Tijdens het lachen. Kijk gezamenlijk naar een grappig filmpje en zorg dat je minimaal dertig seconden echt lacht.
• Direct na het lachen. Meet weer het aantal ademhalingen en je hartslag gedurende één minuut.
a Wat verandert er aan je ademhaling tijdens het lachen?
b Wat is het effect van het lachen op je hartslag?
c Kijk naar de hypothese die je hebt opgesteld.
In welke mate komen de resultaten overeen met je verwachting?
HET GROTE PLAATJE
2 Ademhaling
In het grote plaatje zie je links dat het onderwerp van dit hoofdstuk in verband staat met vier onderwerpen uit andere hoofdstukken.
a Wat zijn deze verbanden?
Noteer per onderwerp je antwoord in een of meer volledige zinnen.
b In het grote plaatje zie je rechts de vier essenties van dit hoofdstuk. Wat weet je al hierover uit de onderbouw?
Beantwoord de volgende vragen.
1 In de longblaasjes vindt gaswisseling plaats. Welk gas gaat van de longen naar het bloed? En welk gas gaat van het bloed naar de longen?
2 Over je ademhaling hoef je niet na te denken, dat gaat vanzelf. Hoe heet het deel van de hersenen dat hiervoor zorgt?
3 Welke bloedcellen zijn betrokken bij het transport van zuurstof in het lichaam?
4 Bij mensen met astma zijn de longen gevoelig voor allerlei stoffen in de lucht. Hierdoor vernauwen de luchtwegen zich. Welk effect heeft dit op de gaswisseling?
c Dit hoofdstuk draait om de vraag Hoe krijgen cellen zuurstof en hoe raken ze koolstofdioxide kwijt?
Noteer je voorlopige antwoord op deze vraag in enkele volledige zinnen.
d Bekijk nogmaals de hoofdstukvraag en de vier essenties.
Welke zeven organisatieniveaus horen bij dit hoofdstuk?
THEMAOPDRACHTEN
3 De 4-7-8-ademhaling
Je ademhaling heeft een directe invloed op hoe je je voelt. Wanneer je gestrest bent, verloopt je ademhaling snel en oppervlakkig. Hierop reageert je zenuwstelsel, waardoor je nog meer gespannen wordt. De 4-7-8-ademhaling is een eenvoudige ademhalingstechniek die helpt om stress te verminderen en je lichaam zich te laten ontspannen.
Bij deze techniek adem je vier seconden in, houd je je adem zeven seconden vast en adem je acht seconden uit. De methode is gebaseerd op ademhalingsoefeningen uit yoga en wordt vaak gebruikt om beter te slapen, angst te verminderen en meer focus te krijgen.
a Noteer hoe je je op dit moment voelt: ontspannen, gespannen, gestrest, ‘gewoon’, …
b Scan de QR-code en bekijk het filmpje over de 4-7-8-ademhaling. Haal gedurende vijf minuten adem volgens deze methode.
c Beantwoord de volgende vragen.
1 Welk verschil is er in ontspanning of stressniveau als je jezelf voor en na de oefening vergelijkt?
2 Het kan lastig zijn om je adem gedurende zeven seconden vast te houden. Geef hiervoor een verklaring.
3 Welke veranderingen heb je gemerkt in je hartslag, ademhalingsfrequentie of lichaamsfuncties tijdens de oefening?
4 Zou je de 4-7-8-ademhaling blijven gebruiken in je dagelijks leven? Waarom wel of niet?
d Het advies is om in te ademen door je neus en uit te ademen door je mond.
Noem twee redenen waarom inademen door je neus beter is dan door je mond.
e Kun je door het toepassen van de 4-7-8-ademhaling je longcapaciteit vergroten?
Leg je antwoord uit.
MEER THEMAOPDRACHTEN
Online vind je nog enkele themaopdrachten bij dit hoofdstuk. Deze grote opdrachten gaan over stof uit meerdere paragrafen en vragen om onderzoeksvaardigheden en/of creativiteit.
4.2 Gaswisselingsorganen en hun werking
Aan het eind van deze paragraaf kun je:
• uitleggen hoe het ademhalingsstelsel samenwerkt met het bloedvatenstelsel.
• de functie en werking van delen van de luchtwegen herkennen en benoemen.
• beschrijven hoe de bouw van het ademhalingsstelsel zorgt voor een optimale gaswisseling.
• het belang van dissimilatie voor de energievoorziening toelichten.
Bij deze paragraaf hoort de practicumopdracht Longweefsel onder de microscoop. Overleg met je docent of je dit practicum gaat uitvoeren.
STARTOPDRACHT
1 Ademhalingsstelsel
In de onderbouw heb je geleerd dat het ademhalingsstelsel ervoor zorgt dat je lichaam zuurstof krijgt en koolstofdioxide kwijtraakt. Dit is belangrijk, omdat je cellen zuurstof nodig hebben om energie te maken. Het hart en de bloedvaten spelen hierbij ook een belangrijke rol.
Activeer je voorkennis over het ademhalingsstelsel.
Van je docent krijg je een werkblad bij deze opdracht.
Bekijk de afbeelding op het werkblad en maak onderstaande opdrachten. Je kunt hierbij Binas tabel 83A gebruiken.
a Benoem de organen in de afbeelding op het werkblad.
b Teken de longen op de juiste plek op het werkblad.
c Kleur op het werkblad plaatsen met zuurstofrijk bloed rood en met zuurstofarm bloed blauw. Het hart is al ingekleurd.
THEORIE
Ademhaling en bloedsomloop
Je speelt met je team een spannende sportwedstrijd om het kampioenschap. Het tempo ligt hoog, je rent, sprint en geeft alles wat je hebt. Na afloop sta je hijgend met een rood hoofd op het veld en voelt je lichaam warm aan. Of je nu intensief sport of ontspannen op de bank ligt, je lichaam heeft altijd zuurstof nodig. Tijdens inspanning is die behoefte echter veel groter en zonder efficiënte gaswisseling raakt je lichaam snel vermoeid. Zuurstof speelt een belangrijke rol bij het leveren van energie. Bij grote inspanning stijgt de vraag naar zuurstof en versnellen ademhaling en hartslag om voldoende zuurstof naar de cellen in weefsels en organen te brengen. In de cellen gaat de zuurstof naar de mitochondriën, de organellen die energie leveren. Schiet de zuurstoftoevoer tekort, dan kan het lichaam niet genoeg energie vrijmaken, wat leidt tot uitputting in de spieren. Door de ademhaling en de hartslag aan te passen, wordt de homeostase van het inwendig milieu gehandhaafd.
Een goed werkend ademhalingssysteem is dus essentieel om zuurstof (O2) op te nemen en energie te leveren. Hoe beter de conditie, hoe efficiënter het lichaam zuurstof opneemt en gebruikt en hoe langer een inspanning is vol te houden. Verbranding kan alleen plaatsvinden als brandstof en zuurstof aanwezig zijn. Brandstof komt het lichaam binnen via voeding en zuurstof via ademhaling.
Zuurstof beweegt van het uitwendig naar het inwendig milieu; koolstofdioxide (CO2) dat cellen afgeven aan het bloed beweegt de andere kant op. Deze uitwisseling van gassen tussen inwendig en uitwendig milieu wordt gaswisseling genoemd en is mogelijk dankzij de ademhaling
Gaswisseling verloopt via diffusie: de beweging van stoffen van een plek met een hoge concentratie naar een plek met een lage concentratie, zonder dat daar energie voor nodig is. Diffusie verloopt sneller bij een groter concentratieverschil, een kleinere diffusieafstand en een groter oppervlak.
Het ademhalingsstelsel en de bloedsomloop werken samen om zuurstof door het lichaam te vervoeren en koolstofdioxide af te voeren. Bij het inademen komt zuurstof in de longen, vanwaar het diffundeert naar het bloed. Dit zuurstofrijke bloed komt via de bloedsomloop in de organen en spieren terecht (bron 1), waar zuurstof wordt afgegeven en koolstofdioxide wordt opgenomen. Dit koolstofdioxiderijke bloed keert terug naar de longen, waar CO2 diffundeert naar de longblaasjes en wordt uitgeademd.
buitenlucht
Legenda: lucht organen
zuurstofarm zuurstofrijk
Bron 1 Verband tussen de ademhaling en de bloedsomloop
Luchtwegen
Het ademhalingsstelsel bestaat uit de neusholte, keelholte, luchtpijp met vertakkingen en de longen, omgeven door het longvlies. Bovenaan de luchtpijp bevindt zich het strottenhoofd. Al deze organen samen vormen de luchtwegen (bron 2, Binas tabel 83A).
Via de neus-, mond- en keelholte stroomt lucht de longen in. De luchtpijp verbindt de longen met de keel- en mondholte en vertakt zich vlak boven het hart in twee bronchiën (enkelvoud: bronchus), één naar elke long. De luchtpijp en de bronchiën bestaan uit stevig bindweefsel met kraakbeenringen die de luchtwegen openhouden.
De bronchiën vertakken zich steeds verder tot ze eindigen in longtrechtertjes, waaraan de longblaasjes zitten. De longen bevatten in totaal 500 tot 600 miljoen longblaasjes.
De longblaasjes zijn de functionele eenheden van het ademhalingsstelsel: hier vindt de gaswisseling plaats. De wand van een longblaasje is slechts één cellaag dik en ze zijn omgeven door een haarvatennetwerk.
Hierdoor wordt aan de voorwaarden voor snelle diffusie voldaan, wat een efficiënte uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide mogelijk maakt (bron 2).
rechterlong
bronchus
slokdarm
luchtpijp
aorta
slokdarm
bloedvaten
longblaasje
wand van het haarvat
haarvat
aorta
bronchus
kraakbeenstuk
wand van het longblaasje
rode bloedcel
Bron 2 De onderdelen van het ademhalingsstelsel
lucht
= stroomrichting van het bloed
Bij elke ademhaling komt lucht van buiten in je longen. Deze lucht kan vervuilende deeltjes, bacteriën en virussen bevatten. De longen zijn goed aangepast aan zuurstofopname, maar daardoor ook kwetsbaar. Omdat het warm en vochtig in de longen is, kunnen bacteriën en virussen zich er gemakkelijk vermenigvuldigen, wat de kans op infecties vergroot.
Om het binnendringen van ziekteverwekkers te voorkomen, hebben de luchtwegen een verdedigingssysteem. De binnenkant is bekleed met trilhaarepitheel met slijmcellen (bron 3). Vuil en ziekteverwekkers blijven in het slijm hangen en worden door de trilhaartjes in de richting van de keel verplaatst, waar ze worden doorgeslikt en in de maag onschadelijk gemaakt.
Inademen via de neus is beter dan via de mond. De neusholte heeft drie functies: de lucht wordt verwarmd, bevochtigd en gefilterd. Verwarming en bevochtiging voorkomen dat de slijmvliezen uitdrogen en houden de trilhaartjes functioneel. De filtering door neusharen en slijm vangt stofdeeltjes en ziekteverwekkers op voordat ze dieper de luchtwegen bereiken. Als je door je mond ademhaalt, sla je deze beschermlaag over.
neusholte
mondholte
keelholte
Bron 3 Trilhaarepitheel in de luchtwegen
Dissimilatie
De energie die het lichaam gebruikt, komt vrij tijdens verbranding, ook wel aerobe dissimilatie genoemd. Tijdens dit proces worden energierijke stoffen in de mitochondriën met behulp van zuurstof afgebroken, waarbij energie vrijkomt. Die energie wordt gebruikt voor cellulaire processen zoals de opbouw van nieuwe moleculen, het vervoer van stoffen en onderhoud en herstel van cellen. Tijdens inspanning verbruiken spieren bijzonder veel energie (bron 4). Aerobe dissimilatie kan alleen plaatsvinden wanneer zowel brandstof als zuurstof aanwezig is.
luchtpijp
slijm met vuiltjes
trilharen slijmcel
bronchiën
dekweefselcel
ademhaling
je lichaam in je lichaam uit
zuurstof (uit de lucht)
glucose (uit voedsel)
koolstofdioxide (in uitgeademde lucht) energie (om te bewegen)
water
Bron 4 Aerobe dissimilatie
CONTEXT
Wat gebeurt er bij een verkoudheid?
Niezen, hoesten en een loopneus zijn symptomen van een verkoudheid, die je gemiddeld twee tot vijf keer per jaar oploopt; jonge kinderen zelfs tot tien keer. Verkoudheid start met een verkoudheidsvirus dat je lichaam binnenkomt via je neus of mond. Het virus vermenigvuldigt zich snel in de slijmvliezen aan de binnenkant van je neus en keel. Zodra je afweersysteem een virus herkent, grijpt het in. Dit zorgt voor opzwellen van de slijmvliezen en extra slijmproductie. Je lichaam reageert als volgt:
Bron 5 Niezen om je te ontdoen van een verkoudheidsvirus
• Je niest om het virus en slijm uit je neus te schieten.
• Je hoest om je keel vrij te maken.
• Je krijgt een loopneus om slijm met het virus naar buiten te laten lopen. Meestal ben je binnen een week weer beter. En voor het specifieke virus dat de verkoudheid veroorzaakte, ben je voortaan immuun. Er zijn echter wel ruim 200 verschillende virussen die verkoudheid veroorzaken.
OPDRACHTEN
2 Adem in, adem uit
Controleer je theoriekennis.
a Geef aan welk begrip op de lege plaats hoort.
Kies uit: dissimilatie | energie | gaswisseling | koolstofdioxide | verbranding | zuurstof
1 In de cellen van je lichaam vindt plaats.
2 Een vorm hiervan is , ook wel aerobe dissimilatie genoemd.
3 Dit proces levert de die je lichaam nodig heeft.
4 De brandstof hiervoor krijg je binnen door te eten, de krijg je binnen door te ademen.
5 Als afvalproduct adem je uit.
6 Het opnemen van zuurstof en het afgeven van koolstofdioxide heet
b Wat is de belangrijkste functie van de trilhaartjes in combinatie met slijm in de luchtwegen?
A het regelen van de temperatuur van de ingeademde lucht
B het transport van lucht naar de longen
C het vastleggen en afvoeren van stofdeeltjes en micro-organismen
c De longblaasjes zijn aangepast aan een optimale gaswisseling.
Noem drie kenmerken van hun bouw waardoor gaswisseling in de longblaasjes zeer efficiënt kan plaatsvinden.
d Waarom is het belangrijk dat de lucht wordt opgewarmd voordat ze de longen bereikt?
Onderdelen van de ademhaling
Bekijk de gaswisselingsorganen in de afbeelding.
= stroomrichting van het bloed
Neem de nummers 1 t/m 8 over en noteer er de juiste namen achter. Kies uit: bloedvaten | bronchus | haarvat | longblaasje | luchtpijp | rechterlong | rode bloedcel | wand van het longblaasje
4
Ademhaling en hartslag
Tijdens zware inspanning versnelt zowel de ademhaling als de hartslag.
a Leg uit wat een versnelde ademhaling betekent voor de opname van zuurstof in de longen.
b Leg uit hoe een versnelde hartslag bijdraagt aan het transport van zuurstof naar de spieren.
c Leg uit hoe deze twee reacties samen een efficiëntere verbranding veroorzaken dan alleen versnellen van de ademhaling of alleen versnellen van de hartslag.
5 Zuurstofvoorziening van het longweefsel
Ademhaling zorgt ervoor dat stoffen het lichaam binnenkomen en weer verlaten.
Bekijk de afbeelding en beantwoord de vragen. Gebruik ook Binas tabel 83C.
ademhaling
voedsel vertering uitscheiding warmte afvalstoffen ureum, water ontlasting
a Welke stoffen komen door ademhaling het lichaam binnen en welke gaan naar buiten?
b Het lichaam gebruikt niet alle ingeademde stoffen. Welke stof gebruikt het lichaam wel en welke niet?
c Leg uit dat het ademhalingsstelsel niet zonder de bloedsomloop kan werken.
6 Huidademhaling bij de kikker
Bij de mens vindt gaswisseling plaats in de longen. Maar niet bij elk organisme is dit het geval. Bij de kikker bijvoorbeeld is de huid dun en doorlaatbaar voor gassen. Welke twee voorwaarden zijn essentieel om gaswisseling via de huid efficiënt te laten verlopen?
Longblaasjes
De longblaasjes hebben samen een zeer groot oppervlak en bestaan uit slechts één cellaag, wat gunstig is voor gaswisseling. Tegelijkertijd zou deze bouw kunnen leiden tot uitdroging van het longweefsel.
Leg uit hoe de bouw en werking van het ademhalingsstelsel ervoor zorgen dat het longweefsel niet uitdroogt.
Betrek in je antwoord:
• de weg die de ingeademde lucht aflegt;
• de rol van slijmvliezen;
• het belang van vocht voor het functioneren van de longblaasjes.
8 Longoppervlak
Er zijn naar schatting 300.000.000 longblaasjes per long. Elk longblaasje heeft een oppervlak van 0,15 mm2
TIP Maak deze opdracht met een klasgenoot om nieuwe inzichten van elkaar op te doen.
a Hoe groot is hetoppervlak van beide longen samen in m2?
b Vergelijk dit oppervlak met het oppervlak van het klaslokaal.
Wat is groter, het klaslokaal of je longoppervlak?
c Stel dat het longoppervlak ongeveer half zo groot zou zijn.
Wat zou dit betekenen voor de zuurstofopname?
d Je loopt de trap op van de begane grond naar de tweede verdieping.
Bedenk minimaal vijf verschillen die je daarbij ervaart als je longoppervlak half zo groot zou zijn.
9 Anemie en aerobe dissimilatie
Bij mensen met ernstige bloedarmoede (anemie) bevat het bloed te weinig hemoglobine.
Dit heeft gevolgen voor hun uithoudingsvermogen.
a Beschrijf de chemische reactie van aerobe dissimilatie.
b Leg uit wat het gevolg hiervan is voor de aerobe dissimilatie in de spiercellen en verklaar waarom deze mensen snel vermoeid raken bij inspanning.
Neusspray
Een vervelend symptoom bij verkoudheid is een verstopte neus, waardoor je niet goed kunt ademhalen. Bij de drogist of apotheek kun je hiervoor neusspray met xylometazoline kopen.
Dit middel zorgt ervoor dat de bloedvaten in de neus vernauwen. Lees de context Wat gebeurt er bij een verkoudheid?
a Leg uit hoe het vernauwen van de bloedvaten in het neusslijmvlies de klachten van een verstopte neus kan verminderen.
b In de bijsluiter van de neusspray staat dat je het middel maar zeven dagen achter elkaar mag gebruiken.
Ga met een klasgenoot op zoek naar de reden hiervoor.
Doe het zo:
• Gebruik als bronnen de sites apotheek.nl en kno.nl.
• Bekijk allebei een website en zoek relevante informatie over neusspray met xylometaxoline.
• Wissel uit wat jullie hebben gevonden en formuleer samen een antwoord.
11 Terugkijken
In de tabel zie je welke opdrachten bij welke leerdoelen horen. De basisopdrachten heb je net gemaakt. Oefenen A en B vind je online.
Leerdoel
1. Je kunt uitleggen hoe het ademhalingsstelsel samenwerkt met het bloedvatenstelsel.
Basisopdrachten Oefenen A Oefenen B
2. Je kunt de functie en werking van delen van de luchtwegen herkennen en benoemen. 2, 3, 5, 6, 7 13 16, 17
3. Je kunt beschrijven hoe de bouw van het ademhalingsstelsel zorgt voor een optimale gaswisseling.
2, 6, 7, 8 14 17, 18
4. Je kunt het belang van dissimilatie voor de energievoorziening toelichten. 2, 9 15 17
a Noteer per leerdoel enkele hoofdzaken die je hebt geleerd. Deze heb je later nodig bij de paragraaf Alles in Samenhang
b Hoe heb je de basisopdrachten gemaakt?
Noteer per leerdoel je score. Kies uit 0, – –, –, + of ++.
Bij deze paragraaf hoort de practicumopdracht Je eigen longvolume meten met de spirometer. Overleg met je docent of je dit practicum gaat uitvoeren.
STARTOPDRACHT
1 Adem in
In de onderbouw heb je geleerd dat ademhaling onbewust verloopt en wordt aangestuurd door het ademcentrum.
Activeer je voorkennis over de ademhaling.
1 hart
2 zintuigcellen
3 hersenstam
4 middenrif
5 tussenribspier
a Van je docent krijg je het werkblad dat bij deze opdracht hoort. Bekijk de afbeelding op het werkblad en maak de opdrachten.
Je mag hierbij Binas gebruiken.
1 Benoem de organen in de afbeelding. Noteer op het werkblad de cijfers van de legenda op de juiste plek.
2 Bij welk nummer bevindt zich het ademhalingscentrum?
b In het zwembad probeer je zo lang mogelijk onder water te blijven, maar op een gegeven moment ga je toch naar boven om adem te halen.
Hoe komt het dat je niet heel lang je adem kunt inhouden?
c Wat is de functie van het ademcentrum?
d Na een flinke inspanning, zoals hardlopen, is het moeilijk om je adem lang in te houden.
Leg uit hoe dit komt.
THEORIE
Adem in, adem uit
Of je nu actief aan het sporten bent of in bed ligt te slapen, de gaswisseling gaat altijd door. Je longen zijn via een vrij lange, smalle luchtpijp met de buitenwereld verbonden. Zonder actieve adembewegingen (in- en uitademen) zou gaswisseling te traag verlopen: de weg is te lang.
Lucht stroomt de longen in en uit, doordat je in- en uitademt. De bewegingen bij de in- en de uitademing noem je ventilatiebewegingen. Bij de inademing vergroot je je borstkas. De longen worden daardoor ook groter. Dat gebeurt met twee elastische vliezen die om de longen zitten: het borstvlies en het longvlies. Samen noem je ze de longvliezen. Het borstvlies zit aan de binnenkant van de borstkas vast, het longvlies aan de buitenkant van de longen (bron 1).
Tussen het borstvlies en het longvlies bevindt zich een zeer smalle ruimte met een dun laagje vocht. Deze ruimte is de pleuraholte, ook wel de interpleurale ruimte genoemd.
Door de onderdruk in deze ruimte blijven de vliezen tegen elkaar aan liggen, waardoor de longen de bewegingen van de borstkas volgen.
borstbeen
ribben
tussenribspieren long
Bron 1 De longen met het borstvlies en het longvlies
borstvlies longvlies
middenrif
tussenribspier borstvlies longvlies
rib
pleuraholte
pleuraholte
Bij het inademen (bron 2) gebeurt achtereenvolgens:
• De middenrifspier trekt samen, waardoor hij platter wordt en de tussenribspieren trekken samen, waardoor de borstkas omhoog beweegt.
• Het volume van de borstholte wordt hierdoor groter.
• De luchtdruk in de longen neemt af en wordt lager dan de luchtdruk buiten het lichaam.
• Door het luchtdrukverschil stroomt lucht via je neus of mond naar binnen, vervolgens via de luchtpijp en de bronchiën naar de longblaasjes (alveoli).
De middenrifspier en de tussenribspieren die in- en uitademen mogelijk maken noem je ademhalingsspieren.
Uitademen (bron 2) gaat in rust vanzelf. De ademhalingsspieren ontspannen zich, de borstholte wordt kleiner en de druk in de longen stijgt, waardoor lucht naar buiten stroomt. Blazen en fluiten zijn actieve vormen van uitademen, waarbij je ook je buikwand aanspant.
lucht stroomt naar binnen
borstkas zet uit
lucht stroomt naar buiten
zakt
middenrif spant aan en longen bewegen naar beneden
middenrif ontspant en longen bewegen terug naar boven tussenribspieren middenrif inademing uitademing
Bron 2 De inademing en uitademing
De capaciteit van je longen
De hoeveelheid lucht die in de longen past, noem je de longcapaciteit. Die verschilt per persoon. De longcapaciteit kun je meten met een spirometer. Bij zo’n onderzoek ademt een proefpersoon door een buis die is aangesloten op een computer. De computer analyseert de hoeveelheden in- en uitgeademde lucht. Zo krijg je meerdere waarden die een beeld geven van iemands longcapaciteit en de longfunctie, de werking van de longen. Deze waarden noem je de longvolumes. Als een volwassene rustig ademhaalt, ademt hij gemiddeld 0,5 liter lucht in en uit. Dat noem je het ademvolume (VT) (bron 3).
Bij de bepaling van iemands longcapaciteit is vooral de vitale capaciteit (VVC) een belangrijke waarde. Dat is de hoeveelheid lucht die je na maximale uitademing in één ademhaling maximaal kunt inademen of de hoeveelheid lucht die je na een maximale inademing maximaal kunt uitademen. Deze waarde verschilt per persoon en is afhankelijk van lichaamsbouw, leeftijd en conditie. Als een volwassene eerst zo diep mogelijk inademt en dan weer normaal uitademt (VIC), ademt hij ongeveer 3,5 liter lucht uit. Wanneer hij hierna nog verder geforceerd uitademt, perst hij nog ongeveer 1,5 liter lucht uit zijn longen (VUR). De vitale capaciteit is dan: 3,5 + 1,5 = 5 liter.
Na een geforceerde ademhaling bevindt zich nog steeds een restje lucht in je longen, want die kun je nooit helemaal leegpersen. Dit restvolume (VREST) bedraagt ongeveer 1 liter. Met deze getallen kun je de totale longcapaciteit (VTC) berekenen: VTC = VVC + VREST = 5 + 1 = 6 liter.
borstkas
tijd (seconde)
Bron 3 Longvolumes van een gezonde volwassene
1 ademvolume in rust (VT)
2 inademingsreservevolume (VIR)
3 inademingscapaciteit (VIC)
4 uitademingsreservevolume (VUR)
5 restvolume (VREST)
6 vitale capaciteit (VVC)
7 totale longcapaciteit (VTC)
Dode ruimte
In een groot deel van de luchtwegen kan geen gaswisseling plaatsvinden. Je noemt dit deel de dode ruimte (bron 4). Alleen in de longblaasjes vindt gaswisseling plaats. Bij elke rustige ademteug van 0,5 liter bereikt ongeveer 0,35 liter verse lucht de longblaasjes. De overige 0,15 liter blijft achter in de dode ruimte. Bij een volgende ademhaling komt deze lucht weer terug in de longen. Het voordeel hiervan is dat deze lucht al voorverwarmd en bevochtigd is. Het nadeel is dat deze lucht meer koolstofdioxide en minder zuurstof bevat.
na uitademing van 500 mL na inademing van 500 mL
150 mL gebruikte lucht in dode ruimte
totaal 2400 mL in longblaasjes
350 mL verse lucht 2400 mL
150 mL uit dode ruimte
totaal 2900 mL in longblaasjes
Bron 4 Dode ruimte. Na uitademing blijft 150 mL lucht achter in de dode ruimte (luchtwegen zonder gaswisseling). Bij de volgende inademing van 500 mL komt deze lucht als eerste terug in de longblaasjes, gevolgd door 350 mL verse buitenlucht.
Leefstijl en omgevingsfactoren
De longfunctie kun je beïnvloeden door leefstijl en omgevingsfactoren. Regelmatig intensief bewegen heeft een gunstig effect op de longfunctie, omdat de ademhalingsspieren sterker worden en de ventilatie efficiënter verloopt. Roken heeft een nadelig effect op de longfunctie. Schadelijke stoffen in rook beschadigen de luchtwegen en longblaasjes, waardoor de gaswisseling minder efficiënt wordt. Ook omgevingsfactoren spelen een rol. Luchtverontreiniging kan de luchtwegen irriteren. Op grote hoogte is de hoeveelheid zuurstof in de lucht lager, waardoor het lichaam sneller en dieper gaat ademen..
Blijven ademen
Het ademcentrum in de hersenstam regelt de ademhaling automatisch. Een groep zenuwcellen met chemoreceptoren meet voortdurend de koolstofdioxideconcentratie en pH van het bloed (bron 5). CO2 is de belangrijkste prikkel: een stijgende CO2-concentratie verlaagt de pH, en zowel de hogere CO2 als de lagere pH stimuleert het ademcentrum om de ademhaling te versnellen en te verdiepen. Daalt de CO2-concentratie, dan remt het ademcentrum de ademhaling juist af. Daarnaast meten cellen in de halsslagader en aorta de zuurstofconcentratie. Een dalend zuurstofgehalte is een zwakkere prikkel voor het ademcentrum dan CO2 en pH. Dat CO2 de belangrijkste prikkel is, merk je op twee manieren. Als je een paar keer heel diep ademhaalt, daalt de CO2-concentratie zo sterk, dat de volgende inademing even op zich laat wachten. Houd je je adem een minuut in, dan is de eerste reactie een diepe uitademing: de opgehoopte CO2 moet het lichaam uit. Van een ernstig zuurstoftekort is in zo’n korte tijd nog geen sprake.
ademcentrum
chemoreceptoren
tussenribspieren
ribben zenuwen
chemoreceptoren
tussenribspieren
middenrif
CONTEXT
Vapen en je longen
Vapen lijkt onschuldig: een wolkje damp dat lekker smaakt en snel vervliegt. Maar wat gebeurt er eigenlijk in je longen als je die damp inademt? Als je vapet, breng je lucht met allerlei chemische stoffen in je longen. De smaakstoffen in vapes zijn vaak giftig en sommige zelfs kankerverwekkend. Ze bevatten nicotine en chemische stoffen, zoals propyleenglycol en glycerine. Deze stoffen komen diep in je longen terecht, precies daar waar belangrijke gaswisseling plaatsvindt. Dat is niet zonder gevolgen.
• Verslavende nicotine zorgt ervoor dat de bloedvaten rondom je longblaasjes vernauwen. Dit zorgt voor minder bloedstroming en daardoor minder gaswisseling.
• Chemische stoffen zoals propyleenglycol en glycerine kunnen je longen irriteren en ontstekingen veroorzaken.
• De chemische stoffen tasten de trilhaartjes in je luchtwegen aan. Hierdoor vermindert hun beschermende functie en blijven slijm en viezigheid in je luchtwegen zitten. Ook dit verhoogt het risico op ontstekingen.
• Kwetsbare longblaasjes kunnen schade oplopen, waardoor er minder zuurstofopname kan plaatsvinden.
Kortom, vapen kan je gaswisseling behoorlijk in de weg zitten. Die wolkjes lijken onschuldig, maar kunnen je longen blijvend beschadigen.
OPDRACHTEN
2 Ademhalingsspieren en longcapaciteit
Controleer je theoriekennis.
a Geef aan welk begrip op de lege plaats hoort.
Je houdt enkele woorden over.
Kies uit: dode ruimte | geen ademhalingsspieren | koolstofdioxide | middenrif | restvolume | roken | totale longcapaciteit | tussenribspieren | vitale capaciteit | zuurstof
1 Als je een ballon opblaast, span je je aan.
2 De hoeveelheid lucht die je in één ademhaling maximaal in- of uit kunt ademen heet .
3 Het deel van de luchtwegen waarin geen gaswisseling kan plaatsvinden heet
4 De hoeveelheid lucht die na een maximale uitademing in de longen achterblijft heet .
5 De belangrijkste prikkel voor het ademcentrum is
6 Een leefstijlfactor die de longfunctie kan verminderen is
b Beantwoord de vragen met de juiste biologische termen.
1 Hoe heet de maximale hoeveelheid lucht die je na een maximale inademing kunt uitademen?
2 Hoe heet de hoeveelheid lucht die na een maximale uitademing in de longen achterblijft?
3 Welke longcapaciteit bestaat uit alle lucht die in de longen aanwezig kan zijn?
Longvolumes
Gebruik Binas tabel 83B om de volgende vragen te beantwoorden.
a Noteer de juiste situatie in je schrift.
Als je longvolume verandert van 2,5 naar 3 L, dan heb je: diep ingeademd / diep uitgeademd / rustig ingeademd / rustig uitgeademd
b Noteer de juiste situatie in je schrift.
Als je longvolume verandert van 3 naar 2,5 L, dan heb je: diep ingeademd / diep uitgeademd / rustig ingeademd / rustig uitgeademd
c Bij inspanning vergroot het lichaam zowel de ademfrequentie als het teugvolume. Een sporter heeft in rust een teugvolume van 0,5 L en een ademfrequentie van 15 ademhalingen per minuut. Tijdens inspanning stijgt zijn teugvolume naar 2,5 L en zijn ademfrequentie naar 30 ademhalingen per minuut.
Bereken hoeveel meer lucht per minuut de longblaasjes bereikt tijdens inspanning ten opzichte van rust.
Houd rekening met de dode ruimte (0,15 L).
d Een persoon heeft een vitale capaciteit van 4,5 L en een restvolume van 1,5 L. Leg uit wat de functie is van het restvolume voor de gaswisseling.
4 Dode ruimte
Een volwassene heeft een dode ruimte van 150 mL en een teugvolume van 500 mL. Een kind van 2 jaar heeft een dode ruimte van ongeveer 30 mL en een teugvolume van ongeveer 100 mL.
a Bereken voor zowel de volwassene als het kind welk percentage van het teugvolume de longblaasjes bereikt.
b Verklaar waarom, ondanks de uitkomst van vraag a, de gaswisseling bij het kind toch minder effectief is dan bij de volwassene.
c Bij een luchtweginfectie zwellen de slijmvliezen op, waardoor de dode ruimte bij het kind toeneemt naar 50 mL.
Bereken het nieuwe percentage van het teugvolume dat de longblaasjes bereikt en verklaar waarom jonge kinderen hierdoor extra kwetsbaar zijn.
5 De hik
De hik is een veelvoorkomend, maar soms vervelend verschijnsel dat heeft te maken met de ademhaling. Hoe ontstaat de hik en welke processen in je lichaam spelen hierbij een rol?
Dit ga je doen:
• Werk samen met een klasgenoot.
• Scan de QR-codes om de bronnen te bekijken.
• Bekijk allebei een van de bronnen en zoek relevante informatie over de hik.
• Wissel uit wat jullie hebben gevonden en formuleer samen de antwoorden op de vragen.
a Leg uit wat de hik is.
b Waardoor wordt de hik veroorzaakt?
Luchtkwaliteit
De kwaliteit van de lucht die je inademt is afhankelijk van verschillende factoren. Een ervan is je omgeving.
Boodschap (hoogste component bepaalt)
U hoeft uw gebruikelijke activiteiten niet aan te passen.
U hoeft uw gebruikelijke activiteiten niet aan te passen.
Bent u gevoelig voor luchtverontreiniging? Overweeg dan lichamelijke inspanning te verminderen.
Overweeg lichamelijke inspanning te verminderen. Bent u gevoelig voor luchtverontreiniging? Verminder lichamelijke inspanning. Overleg eventueel met uw arts over aangepaste medicatie.
Doe rustig aan, vermijd lichamelijke inspanning.
Bent u gevoelig voor luchtverontreiniging? Verminder lichamelijke inspanning. Overleg eventueel met uw arts over aangepaste medicatie.
Er geldt een SMOG-alarm. Doe rustig aan, vermijd lichamelijke inspanning.
Bent u gevoelig voor luchtverontreiniging? Vermijd lichamelijke inspanning. Overleg eventueel met uw arts over aangepaste medicatie.
Scan de QR-code en bekijk de huidige luchtkwaliteit van de plaats waar je nu bent.
a Wat is de luchtkwaliteit van jouw huidige locatie?
b Vergelijk de gevonden waarde met de informatie in de afbeelding. Is er reden voor gezonde mensen om hun activiteiten aan te passen? En voor mensen die gevoelig zijn voor luchtverontreiniging?
7
Longcapaciteit
Bij COPD zijn de longen langdurig beschadigd. Door afbraak van wanden tussen longblaasjes verliezen de longen een groot deel van hun elasticiteit. Normaal zorgt deze elasticiteit ervoor dat de longen tijdens het uitademen goed leeglopen. Bij COPD is dit mechanisme verstoord, waardoor lucht in de longen kan achterblijven. Gebruik Binas tabel 83B om de volgende vragen te beantwoorden.
a Leg uit hoe het verlies aan elasticiteit van de longen invloed heeft op het leeglopen van de longen en noem welk effect dit heeft op het restvolume.
b Beschrijf wat een toegenomen restvolume betekent voor de hoeveelheid verse lucht die je bij de volgende inademing kunt opnemen.
c Leg uit waarom iemand met COPD sneller benauwd wordt, vooral bij inspanning.
8 Roken: liever niet
Sigarettenrook bevat meer dan 7000 chemische stoffen, waarvan er tientallen kankerverwekkend zijn. Drie stoffen spelen een centrale rol: nicotine, teer en koolmonoxide.
• Nicotine is de verslavende stof in tabak. Nicotine bereikt binnen enkele seconden de hersenen en verhoogt de hartslag en bloeddruk.
• Teer zet zich als een kleverige massa af in de luchtwegen en longblaasjes. Teer beschadigt het longweefsel en tast de trilhaartjes aan die de luchtwegen schoonhouden. Als deze trilhaartjes verlamd raken, hoopt slijm zich op in de luchtwegen. Het lichaam probeert dit te verwijderen door te hoesten: de rokershoest.
Door hun verslaving blijven rokers blootgesteld aan alle andere schadelijke stoffen in sigarettenrook. Op de lange termijn worden de longblaasjes van rokers beschadigd en versmelten ze tot grotere, minder functionele ruimten. Het diffusieoppervlak verkleint en de zuurstofopname verslechtert. Rokers raken sneller buiten adem, presteren slechter bij inspanning en hebben een verhoogd risico op COPD en longkanker.
a Noteer de nummers in je schrift. Schrijf achter elke term de betekenis en vermeld het verband tussen de betreffende term, roken en het lichaam.
1 lichamelijke conditie
2 longblaasjes
3 nicotine
4 rokershoest
5 slijmvorming
6 teer
7 trilhaartjes
b Bespreek de antwoorden met elkaar.
Ben je door deze opdracht anders gaan denken over roken?
Verklaar je antwoord.
Hyperventileren
Hyperventilatie is een aandoening waarbij iemand sneller en dieper ademt dan nodig is.
Vaak ontstaat hyperventilatie als er sprake is van stress, angst of paniek. Hierdoor wordt het ademcentrum gestimuleerd om sneller te ademen, zelfs als dat niet nodig is. Als gevolg hiervan wordt te veel koolstofdioxide (CO2) uit het bloed afgevoerd. Dit kan klachten veroorzaken zoals duizeligheid, tintelingen en een benauwd gevoel.
a Hieronder staan adviezen die artsen tegenwoordig geven.
1 Als u merkt dat u hyperventileert of andere verschijnselen van angst voelt opkomen, probeer dan rustig te ademen.
2 Zoek afleiding: neem een slok water, loop naar buiten, doe een paar oefeningen (bijvoorbeeld kniebuigingen) of ga hardop lezen.
3 Doe iets actiefs: ga een eind wandelen, rennen of fietsen. Leg uit dat de snellere ademhaling bij hyperventilatie niet het gevolg is van een signaal van de chemoreceptoren.
b Vroeger werd geadviseerd om bij een hyperventilatieaanval een tijdlang in een papieren zak in en uit te ademen.
Hoe kun je dit advies verklaren?
c Het derde advies luidt: Doe iets actiefs: ga een eind wandelen, rennen of fietsen. Geef aan hoe dit ervoor kan zorgen dat de hyperventilatieaanval afneemt.
10 Advies over vapen
Lees eerst de context Vapen en je longen
Scan de QR-codes en bekijk de twee filmpjes die worden gebruikt om de gevolgen van vapen duidelijk te maken en jongeren te waarschuwen.
TIP Je kunt deze opdracht ook in groepjes van vier klasgenoten maken. Verdeel het bekijken en beoordelen van de video’s en bespreek daarna de resultaten met elkaar.
a Beoordeel de filmpjes op de volgende punten.
1 Wat vind je goed aan het filmpje?
2 Wat vind je minder goed aan het filmpje?
3 Hoe geschikt is het filmpje om jongeren te waarschuwen voor vapen? Geef een cijfer tussen 1 (helemaal niet geschikt) en 10 (zeer geschikt).
b Schrijf een kort advies voor de overheid waarin je uitlegt waar een informatievideo voor jongeren over dit onderwerp aan moet voldoen. Gebruik minimaal drie argumenten.
Terugkijken
In de tabel zie je welke opdrachten bij welke leerdoelen horen. De basisopdrachten heb je net gemaakt. Oefenen A en B vind je online.
Leerdoel
Basisopdrachten Oefenen A Oefenen B
1. Je kunt de ventilatiebewegingen bij de ademhaling beschrijven. 2, 3, 4, 5 12 16, 17
2. Je kunt verschillende longvolumes afleiden uit een diagram.
3. Je kunt beschrijven hoe leefstijl en omgevingsfactoren de longfunctie beïnvloeden.
4. Je kunt toelichten hoe de ademfrequentie wordt geregeld vanuit het ademcentrum in de hersenstam.
7, 8 14 18
5, 9 15 17, 18
a Noteer per leerdoel enkele hoofdzaken die je hebt geleerd. Deze heb je later nodig bij de paragraaf Alles in Samenhang
b Hoe heb je de basisopdrachten gemaakt?
Noteer per leerdoel je score. Kies uit 0, – –, –, + of ++. 0 betekent: niets gemaakt; ++ betekent: helemaal goed.
c Welke opdracht of opdrachten ga je (opnieuw) maken om jezelf te verbeteren of om te herhalen voor de toets?
De opdrachten van Oefenen A zijn vergelijkbaar met opdrachten 2 en 3; die van Oefenen B zijn vergelijkbaar met opdrachten 4 tot en met 9.
EXAMENOPGAVE
Bij deze paragraaf kun je oefenen met een eindexamenopgave. Overleg met je docent of je de eindexamenopgave De eerste ademteug gaat maken.
4.4 Gaswisseling in longen en weefsels
Aan het eind van deze paragraaf kun je:
• de gaswisseling beschrijven aan de hand van de O2- en CO2-concentratie.
• beschrijven hoe longen, hart en bloedvaten samenwerken bij de gaswisseling.
• de voorwaarden voor optimale gaswisseling benoemen.
• met behulp van de wet van Fick bepalen hoe de snelheid van gaswisseling verandert bij veranderende omstandigheden.
Bij deze paragraaf hoort de practicumopdracht Gaswisseling en inspanning. Overleg met je docent of je dit practicum gaat uitvoeren.
STARTOPDRACHT
1 Conceptcartoon
De uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide in de longblaasjes noem je de gaswisseling. Activeer je voorkennis over de gaswisseling.
THEORIE
In de conceptcartoon worden uitspraken gedaan over ademhaling en gaswisseling.
1. Mijn hersenen bepalen dat ik meer adem moet gaan halen wanneer het zuurstofgehalte in mijn bloed te laag is.
2. Het deel van de longen waar gaswisseling plaatsvindt bestaat uit de bronchien, longtrechtertjes en longblaasjes.
4. De lucht die ik inadem bestaat vooral uit zuurstof, de lucht die ik uitadem vooral uit koolstofdioxide.
3. Bij gaswisseling gaan zuurstof en koolstofdioxide van de longen naar het bloed.
5. Gaswisseling vindt alleen plaats in de longen.
TIP Bepaal eerst zelf voor elke uitspraak of deze juist of onjuist is. Wissel daarna je resultaten uit met een klasgenoot en geef/vraag elkaar uitleg. Verbeter samen de uitspraken die onjuist zijn.
Bekijk de uitspraken, neem ze over in je schrift en verbeter ze waar nodig.
Gaswisseling
Je organen, zoals je hersenen, spieren en darmen, hebben constant zuurstof nodig om goed te kunnen functioneren. Wanneer je inademt, komt zuurstofrijke lucht via de luchtpijp en bronchiën in de longblaasjes terecht. De longblaasjes hebben een heel dunne wand. Ze zijn omgeven door een netwerk van kleine bloedvaatjes, de haarvaten. Hier vindt gaswisseling plaats:
• Zuurstof (O2) gaat van de longblaasjes naar het bloed om naar cellen te worden vervoerd.
• Koolstofdioxide (CO2) gaat vanuit het bloed naar de longen om te worden uitgeademd. De lucht die bij de inademing in de longblaasjes komt, heeft een hoge concentratie zuurstof. Het bloed in de haarvaten rondom de longblaasjes bevat weinig zuurstof, omdat het net uit de organen komt waar het zuurstof heeft afgegeven. Hierdoor diffundeert er netto zuurstof vanuit de lucht in de longblaasjes, door de dunne wand van de longblaasjes en de haarvaten, het bloed in.
Zuurstof die in de haarvaten terechtkomt, bindt direct aan hemoglobine, een eiwit in de rode bloedcellen dat is gespecialiseerd in zuurstofvervoer. Het hart pompt het bloed naar alle delen van het lichaam. Wanneer het zuurstofrijke bloed bij de haarvaten rond de organen aankomt, vindt er gaswisseling plaats.
Zuurstof diffundeert door de haarvaten de cellen van de organen in. In de cellen wordt zuurstof gebruikt voor dissimilatie (verbranding). Hierbij worden voedingsstoffen, zoals glucose, omgezet in water en koolstofdioxide. Daar komt energie bij vrij, die de cellen nodig hebben om te kunnen functioneren. Bij deze verbranding ontstaat koolstofdioxide (CO2). Dit afvalproduct gaat terug naar het bloed. Vanuit de organen stroomt bloed, dat nu minder zuurstof en meer koolstofdioxide bevat, via de aders terug naar het hart en vanaf daar via de longslagader naar de longen. Vanuit de longen wordt koolstofdioxide uitgeademd en neemt het bloed opnieuw zuurstof op. Hierna begint de cyclus opnieuw.
Doordat het bloed constant door het lichaam wordt gepompt, krijgt elk orgaan voldoende zuurstof om te kunnen functioneren. Ook wordt het koolstofdioxide uit het lichaam verwijderd. Bron 1 geeft de gaswisseling schematisch weer.
1. Je ademt zuurstof in via de longen, waar deze in het bloed wordt opgenomen.
5. Koolstofdioxide, een afvalproduct, gaat via het bloed weer terug naar de longen om uitgeademd te worden.
kleine bloedsomloop grote bloedsomloop
2. Via rode bloedcellen in het bloed wordt zuurstof door het lichaam vervoerd.
3. In de haarvaten wordt zuurstof afgegeven aan de organen.
4. In de cellen van de organen wordt zuurstof gebruikt om energie te maken.
Het hart en de bloedsomloop bij gaswisseling
Het hart en de bloedvaten spelen een onmisbare rol bij de gaswisseling. Het hart heeft twee aparte pompen die samenwerken. De rechterkant pompt zuurstofarm bloed via de longslagader naar de longen, dit is de kleine bloedsomloop. Hier neemt het bloed zuurstof op en geeft het CO2 af. Vervolgens stroomt het zuurstofrijke bloed terug naar de linkerkant van het hart, dat het via de grote bloedsomloop naar alle organen en weefsels pompt. Deze constante bloedstroom is essentieel voor de gaswisseling, omdat zij de concentratieverschillen in stand houdt. Zonder bloedstroom zou het bloed bij de longblaasjes snel verzadigd raken met zuurstof en zou de diffusie stoppen. Door de voortdurende aanvoer van zuurstofarm bloed blijft het concentratieverschil tussen longblaasjes en bloed groot, zodat gaswisseling continu en efficiënt verloopt. Hetzelfde geldt bij de weefsels: de constante afvoer van zuurstofrijk bloed en aanvoer van zuurstofarm bloed zorgen ervoor dat er altijd een concentratieverschil bestaat dat diffusie aandrijft.
Wet van Fick
Gaswisseling in de longblaasjes vindt plaats door diffusie: de verplaatsing van stoffen van een hoge naar een lage concentratie. Zuurstof diffundeert daardoor vanuit de longblaasjes naar het bloed, koolstofdioxide in de tegengestelde richting.
De concentraties van zuurstof en koolstofdioxide verschillen sterk tussen de longblaasjes, het bloed en de weefsels. Ingeademde lucht bevat verhoudingsgewijs veel zuurstof en weinig koolstofdioxide. In de longblaasjes is de zuurstofconcentratie iets lager, doordat de lucht zich mengt met restlucht. Het bloed dat vanuit de organen in de longhaarvaten aankomt, heeft een nog lagere zuurstofconcentratie en een hogere koolstofdioxideconcentratie. Door deze concentratieverschillen diffundeert zuurstof van de longblaasjes naar het bloed en koolstofdioxide de andere kant op.
Bij inspanning worden deze verschillen groter. De spiercellen verbruiken zuurstof sneller en produceren meer CO2, waardoor concentratie van O2 in de weefsels daalt en die van CO2 stijgt. Volgens de wet van Fick neemt ∆C toe, wat de diffusiesnelheid verhoogt. Zo past het lichaam de gaswisseling automatisch aan de verhoogde energiebehoefte aan.
Voor een optimale diffusie, ofwel een maximaal aantal moleculen dat per tijdseenheid wordt uitgewisseld, spelen verschillende factoren een rol:
• Diffusieafstand: hoe kleiner de afstand, hoe meer moleculen per tijdseenheid diffunderen.
• Oppervlak: een groter oppervlak vergroot het aantal moleculen dat diffundeert.
• Concentratieverschil: hoe groter het verschil, hoe meer moleculen diffunderen.
• Temperatuur: een hogere temperatuur verhoogt de bewegingssnelheid van moleculen, waardoor er meer diffunderen.
• Deeltjesgrootte: kleinere deeltjes diffunderen in grotere aantallen.
• Medium: in gas diffunderen meer moleculen per tijdseenheid dan in vloeistof of vaste stof.
De wet van Fick beschrijft de invloed van deze factoren. De formule waarmee de wet van Fick wordt weergegeven is weergegeven in bron 2 (zie ook Binas tabel 83A).
n = D · A
Hierin is:
n het aantal moleculen dat per tijdseenheid diffundeert
D de diffusiecoëfficiënt, afhankelijk van temperatuur, deeltjesgrootte en soort stof
A het diffusieoppervlakte
∆c het concentratieverschil
∆x de diffusieafstand
Bron 2 De wet van Fick
De formule laat zien dat n toeneemt bij een grotere oppervlakte (A), een groter concentratieverschil (∆c) en een kleinere diffusieafstand (∆x). Temperatuur, deeltjesgrootte en medium beïnvloeden de diffusiecoëfficiënt (D) en hebben zo indirect invloed op de diffusiesnelheid.
Het ademhalingsstelsel voldoet aan alle voorwaarden voor optimale gaswisseling (bron 3).
De wanden van de longblaasjes en omliggende haarvaten zijn extreem dun (kleine ∆x) en de miljoenen longblaasjes zorgen samen voor een enorm diffusieoppervlak (grote A). Door de voortdurende ademhaling en bloedcirculatie blijven de concentratieverschillen (∆c) steeds in stand, zodat gaswisseling continu kan plaatsvinden.
lucht in het longblaasje wand van het longblaasje wand van het haarvat rode bloedcel bloedplasma
Bron 3
Gaswisseling tussen een longblaasje en een longhaarvat
TIP Scan de QR-code voor meer informatie over dit onderzoeksproject en hoe je mee kunt doen.
CONTEXT
Fijnstof
4 Fijnstofconcentraties in Nederland. Van blauw (weinig) via geel naar rood (veel fijnstof).
Fijnstof bestaat uit kleine deeltjes (kleiner dan 10 µm) in de lucht die je ongemerkt inademt. Ze komen onder andere van uitlaatgassen, industrie en veehouderij. Te veel fijnstof in lucht zorgt voor een slechte luchtkwaliteit. In de longen kan fijnstof de gaswisseling verstoren. De fijnstofdeeltjes hopen zich op in de longblaasjes en kunnen ontstekingen veroorzaken, waardoor de wanden van de longblaasjes en haarvaten dikker worden. Hierdoor verloopt gaswisseling in de longen trager. Volgens berekeningen van het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu is de levensverwachting voor mensen die in een gebied met fijnstofvervuiling leven gemiddeld acht maanden korter. Daarom wordt er onderzoek gedaan naar manieren om fijnstof te verminderen en dit bij de bron aan te pakken. Hierbij speelt onder andere de organisatie GLOBE een rol. GLOBE is een internationaal netwerk van duizenden scholen in meer dan 120 landen die natuur en milieu onderzoeken. Meetgegevens delen ze met elkaar en met wetenschappers van bijvoorbeeld NASA en KNMI (bron 5). Zij doen onder andere onderzoek naar fijnstof.
TIP Scan de QR-code voor meer informatie over dit onderzoeksproject en hoe je daaraan mee kunt doen.
OPDRACHTEN
2 Gaswisseling en diffusie
Controleer je theoriekennis.
Schrijf de juiste optie op voor de volgende zinnen.
1 Zuurstof (O2) diffundeert van de longblaasjes naar de longhaarvaten, omdat de zuurstofconcentratie in de longblaasjes hoger | lager is dan in de longhaarvaten.
2 Koolstofdioxide (CO2) diffundeert van het bloed naar de longblaasjes, omdat de CO2concentratie in het bloed hoger | lager is dan in de longblaasjes.
3 Volgens de wet van Fick verloopt diffusie langzamer als het diffusieoppervlak groter | kleiner is.
4 Volgens de wet van Fick verloopt diffusie langzamer als de diffusieweg langer | korter is.
5 Als de temperatuur van een gas hoger is, verloopt diffusie van dit gas sneller | langzamer dan wanneer de temperatuur lager is.
6 Bij een groot concentratieverschil tussen twee ruimten verloopt de gaswisseling sneller | langzamer dan bij een klein concentratieverschil.
Bron
7 Zuurstof wordt in het bloed voornamelijk gebonden aan koolstofdioxide | hemoglobine in de rode bloedcellen.
8 Door de samenwerking tussen longen, hart en bloedvaten blijft het concentratieverschil van zuurstof en koolstofdioxide groot | klein, waardoor gaswisseling efficiënt kan blijven verlopen.
1 Tijdens de gaswisseling wordt opgenomen in het bloed en uitgescheiden.
2 In de vindt de uitwisseling van gassen met het bloed plaats.
3 De wand van zowel de longblaasjes als de omliggende is erg dun, zodat gassen gemakkelijk kunnen passeren.
4 Gassen zoals zuurstof en koolstofdioxide verplaatsten zich via het proces van een hoge naar een lage concentratie.
5 Zodra zuurstof het bloed in komt, bindt het aan , een eiwit dat zich in de bevindt.
6 De zuurstof wordt naar de cellen in het lichaam gebracht, waar het gebruikt wordt bij de van glucose.
7 Hierbij ontstaat koolstofdioxide als
4 Bloedarmoede
Bij bloedarmoede (anemie) bevat het bloed minder hemoglobine dan normaal. Een veelvoorkomende oorzaak is een tekort aan ijzer, dat nodig is voor de vorming van hemoglobine.
a Leg uit wat het effect van bloedarmoede is op het transport van zuurstof in het lichaam.
Betrek in je antwoord de rol van hemoglobine.
b Symptomen van bloedarmoede zijn onder andere:
• hoofdpijn
• vermoeidheid
• bleek zien
• kortademigheid
• hartkloppingen
Hoofdpijn ontstaat doordat er bij bloedarmoede tekort aan zuurstof in de hersenen is. De hersenen geven in reactie daarop pijnprikkels af.
Geef voor de andere symptomen ook een verklaring.
Gebruik daarbij je kennis over zuurstoftransport en gaswisseling.
TIP Kom je er niet helemaal uit? Kijk dan op internet om je antwoorden te kunnen aanvullen.
5
Longontsteking en gaswisseling
Bij een longontsteking raken delen van de longblaasjes ontstoken en vullen zich met vocht en slijm. Hierdoor verloopt de gaswisseling minder goed.
Een patiënt met een longontsteking heeft een lager zuurstofgehalte in het bloed en kan last hebben van benauwdheid.
a Bij een longontsteking ontstaat vocht tussen de lucht in de longblaasjes en het bloed in de haarvaten.
Leg uit hoe dit de gaswisseling beïnvloedt.
b Leg uit waarom bij een longontsteking koolstofdioxide zich in het bloed kan ophopen.
c Artsen geven patiënten met een longontsteking soms lucht met een hoger zuurstofpercentage via een kapje.
Leg uit waarom dit kan helpen om de gaswisseling te verbeteren.
6 Gaswisseling bij vissen
Net als landdieren hebben vissen zuurstof nodig voor de verbranding in hun cellen. Vissen nemen zuurstof op via hun kieuwen. Tijdens de ademhaling stroomt water langs de kieuwen, terwijl bloed door haarvaten in de kieuwen stroomt. Hierbij vindt gaswisseling plaats.
In de afbeelding zie je een schematische weergave van het ademhalingsstelsel van een vis.
stroomrichting van het water
kieuwdeksel
kieuwspleet
kieuwplaatjes
bloedvat
stroomrichting van het water
zuurstofrijk bloed
zuurstofarm bloed
a Beschrijf hoe gaswisseling in de kieuwen verloopt.
Beschrijf in je antwoord in welke richting zuurstof en koolstofdioxide zich verplaatsen en waardoor deze verplaatsing mogelijk is.
b De kieuwen bevatten veel kieuwlamellen.
Leg uit hoe de bouw van deze kieuwlamellen bijdraagt aan een efficiënte gaswisseling.
Betrek in je antwoord minimaal twee factoren die de diffusiesnelheid beïnvloeden.
c In de kieuwen stroomt water langs de lamellen in tegenovergestelde richting van het bloed (tegenstroomprincipe).
Leg uit waarom deze stromingsrichting gunstig is voor de gaswisseling.
Gebruik in je uitleg hoe het concentratieverschil tijdens het transport verandert.
TIP Kom je er niet helemaal uit? Scan de QR-code en bekijk het filmpje over ademhaling bij vissen.
7
Leven op andere planeten
Wetenschappers onderzoeken of mensen in de toekomst op Mars kunnen leven. De atmosfeer van Mars verschilt sterk van die op aarde:
• zuurstof: ongeveer 0,13% (op aarde: 21%)
• luchtdruk: ongeveer 0,6% van de luchtdruk op aarde
• atmosfeer: voornamelijk CO2 (±95%)
Door deze omstandigheden is de zuurstofopname in de longen van mensen extreem beperkt, waardoor gaswisseling een grote uitdaging vormt.
a Leg uit hoe het lage zuurstofgehalte op Mars de gaswisseling in de longen beïnvloedt. Gebruik in je uitleg de O2-concentratie in de longblaasjes en het bloed.
b Wetenschappers ontwerpen een ruimtepak waarin de luchtdruk en het zuurstofgehalte worden aangepast.
Leg uit waarom het aanpassen van het zuurstofgehalte essentieel is voor een goede samenwerking tussen longen, hart en bloedvaten.
8 Placenta en gaswisseling
In afbeelding 1 is een deel van de baarmoederwand, de placenta en de navelstreng weergegeven. In afbeelding 2 is de ligging van de longen in de borstkas weergegeven. Je ziet ook enkele structuren die een functie hebben bij ademhaling of gaswisseling.
Tijdens de zwangerschap ontvangt een embryo zuurstof via de placenta. In de placenta vindt uitwisseling plaats tussen het bloed van de moeder en het bloed van het embryo. Het bloed van moeder en embryo mengt niet, maar stoffen kunnen wel worden uitgewisseld via een dunne scheidingslaag (laag P).
Bij de geboorte verandert de manier waarop zuurstof wordt opgenomen. Na de geboorte vindt gaswisseling plaats in de longen, waarna zuurstof via het bloed naar de organen wordt vervoerd.
navelstreng
luchtpijp bronchie borstvlies longvlies wand van longblaasjes middenrif
a In de placenta vindt via laag P gaswisseling plaats tussen het bloed van moeder en embryo. Met welk van de in afbeelding 2 aangegeven delen komt laag P wat betreft gaswisselingsfunctie het meest overeen?
b Leg uit hoe de placenta is aangepast om een snelle gaswisseling mogelijk te maken. Gebruik in je antwoord minimaal twee factoren uit de wet van Fick.
9
Bergklimmen en gaswisseling
Tijdens een expeditie beklimt een groep bergbeklimmers een berg van 6000 meter hoogte.
Op deze hoogte is de luchtdruk lager dan op zeeniveau. Hierdoor is de zuurstofdruk in de ingeademde lucht lager.
Een arts onderzoekt hoe dit invloed heeft op de gaswisseling in de longen van de bergbeklimmers. Hij gebruikt daarbij de wet van Fick.
a Welke factor uit de wet van Fick verandert bij ademhaling op grote hoogte?
Leg uit wat het effect is op de snelheid van de gaswisseling.
b Bij sommige bergbeklimmers ontstaat longoedeem: vochtophoping in de longblaasjes.
Een arts vergelijkt de gaswisseling in de longen van een gezond persoon met die van een patiënt met longoedeem. Bij longoedeem bevindt zich vocht tussen de lucht in de longblaasjes en het bloed. De volgende gegevens zijn bekend:
Bereken voor beide situaties het aantal diffunderende moleculen (n).
Noteer je berekening.
c Bereken hoeveel keer de diffusiesnelheid verandert bij longoedeem ten opzichte van een gezond persoon.
10 Fijnstofonderzoek
Lees eerst de context Fijnstof
TIP Maak deze opdracht samen met een klasgenoot om nieuwe inzichten van elkaar op te doen
Scan de QR-code en bekijk op de site van GLOBE de resultaten van het fijnstofonderzoek. Je ziet een kaart van Nederland met de hoeveelheid fijnstof, gemeten in µg per m3.
a Wat is de datum en het tijdstip van de meting?
TIP Kijk rechtsonder op de site.
b Zoek op de kaart naar het gebied in Nederland waar jij woont. Hoeveel fijnstof is er in dit gebied gemeten?
c Vergelijk de waarde met andere gebieden in Nederland. Bepaal of jij in een gebied met relatief veel of weinig fijnstof woont.
d Klik links op de pagina op ‘PM2.5 afgelopen 48 uur’. Je krijgt dan een animatie te zien met de fijnstofmetingen van de afgelopen 48 uur in Nederland. Vergelijk de waarden voor fijnstof in Nederland om 14:00 uur met de waarden van 2:00 uur. Welke verschillen zijn er waarneembaar?
e Hoe kun je die verschillen verklaren?
Terugkijken
In de tabel zie je welke opdrachten bij welke leerdoelen horen. De basisopdrachten heb je net gemaakt. Oefenen A en B vind je online.
Leerdoel
1. Je kunt de gaswisseling beschrijven aan de hand van de O2- en CO2concentratie.
2. Je kunt beschrijven hoe longen, hart en bloedvaten samenwerken bij de gaswisseling.
3. Je kunt de voorwaarden voor optimale gaswisseling benoemen.
4. Je kunt met behulp van de wet van Fick bepalen hoe de snelheid van gaswisseling verandert bij veranderende omstandigheden.
Basisopdrachten
3, 4, 7
17, 18
B
a Noteer per leerdoel enkele hoofdzaken die je hebt geleerd. Deze heb je later nodig bij de paragraaf Alles in Samenhang
b Hoe heb je de basisopdrachten gemaakt?
Noteer per leerdoel je score. Kies uit 0, – –, –, + of ++.
0 betekent: niets gemaakt; ++ betekent: alles goed.
c Welke opdracht of opdrachten ga je (opnieuw) maken om jezelf te verbeteren of om te herhalen voor de toets?
De opdrachten van Oefenen A zijn vergelijkbaar met opdrachten 2 en 3; die van Oefenen B zijn vergelijkbaar met opdrachten 4 tot en met 9.
EXAMENOPGAVE
Bij deze paragraaf kun je oefenen met een eindexamenopgave. Overleg met je docent of je de eindexamenopgave Cystische fibrose gaat maken.
4.5 Transport van gassen
Aan het eind van deze paragraaf kun je:
• uitleggen hoe de zuurstofconcentratie in je bloed van invloed is op je lichamelijke conditie.
• beschrijven hoe zuurstof en koolstofdioxide door het bloed worden vervoerd.
• uitleggen welke rol hemoglobine en myoglobine spelen bij het binden en afgeven van zuurstof.
• toelichten hoe het bohreffect de afgifte van zuurstof in weefsels beïnvloedt.
Het ademhalingsstelsel werkt samen met andere orgaanstelsels. In deze opdracht onderzoek je hoe zuurstof, koolstofdioxide en glucose zich door het lichaam bewegen, door de weg hiervan door het lichaam te simuleren.
Activeer je voorkennis over transport van gassen.
Dit heb je nodig:
• 5 post-its
• 15 gekleurde kaartjes of gekleurd papier, in drie verschillende kleuren
• stift
Dit ga je doen:
1 Vorm een groepje van vijf leerlingen.
2 Elke leerling krijgt een rol:
– Leerling 1 heeft de rol van de longen en krijgt een post-it met ‘longen’ op het voorhoofd.
– Leerling 2 heeft de rol van een spiercel en krijgt een post-it met ‘spiercel’ op het voorhoofd.
– Leerling 3 heeft de rol van de darmen en krijgt een post-it met ‘darmen’ op het voorhoofd.
–
Leerlingen 4 en 5 hebben de rol van een rode bloedcel en krijgen een post-it met ‘rode bloedcel’ op het voorhoofd.
3 Maak vijf kaartjes van dezelfde kleur met daarop ‘zuurstof / O2’.
4 Maak vijf kaartjes van een andere kleur met daarop ‘koolstofdioxide / CO2’.
5 Maak vijf kaartjes van de derde kleur met daarop ‘glucose’.
6 Plaats leerling 1 t/m 3 op een logische plaats ten opzichte van elkaar, met ongeveer één meter tussen de verschillende personen.
TIP Plaats in overleg met de docent een aantal tafels of stoelen in een kring om goed de contouren van het lichaam aan te geven. Geef op de tafels aan waar belangrijke organen zijn, zoals het hart.
7 Bespreek met elkaar:
– Hoe kan O2 van de longen naar de spiercel komen en hoe kan CO2 terug naar de longen gaan?
– Wat is de rol van glucose bij dit proces?
– Welke ‘organen’ krijgen de kaartjes met zuurstof, koolstofdioxide en glucose? Verdeel ze op een logische manier.
8 Leerlingen 4 en 5 (‘rode bloedcel’) lopen langs de verschillende onderdelen en nemen de kaartjes met zuurstof, koolstofdioxide en glucose mee volgens de besproken route.
TIP Bedenk dat in werkelijkheid zuurstof bindt aan de rode bloedcel, terwijl koolstofdioxide en glucose vooral in het bloedplasma worden vervoerd, dus niet gebonden aan de rode bloedcel. In deze simulatie mogen de rode bloedcellen ook koolstofdioxide en glucose meenemen.
9 Herhaal stap 8, maar nu terwijl het lichaam grote inspanning verricht.
a Beschrijf de route van een O2-kaartje en een CO2-kaartje door het lichaam.
b Leg uit wat er verandert in het transport van zuurstof en koolstofdioxide wanneer het lichaam van rust (stap 8) naar grote inspanning (stap 9) gaat.
c Leg uit wat de functie is van de rode bloedcellen bij het transport van gassen.
d Leg uit wat de functie is van het hart bij het transport van gassen.
e Leg uit welke route glucose volgt en wat de functie is.
Lichamelijke conditie
Het lichaam heeft voortdurend zuurstof nodig, zowel bij minimale inspanning, zoals rustig zitten of een film kijken, als bij maximale inspanning, bijvoorbeeld tijdens een intensieve sportwedstrijd. Bij inspanning neemt de energiebehoefte toe, waardoor ook de zuurstofbehoefte stijgt. Kan het lichaam onvoldoende zuurstof opnemen en vervoeren, dan raken spieren sneller vermoeid en neemt het uithoudingsvermogen af. De hoeveelheid zuurstof die beschikbaar is in het bloed, de zuurstofconcentratie, is daarmee direct van invloed op de lichamelijke conditie. Een normale zuurstofconcentratie in het bloed maakt dat cellen in de mitochondriën continu aerobe dissimilatie kunnen uitvoeren, waarbij glucose volledig wordt afgebroken en energie vrijkomt in de vorm van ATP. Bij een tekort aan zuurstof schakelen cellen deels over op anaerobe dissimilatie. Dit levert minder energie en leidt tot de vorming van melkzuur, waardoor vermoeidheid optreedt.
Gasdruk van zuurstof en koolstofdioxide
Gaswisseling in de longen verloopt via diffusie. Zuurstof diffundeert vanuit de longblaasjes naar het bloed en koolstofdioxide in tegengestelde richting (bron 1). Deze diffusie wordt bepaald door het verschil in zuurstofdruk (pO2) en koolstofdioxidedruk (pCO2) tussen bloed en lucht. Als maat voor de hoeveelheid gas in een mengsel wordt de partiële gasdruk gebruikt, aangeduid met het symbool p, uitgedrukt in kilopascal (kPa) of millimeter kwik (mmHg) (1 mmHg komt overeen met 0,133 kPa; zie ook Binas tabel 5). Hoe hoger de partiële gasdruk van een gas, hoe sterker de neiging om te diffunderen naar een gebied met een lagere druk.
Bloed dat via de longslagaders bij de longen aankomt, heeft een lagere pO2 en een hogere pCO2 dan de lucht in de longblaasjes. Hierdoor diffundeert zuurstof naar het bloed en koolstofdioxide naar de longblaasjes. Na opname van zuurstof via de longaders stroomt het bloed naar de organen en weefsels, waar de pO2 lager en de pCO2 hoger is. Het verschil in partiële druk tussen bloed en weefsel zorgt voor een continue uitwisseling van gassen. Het bloed vormt daarmee de vervoerende schakel tussen longen en weefsels.
ingeademde lucht
uitgeademde lucht
alveolaire lucht
bloed dat de haarvaten van de longblaasjes in komt
bloed dat de haarvaten van het weefsel uit gaat
weefselcellen
bloed dat de haarvaten van de longblaasjes uit gaat
In de longen:
● Hoge O2-verzadiging van hemoglobine
● Weinig CO2 opgelost in het bloed
Dit komt door:
○ hoge pO2 (in de ingeademde lucht)
○ lage pCO2 (in de ingeademde lucht)
○ relatief hoge pH (doordat HCO3 wordt omgezet in CO2)
○ lagere temperatuur (hogere O2-verzadiging)
Hierdoor bindt er veel zuurstof aan hemoglobine, terwijl HCO3 wordt omgezet in CO2 en loslaat van Hb.
Gaswisseling tussen longblaasje en haarvat
2 -verzadiging van Hb (%)
weefsels in actie weefsels in
bloed dat de haarvaten van het weefsel in komt
In de weefsels:
● lage O2-verzadiging van hemoglobine
● veel CO2 opgelost in het bloed
Dit komt door:
○ lage pO2 (want O2 is gebruikt bij verbranding)
○ hoge pCO2 (dit komt vrij bij verbranding)
○ relatief lage pH (CO2 opgelost als HCO3 maakt het bloed zuurder)
○ hogere temperatuur (lagere O2-verzadiging)
Hierdoor laat zuurstof los van hemoglobine, terwijl CO2 wordt omgezet in HCO3 en bindt aan Hb.
O2-afgifte tijdens normale stofwisseling
O2-opslag en O2-afgifte bij verhoogde activiteit
-verzadiging van Hb (%)
Gaswisseling tussen haarvat en weefselcellen
zuurstofrijk bloed uit longader
zuurstofarm bloed uit longslagader
pCO2 = 2,5 kPa
pCO2 = 5 kPa pCO2 = 10 kPa
Bron 1 Gaswisseling in longen en weefsels. De blauwe en paarse blokken geven de partiële gasdruk in kPa (kilopascal) weer. Lucht heeft een gemiddelde druk van 101,3 kPa. De pO2 va ingeademde lucht is 21,2 kPa en van uitgeademde lucht 16,0 kPa.
Hemoglobine en zuurstoftransport
Zuurstof kan slechts in kleine hoeveelheden oplossen in bloedplasma. Het grootste deel wordt vervoerd door hemoglobine, een eiwit in rode bloedcellen dat zuurstof tijdelijk kan binden en weer afgeven. In de longhaarvaten is de pO2 hoog, waardoor hemoglobine zuurstof opneemt.
In de weefsels is de pO2 lager, waardoor hemoglobine de zuurstof weer afgeeft aan de cellen. De binding van zuurstof aan hemoglobine verloopt niet lineair. Naarmate meer zuurstof bindt, wordt het voor volgende zuurstofmoleculen gemakkelijker om zich aan hemoglobine te binden.
Deze eigenschap wordt weergegeven in de verzadigingscurve, een grafiek die het verband weergeeft tussen de zuurstofverzadiging van hemoglobine en de pO2 van de weefsels (bron 1).
Je ziet hier dat een hogere pO2 leidt tot een hogere zuurstofverzadiging. In de longen, waar veel zuurstof in de ingeademde lucht zit, bindt zuurstof dus heel gemakkelijk aan hemoglobine.
In de weefsels, waar de pO2 laag is omdat de zuurstof daar wordt gebruikt voor verbranding, komt zuurstof los van de hemoglobine, zodat deze beschikbaar komt voor verbranding.
Myoglobine in spiercellen
In spiercellen bevindt zich myoglobine, een eiwit dat lijkt op hemoglobine. Myoglobine kan zuurstof binden en tijdelijk opslaan, waardoor een voorraad beschikbaar blijft wanneer de zuurstofdruk in de spier daalt. Myoglobine heeft een hogere affiniteit voor zuurstof dan hemoglobine en geeft zuurstof alleen af bij een heel lage pO2. Hierdoor blijft er tijdens intensieve inspanning zuurstof beschikbaar voor de mitochondriën, wat essentieel is voor de spierwerking (bron 2).
Bron 2 Zuurstofbinding aan hemoglobine en myoglobine
Transport van koolstofdioxide
Net als zuurstof moet ook koolstofdioxide via het bloed worden vervoerd. Koolstofdioxide ontstaat in de cellen tijdens dissimilatie en diffundeert naar het bloed door verschillen in koolstofdioxideconcentratie. Koolstofdioxide wordt op drie manieren vervoerd: een klein deel lost op in plasma als CO2, een deel bindt aan hemoglobine, en het grootste deel wordt omgezet in waterstofcarbonaat (HCO3 ) binnen de rode bloedcellen via de reactie: CO2 + H2O ⇄ H2CO3⇄ H⁺ + HCO3
Het gevormde HCO3 wordt via het plasma naar de longen vervoerd, terwijl H⁺ tijdelijk aan hemoglobine bindt om de pH van het bloed stabiel te houden. Bij aankomst in de longen wordt dit proces omgekeerd: HCO3 en H⁺ vormen opnieuw CO2 en water, waarna CO2 naar de longblaasjes diffundeert en wordt uitgeademd (Binas 83E).
Het bohreffect en zuurstofafgifte
Het bohreffect beschrijft hoe hemoglobine gemakkelijker zuurstof loslaat wanneer de pH daalt. Dit gebeurt doordat H⁺-ionen de ruimtelijke bouw van hemoglobine veranderen, waardoor de binding met zuurstof verzwakt.
Dit effect treedt op in actieve weefsels, waar drie omstandigheden tegelijk zorgen voor een betere zuurstofafgifte. Ten eerste stijgt de CO2-concentratie door dissimilatie, waardoor meer H⁺ wordt gevormd en de pH daalt. Ten tweede is de partiaaldruk van zuurstof (pO2) in actieve weefsels laag, omdat zuurstof snel wordt verbruikt. Hoe lager de pO2, hoe sneller hemoglobine zuurstof afgeeft. Ten derde is de temperatuur in actieve spieren hoger dan in de longen, wat de binding tussen hemoglobine en zuurstof verder verzwakt.
In de longen is de situatie omgekeerd: de pH is hoger, de CO2-concentratie is laag, de pO2 is hoog en de temperatuur is laag. Onder deze omstandigheden neemt hemoglobine juist gemakkelijk zuurstof op. Het bohreffect zorgt er zo voor dat zuurstof automatisch wordt afgegeven waar de energiebehoefte het grootst is (bron 1).
Invloed van leefstijl en omgeving op gezonde longen
De gezondheid van de longen bepaalt mede hoe goed O2 kan worden opgenomen en CO2 kan worden afgevoerd. Roken en luchtvervuiling beschadigen de longen, verminderen het oppervlak voor gaswisseling en verlagen de elasticiteit van longblaasjes. Dit leidt tot een lagere zuurstofconcentratie in het bloed en kan de lichamelijke conditie nadelig beïnvloeden.
Roken is een van de grootste bedreigingen voor de longen. Tabaksrook bevat duizenden schadelijke stoffen die de longen irriteren en beschadigen. Dit leidt tot ontstekingen en een afname van de elasticiteit van de longblaasjes, wat de gaswisseling verstoort. Dit heeft een negatieve invloed op de lichamelijke conditie en de algemene gezondheid. Op de lange termijn kan roken leiden tot longaandoeningen zoals COPD en longkanker.
Ook luchtvervuiling, zoals uitlaatgassen en fijnstof, kan schade aan de longen veroorzaken. Langdurige blootstelling aan vervuilde lucht kan ontstekingen in de luchtwegen veroorzaken en de werking van de longen verminderen. Mensen die in gebieden met veel luchtvervuiling wonen hebben hierdoor vaak een slechtere longfunctie dan mensen die in een schonere omgeving leven.
Om de longen gezond te houden, is het belangrijk om gezond te leven. Stoppen met roken is de beste manier om longschade te voorkomen (bron 3). Regelmatige lichaamsbeweging helpt om de vitale capaciteit te vergroten en de gaswisseling te verbeteren. Daarnaast is frisse lucht belangrijk. Regelmatig buiten zijn in een schone omgeving kan bijdragen aan gezondere longen.
nooit gerookt of niet gevoelig voor roken
regelmatig gerookt en gevoelig voor de effecten van roken
invaliditeit dood
gestopt met roken op 45 jaar (mild COPD)
gestopt met roken op 65 jaar (ernstig COPD)
Bron: naar Fletcher en Peto, 1977 leeftijd (jaren)
Bron 3 Relatie tussen COPD en roken afgezet tegen de tijd
TIP Scan de QR-code en bekijk het filmpje over het schadelijk effect van roken.
CONTEXT
Zuurstofmonitoring door een anesthesioloog
Bron 9 Een anesthetoloog monitort de waarden in het bloed als een patiënt onder narcose is.
In ziekenhuizen houden anesthesiologen tijdens operaties voortdurend de zuurstofconcentratie en koolstofdioxideconcentratie in het bloed van patiënten in de gaten (bron 4). Wanneer een patiënt onder narcose is, is de ademhaling vaak niet voldoende automatisch, waardoor het lichaam minder zuurstof opneemt en koolstofdioxide zich kan ophopen. Om dit te controleren, gebruikt een anesthesioloog pulsoxymeters en bloedgasanalyses. Een pulsoxymeter meet hoeveel hemoglobine in het bloed verzadigd is met zuurstof, gebaseerd op lichtabsorptie. Bij bloedgasanalyses wordt niet alleen de pO2 en pCO2 gemeten, maar ook de pH, waardoor het effect van koolstofdioxide op zuurstofafgifte (het bohreffect) kan worden gevolgd.
Door deze kennis en monitoring kan de anesthesioloog tijdig ingrijpen, bijvoorbeeld door extra zuurstof toe te dienen of de ventilatie aan te passen. Zo blijft de verzadigingscurve van hemoglobine optimaal benut en wordt het zuurstoftransport naar de weefsels gewaarborgd, terwijl het koolstofdioxidetransport efficiënt verloopt.
1 Zuurstof wordt in de longen via de opgenomen en bindt aan hemoglobine in de rode bloedcellen.
2 Het bloed vervoert deze zuurstof via het naar de weefsels.
3 In weefsels in de organen daalt de en stijgt de
4 Hierdoor laat hemoglobine zuurstof gemakkelijker los, een verschijnsel dat het wordt genoemd.
5 In spiercellen helpt myoglobine om zuurstof tijdelijk op te slaan, zodat er voldoende beschikbaar is voor de tijdens inspanning.
6 Koolstofdioxide wordt vanuit de cellen via het bloed terug naar de longen vervoerd. Het grootste deel reageert met water tot , een klein deel lost op in plasma en een ander deel bindt aan hemoglobine.
7 De relatie tussen de zuurstofverzadiging van hemoglobine en de zuurstofdruk wordt weergegeven in de , die laat zien dat zuurstof vooral wordt afgegeven in weefsels waar de energiebehoefte hoog is.
Transport van gassen
Het bloed vormt de verbindende schakel tussen longen en weefsels, zodat zuurstof en koolstofdioxide continu kunnen worden getransporteerd. De volgende zinnen beschrijven dit transport door het lichaam.
Zet de nummers in de juiste volgorde, te beginnen na het inademen van lucht.
1 In de longen wordt zuurstof opgenomen in het bloed.
2 Het hart pompt het zuurstofrijke bloed via de slagaders naar de spieren en organen.
3 In de longen wordt koolstofdioxide uit het bloed vrijgegeven en uitgeademd.
4 Zuurstof uit de longblaasjes bindt zich aan hemoglobine in de rode bloedcellen, waardoor het bloed efficiënt zuurstof kan vervoeren.
5 Myoglobine in de spiercellen slaat zuurstof tijdelijk op en geeft het af wanneer de zuurstofdruk in de spier laag wordt.
6 Koolstofdioxide wordt voornamelijk omgezet in waterstofcarbonaat en via het plasma terug naar de longen vervoerd.
7 Het bohreffect zorgt ervoor dat hemoglobine in actieve weefsels gemakkelijker zuurstof afgeeft.
8 In de weefsels wordt zuurstof gebruikt voor aerobe dissimilatie, waarbij energie wordt vrijgemaakt en koolstofdioxide ontstaat.
4 Bergwandelen
Lisa is op vakantie in Oostenrijk, om daar in de bergen te wandelen. Zij maakt een wandeling naar een top van 3500 meter hoogte. Op grote hoogte is de zuurstofconcentratie in de lucht lager dan op zeeniveau.
a Zoek op, bijvoorbeeld op internet, wat het percentage zuurstof is op zeeniveau en op 3500 meter hoogte.
Bereken hoeveel zuurstof er minder beschikbaar is op 3500 meter hoogte.
b Leg uit wat een lagere zuurstofconcentratie in het bloed betekent voor het uithoudingsvermogen en de lichamelijke inspanning van Lisa.
c Het lichaam van Lisa zal zich aanpassen aan de omstandigheden.
Noteer twee mogelijke aanpassingen van het lichaam die Lisa op korte termijn zal merken.
d Lisa verblijft tijdens haar vakantie in een hostel dat op 3000 meter hoogte ligt.
Noteer een aanpassing van haar lichaam die na verloop van tijd zal optreden.
5 Wielrennen
Lees de tekst en maak vervolgens de opdracht.
Lina is een jonge wielrenster en traint voor een regionale wedstrijd. Tijdens het trainen merkt ze hoe belangrijk ademhaling is voor haar uithoudingsvermogen. Terwijl zij fietst, haalt zij diep adem en vult haar longen met zuurstof. Deze zuurstof bindt zich aan hemoglobine in de rode bloedcellen en wordt via het bloedvatenstelsel naar haar spieren vervoerd. In haar spierweefsel, dat bestaat uit miljoenen gespecialiseerde spiercellen, speelt zuurstof een cruciale rol. Binnen deze cellen vindt aerobe dissimilatie plaats: een proces waarbij glucose met behulp van zuurstof wordt afgebroken in de mitochondriën. Dit levert energie op, de energiebron die haar skeletspieren nodig hebben om te blijven bewegen. Tegelijkertijd ontstaat koolstofdioxide, dat via het bloed terug naar de longen wordt gebracht om uitgeademd te worden.
Neem over en koppel elke beschrijving aan het bijpassende organisatieniveau.
1 Alle orgaanstelsels werken samen tijdens inspanning.
2 Glucose wordt afgebroken met behulp van zuurstof.
3 Koolstofdioxide wordt via het bloed afgevoerd.
4 Rode bloedcellen vervoeren zuurstof.
5 Spiervezels werken samen om kracht te leveren.
6 Zuurstof bindt aan hemoglobine.
7 Zuurstof wordt opgenomen uit de lucht.
6 Invloed van inspanning
• • a orgaan
• • b organel
• • c molecuul
• • d orgaanstelsel
• • e weefsel
• • f organisme
• • g cel
In rust en bij intensieve inspanning verschillen de omstandigheden in spierweefsel duidelijk.
Gebruik de gegevens over de partiële zuurstofdruk (pO2) in de weefsels om te analyseren wat er gebeurt.
Gegeven is:
• In de longen is de pO2 13,3 kPa.
• In spierweefsel in rust is de pO2 5,3 kPa.
• In actief spierweefsel tijdens zware inspanning kan de pO2 dalen tot ongeveer 2,7 kPa.
a Bereken hoeveel de pO2 in de spiercel daalt wanneer iemand van rust naar intensieve inspanning gaat.
b Leg uit wat dit betekent voor de afgifte van zuurstof door hemoglobine aan de spieren.
c Leg uit hoe het bohreffect ervoor zorgt dat hemoglobine tijdens inspanning nog gemakkelijker zuurstof afgeeft.
7 Sporttest en zuurstofverdeling
Tijdens een sporttest wordt gemeten hoe het lichaam zuurstof transporteert bij rust en bij inspanning. In de geneeskunde wordt de zuurstofdruk vaak gegeven in mmHg (millimeter kwik). Dit komt doordat gasdrukken vroeger werden gemeten met een kwikmanometer en veel medische apparatuur deze eenheid nog steeds gebruikt.
In de natuurkunde wordt meestal kPa (kilopascal) gebruikt. Daarom moet je waarden soms omrekenen.
Omrekening: 1 mmHg = 0,133 kPa
a De zuurstofdruk in de longblaasjes is bij rust 100 mmHg.
Reken deze waarde om naar kPa.
b Leg uit waarom deze zuurstofdruk gunstig is voor de opname van zuurstof in het bloed.
c Tijdens intensieve inspanning kan de zuurstofdruk in spiercellen dalen tot 20 mmHg. Reken deze waarde om naar kPa.
d Leg uit waarom hemoglobine bij deze lage zuurstofdruk sneller zuurstof afgeeft.
e Het bloed dat naar de spieren gaat heeft bij rust een zuurstofdruk van 95 mmHg en bij zware inspanning 40 mmHg.
Bereken hoeveel kPa de zuurstofdruk daalt.
8
Zuurstofbinding
a Neem de tabel over en vul deze in met de eigenschappen van hemoglobine en myoglobine.
Eigenschap
1 locatie
2 functie
3 affiniteit voor zuurstof
4 rol bij inspanning
b Leg uit waarom actieve spieren meer zuurstof krijgen dan spieren in rust.
c Leg uit hoe een daling van de pH de verzadiging van hemoglobine beïnvloedt volgens het bohreffect.
9 Bohreffect
Gebruik bij deze opdracht Binas tabel 83D. In een van de diagrammen zie je dat de vorm van de curven wordt bepaald door de pH (en dat hangt samen met de hoeveelheid CO2 die is opgelost in het bloedplasma). Bij een hogere pCO2 (dus bij een lagere pH) wordt meer zuurstof in de weefsels afgestaan.
a Bij welke pH in deze grafieken is de pCO2 het laagst?
b In welk weefsel in het lichaam vind je deze pCO2?
c In welke weefsels in het lichaam vind je juist een hoge pCO2?
d Iemand heeft net 4 kilometer hardgelopen.
Rond welke waarde ligt de pH van het bloed van deze persoon waarschijnlijk?
Leg je antwoord uit.
10 Zuurstofmonitoring
Lees eerst de context Zuurstofmonitoring door een anesthesioloog.
a Bij een patiënt wordt tijdens de operatie een lagere pO2 in het bloed gemeten.
Leg uit wat dit kan betekenen voor het zuurstoftransport naar de weefsels.
b Tijdens de operatie stijgt de pCO2 in het bloed.
Leg uit hoe dit de afgifte van zuurstof door hemoglobine beïnvloedt.
c De zuurstofverzadiging van een patiënt daalt tijdens een operatie van 98% naar 88%.
Leg uit of dit een reden is voor de anesthesioloog om in te grijpen.
Terugkijken
In de tabel zie je welke opdrachten bij welke leerdoelen horen. De basisopdrachten heb je net gemaakt. Oefenen A en B vind je online.
Leerdoelen
Basisopdrachten Oefenen A Oefenen B
1. Je kunt uitleggen hoe de zuurstofconcentratie in je bloed van invloed is op je lichamelijke conditie. 2, 4, 5, 6
2. Je kunt beschrijven hoe zuurstof en koolstofdioxide door het bloed worden vervoerd. 2, 3, 4, 5
3. Je kunt uitleggen welke rol hemoglobine en myoglobine spelen bij het binden en afgeven van zuurstof.
2, 3, 5, 7, 8
4. Je kunt toelichten hoe het bohreffect de afgifte van zuurstof in weefsels beïnvloedt. 2, 3, 6, 7, 9
a Noteer per leerdoel enkele hoofdzaken die je hebt geleerd. Deze heb je later nodig bij de paragraaf Alles in Samenhang.
b Hoe heb je de basisopdrachten gemaakt?
Noteer per leerdoel je score. Kies uit 0, – –, –, + of ++.
c Welke opdracht of opdrachten ga je (opnieuw) maken om jezelf te verbeteren of om te herhalen voor de toets?
De opdrachten van Oefenen A zijn vergelijkbaar met opdrachten 2 en 3; die van Oefenen B zijn vergelijkbaar met opdrachten 4 tot en met 9.
EXAMENOPGAVEN
Bij deze paragraaf kun je oefenen met eindexamenopgaven. Overleg met je docent of je de eindexamenopgaven Koolstofmono-oxide en Zuurstofverzadiging gaat maken.
4.6 Alles in samenhang
TERUG NAAR HET GROTE PLAATJE
1 Ademhaling
Je ziet hier nog een keer ‘het grote plaatje’ uit de eerste paragraaf. Links zie je de verbanden met andere hoofdstukken, rechts de essenties van dit hoofdstuk.
Stofwisseling in organismen H10
Ecosystemen H12
Zenuwstelsel en beweging H6
Welke verbanden zijn er?
Hoe krijgen cellen zuurstof en hoe raken ze koolstofdioxide kwijt?
Circulatiestelsel H14
Waar komt dit terug in het examen?
Subdomein O1, O2, M2
In de longblaasjes vindt gaswisseling plaats
Waar draait het in dit hoofdstuk om?
Hersenen sturen de spieren voor ademhaling aan
Hemoglobine en bloed spelen een belangrijke rol bij gaswisseling
Leefstijl, conditie en gezondheid beïnvloeden hoe je ademhaalt
a Wat heb je geleerd over de samenhang tussen Ademhaling en andere hoofdstukken?
b Wat heb je geleerd over Ademhaling? Gebruik bij deze opdracht je notities van de Terugkijken-opdrachten.
1 Noteer per essentie wat je hebt geleerd.
2 Noteer per essentie een of meer bijbehorende organisatieniveaus.
3 Noteer de bijbehorende tabel(len) uit Binas.
Essentie
In de longblaasjes vindt gaswisseling plaats.
Hersenen sturen de spieren voor ademhaling aan.
Hemoglobine en bloed spelen een belangrijke rol bij gaswisseling.
Leefstijl, conditie en gezondheid beïnvloeden hoe je ademhaalt.
Dit heb ik geleerd Organisatieniveaus Tabel(len)
TIP Je kunt online bij deze vraag de tabel hierboven downloaden als invultabel.
c Je hebt in paragraaf 1 antwoord gegeven op de grote vraag van dit hoofdstuk: Hoe krijgen cellen zuurstof en hoe raken ze koolstofdioxide kwijt?
Wat is nu je antwoord op de grote vraag?
Kijk terug naar je antwoord in paragraaf 1 en naar je antwoorden bij opdracht a en b voor je je definitieve antwoord opschrijft.
Hieronder vind je de verwijzingen naar Binas in dit hoofdstuk.
Tabel (Binas)
Onderwerp
5 Omrekeningsfactoren voor eenheden
83A Longen
83B Respirogram
83C
83D
83E
VERDER OEFENEN
Examenopgaven
Samenstelling gassen in lucht en bloed
Zuurstofverzadigingsdiagrammen
Transport van gassen in het bloed
Bij deze paragraaf kun je oefenen met een eindexamenopgave. Overleg met je docent of je de eindexamenopgave Lucht in de longen gaat maken.
Proeftoets
Maak online de kennis- en proeftoets bij dit hoofdstuk.
4.7 Examenopgaven
Maak de eindexamenopgaven bij de verschillende paragrafen. Met examenopgaven oefen je de stof op examenniveau en wen je aan de vraagstelling van het eindexamen. Gebruik hierbij de vaardigheidskaart Examenopgaven maken.
Staat er een Examenbundel-icoon bij de opgave? Kijk dan achter aan de paragraaf voor exclusieve hints van Examenbundel. Deze hints helpen je op weg.
GASWISSELINGSORGANEN EN HUN WERKING
1 Ontwikkeling van de bronchioli
Uit: Examenbundel (bewerking van examen vwo 2019-I)
Hoe goed de gaswisseling verloopt na de geboorte is afhankelijk van het ontwikkelingsstadium van de longen. In de afbeelding zijn de anatomische veranderingen van bronchioli (waaruit zich de longblaasjes ontwikkelen) in verschillende ontwikkelingsfasen weergegeven.
Vanaf de 26e week van de embryonale ontwikkeling wordt in de bronchioli een steeds grotere hoeveelheid surfactant geproduceerd. Surfactant is een mengsel van lipiden en eiwitten dat ervoor dient om de oppervlaktespanning in de longblaasjes te verlagen. Daardoor kunnen de longblaasjes gemakkelijker open blijven.
Bij een vroeggeboorte zijn de overlevingskansen voor een baby waarvan de longen in de sacculaire fase verkeren groter dan wanneer de longen nog in de canaliculaire fase zijn. Een verklaring hiervoor is de verbeterde gaswisseling door veranderingen in de bouw van het longweefsel.
Noteer twee veranderingen in de bouw van het longweefsel (zie de afbeelding) die leiden tot een verbeterde gaswisseling in de sacculaire fase. 2p
2p
2
De eerste ademteug
Uit: Examenbundel (bewerking van examen vwo 2019-I)
De eerste ademteug na de geboorte is een spannend moment. Vooral bij een te vroeg geboren baby gaat ademhalen moeilijk en vaak moet dan worden beademd (bron 1). Nieuwe behandelingen vergroten de overlevingskans van een te vroeg geboren baby.
Bron 1
Na de geboorte vindt er bij een baby een grote verandering in de manier van gaswisseling plaats. Vóór de geboorte werden zuurstof en koolstofdioxide via de placenta uitgewisseld.
Meteen na de geboorte worden de longblaasjes voor het eerst volgezogen met lucht en gaat er meer bloed naar de longen.
a Het duurt vaak even voordat een pasgeboren baby ademt. In die korte tijd neemt de ademprikkel steeds meer toe, waarna de ademhaling op gang komt.
Extra informatie: pO2 is een maat voor de zuurstofconcentratie.
Door welke veranderde bloedwaarde(n) wordt de ademprikkel sterker?
Waar wordt deze verandering gemeten door de chemoreceptoren?
A Alleen door afname van de pO2 wordt de ademprikkel sterker.
B De chemoreceptoren meten dit in de aorta.
C Alleen door afname van de pO2 wordt de ademprikkel sterker.
De chemoreceptoren meten dit in de longaders.
D Door toename van de pCO2 en afname van de pO2 wordt de ademprikkel sterker.
De chemoreceptoren meten dit in de aorta.
E Door toename van de pCO2 en afname van de pO2 wordt de ademprikkel sterker.
De chemoreceptoren meten dit in de longaders.
b Enkele spieren die zijn betrokken bij de longventilatie zijn in bron 2 met een nummer aangeduid. Met pijlen is aangegeven in welke richting de ribben bewegen als deze spiergroepen samentrekken. Ook de richting waarin het middenrif beweegt als de middenrifspieren samentrekken, is met een pijl aangegeven.
Bron 2
1 halsspieren
2 buitenste tussenribspieren
3 binnenste tussenribspieren
4 middenrifspieren
5 buikspieren
Welke van deze ademhalingsspieren leveren een grote inspanning bij de eerste ademteug van een pasgeboren baby?
A alleen 1 en 2
B alleen 3 en 4
C alleen 3 en 5
D alleen 1, 2 en 4
E alleen 1, 2 en 5
F alleen 3, 4 en 5
GASWISSELING IN LONGEN EN WEEFSELS
3
Cystische fibrose
Uit: Examenbundel (bewerking van pilotexamen vwo 2013-II)
Cystische fibrose (CF) wordt ook wel taaislijmziekte genoemd, omdat het slijm dat onder andere in de luchtwegen wordt afgescheiden abnormaal taai is. Daardoor wordt het moeilijker afgevoerd uit de longen en blijft er meer slijm achter in de longblaasjes en vermindert de uitwisseling van gassen. Dat leidt tot een voortdurend gevoel van benauwdheid.
a Factoren die van invloed zijn op de snelheid van de gaswisseling zijn de diffusieconstante (D), het diffusie-oppervlak (O), het drukverschil (p1 p2) en de afstand of diffusieweg (A), zoals beschreven in de Wet van Fick: diffusiesnelheid = D*O*(p1 p2)/A
Geef een verklaring voor de benauwdheid van een CF-patiënt aan de hand van de verandering van een van deze factoren die invloed hebben op de gaswisseling.
b Welke bepaling geeft onderzoekers het beste inzicht in het functioneren van donorlongen na transplantatie?
A de maximale uitblaassnelheid
B de vitale capaciteit
C het CO2-gehalte van bloed in de longslagader
D het O2-gehalte van bloed in de aorta
4 Koolstofmono-oxide
Uit: Examenbundel (bewerking van pilotexamen vwo 1995-II)
Er wordt een experiment gedaan over de binding van CO (koolstofmono-oxide) aan hemoglobine in de rode bloedcellen. CO en O2 zijn in competitie voor dezelfde bindingsplaatsen in een hemoglobinemolecuul. Een proefpersoon verblijft op zeeniveau en ademt een bepaalde hoeveelheid CO in. Enkele uren later ademt hij dezelfde hoeveelheid CO in op een hoogte van 5000 m. CO is in beide gevallen aan de omgevingslucht toegevoegd. In de tabel zijn enkele verschillen tussen zeeniveau en 5000 m hoogte opgenomen.
zeeniveau
m
Luchtdruk (kPa)
partiële pO2 in ingeademde lucht (kPa) 19,8 10,0
partiële pO2 in longblaasjes (kPa)
Is bij de proefpersoon de maximale hoeveelheid CO per mL bloed op zeeniveau kleiner dan, gelijk aan of groter dan die op 5000 m hoogte?
A kleiner
B gelijk
C groter
5 Zuurstofverzadiging
Uit: Examenbundel (bewerking van examen vwo 1998-II)
De gemiddelde levensduur van rode bloedcellen is ongeveer drie maanden. Voor een onderzoek naar de zuurstofverzadiging van het hemoglobine vóór en na de geboorte zijn lammetjes gebruikt. In de afbeelding zijn resultaten van dit onderzoek bij een moederschaap en bij haar lam vlak voor de geboorte weergegeven.
Neem de afbeelding over en schets het mogelijke verloop van een curve die het zuurstofverzadigingspercentage van hemoglobine bij toenemende pO2 in het bloed van het jonge lam één maand na de geboorte weergeeft.
Legenda:
1 = grafiek van ongeboren lam
2 = grafiek van schaap
ALLES IN SAMENHANG
6 Lucht in de longen
Uit: Examenbundel (bewerking van examen vwo 2000-I en 1998-II)
In bron 1 is het verloop van de druk in de longen en het verloop van de druk in de interpleurale ruimte (de ruimte tussen longvlies en borstvlies) weergegeven tijdens de ademhaling. Eén ademhaling bestaat uit een inademing en een uitademing.
druk (kPa)
+0,1 - 0,1 - 0,5 - 0,6 - 0,7
2p
druk in longen druk in interpleurale ruimte tijd (sec)
Bron 1
a Wordt de druk in de interpleurale ruimte tijdens een inademing lager, blijft deze gelijk of wordt deze hoger?
A lager
B gelijk
C hoger
b Bij deze vraag kun je bron 2 gebruiken.
Bouw van longen en luchtwegen
1 neusholte
2 mondholte
3 strottenhoofd
4 luchtpijp
5 bronchus
6 bronchiole
7 longtrechtertje
8 long
9 borstvlies
10 longvlies
11 interpleurale ruimte
12 middenrif
13 lymfevat
14 longader
15 longslagader
16 longblaasje
Bron 2
Bij een mens wordt de gemiddelde samenstelling van de ingeademde lucht, van de uitgeademde lucht en van de lucht in de longblaasjes bepaald; de partiële drukken van de gassen hierin zijn weergegeven in bron 3 in mm Hg, zoals in medische literatuur nog gebruikelijk is.
buitenlucht lucht in longblaasjes uitgeademde lucht
Bron 3
Over de verschillen in samenstelling van de lucht (zie bron 3) worden twee beweringen gedaan.
1 Het percentage H2O van de lucht in de longblaasjes is hoger dan dat van de ingeademde lucht, doordat H2O uit het bloedplasma aan de lucht in de longen wordt afgegeven.
2 Het percentage CO2 van de lucht in de longblaasjes is hoger dan dat van de uitgeademde lucht, doordat uitgeademde lucht een mengsel is van lucht uit de longblaasjes en lucht uit andere delen van de luchtwegen.
Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?
A De beweringen 1 en 2 zijn beide juist.
B Alleen bewering 1 is juist.
C Alleen bewering 2 is juist.
D De beweringen 1 en 2 zijn geen van beide juist.
c In de longen van de mens vindt diffusie plaats van O2 uit de lucht in de longblaasjes naar het bloedplasma in de longhaarvaten. Met betrekking tot dit gegeven worden de volgende feiten genoemd:
1 Er vindt ventilatie van longlucht plaats.
2 In rode bloedcellen is hemoglobine aanwezig.
3 De longblaasjes hebben een groot oppervlak.
4 O2-rijk bloed wordt uit de longen afgevoerd.
Van welk of van welke van deze feiten is de diffusiesnelheid van O2 uit de longlucht naar het bloed afhankelijk?
A alleen van 1 en 3
B alleen van 2 en 3
C alleen van 2 en 4
D alleen van 1, 2 en 3
E alleen van 1, 3 en 4
F van 1, 2, 3 en 4
d Het longvolume van een rustig ademende persoon wordt gedurende enige tijd gemeten. De resultaten van deze metingen zijn uitgezet in het diagram in bron 4. Bij de adembewegingen trekken de middenrifspieren en bepaalde tussenribspieren zich samen.
3,0
longvolume (l)
2,8 2,4 2,2
2,6 0 0 1 2 3 tijd (s)
Bron 4
De tijdstippen P en Q worden met elkaar vergeleken ten aanzien van de volgende aspecten: 1 de pCO2 in de luchtpijp, 2 de luchtdruk in de luchtpijp, 3 de toestand van de tussenribspieren die de ribben omhoog bewegen, 4 de toestand van de middenrifspieren.
Geef van elk van deze aspecten aan hoe de situatie op tijdstip P is in vergelijking met de situatie op tijdstip Q.
Gebruik bij de aspecten 1 en 2 de begrippen ‘lager’, ‘gelijk’ of ‘hoger’, bij de aspecten 3 en 4 de begrippen ‘gespannen’ of ‘ontspannen’.
HINTS
UIT EXAMENBUNDEL
2 De eerste ademteug
a. De ademfrequentie neemt toe naarmate de pH van het bloed lager wordt.
b. De samentrekking van deze spieren zorgt voor een (maximale) vergroting van de borstkas.
3 Cystische fibrose
a. Een longblaasje bevat een dikkere laag slijm dan normaal bij CF.
b. Denk aan de laatste reactie van de ademhalingsketen.
4 Koolstofmono-oxide
Dezelfde hoeveelheid CO wordt op 5000 meter ingeademd. Vergelijk de pO2-waarden.
5 Zuurstofverzadiging
Na een maand is nog niet al het foetale bloed van voor de geboorte vervangen.
6 Lucht in de longen
a. De grafieken zijn niet nodig voor het beantwoorden van deze vraag.
b. Beantwoord eerst de vraag en kijk bij twijfel naar de bijbehorende tabel in bron 3.
c. Diffusiesnelheid is onder meer afhankelijk van de grootte van het concentratieverschil.
