Na dit hoofdstuk
Dit kun je uitleggen
- Je kunt in een context beschrijven wat de bouw, werking en functie zijn van gaswisselingsorganen van eukaryoten, in het bijzonder van de mens.
- Je kunt in een context uitleggen op welke wijze longventilatie tot stand komt en wordt geregeld.
- Je kunt in een context uitleggen hoe opname, transport en afgifte van zuurstof en koolstofdioxide plaatsvinden en wat de rol van hemoglobine en myoglobine daarbij is.
- Je kunt in een context beschrijven wat bij planten de relatie is tussen enerzijds gaswisseling en anderzijds fotosynthese en dissimilatie.
- Je kunt in een context beschrijven wat de bouw, werking en functie zijn van uitscheidingsorganen van eukaryoten, in het bijzonder van de mens.
- Je kunt in een context toelichten wat de rol is van de lever, de nieren, de longen en de huid bij uitscheidingprocessen.
Kernredenering
Zo hangt de stof samen
Gaswisseling en uitscheiding houden samen het inwendige milieu geschikt voor cellen. Diffusie verklaart de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide; filtratie, terugresorptie en secretie verklaren hoe de nieren de samenstelling van het bloed regelen.
Bouw van de luchtwegen
Gaswisseling is de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide met de omgeving. Ze verloopt altijd door diffusie, en dus altijd over een dun, vochtig en groot oppervlak.
Bij de mens gaat de lucht via neus- en keelholte door de luchtpijp, die door kraakbeenringen open blijft, naar de twee bronchiën. Die splitsen zich steeds verder tot de kleinste buisjes uitkomen op de longblaasjes. Daar, en alleen daar, vindt de gaswisseling plaats: de wand is één cellaag dik en ligt tegen een dicht net van haarvaten aan.
De luchtwegen erboven doen niet aan gaswisseling mee, maar maken de lucht wel warm, vochtig en schoon: slijm vangt vuil en trilhaarcellen voeren het af.
Kernbegrippen
- gaswisseling
- Uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide tussen organisme en omgeving; verloopt altijd door diffusie over een dun, vochtig oppervlak.
- longen
- Paar organen met miljoenen longblaasjes waarin het bloed zuurstof opneemt en koolstofdioxide afgeeft.
- luchtpijp
- Buis met kraakbeenringen tussen keelholte en bronchiën, die door trilhaarcellen en slijm wordt schoongehouden.
Ventilatie en de regeling ervan
De longen bewegen zichzelf niet. Het middenrif en de tussenribspieren vergroten de borstholte; door de onderdruk in de interpleurale ruimte volgen de longen die beweging en stroomt er lucht naar binnen. Uitademen gaat in rust vanzelf, doordat de spieren ontspannen en het weefsel terugveert.
De volumes hebben vaste namen. De vitale capaciteit is wat je na maximaal inademen nog kunt uitademen; het restvolume blijft altijd achter, zodat de longblaasjes niet dichtklappen. Samen vormen ze de longcapaciteit. De dode ruimte is de lucht in de luchtwegen die niet aan gaswisseling toekomt.
De regeling loopt via het ademhalingscentrum in de hersenstam. Dat reageert vooral op chemoreceptoren die de koolstofdioxidedruk en de zuurgraad meten — niet op een tekort aan zuurstof.
Kernbegrippen
- ademhalingsspieren
- Middenrif en tussenribspieren; door samen te trekken vergroten ze de borstholte, zodat lucht naar binnen stroomt.
- ventilatiebewegingen
- Het afwisselend groter en kleiner maken van de borstholte, waardoor lucht de longen in en uit gaat.
- longcapaciteit
- Totale hoeveelheid lucht die in de longen past: de vitale capaciteit plus het restvolume.
Zuurstof- en koolstofdioxidetransport
Beide gassen gaan door diffusie: van hoge naar lage druk, sneller bij een groter oppervlak, een groter drukverschil en een kortere afstand. Dat is de wet van Fick, en het verklaart de bouw van de long meteen.
Zuurstof gaat vrijwel volledig gebonden aan hemoglobine door het bloed. De verzadigingscurve daarvan is S-vormig: in de long raakt het bloed bijna volledig verzadigd, terwijl er in het weefsel bij een kleine drukdaling al veel zuurstof loskomt. Bij een lagere pH en een hogere koolstofdioxidedruk verschuift die curve — het Bohr-effect — zodat juist actieve weefsels meer krijgen. Myoglobine in de spier bindt steviger en vormt een voorraad.
Koolstofdioxide reist grotendeels als waterstofcarbonaat in het plasma, en voor een kleiner deel gebonden aan hemoglobine.
Kernbegrippen
- diffusie
- Deeltjes bewegen willekeurig en verspreiden zich daardoor vanzelf tot de concentratie overal gelijk is; daar is geen energie voor nodig.
- wet van Fick
- Verband dat zegt dat diffusie sneller gaat bij een groter oppervlak, een groter concentratieverschil en een kortere afstand.
- zuurstofconcentratie/zuurstofdruk
- Maat voor hoeveel zuurstof er in een gasmengsel of vloeistof zit; bepaalt richting en snelheid van de diffusie.
Gaswisseling bij planten
Een plant wisselt gassen uit via de huidmondjes: openingen tussen twee sluitcellen in de opperhuid van het blad. Staan ze open, dan kan koolstofdioxide naar binnen en zuurstof en waterdamp naar buiten.
De netto richting hangt af van de balans tussen fotosynthese en dissimilatie. In het licht overheerst de fotosynthese: er gaat netto koolstofdioxide in en zuurstof uit. In het donker loopt alleen de dissimilatie door en draait het om. Op het compensatiepunt zijn beide processen even snel en is er netto geen uitwisseling.
Kernbegrippen
- huidmondje
- Regelbare porie tussen twee sluitcellen in het bladoppervlak; staat hij open, dan kan gas naar binnen en waterdamp naar buiten.
De uitscheidingsorganen
Uitscheiding is het afgeven van afvalstoffen die in het lichaam zelf zijn ontstaan. Onverteerde resten in de ontlasting horen er niet bij: die zijn nooit opgenomen geweest.
Vier organen doen mee. De lever breekt overtollige aminozuren af tot ureum en verwerkt versleten rode bloedcellen tot galkleurstof; hij is opgebouwd uit leverlobjes. De nieren scheiden ureum, zouten en water uit als urine. Ze bestaan uit een schors met de nierlichaampjes en een merg met de lussen en verzamelbuizen; de werkende eenheid is de niereenheid, met een glomerulus in een kapsel van Bowman en daarachter het nierbuisje. De longen scheiden koolstofdioxide en waterdamp uit, en de huid via de zweetklieren water, zout en wat ureum.
Kernbegrippen
- uitscheiding
- Afgifte van afvalstoffen die in het lichaam zelf zijn ontstaan; onverteerde resten in de ontlasting horen er niet bij, want die zijn nooit opgenomen.
- lever
- Orgaan dat overtollige aminozuren afbreekt en de stikstof daaruit als ureum afgeeft, en versleten rode bloedcellen tot galkleurstof verwerkt.
- leverlobje
- Bouwsteen van de lever: rijen levercellen rond een centrale ader, met daartussen bloedvaten en galkanaaltjes.
Van bloed naar urine
In de glomerulus perst de hoge bloeddruk water en kleine opgeloste deeltjes het kapsel van Bowman in: ultrafiltratie. Bloedcellen en plasma-eiwitten blijven achter. Wat er ontstaat heet voorurine — in samenstelling bloedplasma zonder eiwitten.
In het nierbuisje wordt vrijwel alles wat bruikbaar is teruggehaald: glucose, aminozuren, zouten en veruit het meeste water. Wat overblijft is urine. Hoeveel water er terugkomt regelt ADH: dat maakt de verzamelbuizen doorlaatbaarder, waardoor er minder en geconcentreerdere urine ontstaat. Zo houdt het lichaam de osmotische waarde van het inwendig milieu constant.
De lever levert daarnaast gal, met galzouten die vet emulgeren en grotendeels worden hergebruikt, en galkleurstof die als afvalstof wordt afgevoerd.
Kernbegrippen
- gal
- Vloeistof van de lever met galzouten en galkleurstof; voert afbraakproducten af en emulgeert vet.
- galzouten
- Bestanddeel van gal dat vet emulgeert en na de vertering grotendeels weer wordt opgenomen.
- galkleurstof
- Afbraakproduct van hemoglobine dat met de gal wordt afgevoerd en de ontlasting zijn kleur geeft.
Veelgemaakte denkfout
Let hierop
Ademhaling is de ventilatie van de longen; gaswisseling is diffusie over een membraan; dissimilatie is het vrijmaken van energie in cellen. Gebruik deze termen niet als synoniemen.
Actief ophalen
Controleer of je het begrijpt
Beantwoord deze vragen zonder terug te kijken. Kun je de tussenstappen hardop uitleggen, dan beheers je de kern beter dan wanneer je de tekst alleen herkent.
- Welke kenmerken van longblaasjes versnellen diffusie?
- Waarom neemt de ventilatie toe bij inspanning?
- Leg uit waarom nuttige stoffen na filtratie in de nier weer worden opgenomen.
Verantwoording
De leerdoelen en begrippen zijn afgestemd op de syllabus biologie vwo van het College voor Toetsen en Examens. De uitleg, voorbeelden, kernredenering en zelfcheck zijn eigen werk van BiologieBoost.
Lees de volledige werkwijze op Bronvermelding en meld een inhoudelijke fout via contact@biologieboost.nl.
Van begrijpen naar toepassen
Oefen verder met gaswisseling en uitscheiding
Herhaal de kernbegrippen met flitskaarten en pas de redeneringen toe in examenopgaven.