Gasuitwisseling
Gasuitwisseling
In onze weefselcellen vindt energieproductie plaats, waarbij glucose wordt verbrand met behulp van zuurstof (O2). Dit proces resulteert naast de energieproductie in de productie van water (H2O) en koolstofdioxidegas (CO2). Het CO2-gas wordt afgegeven aan de haarvaten, vervoerd via de bloedbaan naar de longen. Vervolgens komt de CO2 terecht in de haarvaten rondom de longblaasjes. CO2 wordt daar uit het bloed verplaatst naar de longblaasjes waar het via ons ademhalingsstelsel wordt uitgeademd.
Afb 1. Energieproductie
Haarvaten
De bloedbaan kan vergeleken worden met een uitgebreid wegennetwerk. Het transporteert zuurstof naar de weefselcellen en voert koolstofdioxide af die we uitademen. De werkelijke gasuitwisseling vindt plaats in de haarvaten, de allerkleinste bloedvaten. De haarvaten zijn als de smalle landweggetjes die elk dorpje voorzien van wat het nodig heeft. Deze haarvaten hebben een dunne wand waardoor zij makkelijk gassen kunnen uitwisselen tussen de weefselcellen en de bloedbaan. Zoals auto's rijden over de wegen, stromen de rode bloedcellen in onze bloedbaan. Zij bevatten hemoglobine en dit eiwit speelt een grote rol bij het transport van zuurstof en koolstofdioxide.
Hemoglobine
Ons bloed bevat rode bloedcellen en elke rode bloedcel bevat hemoglobine. Geschat wordt dat elke rode bloedcel ongeveer
270 miljoen hemoglobine moleculen bevat. Een flinke hoeveelheid dus! Hemoglobine kan zuurstof en koolstofdioxide aan zich te binden en transporteren via de bloedbaan. De daadwerkelijke verplaatsing van het CO2 en O2 tussen de bloedbaan en de weefselcellen vindt plaats door diffusie. Waarbij diffusie de daadwerkelijke beweging is van deeltjes van een plaats met een hoge concentratie naar een plaats met een lage concentratie.
Zuurstof transport
Zuurstof (O2) wordt getransporteerd door diffusie, bewegend van een plek met hogere zuurstofconcentratie naar een plaats met lagere concentratie. Dit wordt mooi geïllustreerd in afbeelding 3.
1. Direct na de inademing is de concentratie zuurstof (O2) in de longblaasjes aanzienlijk hoger dan in de bloedbaan. Hierdoor zal O2 vanuit de longblaasjes naar de bloedbaan verplaatsen.
2. De O2 bindt zich aan de hemoglobine in de rode bloedcel en wordt het naar de weefselcellen getransporteerd.
3. In de weefselcellen is de concentratie O2 lager omdat de behoefte aan zuurstof daar groot is. Daarom zal zuurstof diffunderen van zuurstofrijk bloed naar de weefselcellen wanneer het langs stroomt.
Transport van CO2
Koolstofdioxide kan op 3 manieren getransporteerd worden door het bloed. (Afb 4.)
1. 7% als koolstofdioxide (CO2) opgelost in het bloedplasma.
2. 23% Gebonden aan hemoglobine in een rode bloedcel
3. 70% wordt getransporteerd als bicarbonaat (HCO3-) in het bloedplasma
Afb 4a. De 70% van de koolstofdioxide afkomstig uit de weefselcellen reageert in de rode bloedcel met water tot koolzuur.
Onder invloed van het enzym koolzuur-anhydrase wordt deze gevormde koolzuur omgezet in bicarbonaat (HCO3-) en waterstofionen (H+). HCO3- wordt afgegeven aan het bloedplasma en vervoerd richting de longen. De waterstofionen worden gebonden aan hemoglobine om verzuring van het bloed tegen te gaan.
Afb 4b. In de haarvaten rondom de longblaasjes vindt het omgekeerde proces plaats.
Hemoglobine laat de waterstof- ionen los. De bicarbonaat met de waterstofionen tot koolzuur.
Welke uiteen valt in water en koolstofdioxide. De koolstofdioxide diffundeert naar het bloedplasma waar het vervolgens diffundeert naar de longblaasjes en het uitgeademd wordt via het ademhalingsstelsel.
Afb 4a. en 4b.
enzym
CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃ ↔ HCO₃⁻ + H⁺
CO₂
H₂O
H₂CO₃
HCO₃⁻
H⁺
koolstofdioxide
water
koolzuur
bicarbonaat
waterstof-ionen
De zuurstofaffiniteit van hemoglobine
Rond het jaar 1905 deed Christian Bohr - een Deense fysioloog- een belangrijke ontdekking.
Hij ontdekte dat hemoglobine onder bepaalde omstandigheden een andere affiniteit heeft voor zuurstof.
De hechting tussen hemoglobine en zuurstof neemt namelijk af wanneer de concentratie koolstofdioxide (CO2) in ons bloed stijgt. In andere woorden: zodra de CO2 concentratie toeneemt in ons bloed laat het hemoglobine het zuurstof makkelijker los. Hierdoor neemt de zuurstofafgifte aan weefselcellen neemt toe. De ontdekking is naar hem vernoemd: het Bohr effect. Omgekeerd zal hemoglobine zuurstof sterker binden wanneer de CO2-concentratie daalt in het bloed. De zuurstofaffiniteit van hemoglobine wordt ook beïnvloed door de temperatuur en de zuurgraad naast CO2.
Signaal voor hemoglobine om zuurstof los te laten
Wanneer de CO2 concentratie in het bloed toeneemt, het bloed zuurder wordt, de temperatuur stijgt zal hemoglobine sneller het zuurstof loslaten. Laten we deze factoren - CO2 toename in het bloed, een temperatuur stijging, bloed dat zuurder wordt - nu juist zien bij actief weefsel. Daar waar veel verbranding plaatsvindt en veel CO2 wordt gevormd. Daar is de behoefte aan zuurstof het grootst.
Kunnen we de zuurstofaffiniteit van hemoglobine beinvloeden?
Als we kijken naar onze ademhaling kunnen we de uitstoot van CO2 minderen door niet door onze mond maar door onze neus te ademen. Belangrijk is ons hierbij te realiseren dat een buikademhaling mede een gunstige uitwerking kan hebben op onze CO2 uitstoot en dus op de CO2 concentratie in het bloed.
Mondademen lijkt onschuldig en ineens overstappen op neusademhaling voelt onwennig, benauwd. Sommigen zullen zeggen ''zo adem ik nu eenmaal en of ik nu door mijn neus of mond ademen zuurstof krijg ik toch in beiden gevallen binnen?"
Helaas realiseren veel mensen zich niet dat ademen door de mond direct gevolgen heeft op de concentratie koolstofdioxide in het bloed. Lees verder...
