Transport

Inleiding

Voor een meercellige is het van belang om de gassen die bij de gaswisseling een rol spelen zo snel mogelijk naar en van de cellen te transporteren.
De gaswisseling van zuurstof en koolstofdioxide vindt op verschillende manieren plaats.
De concentratie koolstofdioxide heeft invloed op het transport van zuurstof en omgekeerd. Stikstof speelt in dit verhaal geen rol ook al zijn er omstandigheden waarbij de hoeveelheid in het bloedplasma opgeloste stikstofgas voor problemen kan zorgen. Caisson ziekte, het optreden van misselijkheid en duizeligheid tijdens het omhoog komen na een lange duik wordt veroorzaakt door stikstofgas.

 

Transport van zuurstof en koolstofdioxide

In het bloed komt zuurstof in twee vormen voor:
Opgelost in het bloedplasma en gebonden aan een speciaal eiwit, het hemoglobine. De oplosbaarheid van zuurstof in bloedplasma is klein.
In 100 ml bloedplasma, je hebt ongeveer 5000 ml in je lichaam, lost 0,3 ml zuurstof op. De rode bloedcellen in dezelfde hoeveelheid bloed kunnen 70 keer meer zuurstof transporteren.
Koolstofdioxide daarentegen wordt hoofdzakelijk als bicarbonaat-ion (HCO3-) in het bloedplasma vervoerd.

Transport van zuurstof

In rode bloedcellen zit hemoglobine.
Vierhonderd hemoglobinemoleculen passen in een rode bloedcel. Die zit zo vol en heeft geen celkern meer.
Elk hemoglobine molecuul bestaat uit vier ketens van aminozuren die elk om een ijzeratoom (heem-groep) zijn gevouwen.
Daardoor kan een hemoglobinemolecuul maximaal 4 zuurstof moleculen binden. We noteren dat als volgt.
Hb + 4O2 ⇋ Hb(O2)4
De binding van de zuurstof aan het ijzeratoom is geen oxidatie want de reactie is omkeerbaar.
Hemoglobine moet ook zuurstof kunnen afgeven.
De hoeveelheid zuurstof die hemoglobine kan binden is afhankelijk van de:

  • concentratie zuurstof (pO2)
  • concentratie koolstofdioxide (pCO2)
  • temperatuur
  • pH

Transport van koolstofdioxide

De manier waarop koolstofdioxide door het bloed vervoerd wordt is anders dan bij zuurstof.
Koolstofdioxide komt op drie manieren in het bloed.

  • opgelost in bloedplasma (7%)
  • als bicarbonaat-ion (HCO3-) in het bloedplasma (70%)
  • gebonden aan hemoglobine(23%)

Op die manieren wordt het van de weefsels naar de longen getransporteerd.

Zuurstof bindt aan hemoglobine/Bohr-effect - VWO

Zuurstof bindt aan hemoglobine
Het verband tussen de concentratie van de zuurstof en de binding daarvan door hemoglobine is in een grafiek weer te geven.
Op de horizontale as staat de zuurstofconcentratie weergegeven in eenheden van druk (zowel in mm Hg als in kPa).

Het verband tussen de twee grootheden wordt weergegeven door
een S-vormige kromme.

In de longen is de zuurstofdruk ongeveer 15 kPa en in de weefsels in rust is de druk 5.2 kPa.
Bij zware arbeid daalt de pO2 naar 2.6 kPa.
In dat laatste geval is het hemoglobine nog voor 30% verzadigd en het heeft dan 70% van de totale zuurstofhoeveelheid en dat is 14ml (per 100ml bloed) afgegeven aan de weefsels.

Bohr-effect
Wanneer een organisme zware arbeid verricht wordt door de cellen veel koolstofdioxide geproduceerd.
De chemicus Niels Bohr ontdekte een verband tussen de
pCO2 in het bloed en de zuurstofafgifte door hemoglobine. Hoe groter de hoeveelheid koolstofdioxide in het bloed hoe makkelijker hemoglobine zuurstof afgeeft.
De kromme die de relatie tussen zuurstofspanning en zuurstofgehalte van het bloed aangeeft verschuift bij oplopende pCO2 naar rechts. Dit is het Bohr-effect.

In de longen is de koolstofdioxide spanning laag en dan zal hemoglobine veel zuurstof kunnen binden.

Koolzuuranhydrase/De pH van het bloed - VWO

Koolzuuranhydrase
Koolstofdioxide wordt op drie manieren door het bloed getransporteerd.
Het oplossen van koolstofdioxide in het waterige bloedplasma gaat als volgt:
Koolstofdioxide reageert met water
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-
Deze reactie wordt versneld doordat het enzym koolzuuranhydrase de reactie in de rode bloedcellen katalyseert. Het evenwicht ligt sterk naar de kant van het bicarbonaat. Dat diffundeert vervolgens uit de rode bloedcel het bloedplasma in.
De H+ die ontstaat wordt gebonden aan het hemoglobine dat zuurstof heeft afgestaan.
Daarnaast kan CO2 ook gebonden worden aan de NH2-groepen van de aminozuren van het hemoglobine.

De pH van het bloed
Het gas koolstofdioxide vormt opgelost in water een zwak zuur. De pH van het bloedplasma zal dus schommelen afhankelijk van de hoeveelheid koolstofdioxide die er in oplost.
Zware arbeid en sportprestatie vergroten de dissimilatie en dus de hoeveelheid CO2 in het bloedplasma. Tegelijkertijd wordt vaak melkzuur gevormd en ook dat verlaagt de pH.
Om grote schommeling tegen te gaan wordt het bloed gebufferd.
Dankzij die buffering schommelt de pH van het bloed rondom de 7.0 en de 7.8 (het is dus nagenoeg neutraal).
De volgende buffer-mechanismen kunnen worden gebruikt:

  • reactie tussen H2CO3 → H+ en HCO-3
  • reactie tussen H2PO4 → H+ en HPO-4
  • eiwitten zoals hemoglobine die H+ kunnen binden of afstaan.

  • Het arrangement Transport is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    VO-content
    Laatst gewijzigd
    05-05-2021 14:13:10
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    De Kennisbanken bevatten de theorie bij de opdrachten.
    Leerinhoud en doelen
    Biologie;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Wikiwijs is een dienst van