Thema Gaswisseling

Intro

Ter land, ter zee en in de lucht
Wat zou het makkelijk zijn: net als vissen onder water zwemmen zonder steeds adem te halen!
Waardoor kunnen vissen dat wel en wij niet?
Onze off-shore techniek zou een stuk eenvoudiger zijn zonder duikklokken en luchtflessen.

Alles draait om de uitwisseling van twee gassen, zuurstof en koolstofdioxide.
Hoe krijgen organismen de uitwisseling van gassen voor elkaar in het milieu waarin ze leven: ter land, ter zee of in de lucht?
De regeling van de luchtverversing en de biochemie van het transport van gassen komen ook in dit thema aan de orde.

Bekijk:

Wat ga ik leren?

Aan het eind van dit thema:

beschrijf ik verschillen en overeenkomsten tussen organen en orgaanstelsels van de mens en verschillende diersoorten.
licht ik de bouw, werking en functie van de gaswisselingsorganen van eukaryoten, in het bijzonder de mens, toe met aandacht voor de relatie tussen de bouw en functie.
beschrijf ik de longventilatie en de regeling ervan.
beschrijf ik op welke wijze opname, transport en afgifte van CO2 en O2 plaatsvindt en wat de rol van hemoglobine daarbij is.
beschrijf ik wat bij de mens de kenmerken en functies zijn van orgaanstelsels voor ademhaling.

Deelconcepten
Longen, luchtpijp, bronchiën, longblaasjes, kieuwen, tracheeën, gaswisseling, ventilatiebewegingen, longcapaciteit, vitale capaciteit, dode ruimte, diffusie, wet van Fick, Bohr-effect, bufferende stoffen, HCO_3-, chemische samenstelling, O₂-concentratie, CO₂-concentratie, buffers van hemoglobine en HCO_3-.

Wat kan ik al?

Wat weet je al over Gaswisseling? Bestudeer uit de Kennisbank onderbouw het volgende onderwerp:

Ademhaling - onderbouw

Test nu je kennis:

Wat ga ik doen?

Het thema Gaswisseling bestaat uit de volgende onderdelen.
In de tabel staat per activiteit hoeveel SLU je ongeveer nodig hebt.

Activiteit	Aantal SLU
Inleiding
Wat kan ik straks?	0,5
Wat kan ik al?	2
Wat ga ik doen?	0,5
Modules
Module: Terug naar zee?	6
Module: Onder gedoken	7
Afsluiting
Samenvattend	1
Examenvragen	1
Terugkijken	0,5
Totaal:	18 à 19

Modules

Terug naar zee?

Intro

Blauwe vinvis
Het grootste dier op aarde is de blauwe vinvis, een walvis. Het is een zoogdier, ondanks de naam. Het dier gebruikt zuurstof uit de lucht voor de verbranding. Walvissen ademen met longen, vissen daarentegen gebruiken kieuwen. Zoogdieren, voornamelijk landbewoners, stammen af van waterbewoners en walvissen zijn dus terug gegaan!

De evolutiebioloog noemt een walvis een secundair waterdier. Vanuit het perspectief van de evolutie kijk je in deze module naar de ademhaling bij dieren.

Bekijk de video over de blauwe vinvis:

Eindproduct
Je sluit deze module af als embryoloog of als evolutiebioloog.
Je maakt werkgroepjes, elk werkgroepje krijgt een eigen opdracht.
Overleg met je docent hoe de werkgroepjes worden samengesteld en hoe je de resultaten met elkaar deelt.

Wat ga ik leren?

Leerdoelen
Aan het eind van deze module
Kan ik:

omschrijven op welke manier organismen gassen kunnen uitwisselen met hun omgeving door gebruik te maken van hun huid, kieuwen, tracheeën of longen.
uitleggen op welke manier de factoren, beschreven in de Wet van Fick, geoptimaliseerd worden bij de werking van de ademhalingsorganen van een organisme.
twee verschillende omschrijvingen geven van het begrip ademhaling.
de onderdelen van de luchtwegen in een afbeelding benoemen en hun functies uitleggen.
de verschillen tussen borst- en buikademhaling omschrijven.
uitleggen waardoor de longinhoud kan veranderen.
in een afbeelding de verschillende longinhouden aangeven.

Deelconcepten
Longen, luchtpijp, bronchiën, longblaasjes, kieuwen, tracheeën, gaswisseling, ventilatiebewegingen, longcapaciteit, vitale capaciteit, dode ruimte, diffusie, wet van Fick.

Wat ga ik doen?

Aan de slag
Stap		Inhoud
Stap 1		Hoe luidt de 'Wet van Flick'? Wat heeft de wet met gaswisseling te maken?
Stap 2		Hoe zorgt ons ademhalingsstelsel voor de aanvoer en afvoer van gassen en beschermt het ons tegen gevaarlijke stoffen.
Stap 3		Hoe werken de spieren van ons ademhalingsstelsel?
Stap 4		Wat wordt bedoeld met de longcapaciteit en hoe kan ik die meten?
Afronding
Onderdeel
Kennisbank		Alle Kennisbankitems uit deze module.
Eindopdracht		Kruip in de huid van een evolutiebioloog of embryloog.
Terugkijken		Terugkijken op de opdracht.

Benodigdheden

luchtpijp en varkenssnuit uit de dierenwinkel
werkblad Kieuwbouw bij vissen
werkblad Kieuwen van een mossel
microscopisch preparaat dwarsdoorsnede luchtpijp en trilhaarslijmvlies
spare-ribs
spirometer

Tijd
De belasting voor deze module is ongeveer 6 SLU.

Aan de slag

Stap 1: Gaswisseling

Energie is nodig om in leven te blijven. Voor het vrijmaken van energie uit voeding hebben de meeste organismen zuurstof nodig. De verbranding van voedsel levert naast energie (ATP) ook koolstofdioxide en water op. Organismen wisselen die zuurstof en koolstofdioxide uit met het milieu waarin ze leven.

In de loop van de evolutie, zeker bij de overgang van water naar land, zijn allerlei verschillende manieren ontstaan om de uitwisseling van gassen met het uitwendige milieu zo efficiënt mogelijk te laten verlopen. Transport van gassen uit een omgeving met een hoge naar een omgeving met een lage concentratie kost geen energie. De hoeveelheid gassen die per tijdseenheid getransporteerd worden is afhankelijk van een aantal factoren.

Lees in de Kennisbank over de Wet van Flick.

Wet van Fick

Maak de oefeningen.

Bestudeer op Bioplek - Tegenstroomprincipe .
En in de Kennisbank.

Waterbewoners

Maak de oefeningen.

Stap 2: De weg naar binnen

Om in leven te blijven is de aanvoer van zuurstof en de afvoer van koolstofdioxide nodig. De zuurstof haal je uit ingeademde lucht, de koolstofdioxide adem je uit. De bouw van het ademhalingsstelsel is erop gericht om zoveel mogelijk alleen de ongevaarlijke stoffen ons lichaam te laten komen.

Bestudeer de informatie in de Kennisbank.

Van mond tot long

Maak de oefeningen.

Stap 3: Inademen en uitademen

Om voldoende lucht in en uit je longen te krijgen is een ventilatiebeweging nodig.
Door het vergroten en verkleinen van het volume van je longen gaat lucht je longen in of uit. Je concentreren op je ademhaling kan een goede manier zijn om tot rust te komen. Veel meditatietechnieken en yoga maken daar gebruik van.

Bestudeer de informatie in de Kennisbank.

Inademen en uitademen

Doe de oefeningen.

Stap 4: Longcapaciteit

De ventilatiebeweging van je borstkas en middenrif verzorgen je ademhaling. Zoals je nu zit te lezen zal er maar een klein gedeelte van je maximale longvolume worden gebruikt.

Lees in de Kennisbank.

Longcapaciteit

Maak de oefeningen.

Bestudeer de informatie in de Kennisbankitems.

Van longblaasje naar bloed

Gaswisseling

Doe de oefening.

Afsluiting

Samenvattend

Wet van Fick/ Waterbewoners

Van mond tot long

Inademen en uitademen

Longcapaciteit

Van longblaasje naar bloed

Gaswisseling

Eindopdracht

In de loop van de evolutie zijn de ademhalingsorganen steeds verder geoptimaliseerd.

Je kunt de ontwikkeling van de ademhalingsorganen bij dieren in de loop van de tijd op twee manieren bestuderen.
Evolutiebiologen kijken naar de ontwikkeling van de ademhalingsorganen bij diergroepen die elkaar in de loop van de tijd opvolgen. Ze bestuderen de fylogenese (stamgeschiedenis).

Embryologen kijken naar de ontwikkeling van de ademhalingsorganen binnen één dier, vanaf de bevruchting tot de volwassenheid. Zij bestuderen de ontogenie (wordingsgeschiedenis).

Voor de afronding van deze module kruip je in de huid van een evolutiebioloog of een embryoloog.
Overleg met je docent hoe groot je de werkgroepjes maakt en hoe je de resultaten met elkaar uitwisselt.

Keuzeopdracht:

De embryologen bestuderen de ontogenie van ademhalingsorganen bij (naar keuze)
- mens
- ander zoogdier
- kikker (denk om de metamorfose)
- libelle
- duif
Gebruik eventueel de volgende bronnen:
Check de betrouwbaarheid van de gegeven informatie!
De evolutiebiologen schetsen een beeld van de evolutie van het ademhalingsorgaan.
Ze verdelen de genoemde diergroepen onder elkaar en maken er een ‘sluitend verhaal’ van.
Beenvissen, longvissen, kwastvinnigen, reptielen, amfibieën, vogels, zoogdieren.

Gebruik eventueel de volgende bronnen:
Check de betrouwbaarheid van de gegeven informatie!
- www.dinosaurus.net
- www.geo.uu.nl

Beoordeling
De beoordelingseisen zijn afhankelijk van de manier waarop de informatie verzameld en gepresenteerd wordt. Kijk voor specifieke beoordelingseisen per mogelijk eindproduct in de Gereedschapskist.
Daarnaast is het natuurlijk belangrijk dat je de bovenstaande informatie op een biologisch juiste en overzichtelijke manier verwerkt.

De Gereedschapskist activerende werkvormen biedt een brede variatie aan werkvormen bij het gebruik van digitaal leermateriaal. Elke werkvorm bevat een beschrijving, geeft suggesties voor passende ICT tools en bijhorende rubrics/beoordelingscriteria om de werkvorm te evalueren. De werkvormen zijn samengesteld en geschreven door experts uit de onderwijspraktijk.

Je kunt de werkvormen los gebruiken of toevoegen aan je eigen leerarrangement. Veel van deze werkvormen zijn ook geïntegreerd met de Stercollecties van VO-content.

Bekijk hieronder de instructievideo van de Gereedschapskist activerende werkvormen en verrijk je leermateriaal!

Terugkijken

Kan ik wat ik moet kunnen?

Lees de leerdoelen van deze opdracht nog eens door.
Kun je wat je moet kunnen?

Hoe ging het?

Tijd
Voor de opdracht stond een studiebelasting van 6 SLU.
Klopt die inschatting?

Inhoud
Veel begrippen die je in deze opdracht bent tegengekomen ben je in de onderbouw ook al wel eens tegengekomen. Kende je de meeste begrippen nog? Schrijf twee begrippen op die (als) nieuw voor je waren.
Eindopdracht
Bij de eindopdracht kon je kiezen tussen het beroep van embryoloog en evolutiebioloog. Welke van deze twee beroepen spreekt jou het meest aan en waarom?