Organen en gaswisseling (Biologie havo), les 1: Uitleg
STOFWISSELING · GASWISSELING
Organen en gaswisseling
Examenstof biologie havo
La durée de la leçon est: 45 minIntroduction
Éléments de cette leçon
STOFWISSELING · GASWISSELING
Organen en gaswisseling
Examenstof biologie havo
Les 1 van 3: uitleg. Les 2 is de examentraining, les 3 de terugblik met quiz. Syllabus: O1.1 en O1.3 (B3.1 en B3.3), specificatie 1 t/m 4. Image credit: Wagner Souza e Silva / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
STOFWISSELING · GASWISSELING
Wat ga je kunnen?
Ik kan uitleggen hoe lucht in de longen komt, hoe gaswisseling werkt en hoe zuurstof door het bloed wordt vervoerd.
Cet élément n'a pas d'instructions
Wat gebeurt er met een hap lucht tussen je neus en je spieren?
Verwacht: neus, longen, zuurstof, bloed, hart, uitademen. Koppel de woorden aan de begrippen van de les: luchtpijp, longblaasjes, gaswisseling, hemoglobine. Veelgemaakte misvatting: de longen pompen zelf lucht naar binnen. De ademhalingsspieren veranderen het volume van de borstholte.
Didactisch model van de longen met luchtpijp, bronchiën en hart
STOFWISSELING · GASWISSELING
Van cel tot orgaanstelsel
Cellen met dezelfde bouw en functie vormen samen een weefsel, zoals spierweefsel.
Verschillende weefsels vormen samen een orgaan met een eigen functie, zoals de long.
Organen die samenwerken vormen een orgaanstelsel, zoals het ademhalingsstelsel.
Van klein naar groot: cel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel, organisme.
Syllabus O1.1 punt 1: cel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel. Een long bestaat uit meer weefsels, bijvoorbeeld de dunne wand van de longblaasjes, bindweefsel, spierweefsel in de wand van de luchtwegen en bloedvaten. Het ademhalingsstelsel bestaat uit de luchtwegen en de longen. Veelgemaakte fout: orgaan en orgaanstelsel door elkaar halen. De long is een orgaan, het ademhalingsstelsel een orgaanstelsel. Image credit: Wagner Souza e Silva / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Kieuwen van een vis
STOFWISSELING · GASWISSELING
Mens en dier vergeleken
Mens en kat ademen met longen: de lucht gaat via de luchtpijp naar de longblaasjes.
Een vis haalt zuurstof uit het water met kieuwen. Bij insecten brengen buisjes (tracheeën) lucht naar de weefsels.
Overeenkomst: gaswisselingsorganen hebben een groot oppervlak en een dunne wand.
Verschil: de bouw past bij het milieu waarin het dier leeft, lucht of water.
Syllabus O1.1 punt 2: verschillen en overeenkomsten tussen organen en orgaanstelsels van de mens en diersoorten. Laat leerlingen benoemen wat een kieuw en een long gemeen hebben: groot oppervlak, dunne wand, bloed dat langskomt. Veelgemaakte fout: denken dat een vis de zuurstof uit het watermolecuul haalt. De vis neemt de zuurstof op die in het water opgelost is. Image credit: Krishna satya 333 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
STOFWISSELING · GASWISSELING
Orgaanstelsels werken samen
Het ademhalingsstelsel neemt zuurstof op en geeft koolstofdioxide af. Het bloedvatenstelsel vervoert die gassen.
De ademhalingsspieren en het zenuwstelsel zorgen dat je ademt: het zenuwstelsel regelt hoe snel en diep je ademt.
Spieren gebruiken zuurstof bij de dissimilatie. Bij inspanning gaan ademhaling en hartslag omhoog.
Een verstoord orgaan beïnvloedt de rest: bij emfyseem zijn de wanden van longblaasjes kapot en blijft er minder oppervlak over.
Dan komt er minder zuurstof in het bloed en krijgen spieren en andere organen te weinig zuurstof.
Syllabus O1.1 punt 3 en 4: samenhang tussen orgaanstelsels en gevolgen van een verstoring. Redeneer in ketens: longen, bloed, weefsels. Emfyseem is een longaandoening waarbij de wanden van longblaasjes beschadigd raken, vaak door langdurig roken. Veelgemaakte fout: een orgaanstelsel los van de andere beschouwen. Bij een verstoring in de longen merk je dat ook in de spieren.
Zet op volgorde, van klein naar groot
Cellen vormen weefsels, weefsels vormen organen en organen vormen een orgaanstelsel. Verwachte fout: weefsel en orgaan omdraaien.
Waarom hebben een vis en een mens een ander ademhalingsorgaan?
Een vis heeft geen zuurstof nodig
Een mens heeft geen groot oppervlak nodig
Een vis ademt koolstofdioxide in
Het orgaan past bij het milieu: lucht of water
Kieuwen en longen zijn aangepast aan water of lucht, maar hebben allebei een groot oppervlak en een dunne wand. Verwachte fout: denken dat een vis geen zuurstof gebruikt.
STOFWISSELING · GASWISSELING
De weg van de lucht
Lucht gaat via de neus of mond en de keelholte naar de luchtpijp, een buis met kraakbeenringen.
De luchtpijp splitst in twee bronchiën, één naar elke long. Die vertakken zich in dunne buisjes (bronchiolen).
De bronchiolen eindigen in de longblaasjes.
Slijm en trilharen in de luchtwegen vangen stof en bacteriën op en voeren ze af naar de keelholte.
De dode ruimte is het volume van de luchtwegen waar geen gaswisseling plaatsvindt. Lucht die daar blijft, bereikt het bloed niet.
Syllabus O1.3 punt 1: luchtpijp, bronchie, longblaasje en dode ruimte (punt 3). De neus tot en met de bronchiolen vormen samen de dode ruimte: daar kan geen gas tussen lucht en bloed worden uitgewisseld. Veelgemaakte fout: denken dat de dode ruimte lucht is die nooit uit de longen gaat. Dat is het restvolume.
Longweefsel onder de elektronenmicroscoop
STOFWISSELING · GASWISSELING
Longblaasjes: bouw en functie
Een long bevat enorm veel kleine longblaasjes. Samen vormen ze een groot oppervlak voor gaswisseling.
Gaswisseling is de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide tussen lucht en bloed.
De wand van een longblaasje is heel dun en wordt omringd door haarvaten: een korte afstand voor de gassen.
De binnenkant is vochtig, zodat gassen er kunnen oplossen.
Syllabus O1.3 punt 1 en 2: bouw en functie van de gaswisselingsorganen, relatie bouw en functie. Vorm-functiedenken: groot oppervlak, dunne wand en veel bloedvaten zorgen voor snelle uitwisseling. Veelgemaakte fout: denken dat gaswisseling in de luchtpijp of bronchiën plaatsvindt. Dat gebeurt alleen in de longblaasjes. Image credit: Louisa Howard, Michael Binder / Wikimedia Commons, publiek domein
Röntgenfoto van de borstkas: longen, ribben, hart en middenrif
STOFWISSELING · GASWISSELING
In- en uitademen
Inademen: de ademhalingsspieren spannen aan, de ribben gaan omhoog en het middenrif wordt platter.
De borstholte wordt groter, de druk in de longen wordt lager dan buiten en lucht stroomt naar binnen.
Uitademen: de spieren ontspannen, de ribben zakken en het middenrif wordt weer een koepel.
Ventilatiebewegingen: buikademhaling met het middenrif, borstademhaling met de tussenribspieren.
Syllabus O1.3 punt 3: ademhalingsspieren en ventilatiebewegingen. Rustig uitademen gaat zonder spierinspanning. Bij geforceerd uitademen spannen de buikspieren en de inwendige tussenribspieren aan. Veelgemaakte fout: denken dat de longen zelf lucht aanzuigen met eigen spieren. De longen volgen het volume van de borstholte, de spieren zitten rond de borstholte. Image credit: Mikael Häggström / Wikimedia Commons, CC0
Wat gebeurt er met het middenrif bij inademen?
Het spant aan en wordt platter
Het ontspant en wordt een koepel
Het spant aan en wordt meer gewelfd
Het ontspant en wordt platter
Bij inademen spant het middenrif aan en daalt het. Verwachte fout: het aanspannen verwarren met de koepelvorm.
Vul in
In de longblaasjes vindt de gaswisseling plaats, omdat de wand daar heel dun is.
Alleen in de longblaasjes wisselt gas tussen lucht en bloed. Verwachte fout: bronchiën noemen.
Spirogram met longcapaciteit, vitale capaciteit en restvolume (eigen voorbeeld)
STOFWISSELING · GASWISSELING
Longvolumes
Longcapaciteit: al het volume lucht in de longen na zo diep mogelijk inademen.
Vitale capaciteit: het volume dat je daarna maximaal kunt uitademen.
Restvolume: de lucht die ook na zo diep mogelijk uitademen in de longen blijft.
Dus: vitale capaciteit = longcapaciteit min restvolume. Lees volumes af op de verticale as.
Syllabus O1.3 punt 3: longcapaciteit, vitale capaciteit, restvolume. In het eigen spirogram is de longcapaciteit 6,0 L en het restvolume 1,2 L, dus de vitale capaciteit 4,8 L. Dit zijn verzonnen, ronde getallen. Veelgemaakte fout: de vitale capaciteit en de longcapaciteit door elkaar halen, of denken dat je de longen helemaal leeg kunt ademen. Image credit: Eigen afbeelding
STOFWISSELING · GASWISSELING
Diffusie van zuurstof en koolstofdioxide
Diffusie is de verplaatsing van deeltjes van een plek met een hoge concentratie of druk naar een plek met een lage. Dat kost geen energie.
In de longblaasjes is de zuurstofdruk hoger dan in het bloed in de haarvaten. Zuurstof diffundeert het bloed in.
De koolstofdioxidedruk is in het bloed hoger dan in de lucht van de longblaasjes. Koolstofdioxide diffundeert naar de longblaasjes.
In de weefsels is het omgekeerd: cellen gebruiken zuurstof en maken koolstofdioxide bij de dissimilatie.
Door het ventileren blijven de drukverschillen in de longblaasjes in stand.
Syllabus O1.3 punt 4: diffusie, zuurstofconcentratie/zuurstofdruk, koolstofdioxideconcentratie/koolstofdioxidedruk. Het gas gaat altijd van hoge naar lage druk. Daardoor staat de richting vast: in de longen zuurstof het bloed in, in de weefsels zuurstof de cel in. Veelgemaakte fout: denken dat het lichaam het gas actief naar binnen pompt. Het is diffusie en dat kost geen energie.
Bloedcellen onder de elektronenmicroscoop, vooral rode bloedcellen
STOFWISSELING · GASWISSELING
Transport door het bloed: hemoglobine
Hemoglobine zit in de rode bloedcellen en bindt zuurstof. Zo vervoert het bloed veel meer zuurstof dan het plasma alleen.
Bij een hoge zuurstofdruk (longen) bindt hemoglobine zuurstof, bij een lage zuurstofdruk (weefsels) geeft het zuurstof af.
Koolstofdioxide wordt grotendeels als waterstofcarbonaat in het bloedplasma vervoerd.
Bloed uit de longen is rijk aan zuurstof, bloed uit de weefsels rijk aan koolstofdioxide.
Syllabus O1.3 punt 4: zuurstoftransport, hemoglobine, koolstofdioxidetransport. Een kleiner deel van de koolstofdioxide is opgelost in het plasma of gebonden aan hemoglobine. Veelgemaakte fout: denken dat hemoglobine de zuurstof de cel in duwt. Het drukverschil bepaalt of hemoglobine zuurstof bindt of afgeeft. Image credit: Bruce Wetzel, Harry Schaefer (NCI) / Wikimedia Commons, publiek domein
Waarom kun je nooit alle lucht uit je longen uitademen?
De vitale capaciteit is kleiner dan de dode ruimte
De luchtpijp blijft dichtgeknepen
Er blijft altijd een restvolume in de longen
Het middenrif kan niet verder ontspannen
Het restvolume blijft na zo diep mogelijk uitademen in de longen. Verwachte fout: de dode ruimte als reden noemen.
Hoe komt zuurstof uit het bloed in een cel?
Door diffusie: de zuurstofdruk is in het bloed hoger dan in de cel. Verwachte fout: zeggen dat hemoglobine de zuurstof de cel in pompt.
Wat vond je vandaag het lastigst?
Longvolumes berekenen
In- en uitademen met spieren
Diffusie en zuurstofdruk
Hemoglobine en transport
Gebruik de uitslag om te kiezen wat je volgende les nog eens met een voorbeeld doorloopt.
Waarom adem je harder na een sprint?
Een goed antwoord: spieren gebruiken meer zuurstof bij de dissimilatie en moeten meer koolstofdioxide kwijt, dus ademhaling en hartslag gaan omhoog. Verwachte fout: alleen zeggen dat je moe bent.
STOFWISSELING · GASWISSELING
Begrippen (1/2)
weefsel, orgaan en orgaanstelsel: Cellen vormen een weefsel, weefsels een orgaan en organen die samenwerken een orgaanstelsel.
gaswisseling: De uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide tussen lucht en bloed, in de longblaasjes.
luchtpijp en bronchie: De luchtpijp splitst in twee bronchiën, één naar elke long.
longblaasje: Klein blaasje met een dunne wand en haarvaten: hier vindt de gaswisseling plaats.
ademhalingsspieren: Het middenrif en de tussenribspieren, die het volume van de borstholte veranderen.
Cet élément n'a pas d'instructions
STOFWISSELING · GASWISSELING
Begrippen (2/2)
ventilatiebewegingen: Buikademhaling (middenrif) en borstademhaling (tussenribspieren).
longcapaciteit en vitale capaciteit: Alle lucht in de longen na diep inademen en het deel dat je daarna maximaal kunt uitademen.
restvolume en dode ruimte: Lucht die na uitademen in de longen blijft en luchtwegen waar geen gaswisseling plaatsvindt.
diffusie en zuurstofdruk: Gas gaat van een hoge naar een lage druk, zonder dat dit energie kost.
hemoglobine: Stof in rode bloedcellen die zuurstof bindt in de longen en afgeeft in de weefsels.
Cet élément n'a pas d'instructions
