Thema: Gaswisseling - v456. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur VO-content Laatst gewijzigd 29 August 2016 Licentie CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Thema Gaswisseling Intro Ophalen voorkennis Terug naar zee? Intro Eindproduct-Beoordeling Doelen-Concepten Kennisbank Werkwijze Stap1 Stap2 Stap3 Stap4 Stap5 Antwoorden Onder gedoken Intro Eindproduct-Beoordeling Doelen-Concepten Kennisbank Werkwijze Stap1 Stap2 Stap3 Stap4 Stap5 Antwoorden Afsluiting Stap1 Stap2 Stap3 Stap4 Antwoorden Afsluiting Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 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: Ophalen voorkennis Wat weet je al over...? Maak de volgende vragen: Klik op de knop 'Test je kennis' om de toets te starten Pagina 2

4 Voor ieder goed antwoord krijg je 2 punten. Je voorkennis is voldoende als je meer dan 80% van de punten haalt. Gaswisseling maken.wikiwijs.nl/p/questionnaire/standalone/ Op welke plaats bevindt zich de bronchie? a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 f. 6 2 Op welke plaats bevindt zich de luchtpijp? Pagina 3

5 a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 f. 6 3 Lees de volgende beschrijving bij welk deel van het ademhalingsstelsel past deze. 1. Gevuld met longblaasjes waaromheen bloedvaatjes lopen. a Stevige buis met kraakbeenringen. b Vertakkingen van de luchtpijp naar de longen toe. c Haartjes die slijm en vuil naar de keelholte bewegen. d.... a. b. c. d. 4 Maak de onderstaande tekst af door de ontbrekende woorden in te vullen. Kies uit: bronchiën, longblaasje, zuurstof, koolstofdioxide, oppervlak, keelholte. Via de komt de lucht terecht in de twee longen. Deze zijn gevuld met zeer veel. Deze hebben een dunne wand en vormen samen een groot. Bloedvaatjes rond de longblaasjes geven af. De bloedvaatjes nemen op. 5 Je ziet drie beweringen die te maken hebben de ademhaling via de neus. 1. Als je door je neus ademt, wordt de lucht afgekoeld. 2. Als je door de neus ademt, wordt de lucht bevochtigd. 3. De trilharen in de neusholte werken het stof met slijm naar de keelholte. Welke beweringen zijn juist? a. 1 en 2. b. 2 en 3. c. 1 en 3. Pagina 4

6 6 Je ziet drie beweringen die te maken hebben de ademhaling. 1. Je verkleint je borstholte als je je middenrif laat zakken door het aantrekken van je spieren. 2. Je verkleint je borstholte als je je ribben omlaag bewegen door de zwaartekracht. 3. Je verkleint je borstholte als je je middenrif omhoog drukt door je buikspieren samen te trekken. Welke bewering is juist? a. 1 b. 2 c. 3 7 Welke beschrijving hoort bij welke ziekte? 1. Naar gevoel door te snel ademhalen. a. astma 2. Blijvende beschadiging van de longblaasjes. b. longemfyseem 3. Chronische longaandoening door overgevoeligheid. c. hyperventilatie a. 1 - c, 2 - b, 3 - a. b. 1 - b, 2 - a, 3 - c. c. 1 - a, 2 - c, 3 - b. 8 Welke volwassen dieren ademen met hun longen? a. Insect, vis, reptiel. b. Vogel, amfibie, reptiel. c. Zoogdier, vis, amfibie. d. Vogel, amfibie, insect. 9 Je ziet vier manieren van ademhaling. Vul de juiste diergroep in. Kies uit: amfibie, zoogdier, insect en vis. 1. kieuwen a tracheeën b huid c longen d.... a. b. Pagina 5

7 c. d. 10 Ademhaling gaat altijd in een bepaalde volgorde. Welke volgorde is juist? 1 Er vindt inademing plaats. 2 De borstkas wordt vergroot. 3 De borstkas wordt verkleind. 4 Er vindt uitademing plaats. 5 Er wordt zuurstof in het bloed opgenomen. a b c d Pagina 6

8 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. Kijk naar het filmpje over de blauwe vinvis: Eindproduct-Beoordeling Eindproduct - beoordeling 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. Pagina 7

9 Doelen-Concepten Leerdoelen Aan het eind van deze module Kun je: 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. Kennisbank KB: Ademhaling KB:?Gaswisseling KB Pagina 8

10 :?De weg van lucht Werkwijze De module 'Terug naar zee?' bestaat uit een groot aantal opdrachten. Op bijgaand werkplan kun je invullen welke opdrachten je gedaan hebt. Zo houd je goed overzicht. Download hier het Werkplan 'Terug naar zee?'. Werkvorm Individueel, in duo s of groepjes. Houd de vorderingen van de module bij op je werkplan. 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 Voor deze module heb je ongeveer 6 uur nodig. Stap1 Gaswisseling aan het oppervlak Energie is nodig om in leven te blijven. Voor de 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. Opdracht 1 Wet van Fick Pagina 9

11 KB: Wet van Fick Lees in de Kennisbank het deel over de Wet van Fick. Neem de tabel over en vul deze in. factor afkorting Gastransport is hiermee evenredig/omgekeerd evenredig oppervlak afgelegde weg (afstand) concentratie verschil diffusieconstante Opdracht 2 Gaswisseling bij dieren In tweetallen Verdeel de volgende organismen over de klas: Pantoffeldiertje, haring, vlinder, lintworm, adder, kikker, spin, spons, dolfijn, tuinslak, regenworm, vleermuis, schildpad, inktvis, honingbij. Beantwoord de volgende vragen: Op welke manier optimaliseert jouw organisme zijn gaswisseling? Op welke manier worden de grootheden uit de Wet van Fick beïnvloed? Presenteer de resultaten aan de klas: a. Laat je organisme zien (model/life/afbeelding/foto). b. Leg uit bij welke systematische eenheid het organisme hoort (voorbeeld: de kwal hoort bij de neteldieren). c. Geef je antwoorden op de gestelde vragen. d. Noem, als die er is, ook een uitzondering binnen de groep van dieren. Opdracht 3 Practicum Waterdieren, zoals vissen en mosselen, gebruiken kieuwen voor de uitwisseling van gassen. Je gaat de bouw van het ademhalingsorgaan bij een dier bestuderen en tekenen. Maak per tweetal één van de twee practica. A. Vissenkieuwen Bestudeer op Bioplek - Gaswisseling (ademhaling) bij vissen. Gebruik het werkblad Kieuwbouw bij vissen B. Kieuwen bij de mossel Gebruik het werkblad Kieuwen van een mossel Pagina 10

12 Opdracht 4 Tegen de stroom in Bestudeer op Bioplek - Tegenstroomprincipe. En in de kennisbank: KB: Waterbewoners Verdeel de voorbeelden in overleg met de docent over de klas en wissel de resultaten uit. Denk daarbij aan: Wondernet (rete mirabile) Vogelpoot Nieren Kieuwen Hersenen Onderzoek per tweetal op welke plaatsen in een organisme gebruik kan worden gemaakt van dat tegenstroomprincipe. Opdracht 5 Tegenstroomprincipe In onderstaande afbeelding wordt de afgelegde weg van de bloedstroom en de vloeistofstroom aangegeven met een lijn met pijlen. De concentratie van afvalstoffen is verticaal uitgezet. Welke afbeelding is juist? Stap2 Pagina 11

13 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. Opdracht 1 Van mond tot luchtpijp KB: Van mond tot long Lees in de Kennisbank het deel van mond tot long. Neem de tabel over en vul deze in. Orgaan/weefsel functie slijmvlies in neus en luchtpijp neusharen trilhaarslijmvlies in luchtpijp reukslijmvlies in de neus Opdracht 2 Practicum De luchtpijp vormt de verbinding tussen de neusholte en de longen. In de dierenwinkel kun je onderdelen van het ademhalingsstelsel van dieren kopen. Huisdieren gebruiken die onderdelen als speelgoed of voedsel. a. Maak een tekening van: Pagina 12

14 een luchtpijp een varkensneus En benoem de getekende onderdelen. b. Bestudeer een microscopische dwarsdoorsnede door de luchtpijp. Let vooral op de bouw en ligging van het slijmvlies. Benoem de getekende onderdelen. Opdracht 3 Van luchtpijp naar longen De luchtpijp is omgeven door niet helemaal gesloten kraakbeenringen. Beantwoord de volgende vragen: a. Verklaar de overeenkomsten in bouw tussen een stofzuigerslang en de luchtpijp. b. Waarom zijn de kraakbeenringen niet rondom gesloten? c. Om voldoende zuurstof en koolstofdioxide uit te wisselen tussen buitenlucht en longen is een groot oppervlak nodig. Leg uit hoe door de bouw van de longen het oppervlak wordt vergroot. Stap3 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. Pagina 13

15 Je concentreren op je ademhaling kan een goede manier zijn om tot rust te komen. Veel meditatietechnieken en yoga maken daar gebruik van. Opdracht 1 Spieren bij ademhaling Lees in de Kennisbank. KB: Inademen en uitademen a. Welke spieren hebben een functie bij het inademen? En welke bij het uitademen? Kies uit: Buitenste tussenrib spieren, binnenste tussenrib spieren, middenrif spieren, spieren van nek naar sleutelbeenderen en buikspieren. b. Ook als je op je kop hangt blijf je ademhalen. Hoe komt het dat vooral de uitademing dan zwaarder gaat? Opdracht 2 Practicum Bekijk een stukje spare-ribs. Voel waar de ribben zitten. Maak een tekening van de richting van de spieren tussen de ribben. Stap4 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. Opdracht 1 Begrippen oefenen Lees in de Kennisbank. KB: Longcapaciteit In tweetallen. Maak samen een lijstje met begrippen uit de KB die jullie belangrijk vinden. Verdeel de begrippen onder elkaar. Maak nu allebei zinnen die de begrippen omschrijven (laat het begrip weg!). Laat het niet aan elkaar zien! Geef elkaar de zinnen en vul de begrippen in. Controleer de antwoorden van elkaar. Pagina 14

16 Opdracht 2 Onderzoek vitale capaciteit Om de hoeveelheid lucht te meten die per ademhaling naar binnen en buiten gaat (vitale capaciteit) kun je een spirometer gebruiken. Noteer een aantal variabelen die de grote van de vitale capaciteit zouden kunnen beïnvloeden (denk aan sekseverschil, lichaamsgrootte, sportiviteit). Verdeel de onderzoeksvragen over de klas. Maak per groepje een onderzoeksprogramma om antwoord te geven op de vraag rond de verschillen in vitale capaciteit. bedenk eenduidige onderzoeksvragen formuleer een hypothese voer het onderzoek uit geef de resultaten overzichtelijk weer trek conclusies Deel je conclusies met de rest van de klas. Opdracht 3 Van longblaasje naar bloed Lees in de Kennisbank. KB: Van longblaasje naar bloed KB:?Gaswisseling De gassen (zuurstof en koolstofdioxide) die naar en van de cellen wordt getransporteerd diffunderen door celmembranen. Beantwoord de volgende vragen: a. Stel je een zuurstofmolecuul voor dat vanuit de lucht naar een cel in je teen moet. Noteer via welke cellen (celmembranen) het zuurstof in de teen zal komen. Gebruik je BINASboek voor extra informatie. b. De hoeveelheid gassen die per tijdseenheid door een (cel)membraan kan diffunderen is ook afhankelijk van het membraanoppervlak. Als cellen groter worden hebben ze meer membraanoppervlak, dat is gunstig voor de diffusie. We maken een modelvoorstelling: Neem de tabel over en vul deze in: Ribbe v.d. kubus Oppervlak (in cm2 Inhoud (in cm3 Oppervlak per cm3 (in cm2) ) ) 1 cm 10 cm c. Welke conclusie over het verband tussen celinhoud en celgrootte kun je trekken? d. Op welke manieren zorgt een organisme voor een zo groot mogelijke gasuitwisseling via de celmembranen? Stap5 Pagina 15

17 De afronding 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: A. 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! php.med.unsw.edu.au B. 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! Antwoorden Pagina 16

18 Stap 1 Opdracht 1 Wet van Fick factor afkorting Gastransport is hiermee evenredig/omgekeerd evenredig oppervlak O evenredig afgelegde weg (afstand) J omgekeerd evenredig concentratie verschil C2-C1/p2-p1 evenredig diffusieconstante Dc evenredig Opdracht 5 Tegenstroomprincipe Stap 2 Opdracht 1 Van mond tot luchtpijp Orgaan/weefsel functie slijmvlies in neus en luchtpijp Vochtig maken van de lucht neusharen Tegenhouden stofdeeltjes trilhaarslijmvlies in luchtpijp Afvoer van stofdeeltjes reukslijmvlies in de neus Keuren van ingeademde lucht Opdracht 3 Van luchtpijp naar longen a. De ringen van kraakbeen of metaal zijn bij beide bedoeld om 'inklappen' te voorkomen. b. De slokdarm ligt tegen de luchtpijp aan en die moet soms een beetje kunnen 'uitpuilen' als er grote voedselbrokken door de slokdarm komen. c. De luchtpijp vertakt zich in twee bronchiën. De vertakkingen van de bronchiën, de bronchiolen vertakken zich steeds meer en aan het uiteinde komen de longblaasjes. Zo wordt het oppervlak sterk vergroot. Om de longblaasjes heen lopen de haarvaten met bloedcellen en bloed. Stap 3 Opdracht 1 Spieren bij ademhaling a. Inademen Uitademen Buitenste tussenrib spieren Binnenste tussenrib spieren Middenrif spieren Buikspieren Spieren van nek naar sleutelbeenderen b. Als je op de kop hangt helpt de zwaartekracht niet mee bij het uitademen, je binnenste tussenribspieren moeten meer doen. Stap 4 Opdracht 3 Van longblaasje naar bloed Pagina 17

19 a. Het zuurstofmolecuul gaat via de cellen in de wand van het longblaasje naar de cellen van het haarvat. In het haarvat kan het zuurstof via de membraan van de rode bloedcel aan hemoglobine gekoppeld worden. In de teen aangekomen gaat het zuurstof vanuit de bloedcel via de haarvatcellen naar de teencel. b. Oppervlak (in cm2 Inhoud (in cm3 Ribbe v.d. kubus Oppervlak per cm3 (in cm2) ) ) 1 cm cm ,6 c. Naar mate cellen groeien (in volume toenemen) wordt hun celoppervlak relatief kleiner. Er is dus minder diffusie-oppervlak om meer volume van de nodige stoffen te voorzien. d. Het concentratieverschil aan beide kanten van de membranen zo groot mogelijk maken, de ventilatiebeweging verdiepen. Pagina 18

20 Onder gedoken Intro De eerste negen maanden van je leven heb je zonder problemen onderwater geleefd. Als je nu een tijdje onder water wilt gaan dan heeft dat zijn beperkingen. Wie kan het langste zijn adem inhouden? Wat zorgt ervoor dat je weer gaat inademen? Kijk naar het filmpje Wereldrecord adem inhouden: Ademen lijkt gemakkelijk te gaan totdat je merkt dat je ademhaling door ziekte of andere oorzaken wordt bemoeilijkt. In deze module bestudeer je de regeling van de ademhaling en naar aandoeningen en omstandigheden die het ademen belemmeren. Eindproduct-Beoordeling Eindproduct - beoordeling Stel je voor dat je als (sport)arts of onderzoeker bezig bent met het verblijf van de mens onder water. Je gaat op zoek naar de fysiologische gevaren van het bezig zijn onder water. Je bereidt, samen met een paar medeleerlingen, een gesprek voor tussen een meester (in een bepaald vakgebied) en een paar leerlingen die het antwoord zoeken op een vraag die met het Pagina 19

21 verblijven onder water te maken heeft. Doelen-Concepten Leerdoelen Aan het eind van deze module Kun je: uitleggen hoe de opname, transport en afgifte van CO2 en O2 plaatsvinden en wat de rol van hemoglobine en myoglobine daarbij is. uitleggen op welke manier het Bohr-effect de zuurstofbinding van hemoglobine beïnvloedt. de begrippen diffusie en membraantransport toepassen op de gaswisseling. uitleggen op welke manier de ademhaling wordt geregeld. uitleggen wat de verschijnselen van COPD zijn. omschrijven welke symptomen horen bij een aantal longaandoeningen zoals astma, longembolie, pleuritis, longontsteking, hyperventilatie en taaislijmziekte. uitleggen wat de gevaren voor de gezondheid van roken zijn. uitleggen welke invloeden leven onder water op de ademhaling heeft. Deelconcepten Bohr-effect, bufferende stoffen, HCO3-, chemische samenstelling, O2-concentratie, CO2concentratie, buffers van hemoglobine en HCO3-. Kennisbank Pagina 20

22 KB: Regeling van de ventilatie KB:?Transport van gassen Werkwijze De module 'Onder gedoken' bestaat uit een groot aantal opdrachten. Op bijgaand werkplan kun je invullen welke opdrachten je gedaan hebt. Zo houd je goed overzicht. Download hier het Werkplan 'Onder gedoken'. Werkvorm Individueel, in duo s of groepjes Houd de vorderingen van de module bij op je werkplan. Tijd Voor deze module heb je ongeveer 8 uur nodig. Stap1 Adem inhouden Pagina 21

23 Bekijk het filmpje: De Amerikaanse magiër David Blaine heeft in de Oprah Winfrey Show het onmogelijke voor elkaar gekregen. Blaine hield gedurende 17 minuten en 4 seconden zijn adem in om daarna weer gewoon verder te ademen. Opdracht 1 Onderzoek Hoe lang kun je je adem inhouden? Van welke factoren is dat afhankelijk? Ontwerp een proefopzet om te onderzoeken van welke factoren de lengte (in seconden) van het inhouden van je adem afhankelijk is. Verdeel de onderzoeksvragen over de klas. Doe je onderzoek altijd met iemand in de buurt Houd je adem zolang mogelijk in en gebruik geen hulpmiddelen! Deel je resultaten met je klasgenoten. Trek conclusies uit de resultaten. Opdracht 2 Begrippen oefenen Lees het onderdeel in de Kennisbank. KB: Transport van gassen a. Maak een aantal kleine kaartjes (of post-its) met de volgende begrippen: CO2, ademhaling, diffusie, O2, bloedplasma, gaswisseling, rode bloedcellen, weefsel en celmembraan. b. Leg de kaartjes in een volgorde die overeenkomt met wat er in je lichaam gebeurt bij ademhaling en gaswisseling. c. Gebruik eventueel pijlen om een bepaald transport aan te geven. d. Vergelijk je antwoord met dat van een klasgenoot. Pas het zo nodig aan. Opdracht 3 Transport van zuurstof Bestudeer de Kennisbank tot aan koolzuuranhydrase. KB: Transport van zuurstof en koolstofdioxide Bekijk de bronnen en beantwoord de volgende vragen: Pagina 22

24 a. b. c. d. e. Hoe groot is de po2 van bloed dat de longen verlaat? Hoe groot is dan het verzadigingspercentage met zuurstof van het bloed? Hoe groot is de po2 van het bloed dat de weefsels in rust verlaat? Hoeveel zuurstof heeft het bloed dan per 100ml afgestaan aan de cellen in de weefsels? Als je zware arbeid verricht dan daalt de po2 van het bloed dat de weefsels verlaat naar 2.6 kpa. Hoeveel zuurstof heeft 100cc bloed dan afgegeven aan de weefsels? f. De verzadiging van bloed met zuurstof per volume-eenheid is afhankelijk van meerdere factoren. Gebruik tabel 83D in je BINAS. Van welke factoren is de verzadiging van bloed met zuurstof afhankelijk? Overleg met een klasgenoot de antwoorden op de vragen en bespreek de antwoorden met je docent. g. Waardoor is de verzadigingscurve van hemoglobine met zuurstof niet lineair? h. Welk voordeel heeft dit? i. Omdat cellen meer koolstofdioxide produceren naarmate ze meer verbranden (en jij dus meer arbeid verricht) is de invloed van de stijging van de pco2 op de verzadiging van hemoglobine met zuurstof biologisch interessant. Stel dat de pco2 invloed heeft op de zuurstofverzadiging van bloed. Welk effect zou dan biologisch nuttig kunnen zijn? j. De chemicus Niels Bohr heeft het effect van de hoeveelheid koolstofdioxide in het bloedplasma op de verzadiging met zuurstof onderzocht. Kijk nogmaals naar de afbeeldingen of kijk in Binas. Leg met eigen woorden uit wat het Bohreffect inhoudt. Opdracht 4 Transport van zuurstof Hemoglobine is niet het enige eiwit dat in een lichaam zuurstof kan transporteren. Wanneer het zuurstof uit het bloed naar de spieren gaat dan wordt het daar gebonden aan myoglobine. Dat eiwit zorgt ervoor dat de zuurstof uiteindelijk bij de mitochondriën komt. Hemoglobine in de rode bloedcellen zal ook zuurstof afstaan aan het foetaal hemoglobine in een Pagina 23

25 menselijke foetus. Bekijk de grafiek en leg uit welke van de drie lijnen hoort bij elk van de genoemde zuurstof transporterende eiwitten. Vergelijk je antwoord met dat van een klasgenoot. Hoe wordt de verschillende affiniteit voor zuurstof van het foetaal hemoglobine en het myoglobine verklaart? Gebruik eventueel wikipedia. Opdracht 5 Transport van koolstofdioxide Gebruik bij het beantwoorden van deze vragen Binas 83E CO2 opname uit weefsel. Bestudeer in de Kennisbank. KB: Koolzuuranhydrase KB:?De ph van het bloed a. b. c. d. Op welke drie manieren wordt koolstofdioxide door het bloed getransporteerd? Op welke manier kan de CO2 vanuit de weefsel cellen in het bloedplasma komen? Omschrijf de reacties met de CO2 die zich in de rode bloedcel afspelen. Wanneer het bloed in de longen is aangekomen wordt de CO2 afgegeven aan de longblaasjes. Welke invloed heeft de zuurstofopname van het hemoglobine hierop? Stap2 Wat maakt dat je gaat inademen? Gaswisseling is belangrijk voor de stofwisseling van je cellen. Zuurstof is nodig voor de verbranding van voedingstoffen en die verbranding levert de energie om te leven. Hoe meer je je inspant hoe meer zuurstof er nodig is. Tegelijkertijd maken je cellen ook meer koolstofdioxide. Opdracht 1 Ademhalingsfrequentie Beantwoord de volgende vraag. Welke van de twee gassen CO2 of O2, zal de ademhalingsfrequentie het meest beïnvloeden? Leg je antwoord zo goed mogelijk uit. Om na te gaan of je antwoord klopt kun je experimenten gaan doen. In dit geval kijk je naar de resultaten van een experiment. Opdracht 2 Wat regelt de ademhaling? De proefpersoon ademt in en uit via een mondstuk met slang in een afgesloten ruimte. Pagina 24

26 De slang is verbonden met een cilinder die de ademhalingsbeweging volgt. Een pen op de cilinder tekent het op- en neergaan van de cilinder op een rol draaiend papier. Bekijk de opstelling. De natronkalk wordt in een vervolgexperiment gebruikt. Maak de oefening "Wat regelt de ademhaling?" onderaan deze pagina. Klopt de conclusie met je antwoord bij opdracht 1? Lees in de Kennisbank Regeling van de ventilatie. KB: Regeling van de ventilatie Op welke manier zou je je antwoord van opdracht 2 kunnen aanvullen? Opdracht 3 Organisatieniveaus Als iemand gaat hardlopen moet het zuurstoftransport door zijn lichaam optimaal zijn. Gebruik de figuur om een overzicht te maken van alle factoren die het zuurstoftransport optimaliseren. Gebruik daarvoor de volgende zinsconstructie:. en daardoor. Bedenk zoveel mogelijk factoren, op de organisatieniveaus: molecuul, cel, weefsel, orgaan, en organenstelsel. Vergelijk je antwoorden met die van iemand uit de klas. Wat regelt de ademhaling? maken.wikiwijs.nl/p/questionnaire/standalone/ Tijdens de eerste proef probeert de proefpersoon zo lang mogelijk in en uit te ademen. Op de strook zie je het resultaat. Beschrijf het verloop van de grafiek zo goed mogelijk. Pagina 25

27 a. In de loop van de tijd wordt de ademhaling dieper en de frequentie groter. b. In de loop van de tijd wordt de ademhaling dieper en de frequentie lager. c. In de loop van de tijd wordt de ademhaling oppervlakkiger en de frequentie groter. d. In de loop van de tijd wordt de ademhaling oppervlakkiger en de frequentie lager. 2 Bij de volgende proef willen we kijken of het zuurstof tekort of een koolstofdioxide teveel de veranderingen veroorzaakt. Men doet een beetje natronkalk in de cilinder. Natronkalk bindt koolstofdioxide uit de lucht. Bekijk het resultaat van de proef. Vergelijk de beide grafieken met elkaar. Wat neem je waar? a. De ademhalingsdiepte neemt langzamer toe en de ademhalingsfrequentie ook. b. De ademhalingsdiepte neemt langzamer af en de ademhalingsfrequentie ook. c. De ademhalingsdiepte neemt langzamer toe en de ademhalingsfrequentie af. d. De ademhalingsdiepte neemt langzamer af en de ademhalingsfrequentie toe. 3 Welke gas regelt volgens dit experiment de diepte van de ademhaling en de ademfrequentie? a. koolstofdioxide b. zuurstof Stap3 Pagina 26

28 Je kunt geen lucht meer krijgen Ademhalen gaat niet altijd even makkelijk. Er zijn een aantal aandoeningen die invloed hebben op je ademhaling. Spanning, bijvoorbeeld vlak voor een examen, kan er voor zorgen dat je gaat hyperventileren. Opdracht 1 COPD en astma In tweetallen. Verdeel de filmpjes: a. Maak allebei een samenvatting van het filmpje op zo n manier dat degene die de video niet heeft gezien toch begrijpt wat COPD is. b. Maak samen een overzicht van de symptomen van COPD. c. Bij COPD gaat het om twee longaandoeningen. Welke? Noteer overeenkomsten en verschillen tussen beide ziektes. d. Zoek op wat de symptomen van Astma zijn. e. Waardoor wordt Astma tegenwoordig niet meer samen met longemfyseem en chronische bronchitis als CARA aangeduid? Vergelijk je antwoord met dat van een klasgenoot. Opdracht 2 Itis Een aantal ziektes aan de luchtwegen, zoals bronchitis en pleuritis, eindigen op itis. a. Zoek met behulp van internet uit waarop 'itis' betrekking heeft. b. Welke gedeeltes van de luchtwegen zijn in beide gevallen aangetast? Bekijk het filmpje over Pleuritus c. Verklaar het verschil in behandeling tussen de twee vormen van pleuritis. Pagina 27

29 Opdracht 3 Taaislijmziekte De meeste aandoeningen aan de luchtwegen zijn niet erfelijk. Taaislijmziekte is wel een erfelijke longziekte en komt bij 1 op de 4750 pasgeborenen in Nederland voor. Het defecte gen voor deze ziekte is recessief en 1 op de 32 mensen in ons land is drager. Lees eventueel de Kennisbank. KB: Kruisingen Lees de informatie op de website van NCFS a. b. c. d. e. Noteer in een paar regels de symptomen van taaislijmziekte. Taaislijmziekte heet ook wel CF. Wat betekent die afkorting? Hoe groot is de levensverwachting van iemand met de ziekte? Hoe groot is de kans op een kind met CF als de beide ouders drager zijn? Noteer de gevolgen van het hebben van CF op het dagelijks leven van een patiënt. Vergelijk je antwoord met dat van een klasgenoot. Stap4 Rook jij? Het lijkt misschien een open deur maar er wordt nog steeds gerookt, ook op het schoolplein. Kijk op de site: Hoe wordt verklaard dat het aantal rokers in 2012 toegenomen is ten opzichte van 2011? En waardoor is roken eigenlijk zo ongezond? Pagina 28

30 Opdracht 1 Rokerslongen Bekijk het filmpje over rokerslongen a. Vergelijk de longen van de roker en de niet roker Noteer overeenkomsten en verschillen b. Noteer wat je opvalt als je de twee harten met elkaar vergelijkt. Bedenk een verklaring voor de verschillen. Opdracht 2 Weet wat rookt! In veel anti rook campagnes staat de slogan: Weet wat je rookt. Maar weet je dat eigenlijk wel? Ga naar preventie.kwfkankerbestrijding.nl. Fabrikanten proberen sigaretten steeds lekkerder te maken. Lees het artikel over de mentholsigaret: a. Noem tenminste vijf additieven die in een sigaret kunnen zitten. b. Maak een beknopt overzicht van de gevaarlijke stoffen die in een sigaret kunnen zitten. Beperk je tot hoofdzaken (er zitten immers meer dan 4000 chemische stoffen in sigaretten rook). Vergelijk je antwoord met dat van een klasgenoot. Opdracht 3 Stoppen? Op allerlei manieren wordt duidelijk gemaakt dat roken erg onverstandig is. Zoek als het kan als het kan iemand die rookt (of als jezelf rookt iemand die niet rookt). Ga naar 10 redenen om te stoppen: a. b. c. d. Bekijk samen de beelden en luister aandachtig naar de (Engelse) songtekst. Noteer de nadelen van roken die getoond worden. Leg uit of jullie deze manier van anti-rook reclame overtuigend vinden. Noteer beide de gebruikte argumenten. Stap5 De afronding Het fysiologisch theater In de 16 en 17e eeuw vonden colleges voor studenten vaak plaats in een soort atrium. De studenten zaten in een cirkel op een verhoging (hoe hoger hoe meer studenten konden kijken) terwijl op het podium een lijk werd opengesneden of een patiënt werd behandeld. De leerlingen leerden van de meester. De klas wordt verdeeld in een aantal groepjes die ieder een stukje van een fysiologische les gaan verzorgen. Elk groepje bestaat uit één of twee vragenstellers (die proberen om de uitleg van de meesters kritisch te begrijpen) en een of twee meesters. De andere leerlingen luisteren en maken aantekeningen. Pagina 29

31 De volgende vragen worden door de groepjes behandeld. a. Waardoor kan het stikstofgas in de ademlucht voor b. c. d. e. f. problemen tijdens het duiken zorgen? Waardoor kun je niet door een hele lange snorkel ademen tijdens het duiken? Waardoor komt het dat een baby niet verdrinkt in vruchtwater? Op welke manier zorgt een ijzeren long ervoor dat de luchtverversing tot stand komt? Op welke manier kan een klaplong ontstaan en wat gebeurt er dan? Welke gevaren zitten er aan het hyperventileren vlak voordat je in het water duikt? Overleg met elkaar en je docent of de gegeven antwoorden correct zijn. Gebruik de volgende bronnen: nl.wikipedia.org Leerlingen voor leerlingen Pagina 30

32 Op de website vind je verschillende video's die door leerlingen voor leerlingen zijn gemaakt. Hieronder een video die goed past bij deze opdracht. Bekijk de video. Video: Gaswisseling Antwoorden Stap 2 Opdracht 3 Organisatieniveaus De buitenste tussenribspieren trekken samen en daardoor verdiept de uitademing. Stap 3 Opdracht 2 Itis a. De uitgang-itis- wijst op een ontsteking. b. Bij bronchitis is er een ontsteking van de bronchiën, bij pleuritis een ontsteking van de vliezen rond de longen (pleura). c. Bij een virale pleuritis is uitzieken de enige mogelijkheid. Een bacteriële pleuritis kan met antibiotica worden bestreden. Opdracht 3 Taaislijmziekte a. Een aantal slijmvliezen in het lichaam produceren een erg taai slijm. In de luchtwegen bemoeilijkt dat de gasuitwisseling en de afvoer van ingeademd stof en bacteriën. Het transport van stoffen van de alvleesklier naar de darmen verloopt slechter. b. Ongeveer 40 jaar. c. Wanneer beide ouders heterozygoot zijn is de kans 25% dat ze een kind met de aandoening krijgen. Pagina 31

33 Afsluiting Stap1 Hoe haal je het in je hoofd? Controleer de deelconcepten van module 1 en 2. Schrijf de deelconcepten op losse post-its. Teken op een vel papier (A3 of groter) het ademhalingsstelsel zo compleet mogelijk. Maak een deelvergroting van een longblaasje met een haarvat eromheen. Plaats de post-its met deelconcepten op de goede plaatsen. Stap2 Reflectie Olifanten in een circus lopen vaak in een rijtje achter elkaar. De ene houdt dan met zijn slurf de staart van de voorganger vast. Zo kunnen ze zelfs in een cirkel lopen. Stel je voor dat elke olifant een Pagina 32

34 'belangrijk idee' vertegenwoordigt. Die belangrijke ideeën zijn dan met elkaar verbonden. Maak een lijst met de (volgens jou) belangrijkste ideeën uit dit thema. Bijvoorbeeld: hemoglobine vervoert zuurstof òf de uitademing in rust heeft geen samentrekking van tussenribspieren nodig. Schrijf ze eventueel op aparte papiertjes en verbind de 'belangrijke ideeën' met elkaar. Kun je er een cirkel van maken? Leg aan een medeleerling jouw cirkel uit. Heeft deze manier van leren je geholpen? Stap3 Examen opgaven VWO BIO vraag 35 VWO BIO vraag 36 VWO BIO vraag 37 VWO BIO vraag 38 VWO BIO vraag 29 VWO BIO vraag 30 VWO BIO vraag 31 VWO BIO vraag 32 VWO BIO vraag 33 VWO BIO vraag 34 VWO BIO vraag 35 VWO BIO vraag 36 VWO BIO vraag 37 Stap4 Pagina 33

35 De lift Leven op grote hoogte In module 2 ben je bezig geweest met aanpassingen voor het leven van mensen onder water. In deze opdracht zoek je het hoger op. Hoe reageert het lichaam van mensen en dieren op het leven op grote hoogte? Meer dan 25 miljoen mensen leven en werken in de hooggebergten van de Andes en de Himalaya. Meer dan 10 miljoen mensen leven op hoogten boven de 3500 meter. Er zijn bergbewoners in Peru die in een mijn werken op een hoogte van meer dan 5800 meter. Mensen beklimmen de Mount Everest (8848 meter boven zeeniveau). Vogels kunnen nog hoger vliegen. Het hoogterecord staat (sinds 1974) op iets meer dan 11 kilometer voor een Rüppells gier. Het dier botste op die hoogte met een vliegtuig. Opdracht 1 Leven op grote hoogte a. Bekijk de grafiek. Hoeveel soorten vogels leven op zeeniveau meer dan soorten zoogdieren? b. Welk verschil zie je in de afname van het aantal vogels en zoogdieren naarmate je hoger op komt? c. De luchtdruk op zeeniveau is ruim 1000 millibar (101 kpa). De luchtdruk neemt af met 12,5 millibar per 100 meter. Bereken de luchtdruk op de Mont Blanc (ca.4800 meter). Welke gevolgen heeft de afname in luchtdruk voor de hoeveelheid zuurstof die je tot je beschikking hebt? d. Wanneer je naar een grotere hoogte gaat zal het lichaam zich aanpassen aan die omstandigheden. Stel je voor dat je vanaf zeeniveau stijgt naar een hoogte van de Mount Everest. Welke omstandigheden veranderen er dan? e. De temperatuurdaling is (zelfs rond de evenaar) ongeveer 1 graad Celsius per 200 meter stijging. Hoe groot is het temperatuurverschil voor een beklimmer van de Mont Ventoux in Pagina 34

36 vergelijking met iemand die op het topje van de Mont Blanc staat? f. Onderzoek aan mensen uit Peru en Nepal levert gegevens op over een aantal aanpassingen ten opzichte van laagland bewoners. Noteer in een tabel welke veranderingen je verwacht voor de volgende eigenschappen: Breedte van de borstkast Longvolume Diameter longhaarvaten Grootte van de harthelften ten opzichte van elkaar Ademfrequentie die tot hyperventileren leidt Concentratie rode bloedcellen In de 70er jaren van de 20e eeuw deed de Raymond Hock veel onderzoek naar verschillen in de fysiologie van Quechua indianen die zowel op zeeniveau als op grote hoogte (ongeveer 4000 meter) leven. In de drie grafiekjes vind je resultaten van zijn onderzoek. Hij keek behalve naar de indianen ook naar veranderingen bij laaglandbewoners (atleten en onderzoekers na vier weken acclimatiseren). g. Welke verandering in zuurstofconsumptie bij laaglandbewoners treedt op na een verblijf van vier weken op ongeveer 4000 meter? h. Geef een verklaring voor dat verschijnsel. i. Welk verschil is er in de ventilatie (liters per minuut) tussen de laagland en de hoogland indianen? j. In de derde grafiek is de aerobe capaciteit gemeten. Daarin vindt je een verband tussen individuele zuurstofconsumptie en iemands gewicht. Het zegt dus iets over hoe goed het zuurstoftransport in een organisme werkt. Welke conclusie kun te trekken wanneer je de drie Pagina 35

37 laagland groepen op hoogte vergelijkt met de indianen die daar altijd al leven? Opdracht 2 Indische gans Het is moeilijk on op celniveau onderzoek te doen naar het zuurstoftransport en de zuurstofbinding aan hemoglobine. Lucy Hawkes heeft veel onderzoek gedaan aan ganzen (Indische gans / bar headed goose) die in India en Mongolië leven. Bekijk het filmpje in ieder geval vanaf 5:00 tot het einde. En beantwoord de vragen. a. b. c. d. Welke reden hebben de ganzen om te trekken naar grote hoogte vanuit India. Welke hoogte kunnen de ganzen vliegend overbruggen. Welke aanpassing, als het gaat om de aerobe verbranding zijn in de cellen te vinden? Welke aanpassingen in bloed en bloedsomloop treden op vooraf gaande aan de migratie naar Mongolië? e. Verklaar waarom een verschuiving van de zuurstofbindingdscurve van het hemoglobine van de gans een aanpassing is aan het leven op grote hoogte. Pagina 36

38 Antwoorden Afsluiting Stap 4 Opdracht 1 Leven op grote hoogte a. Meer dan drie keer zoveel vogels. b. De afname van het aantal vogels is groter (48x12.5) = 400 millibar (in werkelijkheid is het hoger). c. Bij dalende luchtdruk (op de Mont Blanc nog minder dan de helft van de druk op zeeniveau) zal ook de po2 dalen en er ontstaat een zuurstoftekort! d. Er ontstaat een zuurstof tekort, de temperatuur daalt en relatief meer UV straling. e. Mont Ventoux (1910 m) tegenover Mont Blanc (4810m). Het hoogte verschil is 2900 meter, dat wordt een temperatuurverschil van 2900/200 = ongeveer 15 graden Celsius. f. Vergelijk je antwoord met een klasgenoot. g. Bij alle drie de groepen daalt de zuurstofconsumptie per minuut. h. De hoeveelheid zuurstof in de lucht (lagere luchtdruk) neemt af. i. Bij de indianen die op 4000 meter leven is de ventilatie per minuut vele malen kleiner. j. De indianen die altijd op grote hoogte leven hebben een efficiënter zuurstoftransport. Opdracht 2 Indische gans a. In Mongolië zijn minder roofdieren zodat de jongen beter overleven. b meter. c. De mitochondria liggen zo dicht mogelijk bij de celmembraan om de diffusie afstand van zuurstof te verkleinen. d. Het hart wordt groter. Er is een aminozuur in het hemoglobinemolecuul vervangen. De hemoglobine dissociatiecurve schuift door de koude naar links. Antw: op grote hoogte is de lucht erg koud. Onder invloed van de koude verschuift de hemoglobine dissociatie naar links. Daardoor kan er meer zuurstof worden gebonden. e. In de vliegspieren wordt veel warmte gegenereerd. Dan zal de hemoglobine meer zuurstof afstaan (slechter binden). Pagina 37

39 Over dit lesmateriaal Colofon Dit thema Gaswisseling is ontwikkeld door medewerkers van StudioVO. Bij het ontwikkelen van het materiaal is gebruik gemaakt van of wordt verwezen naar materiaal van de volgende websites: Fair Use In de Stercollecties van StudioVO wordt gebruik gemaakt van beeld- en filmmateriaal dat beschikbaar is op internet. Bij het gebruik zijn we uitgegaan van fair use. Meer informatie: Fair use Mocht u vragen/opmerkingen hebben, neem dan contact op via de helpdesk VO-content. Auteur VO-content Laatst gewijzigd 29 August 2016 om 15:07 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding 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 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau VWO 6; VWO 5; Leerinhoud en Biologie; Instandhouding; Stofwisseling van het organisme; Ademhaling bij doelen eukaryoten; Gaswisseling en transport bij planten; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 15 uur en 50 minuten Gebruikte Wikiwijs Arrangementen content, VO. (2016). Module: Onder gedoken - v Onder_gedoken v456 content, VO. (2016). Module: Terug naar zee? - v Terug_naar_zee v456 Pagina 38