Hoofdstuk 1 : Stofwisseling D.D Hert 2010

Transcriptie

1 Hoofdstuk 1: Stofwisseling Inleiding Celstofwisseling Samenstelling van levende wezens Water (H2O) Mineralen Organische stoffen Sacchariden/koolhydraten Lipiden Proteïnen Opbouw- en afbraakprocessen in de cel Katabolisme aërobe (cel)ademhaling anaërobe (cel)ademhaling Anabolisme Celtransportprocessen Passief transport Actief transport Stofwisseling enzymen Opname van stoffen bij de stofwisseling Spijsvertering Noodzaak van de vertering Afbraak van sacchariden Afbraak van vetten Afbraak van eiwitten Naamgeving van enzymen Enzymwerking in het spijsverteringsstelsel Mondholte Slokdarm De maag De dunne darm Twaalfvingerige darm De nuchtere darm en de kronkeldarm De dikke darm De endeldarm De ademhaling Bouw van het ademhalingsstelsel Gasuitwisseling ter hoogte van de longblaasjes

2 U U U U U ET LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 1.1 relaties afleiden tussen verschillende fysiologische toestanden van het lichaam en zijn stelsels; 1.2 vaststellen dat er een regulering noodzakelijk is van fysiologische processen door het zenuw- en het hormonaal stelsel; 2.1,1, samenstellende stoffen van levende wezens benoemen en hun functie beschrijven; lp organische verbindingen en/of de belangrijkste mineralen van levende wezens aantonen; voorbeelden van opbouwprocessen (anabolisme) van lichaamseigen stoffen geven; de celademhaling beschrijven als een afbraakproces (katabolisme), onmisbaar voor de energielevering in de cel; osmose en diffusie beschrijven als vormen van passief transport; het begrip actief transport definiëren; lp eenvoudige difussie- en osmoseproeven uitvoeren 2.4 de werking van een enzym op een eenvoudige wijze weergeven; STOFWISSELING 1 Betekenis van de stofwisseling Functionele samenhang tussen stelsels van het menselijk lichaam 2 Celstofwisseling 2.1 Samenstelling van levende wezens Leerlingenpracticum: samenstelling van levende wezens: - asanalyse; - dieetanalyse 2.2 Opbouw- en afbraakprocessen 2.3 Celtransportprocessen Leerlingenpracticum: - dialyse en diffusieproeven; osmose en plasmolyseproeven 2.4 Enzymen lp eenvoudige enzymproeven uitvoeren Leerlingenpracticum: enzymproeven: zetmeel - amylase; melkvetten en -eiwtten - pancreatine vertering beschrijven als het noodzakelijke proces waarbij macromoleculen uit de voeding afgebroken worden tot nutriënten; verschillende stappen van een enzymatische afbraak tijdens het verteringsproces onderscheiden; 3 Opneming van nutriënten en zuurstofgas 3.1 Vertering U 3.2 absorptie van nutriënten uitleggen; 3.2 Opneming van nutriënten 3.3 gaswisseling ter hoogte van longblaasjes en weefsels 3.3 Opneming van zuurstofgas U verklaren; U 4.1 relaties leggen tussen samenstellende componenten van het bloed en hun functie; 4 Transport van stoffen 4.1 Samenstelling en functie van het bloed U 4.2 de functionele betekenis van de bloedsomloop verwoorden; 4.2 Functionele betekenis van de bloedsomloop 4.3 relaties leggen tussen de samenstellende componenten van 4.3 Samenstelling en functie van lymfe U de lymfe en hun functie; U U U 4.4 de functionele betekenis van het lymfevatenstelsel verwoorden; 5.1 relaties aantonen tussen de bouw en de uitscheidingsfunctie van de nieren; 5.2 relaties aantonen tussen de bouw en de uitscheidingsfunctie van een zweetklier; 4.4 Functionele betekenis van het lymfevatensysteem 5 Uitscheiding 5.1 Functie van een nier 5.2 Functie van een zweetklier U 5.3 het belang van de lever als uitscheidingsorgaan aangeven; 5.3 Bouw en uitscheidingsfunctie van de lever U 5.4 de uitscheidingsfunctie van longen verwoorden; 5.4 Uitscheidingsfunctie van een long 2

3 1. Inleiding Hoofdstuk 1: Stofwisseling Alle levende organismen zijn opgebouwd uit één of meerdere cellen. De cel wordt aanzien als de eenheid van het leven: het is de kleinste eenheid die op zichzelf (in principe onafhankelijk) kan blijven bestaan (overleven) en aanleiding geven tot twee of meerdere nieuwe cellen. Wordt een cel opgedeeld in kleinere stukken, dan kunnen deze afzonderlijke delen niet blijven bestaan en aanleiding geven tot nieuwe cellen (of delen ervan). Bovendien bevat elke cel (van een meercellig organisme) alle genetische informatie voor de werking van het organisme (daarover pas later meer). Levende cellen zijn opgebouwd uit allerhande moleculen. Deze moleculen zijn zelf opgebouwd uit atomen van verschillende elementen. Deze elementen en deze moleculen treffen we ook aan in nietlevende materie. Het onderscheid tussen leven en niet-leven kunnen we dus niet maken op basis van het soort element of molecule die we aantreffen. Leven onderscheid zich van niet-leven door: - uitwisseling van stoffen met de omgeving (opname van stoffen uit en afgifte van stoffen aan de omgeving), dit is de stofwisseling ; - de mogelijkheid tot voortplanting; - de mogelijkheid om op prikkels te reageren; - een bijzonder hoge organisatiegraad. Om alle complexe structuren in stand te houden, hebben organismen nood aan bouwstoffen en energie 1. Deze energie wordt gehaald uit voedingsstoffen (die verbrand zullen worden in de cel). Autotrofe organismen zijn in staat hun eigen voedingsstoffen op te bouwen uitgaande van een externe energiebron (vb. licht, warmte) en anorganische bestanddelen. Een voorbeeld hiervan is de fotosynthese van foto-autotrofen organismen: 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 (glucose) + 6 O2 Heterotrofe organismen gebruiken organische stoffen aangemaakt door andere organismen (heterotrofen of autotrofen) als bron van energie. Bij een eencellig organisme moeten alle taken (opname, afbraak, verbranding, omzetting, uitscheiding van stoffen) verricht worden door de ene cel. Bij meercellige organismen wordt vaak een specialisatie in functie aangetroffen. Deze specialisatie in functie, brengt een specialisatie in bouw met zich mee. Een groepering van cellen met dezelfde functie en bouw wordt een weefsel genoemd. Een orgaan is opgebouwd uit weefsels met nauwverwante taken. De verschillende organen die samenwerken aan één grotere taak, vormen een stelsel. Meercellige organismen beschikken over vele organen en stelsels die in verband staan met de behoefte aan energie en bouwstoffen. In de loop van het jaar zullen we deze minder of meer uitgebreid behandelen. Water en voedingsstoffen worden opgenomen en afgebroken tot nutriënten via het spijsverteringsstelsel. Zuurstofgas wordt opgenomen via het ademhalingsstelsel. Nutriënten en O2 worden via de bloedsomloop (het transportstelsel/circulatiestelsel) en weefselvloeistof naar de cellen 1 Je kamer net en geordend houden kost energie. Stop je daar geen energie in, dan krijg je chaos. 3

4 getransporteerd. In de cellen worden de aangevoerde stoffen gebruikt als bouwstof of als brandstof: er gebeuren stofwisselingsreacties. Worden de stoffen verbrand, dan komt energie vrij die gebruikt wordt als warmte, om arbeid te verrichten of om licht of elektriciteit te produceren. Bij de stofwisselingsreacties ontstaan ook afvalstoffen. Deze afvalstoffen worden via weefselvloeistof en de bloedsomloop (transportstelsel) naar het uitscheidingsstelsel gebracht, om uit het lichaam verwijderd te worden. CO2 wordt via het ademhalingsstelsel uitgescheiden. Het is noodzakelijk dat deze stofwisselingsprocessen en de werking van de verschillende stelsels - op elkaar zijn afgestemd. Bij een grotere inspanning is meer energie noodzakelijk. Hiervoor moeten meer voedingsstoffen worden aangebracht, samen met meer zuurstofgas. Er ontstaan ook meer afvalstoffen. Het spijsverteringsstelsel, het ademhalingsstelsel, het transportstelsel én het uitscheidingsstelsel moeten dus sneller werken. De afstemming en regeling van verschillende processen/reacties op elkaar gebeurd door het coördinatiestelsel. Het zenuwstelsel is dat deel van het coördinatiestelsel dat coördinatie op korte termijn voor zijn rekening neemt. Het hormonaal stelsel daarentegen heeft een tragere uitwerking, maar heeft een veel langduriger effect.. stelsel voedsel nutriënten + onbruikbare stof.stelsel.opname..afgifte CIRCULATIESTELSEL stelsel/.. WEEFSELVLOEISTOF CEL nutriënten afvalstoffen + energie ( ). stelsel huid urinair stelsel spijsverteringsstelsel coördinatie stelsel stelsel coördinatie via 4

5 2. Celstofwisseling 2.1. Samenstelling van levende wezens. Leven is een ingewikkeld systeem van chemische en fysische verschijnselen die elkaar voortdurend beïnvloeden. Atomen en moleculen vormen de sleutel voor het verklaren van allerlei levensprocessen, zoals het vrijmaken van energie uit organische verbindingen. Kennis van de chemische samenstelling van de cel is onmisbaar voor het begrijpen van diverse aspecten van de stofwisseling (fysiologie). Heel wat gegevens over de samenstelling van levende wezens kunnen we halen uit voedingsmiddelentabellen. Ons voedsel is immers van plantaardige en/of dierlijke oorsprong. De gegevens vermeld bij groenten, fruit, vlees en vis zijn voor onze doelstellingen meest aangewezen Water (H2O) Het gehalte aan water kan worden bepaald door het verschil te nemen van het versgewicht en het drooggewicht (bekomen na drogen in droogstoof). Planten bevatten gemiddeld 75%, dieren 65% water. Het gehalte aan water varieert van (zie tabel 1): soort tot soort; van orgaan tot orgaan; van de leeftijd; graad van ontwikkeling; het milieu; het gehalte aan lipiden (zie figuur). Het meeste water van een organisme bevindt zich in de cellen: dit is het zogenaamde intracellulair water (75%). De overige 25% bevindt zich tussen de cellen: intercellulair water. Water is onontbeerlijk voor elk organisme: - het zorgt voor stevigheid (planten hebben een grote vacuole; de tot barstens toe gevulde vacuole verleent de plant zijn stevigheid); - het regelt de temperatuur; - het is een uitgangsstof (fotosynthese!); - het is het oplosmiddel waarin alle reacties gebeuren; - het is een uitstekend transportmiddel voor voedingsstoffen, afvalstoffen, gassen, cellen, etc Ter illustratie de gevolgen van uitdroging bij de mens vochtverlies gevolgen 2 % sterke dorst 3 % krampen 5% verminderde reflexen 7 8 % coma gevolgd door 5

6 Tabel 1: watergehalte van verschillende (delen van) organismen Mineralen Mineralen zijn anorganische stoffen die elementen bevatten die een belangrijke rol spelen in de stofwisseling. Ze komen veelal voor onder de vorm van: - opgeloste zouten; - bouwstenen van het skelet; - onderdeel van complexe moleculen (bvb. Fe in hemoglobine). 6

7 Hoewel de elementen C, H, O, N, S de belangrijkste elementen in een organisme zijn, worden ze niet als mineralen beschouwd. Dit komt omdat ze vooral voorkomen in water en organische verbindingen (zie verder). Mineralen in het menselijk lichaam: MACRO MICRO Ca P K Na Cl Mg Fe F Zn Cu I 0-20 g/kg 8-12 g/kg 4 g/kg 3 g/kg 1.1 g/kg 0.35 g/kg 60 mg/kg 37 mg/kg 33 mg/kg 1 mg/kg 0.15 mg/kg De elementen waarvan de hoeveelheid >100mg/kg bedraagt worden de macro-elementen genoemd. De elementen waarvan zich <100mg/kg in het lichaam bevinden, zijn de micro- of sporenelementen. Micro-elementen zijn echter niet minder belangrijk dan macro-elementen. Ca en P vormen samen ongeveer 75% van het totale gewicht aan mineralen in ons lichaam, ze komen voornamelijk voor in ons skelet. Fe komt voor 70% voor in hemoglobine, dit is het rode pigment van het bloed dat dient voor het transport van O2. Een tekort aan Fe leidt dan ook tot bloedarmoede. K en Na maken de impulsgeleiding in zenuwcellen mogelijk, Ca speelt niet alleen een rol in bouw van beenderen, maar ook in spiercontractie en bloedstolling. Chloride-ionen zijn noodzakelijk voor de productie van zoutzuur in de maag (zie ook spijsvertering) Organische stoffen De belangrijkste organische verbindingen zijn sacchariden (suikers), proteïnen (eiwitten) en lipiden (vetten en olieën). In organische stoffen komen altijd de elementen C, H en O. Proteïnen bevatten ook altijd N, en soms S, P, Cl, Br of I. Het gehalte aan organische stoffen kan men bepalen door verhitting. Het verschil in massa tussen droge stof en as geeft de massa van de organische verbindingen. Door sterke verhitting worden de organische verbindingen immers afgebroken en vergast. De as die overblijft bevat mineralen en koolstof Sacchariden/koolhydraten. Sacchariden bevatten uitsluitend de elementen C, H en O. De algemene formule is meestal van de vorm CmH2nOn of Cm(H2O)n, vandaar ook de benaming koolhydraten. Het zijn echter geen verbindingen van koolstof met water. De meeste sacchariden (maar niet allemaal!) hebben een zoete smaak. Ze worden meestal gevormd bij de fotosynthese in groene planten. Identificatie: clinistix (glucose), KI/I2 (zetmeel), diastix (omslag van groen naar bruin indien glucose aanwezig) 7

8 Indeling en bouw: Er bestaan verschillende soorten suikers, elk met verschillende eigenschappen. Monosacchariden = enkelvoudige suikers Monosacchariden zijn suikers die niet meer verder op te splitsen zijn in eenvoudigere suikers. We kunnen ze symbolisch voorstellen als een zeshoek. vb.: glucose (een clinistix verkleurt van roze naar blauw als glucose aanwezig is), fructose, galactose, mannose alle met formule C6H12O6 Disacchariden = tweevoudige suikers Disacchariden zijn samengesteld uit twee monosacchariden, die onder afsplitsing van een molecule water aan elkaar worden gehecht. + +H 2 O C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2O Vb. saccharose (bietsuiker of rietsuiker), lactose, maltose Polysacchariden = meervoudige suikers Polysacchariden ontstaan door aaneenschakeling van een groot aantal (100den tot 1000den) monosaccharidemoleculen, telkens met afsplitsing van een watermolecule n H 2 O (C6H11O5)n vb. zetmeel (amylum, een oplossing met zetmeel en KI/I2 kleurt donkerblauw), cellulose, glycogeen Let wel: verschillende suikers hebben verschillende eigenschappen. Eigenschappen van sacchariden: - mono- en disacchariden zijn goed oplosbaar in water, polysacchariden moeilijk of niet oplosbaar in water. Functie van sacchariden: - het zijn belangrijke energieleveranciers: bij verbranding van 1g komt 17kJ aan energie vrij (de mens heeft per dag ca kJ nodig; 1cal=4.18J); verbranding van glucose levert de helft van de nodige energie in ons lichaam; - het wordt gebruikt als reservestof (planten: zetmeel; dieren: glycogeen); - het wordt gebruikt voor stevigheid bij planten (cellulose). 8

9 Lipiden Lipiden zijn net als sacchariden uitsluitend opgebouwd uit de elementen C, H en O, maar de verhoudingen tussen de verschillende elementen is anders. Identificatie: de aanwezigheid van lipiden kan aangetoond worden met de vetvlekproef (lipiden laten een doorschijnende/lichtdoorlatende vlek na op papier) en met de kleurstof soudan III, die de lipiden rood kleurt. Bouw: een molecule is opgebouwd uit een verbinding van glycerol met drie vetzuren (organische zuren). De drie organische zuren zijn niet noodzakelijk gelijk. Er is maar één glycerolsoort, maar er zijn vele soorten vetzuren. Naargelang het soort vetzuren ontstaan dus verschillende soorten lipiden. Bij de vorming van het lipide worden watermoleculen afgesplitst. organisch zuur organisch zuur glycerol organisch zuur glycerol organisch zuur organisch zuur organisch zuur + 3 H 2 O Dierlijke lipiden (smout, ossenvet, varkensvet, boter) zijn meestal vast (vetten), plantaardige lipiden meestal vloeibaar (oliën). Dit is een gevolg van een verschillen in de aard van de chemische binding tussen sommige atomen in de vetzuren. De vetzuren van dierlijke lipiden zijn volledig verzadigd en daarom recht. De verschillende moleculen kunnen zich daardoor naast elkaar rangschikken en trekken elkaar hard aan, zodat de stof bij kamertemperatuur een vaste stof is 2. Plantaardige lipiden (olijfolie, zonnebloempittenolie, palmolie, maïsolie) hebben een of meerdere vetzuren onverzadigd (dubbele binding in keten). Ter hoogte van de dubbele binding vertoont de keten een knik, waardoor een compacte ligging van de moleculen naast elkaar verhinderd wordt: de moleculen trekken elkaar minder hard aan en genieten hierdoor een grotere bewegingsvrijheid: de stof is vloeibaar bij kamertemperatuur. Plantaardige lipiden zijn dus vloeibaar 3 : het zijn oliën. Eigenschappen: - lipiden lossen niet op in H2O: ze zijn hydrofoob. Lipiden lossen wel op in organische oplosmiddelen (ether, tolueen, ). 2 Enkel dieren die leven rond poolgebieden hebben vetten die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn, vb. levertraan. 3 Sommige plantaardige lipiden zijn vast bij kamertemperatuur (vb. cacaoboter). 9

10 Functie: - lipiden vormen een belangrijke bron van energie: bij de verbranding komt per gram 38kJ vrij (dit is meer dan een gram glucose); - lipiden vormen de belangrijkste reservestof; - een onderhuidse vetlaag wordt gebruikt als isolatie tegen warmteverlies, als stootkussen (hiel) en als middel om te drijven; - bepaalde organen worden op hun plaats gehouden door vetweefsel (vb. nieren); - oplosmiddel voor vitamines A, D, E, K Proteïnen Eiwitten bevatten altijd de elementen C, H, O, N, en daarnaast meestal ook S en P. Identificatie: een albustix kleurt groen in aanwezigheid van eiwitten. Bouw: een eiwitmolecule ontstaat door een aaneenschakeling van aminozuren, telkens met afsplitsing van water. Er zijn 20 verschillende aminozuren beschikbaar (in onderstaand schema wordt een aminozuur voorgesteld door een icoon). Er bestaan bijzonder veel verschillende eiwitten, volgens de volgorde, het aantal aminozuren (de lengte van de keten) en de soort aminozuren en het aantal van elk soort aminozuur die in de molecule worden ingebouwd. Het aantal eiwitten is daarom ontzettend groot. Je kunt het vergelijken met het alfabet: met slechts 26 letters kun je zeer veel verschillende woorden maken. Deze woorden verschillen in het totaal aantal letters, het aantal van elke letter en de volgorde van de letters. De lange ketens van aminozuren zijn meestal niet rechtlijnig. Eigenschappen: - eiwitten stollen door verhitten in aanwezigheid van een zuur. Functie: - bouwmateriaal (eiwitten in voedsel worden afgebroken tot de losse aminozuren, die dan opnieuw worden aaneengeschakeld tot de gewenste eiwitten worden bekomen) vb. keratine (haar en nagels), hemoglobine (zuurstoftransport), fibrinogeen (bloedstolling), caseïne (in melk); - enzymen: sommige eiwitten vervullen de rol van een katalysator (stof die de reactie bevorderd zonder daarbij te worden opgebruikt) bij stofwisselingsreacties - bescherming tegen ziektekiemen en virussen (receptoren). 10

11 2.2. Opbouw- en afbraakprocessen in de cel Opgenomen voedingsstoffen kunnen in cellen gebruikt worden als brandstof (energiebron) of als bouwstof. Het gebruik als brandstof noemen we katabolisme of afbraakstofwisseling, het gebruik als bouwstof noemen we anabolisme of opbouwstofwisseling. Het geheel van opbouw- en afbraakprocessen is het metabolisme of de stofwisseling Katabolisme Onder katabolisme verstaan we het geheel van reacties waarbij grotere organische moleculen tot kleinere moleculen met vrijstelling van energie worden afgebroken: energierijke stof energiearme stof(fen) + energie De vrijgekomen energie wordt gebruikt om arbeid te verrichten, lichaamstemperatuur op peil te houden of energierijke stoffen in ons lichaam op te bouwen. De afbraak kan op twee manieren gebeuren: aërobe (cel)ademhaling Dit is de oxidatie ( verbranding ) van voedingsstoffen gebruik makend van zuurstofgas. Hierbij komt een maximale hoeveelheid aan energie vrij. Sacchariden zijn de belangrijkste brandstoffen en het is meestal glucose dat wordt geoxideerd. Daarnaast kunnen ook vetten worden geöxideerd. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energie anaërobe (cel)ademhaling Bij de anaërobe ademhaling worden voedingsstoffen afgebroken zonder tussenkomst van O2. Hierbij komt veel minder energie vrij (17x), maar het is een middel om bij zuurstofgebrek toch nog een kleine hoeveelheid energie te produceren. De anaërobe ademhaling treedt bijvoorbeeld op in spiercellen bij zware inspanningen. Bij anaërobe ademhaling wordt glucose omgezet in melkzuur (dat spierstijfheid en vermoeidheid teweegbrengt) of ethanol (alcohol) Anabolisme De term anabolisme staat voor het geheel van reacties waarbij grotere organische moleculen uit kleinere moleculen worden opgebouwd. Hierbij wordt energie (meestal afkomstig van katabolische processen) verbruikt. Bijvoorbeeld: opbouw van glycogeen uit glucose, opbouw van eiwitten uit aminozuren, opbouw van lipiden uit glycerol en vetzuren. 11

12 3. Celtransportprocessen Ons lichaam neemt allerlei stoffen uit het voedsel op. Deze stoffen komen uiteindelijk in de cellen terecht, waar ze gebruikt worden voor afbraak- of opbouwprocessen. Elke cel is omringd door een celmembraan, die een grens vormt met de wereld buiten de cel en de celinhoud. Doorheen dat membraan moeten stoffen uit de omgeving worden opgenomen, of in de omgeving worden geloosd (afvalstoffen en sommige opgebouwde stoffen). Het transport doorheen het celmembraan kan op verschillende manieren verlopen Passief transport Deze vorm van transport is een gevolg van fysische wetten en kost geen energie. Diffusie Proef: een KMnO4 (kaliumpermanganaat) kristal op de bodem van een petriplaat gevuld met water, geopende fles ether. Waarneming: Deeltjes van een gas en een vloeistof zijn voortdurend in beweging en botsen met elkaar. Door het voortdurend bewegen, botsen en veranderen van richting, bewegen de deeltjes in de richting van een hoge naar een lage concentratie, tot dat de concentratie overal gelijk is 4. Dit verschijnsel, waarbij deeltjes van gassen of een opgeloste stof zich verplaatsten (diffunderen) van een plaats met een hogere concentratie naar een plaats met een lagere concentratie, noemt men diffusie. Gasuitwisseling in de longen, opname van voedseldeeltjes door eencellige, uitwisseling van voedingsstoffen tussen bloed en weefselvloeistof zijn voorbeelden van diffusie. Een oplossing/milieu met een hogere concentratie aan deeltjes dan een andere oplossing noemt men een hypertonische oplossing/milieu, een oplossing/milieu met lagere concentratie noemt men een hypotonische oplossing/milieu. Hebben twee oplossingen/milieus dezelfde concentratie aan deeltjes, dan zegt men dat ze isotonisch zijn. Diffusie is dus het verschijnsel waarbij opgeloste of gasvormige deeltjes zich verplaatsen van een hypertonische milieu naar een hypotonisch milieu. Dit gaat door tot beide milieus isotonisch zijn. Proef: een dichtgeknoopt stukje dialyseerslang wordt gevuld met zetmeeloplossing en in een beker meet KI/I2 oplossing gehangen. 4 Op dat moment is het systeem in evenwicht. 12

13 Waarneming: Diffusie gebeurt ook als verschillende stoffen van elkaar gescheiden zijn door een wand die poriën bevat. De poriën moeten wel groter zijn dan de corpusculen van de opgeloste stof. Een dergelijke wand (membraan) noemt men een permeabel of doorlaatbaar membraan. De diffusie zal mogelijks wel trager verlopen. Membranen zijn niet doorlaatbaar voor alle stoffen, enkel als de deeltjes kleiner zijn dan de poriën in het membraan, kunnen de deeltjes doorheen het membraan diffunderen. Als het membraan doorlaatbaar is voor kleine moleculen en niet voor grotere, dan spreekt men van een selectief permeabel membraan 5. Levende cellen hebben een selectief permeabel membraan. Osmose Proef: een onderaan dichtgeknoopte dialyseerslang wordt gevuld met saccharose-oplossing. Een capillaire buis wordt op het open uiteinde aangebracht door middel van een kurk. De dialyseerslang wordt in een beker met water gehangen. Waarneming: De saccharosemoleculen kunnen niet doorheen de dialyseerslang, de moleculen water wel. Wanneer een membraan enkel de moleculen van het oplosmiddel dit is meestal water doorlaat, maar niet deze van de opgeloste stof, dan spreekt men van een semipermeabel of halfdoorlatende membraan. De waarneming kan als volgt verklaard worden. Elk systeem streeft naar evenwicht (=overal dezelfde concentratie). Bij diffusie gaan opgeloste of gasvormige deeltjes zich verspreiden. Hier kan de evenwichtsituatie niet bekomen worden door verplaatsing van de opgeloste stof (kan niet doorheen poriën). Watermoleculen begeven zich dan van een hypotonische concentratie naar een hypertonische concentratie, en verlagen daar de concentratie (verdunning). Dit verschijnsel waarbij moleculen van het oplosmiddel (meestal water) zich begeven door een semipermeabel membraan van hypotonisch milieu naar ene hypertonisch milieu, noemt men osmose. Evenwicht wordt echter nooit bereikt. In de hoger beschreven/uitgevoerde proef wordt water door een toenemende hydrostatische druk teruggeperst. Wanneer op elk ogenblik evenveel watermoleculen worden teruggeduwd door de hydrostatische druk als door osmose (de osmotische druk) worden aangezogen, wordt een evenwicht bereikt. Elke levende cel is een osmotisch systeem: het heeft immers een semipermeabele membraan. Door osmose stroomt water naar binnen. Deze waterstroom veroorzaakt een druk die we de osmotische druk noemen. Door de toenemende druk zal ook weer water naar buiten stromen. Vloeistofverplaatsing onder invloed van druk noemen we filtratie (en de druk noemen we de filtratiedruk). 5 Diffusie van een opgeloste stof doorheen een semipermeabel membraan, wordt dialyse genoemd. 13

14 3.2. Actief transport vb. Waterviolier en kranswier zijn planten die groeien in sloten. Ze nemen o.a. Na + en K + -ionen uit het water op. slootwater cellen van waterviolier cellen van kranswier % Na % K Waarom kunnen Na + en K + niet door diffusie in deze cellen terechtkomen? Waarom kunnen we ook osmose niet als verklaring inroepen? Levende cellen zijn blijkbaar in staat om moleculen op te nemen uit een oplossing met een lage concentratie aan deze moleculen. Moleculen worden getransporteerd van een oplossing met lagere concentratie naar een oplossing met hogere concentratie, i.e. tegen de concentratiegradiënt in (van hypotonisch naar hypertonisch). Deze vorm van transport grijpt enkel plaats in levende cellen en vereist energie. De cel moet arbeid verrichten, daarom spreekt men van actief transport. Actief transport kan ook worden gebruikt om sneller opgeloste deeltjes op te nemen (in vergelijking tot diffusie). vb.: opname van glucose in de darm, opname van voedingsstoffen door plantenwortels, regelen van zoutgehalte in nieren, enz Samenvatting membraan verplaatste stof richting verplaatsing diffusie osmose actief transport 4. Stofwisseling enzymen Proef: H2O2 bij kamertemperatuur, verwarmen, samen met een stukje lever/blad/appel, samen met MnO2 Waarnemingen: Bij kamertemperatuur verloopt de ontleding van H2O2 in zuurstofgas en water vrij traag (weken, dagen). Dit proces verloopt sneller bij verhoging van de temperatuur. MnO2 is een stof die de reactie sneller doet verlopen, maar wordt niet opgebruikt in de reactie. Een dergelijke stof noemen we een katalysator. In levende cellen wordt ook H2O2 gevormd, maar deze schadelijke stof wordt omgezet in zuurstofgas en water. Cellen bezitten hiervoor katalysatoren, die we biokatalysatoren of enzymen noemen. 14

15 Alle stofwisselingsreacties (opbouw- en afbraakprocessen) in het lichaam worden gemediëerd door enzymen. Enzymen zijn eiwitten die chemische reacties laten verlopen bij betrekkelijk lage temperatuur en met een bijzonder hoge efficiëntie (reacties die in een laboratorium weken of maanden duren kunnen door enzymen in enkele seconden of minuten worden uitgevoerd). Proef: pepsine/pancreatine + zetmeel Waarneming: Elk organisme bevat vele duizenden enzymen: elk enzym werkt specifiek voor 1 reactie en geen ander. Het enzym heeft een hoge specificiteit. Mits een groot aantal reacties in de cel plaatsvinden, treffen we in elke cel een groot aantal enzymen aan. De specificiteit van enzymen kan verklaard worden door het sleutel-slot mechanisme. Elk enzym heeft een ruimtelijk vorm. In deze vorm past slechts 1 andere moleculen: de substraatmoleculen (het substraat is die stof waarop het enzym inwerkt). Het enzym vormt met het substraat een complex: het enzymsubstraatcomplex. Hierdoor wordt het enzym geactiveerd en voltrekt de reactie. Het product komt vrij en het enzym kan opnieuw worden aangewend. Proef: pancreatine + zetmeel in neutraal, basisch en zuur milieu // pancreatine + zetmeel bij kamertemperatuur, warm en ijskoud water. Waarneming: 15

16 De werking van een enzym wordt beïnvloed door temperatuur en ph (zuurtegraad). De temperatuur en zuurtegraad waarbij een enzym optimaal functioneert noemen we de optimumtemperatuur en optimumzuurtegraad. Bij dierlijke organismen ligt deze meestal dicht bij de lichaamstemperatuur. Bij hogere temperaturen worden ze meestal inactief (bij >43 C worden alle enzymen van het menselijk lichaam inactief. Bij zeer hoge koorts zal iemand sterven, omdat alle stofwisselingsreacties niet meer kunnen doorgaan.). Naamgeving: De naam van het enzym wordt gevormd door de naam van het substraat waarop het inwerkt, met uitgang -ase. Vb. maltase splitst (hydrolyseert) maltose in 2 glucosemoleculen (met gebruik van water) lipase hydrolyseert (splitsen met gebruik van water) lipiden protease splitst proteïnen Vaak echter worden ook triviale namen gebruikt, zoals pepsine. 16

17 5. Opname van stoffen bij de stofwisseling 5.1. Spijsvertering Noodzaak van de vertering Voedsel bestaat uit 6 types voedingsstoffen: water, mineralen, vitaminen en 3 groepen macromoleculen (de sacchariden, lipiden, proteïnen). De eerste drie groepen kunnen zonder meer doorheen de darmwand (dit is de plaats waar voedingsstoffen worden opgenomen, zie verder), maar macromoleculen niet. Verder zijn organismen opgebouwd uit macromoleculen, maar deze zijn niet noodzakelijk identiek aan de macromoleculen van het voedsel. Ze bevatten wel dezelfde bouwstenen. Spieren van mensen zijn net als spieren van kippen hoofdzakelijk opgebouwd uit eiwitten, maar die eiwitten hebben een andere aminozuursamenstelling volgorde, aantal van elke soort, totale lengte van de keten. Om deze twee redenen wordt het voedsel in het spijsverteringsstelsel afgebroken tot haar essentiële bouwstenen. Deze afbraakreacties gebeuren door spijsverteringsenzymen. Alle spijsverteringsenzymen breken grotere deeltjes af tot kleinere. Hierbij wordt water opgenomen (let erop dat bij opbouw van sacchariden, lipiden en proteïnen steeds water werd afgesplitst, vandaar dat bij afbraak water nodig is!). Dit afbreken met gebruik van water noemen we een hydrolytische splitsing, de enzymen zijn hydrolytische enzymen (splitsen met wateropname) Afbraak van sacchariden Zetmeel en andere polysacchariden (cellulose, glycogeen) zijn opgebouwd uit een keten van talrijke monosacchariden, namelijk glucose. De afbraak van zetmeel gebeurt door het enzym amylase. Amylase splitst zetmeel in het disaccharide maltose. Maltose wordt vervolgens gesplitst in twee eenheden glucose door het enzym maltase. Het polysaccharide glycogeen wordt door dezelfde enzymen afgebroken, het polysaccharide cellulose kan niet worden verteerd door zoogdieren. (C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6 +H 2 O amylase zetmeel +H 2 O maltase maltose Andere omzettingen: lactose + water +H 2 O glucose + galactose saccharose + water +H 2 O glucose + fructose 17

18 Afbraak van vetten Vetten zijn opgebouwd uit glycerol en vetzuren. Vetten worden afgebroken tot hun bouwstenen door het hydrolytische enzym lipase. vetzuur vetzuur glycerol vetzuur +H 2 O lipase glycerol vetzuur vetzuur vetzuur Afbraak van eiwitten Proteïnen zijn opgebouwd uit een aaneenschakeling van aminozuren. Bij vertering worden eiwitten afgebroken tot polypeptiden, daarna tot dipeptiden en tenslotte tot aminozuren. De afbraak gebeurt dus progressief (trapsgewijs). Alle betrokken enzymen zijn hydrolytisch. exo endo exo exo endo exo endo exo di di di Eiwit + n H2O n aminozuren Exopeptidasen: splitsen eindstandige aminozuren af Endopeptidasen: breken het polypeptide af in het midden van de keten. Beide enzymen werken tot enkel dipeptiden en vrije aminozuren overblijven. De dipeptiden worden gesplitst door dipeptidasen. 18

19 Naamgeving van enzymen De naam van een enzym wordt meestal gevormd door de stam van het substraat + ase. Bijvoorbeeld: - lipase breekt lipiden af - maltase breekt maltose af - amylase breekt amylose (zetmeel) af. - proteïnasen breken proteïnen af Daarnaast gebruikt men ook triviale namen, bvb. Pepsine: een proteïnase geproduceerd door de maag Enzymwerking in het spijsverteringsstelsel Mondholte Opname van voedsel gebeurt (bij de meeste organismen) via de mond. In de mondholte wordt het voedsel gekauwd met de tanden om de oppervlakte ervan te vergroten, zodat enzymen makkelijker en sneller op de bestanddelen kunnen inwerken. Door het kauwen wordt het voedsel ook met speeksel vermengd. Het speeksel is afkomstig van 3 paar speekselklieren: - de ondertongspeekselklier - de onderkaakspeekselklier - de oorspeekselklier. Speeksel bevat water en mucus (slijm), dat het voedsel week en glijdbaar maakt, zodat het makkelijk door het spijsverteringsstelsel glijdt. Het bevat ook speekselamylase, dat zetmeel afbreekt tot maltose (disaccharide), en tonglipase. Door het korte verblijf in de mond wordt maar een klein deel van het zetmeel omgezet. Een mens produceert ca. 1 à 1,5 liter speeksel per dag. De tong zorgt voor verplaatsing van het voedsel, en de aanwezigheid van smaakzintuigen laat kwaliteitscontrole toe (hoewel de smaak vooral door de geur wordt bepaald). Verder bevat speeksel lysozym, een enzym met antibacteriële werking, en heel wat elektrolyten (Na +, K +, Cl -, HCO3 - ) die de ph moeten in stand houden. Tijdens het slikken brengt de tong het voedsel naar achteren in de mondholte. Als het voedsel het zachte gehemelte raakt, zal reflexmatig het voedsel worden ingeslikt. Hierbij sluit het zachte verhemelte en de huig de toegang tot de neusholte en het strottenklepje (epiglottis) de toegang tot de luchtpijp af. Contracties van de spieren in de keel zorgen ervoor dat het voedsel in de slokdarm terecht komt Slokdarm Via de slokdarm komt het voedsel in de maag terecht. In de slokdarm wordt afbraak van het zetmeel door speekselamylase (voortgezet), maar er worden door de slokdarm zelf geen enzymen geproduceerd. Het voedsel wordt voortgeduwd door peristaltische bewegingen van de slokdarm (cf. tennisbal in nylonkous) De maag Via de slokdarm komt het voedsel in de maag terecht. Het voorste deel van de maag wordt de maagmond genoemd, het laatste deel de maagportier. Zowel maagmond als maagportier bevatten een sluitspier of sfincter. De maag is voorzien van een zeer krachtig gespierde wand, met zowel lengte als ringspieren. Zo kan het voedsel goed met het maagsap worden gemengd. Het voedsel wordt er (en nergens anders) niet mechanisch verteerd! 19

20 De maagwand is rijk aan klieren die per dag gezamenlijk ongeveer 3 liter maagsap produceren. Deze klieren produceren: - pepsinogeen: de inactieve voorloper van pepsine, een proteïnase dat peptidebindingen naast welbepaalde aminozuren 6 splitst - HCl: dat de ph van de maag sterk doet dalen, waardoor het pepsinogeen omgezet wordt in actief pepsine (werkt bij ph 1-2), en bacteriën worden gedood. - maaglipase; - mucus (maagslijm): dat de maagwand tegen de inwerking van het zoutzuur en de eiwitsplitsende enzymen moet beschermen en het voedsel beter doet glijden; - gastrine: een hormoon dat de maag aanzet tot de productie van HCl. De productie van gastrine komt op gang door het zien van voedsel en uitrekking van de maag, maar wordt geremd door een zeer lage ph. Het voedsel blijft gemiddeld genomen 3 à 4 uur in de maag. Een kringvormige spier de achterste maagsfincter (behoort tot maagportier) regelt de doorlating naar het eerste deel van de dunne darm. Doorheen de maagwand worden vrijwel geen stoffen opgenomen, op alcohol en aspirine (die snel worden opgenomen) na. Functie van de maag: - tijdelijke opslag voedsel, geeft geleidelijk het voedsel door aan de dunne darm - productie van maagsap - bescherming tegen bacteriën (door de zure maaginhoud worden de met het voedsel meegekomen bacteriën gedood) De dunne darm De dunne darm bestaat uit 3 delen: - de twaalfvingerige darm (duodenum) - de nuchtere darm (jejunum) - de kronkeldarm (ileum) Twaalfvingerige darm De twaalfvingerige darm ontleedt zijn naam aan het feit dat ze ongeveer 12 duim breed (ca cm) lang is. Zodra de voedselbrij in het duodenum komt, zal door de zure inhoud (HCl) de gal zich legen en worden de producten van de alvleesklier (pancreas) geloosd. De twaalfvingerige darm zelf produceert geen enzymen. Galsap: galsap (1l/dag) bevat geen enzymen, wel stoffen die de afbraak bevorderen en afvalstoffen. Het is een bittere, gele stof die in de lucht snel groen kleurt. In gal worden volgende stoffen aangetroffen. o water: oplosmiddel o NaHCO3 (natriumwaterstofcarbonaat): neutraliseert de zure inhoud van de maag. De enzymen van alvleesklier en dunne darm werken immers enkel in neutraallicht basisch milieu. 6 Aromatische aminozuren 20

21 o emulsifiërende zouten: verdelen vetten en oliën in zeer kleine druppels, waardoor hun oppervlakte vergroot en de enzymwerking verbetert. Deze stoffen werken als een detergent. o bilirubine (rood), biliverdine (groen), stercobiline (bruin) zijn stoffen afkomstig van de afbraak van het bloed. Ze geven ook de kleur aan de uitwerpselen. Alvleessap: de alvleesklier is een betrekkelijk klein orgaan (ca. 5g), maar ze is een zeer belangrijke klier voor de spijsvertering. Ze mondt uit in het eerste deel van de dunne darm en scheidt ca. 1 liter sap per dag op, die veel belangrijke enzymen bevat. Omdat ze zo belangrijk is (naast een functie in de spijsvertering, heeft ze ook nog een rol in het hormonaal stelsel), is leven zonder alvleesklier niet mogelijk. Alvleessap bevat: o amylase: breekt zetmeel en glycogeen af tot maltose o lipase: breekt vetten af tot glycerol en vetzuren o trypsinogeen 7 en chymotrypsinogeen 8 : inactieve vormen van de eiwitsplitsende enzymen trypsine en chymotripsine. De inactieve vormen worden door enterokinase, een membraaneiwit van de dunne dam, omgezet in de actieve vorm; trypsine kan ook trypsinogeen en chymotrypsinogeen activeren. o elastase: breekt onder andere eiwitten af die bindweefsel (collageen) vormen o nuclease: breekt RNA en DNA af; o carboxypeptidase: splitst eindstandige aminozuren af. De stoffen uit alvleesklier en de gal werken ook nog voort in de volgende delen van het spijsverteringsstelsel De nuchtere darm en de kronkeldarm De nuchtere darm (ca. 2,5m) en de kronkeldarm (2-4m) zijn de delen van de dunne darm die spijsverteringsenzymen produceren, waar de vertering van de voedingsstoffen voltooid wordt en waar absorptie van nutriënten gebeurt. In het plasmamembraan van de darmcellen en in het sap geproduceerd door de vele kliertjes in de darmwand vinden we - exopeptidasen; - maltase; - saccharase; - lactase. De dunne darm produceert dagelijks ca. 2 liter darmsappen met enzymen. De darm voert kneed- en mengbewegingen uit, zodat voedingsstoffen en enzymen grondig gemengd worden. Onverteerbare bestanddelen dienen als darmvulling en wekken darmbewegingen op. Het grootste deel van de dunne darm vertoont sterke plooien (darmplooien). Deze plooien zijn bezet met vingervormige uitstulpingen, die darmvlokken of villi (enkelvoud villus) worden genoemd (ca. 2500/cm²). De cellen die de darmvlokken aflijnen, vertonen zelf nog talrijke vingervormige uitstulpingen: de microvilli, die een borstelzoom vormen. Zonder al deze uitstulpingen zou de oppervlakte van de darm ca. 0,5m² bedragen. Door deze uitstulpingen neemt de oppervlakte toe tot ca. 250m² (wat het rendement van de opname van voedingsstoffen bijzonder verhoogt)! In elke villus liggen talrijke haarvaten (zeer dunne bloedvaten) en een chylvat: dit is een blind eindigende aftakking van het lymfevatenstelsel. 7 Trypsine splitst peptidebindingen aan de cabonylzijde van arginine en lysine. 8 Chymotrypsinogeen splitst peptidebindingen aan de carbonylzijde van tyrosine, fenylalanine en tryptofaan. 21

22 De overgang tussen nuchtere darm en kronkeldarm is niet duidelijk, maar de kronkeldarm is onder meer verantwoordelijk voor de opname van de galzouten en vitamine B12. Nadat voedingsbestanddelen door enzymatische inwerking werden verteerd, worden ze opgenomen door de darmwandcellen. Aminozuren worden opgenomen door actief transport. 50% van de eiwitten zijn afkomstig van het voedsel, 25% uit spijsverteringssappen en 25% van cellen die loskomen uit de darmwand. Monosacchariden zoals pentosen en fructose worden door diffusie opgenomen. Glucose en galactose worden opgenomen door actief transport 9. Mineralen en vitaminen worden opgenomen door diffusie en actief transport, water volgt meestal passief. De stoffen diffunderen verder naar de weefselvloeistof en vervolgens het bloed. Galzouten versmelten met vetzuren en glycerol tot kleine sferische structuren: micellen, die versmelten met de celmembranen van darmcellen. De componenten komen zo in de darmcellen terecht. Vetzuren met minder dan 12 C-atomen diffunderen naar het bloed, vetzuren met meer dan 12 C-atomen en glycerol worden terug omgezet in lipiden. Deze lipiden komen uiteindelijk in de chylvaten terecht 10. Hun inhoud wordt via het lymfevatenstelsel in de bloedbaan gestort ter hoogte van de linkerondersleutelbeenader. In de bloedbaan worden de lipiden afgebroken door lipase, waardoor de vetzuren en het glycerol opgenomen kunnen worden in de lichaamscellen De dikke darm In de dikke darm (1,5 meter) worden geen spijsverteringssappen meer gevormd. De enzymen van de dunne darm blijven nog wat nawerken en heel wat bacteriën leven er op de moeilijk verteerbare. De inhoud bestaat dus voornamelijk uit onverteerbare en moeilijk verteerbare resten, waarin talrijke bacteriën ( /cm³) leven (helft van uitwerpselen zijn bacteriën). Meer dan 700 soorten bacteriën leven in de dikke darm. Sommigen zijn commensaal: ze vinden er voedsel maar berokkenen ons geen schade, noch brengen ze enig voordeel voor ons mee. Andere bacteriën produceren vitaminen zoals vitamine K (essentieel voor de bloedstolling) en biotine (vitamine B), die doorheen de darmwand van de dikke darm worden opgenomen. Deze vorm van samenwerking die beide partners een voordeel oplevert, noemen we coöperatie. Nog andere bacteriën produceren gassen (vooral CO2 en N2, met kleine hoeveelheden CH4, H2S en H2), vooral na het eten van zwavelhoudende verbindingen (erwten, kool, bonen, uien). De belangrijkste functie bestaat uit het indikken van de voedselresten door adsorptie van water. De voedselbrij die de dikke darm bereikt is veel groter dan de opgenomen hoeveelheid voedsel. Er werden immers tot 8 liter spijsverteringssappen bijgevoegd. Omdat water kostbaar is, wordt het grootste deel van het water (in hoofdzaak afkomstig van de spijsverteringssappen), opnieuw opgenomen in het bloed. Gedurende 8 tot 24 uur blijven de voedselrestanten in de dikke darm (opname van water vergt tijd), alvorens getransporteerd te worden naar de endeldarm. De uitwerpselen bevatten onverteerd voedsel, bacteriën, afgestorven darmcellen, en slijm afgescheiden door het spijsverteringsstelsel. Op de grens tussen dunne darm en dikke darm treft men de blinde darm aan. Deze is vooral groot bij herbivoren en bevat bacteriën die cellulose kunnen afbreken. Bij de mens dient ze als reservoir voor bacteriën en helpt mee met de absorptie van water. De blinde darm heeft een aanhangsel: de appendix. De functie van de appendix is niet helemaal duidelijk. De oorspronkelijke functie is waarschijnlijk verloren gegaan, en het zou thans een reservoir voor goede bacteriën zijn en een rol spelen in de immuniteit. 9 In feite door een secundair actief transport: de 3Na + /2K + pomp zorgt voor een Na + gradiënt. Na + stroomt door diffusie terug naar de darmcellen, maar nemen hierbij een glucosemolecule mee (symport). 10 Onder de vorm van chylomicronen. 22

23 De endeldarm De endeldarm is het laatste gedeelte van het spijsverteringsstelsel, en fungeert als opslagplaats van de uitwerpselen. Door relaxatie van de ringspier rond de aars/anus worden ze uit het lichaam verwijderd. 23

24 Hoofdstuk 1 : Stofwisseling D.D Hert

25 5.2. De ademhaling De functie van de ademhaling is de opname van O2 en afgifte van CO2. Voor energievoorziening en warmteproductie zijn levende wezens aangewezen op de verbranding van nutriënten. Hiervoor is O2 nodig, maar in het lichaam is hiervan slechts een kleine voorraad aanwezig. Een continue opname is dus noodzakelijk. Bovendien ontstaat bij de verbranding van de nutriënten de afvalstof CO2, die uit het lichaam moet verwijderd worden. Dit opnemen en afgeven van gassen gebeurt door gespecialiseerde organen die het ademhalingsstelsel vormen Bouw van het ademhalingsstelsel. Lucht komt het lichaam binnen via de neus- of mondholte.. In de neusholte bevinden zich haren en kleverig slijm die stofdeeltjes tegenhouden. De lucht wordt er bovendien opgewarmd en bevochtigd door de slijmvliezen. Reukcellen controleren de kwaliteit van de lucht. Via de neus- of mondholte komt de lucht terecht in de keelholte, die verder loopt in de slokdarm en luchtpijp. Het strottenklepje verhindert dat voedsel in de luchtpijp terechtkomt bij het slikken. Via het strottenhoofd dat doosvormig is en de stembanden bevat - komt de lucht in de luchtpijp terecht. De luchtpijp is verstevigd met kraakbeenringen en splitst in 2 luchtpijptakken, die elk naar een van beide longen lopen. De luchtpijptakken vertakken in longtakken en longtakjes, die een steeds dunnere wand hebben. De longtakjes eindigen in longtrechtertjes die bolvormige uitstulpingen hebben, de longblaasjes (tot miljoen per long). Deze longblaasjes zijn slechts één cellaag dik en zijn zeer elastisch. De wanden zijn bezet met trilhaarcellen 25

26 die slijm -geproduceerd door kliercellen- naar de keelholte slaan. Binnengekomen stof en bacteriën worden hierin gevangen en naar de keelholte gebracht. Bij slikken verdwijnt het slijm in het spijsverteringsstelsel.. De wanden van de longblaasjes zijn slechts één cellaag dik en liggen in nauw contact met een uitgebreid haarvatennetwerk. Door hun enorme oppervlakte (700 miljoen longblaasjes bedekken ongeveerd m² indien volledig opengespreid) zijn ze uitstekend geschikt voor een snelle gasuitwissseling tussen de ingeademde lucht en het bloed Gasuitwisseling ter hoogte van de longblaasjes De longslagader afkomstig van het hart brengt zuurstofarm en koolstofdioxide rijk bloed naar de longen. De longslagader vertakt in steeds dunnere bloedvaten, die een uitgebreid netwerk vormen rond de longblaasjes. Het haarvatennetwerk staat in innig contact met de longblaasjes (beide hebben een zeer dunne, eencellige wand), wat een snelle uitwisseling van gassen toelaat. Door diffusie wordt O2 opgenomen in het bloed, terwijl CO2 wordt afgestaan aan de lucht in de longen. Uitwisseling van gassen is dus een passief proces. Het zuurstofrijke, koolstofdioxidearme bloed gaat via de longader naar het hart, en wordt vandaar door het ganse lichaam gestuurd. Teneinde diffusie zou kunnen blijven optreden, moeten de concentratieverschillen op peil worden gehouden (hogere concentratie aan O2 en lagere concentratie aan CO2 in lucht in longen dan in bloed). Indien geen zuurstofrijke lucht in de longen aanwezig meer is, zou geen diffusie meer optreden. Vandaar dat de lucht door een reeks ademhalingsbewegingen geventileerd/ververst dient te worden. 26

27 27

28 Animatie peristaltiek: