Gasudveksling og gastransport

Hvad forstås ved begrebet, gasudveksling?

Udveksling af gasser (CO2 og O2) mellem luften i alveoler og blodet i kapillærer.

Hvilken transportmekanisme sker gasudvekslingen ved?

Diffusion.

Hvad er den vigtigste forudsætning for diffusion.

En koncentrationsgradient eller trykgradient for gasser. Diffusionen forløber fra højt tryk til lavere tryk.

Hvilke faktorer afhænger diffusionen af, og hvilken proportionalitet er der mellem dem?

OVERFLADEAREALET:

Ligefrem proportionalitet mellem gasudveksling og areal af overfladen, der diffunderes over.

TYKKELSE AF VÆG:

Omvendt proportionalitet mellem gasudveksling og tykkelse af væggen, der diffunderes over.

KONCENTRATIONSGRADIENT/TRYKGRADIENT:

Ligefrem proportionalitet mellem gasudveksling og trykgradient mellem de to sider (jo større forskel der er i koncentrationen, jo bedre gasudveksling).

Hvad er respirationsmembranen? Beskriv dennes opbygning.

Respirationsmembranen er membranen mellem alveoler og kapillærer, hvorigennem gasudvekslingen sker.

Respirationsmembranen udgøres af:

1) Alveolevæggens epitelvæv (enlaget pladeepitel)

2) Den fusionerede basalmembran (bindevæv med elastiske og kollagenfibre)

3) Kapillærvæggens endothel (enlaget pladeepitel)

Hvad er det atmosfæriske tryk?

1 atm = 760 mmHg

Angiv luftens bestanddele samt gassernes partialtryk.

78 % nitrogen

21 % O2 hvorved p(O2 ) = 0,21 · 760 mmHg = 160 mmHg

0,04 % CO2 hvorved p(CO2) = 0,0004 · 760 mmHg = 0,3 mmHg

Beskriv diffusionen over respirationsmembranen.

OXYGEN:

Fra alveole (højt p(O2)) til kapillær (lavt p(O2))

CARBONDIOXID:

Fra kapillær (højt p(CO2)) til alveole (lavt p(CO2))

Hvad forstås ved begrebet, gastransport?

Transport af gasser (CO2 og O2) mellem lungerne og cellerne gennem blodet.

På hvilke måder kan O2 transporteres i blodet (fra alveoler til celler)?

HÆMOGLOBIN BINDER ILT:

Det sker ved følgende reaktion

Hb + O2 ⇌ HbO2 + H+

Oxyhæmoglobin: Når hæmoglobin binder oxygen fås oxyhæmoglobin, som har en stærk rød farve. Hvert hæmoglobin molekyle kan binde op til 4 oxygenmolekyler.

Deoxyhæmoglobin: Når hæmoglobin fraspalter oxygen fås deoxyhæmoglobin, som har en mørk rød farve.

O2 OPLØSES I BLODPLASMA:

Kun 1-2 % transporteres således. Denne andel vil dog stige, når det alveolære ilttryk stiger ved ventilation af ren O_2).

Hvor frigives O2?

Oxygen frigives til celler, der har lavt p(O2).

Hvilke faktorer stimulerer til at frigive mere oxygen?

- Koncentrationen af CO2 i blodet stiger

- Blodet bliver mere surt

- Blodets temperatur stiger

Disse faktorer forklarer, hvorfor mere oxygen frigives til fysisk aktive celler, da fysisk aktive celler netop frigiver mere CO2 til blodet ved cellulær respiration, blodet bliver mere surt og varmere.

Beskriv trinnene i oxygentransporten (hvor hjertet tilmed inkluderes).

1) Fra alveole (høj O2) til blod (lav O2)

2) Gennem blod til hjertets venstre side (styrer det systemiske kredsløb)

3) Fra hjertets venstre side og ud til cellerne via blodet

4) Fra blod (høj O2) til celler (lav O2)

5) Fra blod (nu lav O2) til højre side af hjertet (styrer lungekredsløbet)

6) Fra hjertets højre side til kapillærer i nærheden af lungernes alveoler

Hvorfor er der forskel i p(O2) i blodet fra alveoler og p(O2) i blodet i hjertets venstre side, hvor blodet fra alveoler kommer ind?

I hjertets venstre side er p(O2 ) = 95 mmHg, hvorimod blodet, der kommer fra alveolerne er p(O2) = 104 mmHg. Grunden til det lavere iltindhold er, at det iltrige blod, der kommer ind i hjertets venstre side, samtidig også blandes med iltfattigt blod fra selve lungevævet (selve lungevævets celler skal jo netop også forsynes med ilt). Derfor er p(O2) i hjertets venstre side lavere, og blodets koncentration falder derved også fra p(O2) = 104 mmHg til p(O2) = 95 mmHg, efter det har været gennem hjertets venstre side.

Hvorfor har cellerne højt p(CO2)?

Fordi carbondioxid netop er affaldsprodukt i den cellulære respiration, der skaber ATP.

På hvilke måder kan CO2 transporteres i blodet (fra celler til alveoler)?

- Som CO2 opløst i plasma (7 %)

- Bundet til hæmoglobin (23 %)

- Som bicarbonationer, HCO3- (70 %)

Hvad afgør, hvor meget CO2 der transporteres opløst i plasma?

Bestemmes af p(CO2) i cellerne. Jo højere p(CO2), jo mere vil gå i opløsning i plasmaet.

Hvorledes bindes CO2 til hæmoglobin?

CO2 bindes til aminogruppen i hæmoglobin, så der dannes carbominohæmoglobin. Det sker ved følgende reaktion

Hb-NH2 + CO2 ⇌ Hb-NHCOO- + H+

Hvorledes transporteres CO2 som bicarbonationer?

Bicarbonatbufferen:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-

1) CO2 diffunderer ind i røde blodceller, erytrocytter.

2) Kulsyreanhydrase (enzym): Første del af reaktionen forløber meget langsomt i plasma, men erytrocytter indeholder enzymet kulsyreanhydrase, der katalyserer reaktionen.

3) Bicarbonationerne diffunderer ud af erytrocytter og ind i blodplasma.

Hvad er hæmoglobins rolle i forbindelse med CO2 transporteres som bicarbonationer?

Hæmoglobin binder H+ ionerne (fra bicarbonatbufferen) ved at lade dem reagere med oxyhæmoglobin og således gendanne hæmoglobin.

O2 er netop blevet bundet til hæmoglobin ved fraspaltning af H+, så den modsatte reaktion forløber blot.

HbO2 + H+ ⇌ Hb + O2

Hvorledes frigives CO2 fra kapillærer til alveoler, når det er transporteret som HCO3- i blodet?

Ovenstående reaktioner er reversible, og derfor forløber den "modsatte" reaktion, når CO2 skal ind i alveolerne.

H+ + HCO3- ⇌ H2CO3 ⇌ CO2 + H2O

1) HCO3- kommer tilbage i erytrocytter.

2) HCO3- reagerer med H+ (som var bundet til hæmoglobin).

3) Der dannes atter CO2, som diffunderer ind i alveolerne.

Beskriv trinnene i carbondioxidtransporten (hvor hjertet tilmed inkluderes).

1) Fra celler (høj CO2) til blod (lav CO2)

2) Fra blod til hjertets højre side (styrer lungekredsløbet)

3) Fra hjertets højre side og ud i lungernes alveoler

4) Fra blod (høj CO2) til alveoler (lav CO2)

5) Gennem blod (nu lav CO2) til hjertets venstre side (styrer det systemiske kredsløb)

6) Fra hjertets venstre side og ud til cellerne via blodet