Dierfysiology (dr A ter Maat)


Lucht: (druk = 760 mmHg = 1013 hPa (cm water) hectoPascal)

- O2 21% pO2 212 hectoPascal

- N2 79% pN2 = 801 hectoPascal

- CO2 0.03 %


O2-flow = permeabiliteit x (pO2a - pO2b) (in mol/sec)


Deze formule geld altijd als er iets over een membraan etc moet.


Water is vloeistof waarin gassen opgelost zitten.


N2 + O2








Fysische kieuw (vinden we bij insecten als de rugzwemmer (Notonecta)) Neemt lucht onder zijn dekschilden mee naar beneden. Hij kan wel 6 uur onder water blijven dan dood.

Als je het water met 100% N2 doet dan gaat hij al na 5 minuten dood ! (Tekening I)

- zuurstof die hij meeneemt moet je zien als een luchtbel

- Er gaat zuurstof uit omdat er een hogere druk in de bel is dan buiten.

- Het dier maakt zuurstof op.

- Er komt stikstof in.

- Dus zuurstof is gewoon op na 5 minuten

Als je het water met 100% O2 doet dan gaat hij al na 35 minuten dood ! (Tekening II)

- als de zuurstof minder wordt in de bel wordt het belletje kleiner en veranderd de druk dus niet. Dus na 35 minuten is het belletje gewoon op.

Als je de gewone omstandigheid neemt: (Tekening III)

- dan wordt de zuurstof druk in de bel kleiner en de stikstof druk groter

- en dan gaat er zuurstof de bel in en stikstof de bel uit.

- Je zou dus denken dat het belletje een eeuwig leven heeft.

- Het belletje wordt toch kleiner omdat je er boven in de lucht 1013 hPa en je belletje 10 cm onderwater zit dan is de druk in het belletje 1013 + 10 hPa = 1023 hPa. Dus het belletje wordt dus toch langzaam kleiner. (Tekening IV)


Diepte maakt voor de oplosbaarheid van gassen niet uit, dus de hPa van O2 is op 9 kilometer diepte ook nog gewoon 212 hPa. Dit komt omdat water niet samendrukbaar is dus op zo een diepte is er nog net zo veel ruimte tussen de moleculen. De diepte heeft dus alleen effect op de druk in een belletje maar niet op de druk van opgeloste stoffen. (vb van een glas met prik, het belletje onderin is klein en als het naar boven stijgt wordt het steeds groter. (P X V = constant dus als de druk afneemt neemt het volume toe)


Plastron: een cuticula met heel veel waterafstotende haartjes waar tussen de lucht blijft zitten. Die dieren kunnen eeuwig onder water blijven zitten omdat de grote van de luchtbel niet afneemt. De bel is niet samendrukbaar! De zuurstof druk in de bel neemt af als het dier zuurstof gebruikt maar de stikstofdruk blijft gelijk, de totale druk zal dus afnemen en aangezien de zuurstof druk in het water nog 212 is zal er zuurstof naar binnen stromen, om de stroom op gang te houden heb je toch een redelijke gradient nodig, bv 180:212 O2 (Tekening V)


Figuur 1.3 oplosbaarheid van CO2 in water is veel groter dan de oplosbaarheid van O2 daardoor kun je in de voorbeelden hierboven CO2 gewoon weglaten aangezien het meteen uit de bel zal gaan naar het water of zelfs meteen naar het water vanuit de cuticula van het dier.


Gasdruk van water zelf, de dampspanning bij 100 graden Celsius is gelijk aan 1 atmospheer. Daar past verder helemaal niks meer bij in (geen O2 etc). Dus als onze lichaamstemperatuur 100 graden zou wezen zouden we geen zuurstof meer kunnen opnemen omdat onze longen dan volledig verzadigd zijn met water. Op een berg van 3 kilometer hoog kookt het water al bij 90% (ei koken kan niet). Princiepe van een hoge druk pan, dan kookt water bij een hogere temperatuur dus is alles sneller klaar.


Op 19 kilometer hoogte is de luchtdruk hetzelfde als de dampspanning van water en zul je dus gaan koken.


Figuur 1.1: luchtdruk en hoogte, op 5 kilometer hoogte ligt ongeveer de grens waar mensen nog kunnen leven, de pO2 is daar maar de helft van op zeeniveau, je krijgt dan dus meer myoglobine en rode bloedlichaampjes om zo veel mogelijk zuurstof uit de lucht te kunnen halen.


Al breng je een muis heel snel op 1500 meter hoogte dan gaat hij dood, die kan dan niet meer aan genoeg zuurstof komen, het water in hun longen is ook nog warmer dan bij mensen dus dat is ook nog een nadelige factor.


Het medium lucht is veel efficienter om zuurstof te transporteren dan water.


Lucht Water
1013 1013
212 O2 hPa 212 O2 hPa
280 mg O2 per liter 10 mg O2 per liter
1 liter weegt 1.1 gram 1 liter weegt 1000 gram
28000 gram nodig voor zelfde resultaat bij 1.1 gram lucht.
Tidal systeem (in en uit ademen) (longen) Flow-through (langs bv kieuwen pompen)

Kieuwen:

- Hoe houdt een vis het flow through systeem aan de gang?

o Figuur 1.9, de buccal pump is de mond holte van de vis, de vis kan dat strak trekken en maakt zo het volume groter en dan zal er dus water naar binnen stromen, dan gaat het water door de kieuw en achter de kieuw zitten de kieuwkleppen (opperculum), als de opperculare pomp het volume groter maakt komt het water in de opercular cavity. Als de opperculare pomp het volume weer kleiner maakt zal het water de oppercular cavity verlaten via de kieuwkleppen.

o Ram ventilation, is bek en klep open en dan hard zwemmen bv makreel, er zijn vissen die altijd moeten blijven zwemmen, bv een tonijn.

- Hoe extraheert een vis zo effiecient mogelijk zuurstof uit het water?

o Tegenstroom principe (Countercurrent): Water stroomt door de kieuw naar binnen en bloed gaat in de tegengestelde richting. Zo heb je dus over het hele bereik een kleinere zuurstof druk in het bloed dan in het water zodat er over het hele traject zuurstof kan worden opgenomen. (Tekening VI)


Amfibien: stoppen lucht in de mond en slikken dat in naar de longen.

Alveoli: longzakjes/longblaasjes (zijn elastisch en hebben bloedvaten in hun wand)

- voldoen aan p = (2 x T)/

o T = tension

o P = pressure

o = straal

- Als je een grote en een kleine alveoli hebt die met elkaar in verbinding staan heeft de kleine de neiging om zich te legen in de grote omdat de druk bij de kleine groter is, dit zorgt er voor dat de oppervlakte vergroting geen nut heeft. (figuur VII) Een surfactant zorgt er voor dat de druk constant blijft bij elke grootte. De surfactant ga je na 25 weken na de bevruchting aanmaken en is ongeveer klaar na 32 weken na de bevruchting, dit is dus ongeveer 8 weken voor de geboorte, als je dus te vroeg wordt gebeuren hebben de longen de neiging om leeg te lopen. Oplossing:

o Vroeger 100% zuurstof (is 50% kans opoverleven)

o Spuitbussen kopen met surfactant (moet wel eerst ademhaling opgang brengen.

- Bij roken zal je Tension in je Alveoli afnemen: longemfyseem, dan legen je longblaasjes je niet meer vanzelf, de elastine wordt beschadigd, je moet dan dus ook energie stoppen in het uitademen


Longfunctie:

- Respilometer: buisje dat je in je mond stopt dat aan de Respilometer vast zit die registreerd hoeveel lucht er in en uit gaat .

o Tidal volume: is de hoeveelhuid lucht die in en uit gaat in rust

o Expiratoire reserve: wat je extra krijgt dan tidal volume bij maximaal uitademen.

o Dode volume: is 1250 ml: dat blijft altijd in je longen zitten.

o Inspiratoire reserve: wat je kan inademen aan lucht min je tidal volume

o Vitale capaciteit is hoeveelheid lucht bij maximaal in ademen en daarna maximaal uitademen.

- De verversing in de long is dus pover, er heerst een pO2 van ongeveer 130 hPa, het voordeel hiervan is dat het zuurstof volume in de long dus vrij constant is. De pCO2 is ook vrij constant namlijk 53 hPa.

- Van je 500 ml tidal volume is er nog eens 150 ml ongebruikt, dat zit in de trachae en niet in de Alveoli, het alveolaraire volume is dus 350 ml. Per minuut 12 keer ademen dus 12 keer 350 ml = 4200 ml lucht verpompen per minuut dat van belang is voor de gaswisseling.


Schema van uitwisseling: Tekening VIII

Uitwisseling: O2 = Permeabiliteit (pO2 Alveoli - pO2 bloed)

Aangezien de pO2 Alveoli en pO2 bloed vrij constant zijn is dus de permeabiliteit de belangrijkste factore.

Permeabiliteit:

- oppervlak

- dikte

- materiaal


Ziektes:

Cistic fibroses: zorgt voor een verharding van de want van de alveoli waarbij de dikte van de wand toeneemt waarbij er dus minder zuurstof in het bloed terrecht komt.

Oedeem: zorgt er ook voor dat de dikte van de want van de alveoli toeneemt

Asma: Toevoer van lucht naar de longen wordt geblokkeerd door slijm in de trachea, leidt dus tot een lage pO2 in de long.


Vogels hebben zogeheten luchtzakken in hun lichaam, de luchtzakken dragen niet bij aangewichtsbesparing. De lucht in de botten van vogels leidt wel tot gewichtsbesparing.

Maf systeem bij vogels met in en uit ademen (Tekening IX)

De vogel heeft dus een duidelijke luchtrichting in de longen, de vogel heeft dus ook een tegenstroomsysteem. (bij menselijke longen is het maar een rommeltje )

Dus de vogels hebben een buitengewoon efficient ademsysteem.


Van Hoofdstuk 1:

- Rol van huid in ademhaling is niet echt belangrijk

- Blz 36 airbreading fish vervalt (met paling etc)

- Ademhaling in eieren vervalt blz 47

- Blz 57 tot eind van het hoofdstuk vervalt.


Van Hoofdstuk 2:

- facilicated diffusion vervalt








Hoofdstuk 2: Bloed


Wij hebben bloedpigmenten (hogere vertebraten: hemoglobine) zie pagina 68

Moleculen pakken hemoglobine makkelijker vast (bindingscapaciteit) bij hoge zuurstofdruk.

Figuur 2.7 dieren die op hogere hoogtes leven hebben een hogere verzadiging (saturation) bij lagere zuurstofdruk.

Bohr effect weten - bladzijde 70

Bohr effect kan goed gebruikt worden op plaatsen met een hoge [CO2]

Per hemoglobine molecuul 4 zuurstofmoleculen.


Vissen Root effect, blz. 71: lagere pH lagere maximale verzadiging


Zee: pO2=212hPa, hangt niet af van de diepte. Dat in een luchtbelletje wel.

>1 zonder zwemblaas

=1 met zwemblaas

Vissen hebben in hun zwemblaas bijna zuivere zuurstof zitten.

--------------------------------------------

Vragen:

a. Hoe blijft de zwemblaas vol?

b. Hoe verandert de grootte van de zwemblaas?


Antwoord:

a. Het is ondoorlaatbaar voor de meeste stoffen. Het heeft ook de gasklier. Die is goed doorbloed en wordt omringd door cellen die melkzuur produceren. Het toestromende bloed heeft een grote zuurstofdruk. Door het rete mirabile wordt een druk van 50000 hPa opgebouwd. Daar lopen veel bloedvaten vlak langs elkaar zodat er uitwisseling kan plaatsvinden. Er wordt dan niks geconserveerd.

b. Vis naar boven zwemblaas groter. In de gasklier wordt dan melkzuur gemaakt waardoor de pH verlaagt wordt en er minder hemoglobine kan verzadigen.

--------------------------------------------


Figuur 3.4

Een kreeft heeft nog een extra hart (pomp)

Bij de zoogdieren zijn er 2 hartkamers dus 1 pomp pompt het naar de longen en als het terug komt pompt een andere pomp het naar de weefsels.


Figuur 3.8


Poiseuille


Q = P x /8 x r4/l


Q = stroomsnelheid

P = druk verschil tussen begin en eind van de buis

2r = diameter van de buis

l = lengte van de buis

= viscositeit


2 keer zo dik bloedvat: 16 keer zo grote stroom bij gelijk drukverschil.


Bovendruk = waar de turbulentie begint (bloed vat vernauwt)

Onderdruk = waar de elastisiteit maximaal is (bloedvat weer recht)


Bernouilly:


E = p x v (energie t.g.v. druk)

+ m.g.h.(energie t.o.v. zwaartekracht)

+ 0.5mv2 (energie t.g.v. snelheid)


Bij gaan staan of liggen werken je rekreceptoren die ervoor zorgen dat de bloedruk in je kop constant blijft:

- autoactief:

o vuurfrequentie: omhoog als P omhoog gaat

o vuurfrequentie: omlaag als P omlaag gaat


Verlengde merg:

- Noradrenaline hartslag omhoog volume per hartslag en frequentie omhoog (dus cardiac output (aantal liters bloed/tijd) gaat ook omhoog) Dit is de baroceptor reflex!

- Acetylcholine hartslag omlaag



Carbonische anhydrase rode bloedlichaampjes belanrijk voor zuurstof transport

Overslaan 78 t/m 82

Overslaan Wall thicknes blz 110

Hoofdstuk 3 vanaf blz 115 overslaan

Figuur 3.18 belangrijk

Ook 452 tot 458 over zwemblaas


Experimenten van Starling:

Venous return: uitzichzelf terug pompen.