Brecht VL 4- Blut und Atmung Flashcards
Sauerstoffkapazität des Bluts- Kapazitätskoeffizient
Der Kapazitätskoefizient ß bzw. die Löslichkeit eines gases (z.B. O2) in verschiedenen Medien berechnet sich aus de, Quotienten aus der Konzentrationsdifferenz ∆C und dem Partialdruck ∆P:
Zusammensetzung von Vertebratenblut
Das Vollblut enthält zelluläre Bestandteile (rote und weiße Blutkörperchen), sowie Plasma (flüssigen Bestandteilen) mit einem bestimmten Ionenspektrum.
Bei Wirbeltieren findet man 5 Leukocytentypen, von denen jeder bei Immunreaktionen eine andere Rolle spielt.
Die {Hb} im Blut beträgt ca. 2-3 mmol/l. Da der Hämatocrit ca. 45% ausmacht, beträgt die {Hb} in den Erythrocyten ca. 3,5-5 mmol/l.
Durch diese Konzentration an Hb wird die Kapazität für O2 erhöht!
Bei Menschen:
- 55% Plasma
- <1% weiße Blutkörperchen
- 45% Erythrocyten …… vom Volumen im Volblut
Partialdruck ( Zusammensetzung er Atmosphäre)
Der Gesamtdruck ist die Summe aller PArtialdrucke im Gasgemisch. Die wichtigsten Gase sind:
- Stickstoff N2 78%
- Sauertoff O2 20,8%
- Wasserdampf H2O variabel
- Edelgase ca.0,9%
- Kohlendioxid CO2 0,034 %
Hämoglobin Aufbau
Hämoglobin besteht aus einem oder mehreren Globinproteinen, die einen Porphyrinrin mit einem komplex gebundenen Eisenatom enthalten.
Die meisten Wirbeltier- Hämoglobine sind Tetramere, die aus vier Globin und ihren Hämgruppen bestehen. Säuger- Hämoglobine bestehen aus zwei α- und zwei ß- Globinketten.
Invertertebraten könne sehr große, aus vielen Unterienheiten betehende Hämoglobine besitzen, die extrazellulär im BLut oer der Hämolymphe vorkommen.
Kapazitätskoeffizient- Daumenregel
Kapazitätskoeffizient ß von O2
- in Luft: 0,4 mmol/l kPa
- in Wasser: 0,013 mmol/ l kPa (ca. 1/30 des Kapazitätskoefizienten in Luft
Kapazotätskoeffi von CO2
- in Wasser (ungefähr genauso groß wie Luft): 0,4 mmol/l kPa
Auswirkungen des Kapazitätskoeffizienten auf die Kozentration von gasen inm Flüssigkeiten
- Der geringere Kapazitätskoeffizienten von Sauerstoff in Wasser im Vergleich zu Luft führt dazu, dass in einem Liter mit Luft gesättigtem Wasser nur ungefähr 0,25 mmol O2 enthlten sind. Das Verhältnis von Lösungsmittel (H2O) zu gelöstem Stoff beträgt ca. 220 000!
- Der Vergleich zum O2 sehr viel höher Kapazitätskoeffizientnt für CO2 bedingt eine sehr viel höhere CO2- KOnzentration in Wasser bei gleichem Partialdruck. Für die Diffusion bedeuet das, dass wasserlebende Tiere aufgrund der höheren Konduktanz für CO2 niedrigere CO2- Partialdrucke aufweisen!
O2- Bindug von Hb und Mb
Myoglobin:
- monomeres Atmungspigment
- bindet Sauerstoff nicht kooperativ
- hyperbole Sauerstodd- Dissoziationskurve
Hämoglobin:
- Multimeres Atmungspigment
- kooperatives Bindunsverhalten
- sigmoide Sauerstoff- Dissoziationskurve
Oxygenierung führt dazu, dass tetramere Hämoglobine aus dem gepannten Zusatnd (durch Salzbrücken stabilisiert, geringe Sauerstoffafinität) in den entspannten Zusatnd wechselt (nur durch WBB stabilisiert)
Atmung- Sauerstoffversorgungskette
Kopplung von Konvektion und Diffusion zur Gewährleitung der Versorgung über größere Distanz
Sauerstoffversorgungskette:
- nutzt die Partialdruckdifferenz
- nutzt Bindungseigenschaften von sauerstoffbindenden Molekülen
- überträgt Sauerstoff von Orten hoher pO2 auf Orte niederiger Partialdrücke
- Beispiel: Atemluft → Hb → Mb → Cytochrom
Sauerstoffpartialdruck Graph
Hämocyanin
- Hc erhöht die Kapazität der Hämolymphe für Sauerstoff.
- Hämocyanin besteht ais einem kupferhaltigen Proteinkomplex, der sich zu großen Aggregaten zusammen lagern kann.
O2- Bindungskurve von Blut
(Bohr Effekt etc.)
Der Bohr Effekt führt infolge einer pH-Absenkung oder eines pCO2-Anstiegs zu einer Verschieung der Sauersoff- Dissoziationskurve nach rechts.
Die Affinität des HB zum Sauerstoff wird bei niedrigem pH-Wert erniedrigt!
(Sauerstoffsättigungskurve von Hämoglobin in Abhängigkeit vom O2-Partialdruck und pH-Wert. Durch das Abatmen von CO2 (Kohlendioxid) steigt der pH-Wert im Bereich der Lungenalveolen an, und das Hämoglobin kann dort bei einem Sauerstoff-Partialdruck von ca. 100 mbar voll beladen werden. In den Kapillaren des Körpers besteht ein Sauerstoff-Partialdruck von 20 bis 40 mbar, und das Hämoglobin wird dort etwa ein Drittel seines Sauerstoffs abgeben. In stark arbeitenden Geweben wird aber durch die Glykolyse Lactat gebildet, und der pH-Wert sinkt. Das Hämoglobin kann dann ein weiteres Drittel seines Sauerstoffs abgeben, im Extremfall noch mehr. Damit wirkt Hämoglobin gleichzeitig dem pH-Abfall entgegen bzw. kompensiert diesen, da sauerstofffreies Hämoglobin verminderte Säurestärke aufweist.)
Der Root-Effekt tritt bei ienigen Knochenfischen und einigen Invertebraten auf.
Die pH- Absenkung führt zu einer starken Rechtsverschiebung der Sauerstoff- Dissoziationskurve und zu einer Abnahme der O2-Kapazität des Bluts!
Kann vershieden stark ausgeprägt sein und ist wichtig für die Schwimmblasenfüllung bei einigen Knochenfischen!
CO2- Transpor im Vertebratenblut
- CO2 diffundiert in Erythrocyten undn bindet teilweise an Hb (Carbamino-Hb). Carboanhydrase (CA) katalysiert die Hydratisierung des CO2 zu H+ (von Hb gepuffert) und HCO3- welches im Austausch gegen Cl- aus den Erythrocyten transportiert wird (Chlorid-Shift)
- CO2 diffundiert in die Aveolen, der pCO2 sinkt und das GG verschiebt sich zu Gunsten dder Bildung von CO2, was die Menge an HCO3- in den Erythrocyten verringert. HCO3- gelangt im Austausch gegen Cl- in die Erythrocyten und wird in CO2 umgewandelt, welches auch in die Aveolen diffundiert.
Gasaustauschsysteme
Kiemen, Lungen, Tracheen
Kiemen sind Ausstülpungen, währen Lungen sowie Tracheen Einstülpungen der Körperoberfläche sind.
Kiemen werden normalerweise unidirketional, Lungen werden bidirektional ventiliert!
Kiemenatmung
- generell bei vielen im Wasser lebenden Tiergruppen vorhanden
- Gasaustasuch der Fischkieme ist sehr effektiv aufgrund des Gegenstromaustauschers
- Kiemen sind Ausstülpungen der Körperoberfläche, die aber von einer Schutzstruktur eingehüllt sein können
- Kiemen werden aus energetischen Gründen im allgemienem unidirektional ventiliert
- Oberfläsche ist vergrößert, um bei kleinen Organabmessungen die Austaushfläche möglichst groß zu halten
- Gegenstromaustauscher ermöglichen eine sehr hohe Effizienz bei Gasaustausch
Lungen- Amphibien
Bei Amphibien sidn die Lungen nur wenig aufgefaltet, so dass die Oberflächenvergrößerung gering ist.
Zur besseren Ausnutzung des Sauerstoffs wird die Luft oft mehrfach zwischen der Buccalhöhle und der Lunge hin- und herbewegt.
Lunge- typ. Atmungsorgane der Säugetiere
- Trachea und Bronchien, die Luft zuführenden Organe, sind nicht am Gasaustausch beteiligt, können aber infolge der Ausstattung mit glatter Muskulatur die Atmenwege realtiv stark einengen (Asthma).
- Sie münden in zahlreiche miteinander verbundenen, bling endene Alveolen, in denen der gasaustausch mit den umgebenden Blutgefäßen stattfindet.
- Die 23 dichotomen Verzweigungen der Bronchiolen (223 Alveolen) sorgen für eine enorme Oberflächenvergrößerung!
- Lungenvolumina skalieren isometrisch mit der Körpermasse!
