Respirasjonssystemet Flashcards
Luftveienes anatomi hos et pattedyr, oversikt. Sett inn navn på de ulike delene av luftveiene
Tegningen under (Figur 6) viser skjematisk hvordan lungealveolene er bygget opp. Sett navn på de ulike strukturene, og vis ved hjelp av blå og rød farge på tegningen hvor blodet tilføres oksygen.
) Ventilasjonen av lungene (transporten av luft ut og inn). Ventilasjonen hos dyr som puster med lunger er transport av luft fram og tilbake mellom atmosfæren og lungealveolene. Beskriv kort (og gjerne punktvis) hva som skjer under en enkelt innånding og en utånding med hensyn til
a) retning på luftstrømmen
b) Hvilke krefter som driver luftstrømmen i den retningen den er,
c) Hvilke anatomiske strukturer som benyttes for å drive ventilasjonen,
d) hvordan gasstrykket er inne i luftveiene (i forhold til det atmosfærisk trykket utenfor dyret) under inn- og utånding.
Ventilasjon av lungene skjer ved at luft strømmer fra områder med høyt trykk, til områder med mindre trykk. Luftstrømningen er dermed proporsjonal med trykket som
befinner seg inne i lungene. Åndedrettet består av to prosesser; Innpusting (inspirasjon) og utpusting (ekspirasjon).
Før inspirasjonsprosessen starter, er muskelvevet tilknyttet lungene avslappet, og trykket inne i alveolene er likt det som finnes på utsiden av kroppen (det atmosfæriske trykket). Fordi det ikke er noen trykkforskjell vil det heller ikke være luftstrøm. Inspirasjonen (innåndingen) begynner ved utvidelse av brysthulen, og dette fører til at trykket i væsken mellom lungene og brystveggen minker (intrapleural trykk). Trykket mellom det interpleurale området og aliolene ( det transpulmonariske trykket) vil øke i respons på dette, noe som skaper et vakuum som trekker lungene utover mot brystveggen. Når lungene utvider seg, minker det alvioliske trykket og det blir trykkforskjellen mellom lungene og atmosfæren. Dette undertrykket i lungen medfører at luft strømmer til gjennom luftrøret og inn i alveolene for å utjevne trykkforskjellen. Utvidelsen av brysthulen skjer grunnet kontraksjoner i mellomgulvet og de eksterne interkostale musklene. Denne kontraksjonen medfører at ribbeina dras utover og gjør større plass til lungenes utvidelse, samt at de indre organene trekkes utover mot bukveggen, noe som er viktig under utåndingen.
Ved inspirasjonens slutt er musklene avslappet. I de aller fleste dyrearter er ikke utåndingen initiert av muskelkontraksjoner, men heller av elastisk tilbaketrekning av lungene. Utåndingen (ekspirasjonen) starter med at presset i abdomen er økt fra inspirasjonen. Dette økte trykket medfører at mellomgulvet er skjøvet fremover. Dette medfører en reduksjon i tilgjengelig volum (plass) i lungene og brysthulen generelt. Dette reduserte volumet medfører at trykket i alveolene øker og blir høyere enn det atmosfæriske trykket. Denne trykkforskjellen gjør at luft strømmer ut av lungene med høyt trykk, til omgivelsene som har lavere trykk. Etter utåndingen vil trykket være likt på innsiden og utsiden av kroppen, og det er klart til at prosessen kan starte om igjen.
Ventilasjon: Ved sterk fysisk aktivitet må dyret trekke pusten oftere og dypere.
Hvordan skjer dette og hvilke anatomiske strukturer involvert (det spørres ikke etter regulering av respirasjonen)?
Ved krevende fysisk aktivitet vil dyret måtte trekke pusten fortere og dypere for å få mer tilgang på oksygen til kroppens muskler. Når dette skjer vil både innåndingen og utåndingen skje som en aktiv prosess i form av muskelkontraksjoner. Utåndingen vil derfor skje på en litt annerledes måte: Kontraksjoner i de interne interkostale musklene medfører at ribbeina dras innover og kontraksjonene i bukveggen dytter mellomgulvet fremover ved å øke trykket i bukhulen. Dette gjør at lungene trekker seg sammen igjen raskere, slik at effektiviteten øker og lungene blir fortere klare til å kunne ta inn mer luft. Dermed vil ventilasjonen kunne gå raskere enn ved hvile
Gassutveksling: Hvilke anatomiske strukturer må O2 og CO2 passere under gassutvekslingen i lungene (når gassene beveger seg fra alveole-luft til blod eller omvendt), og hva kalles denne typen transport?
Fra alveoleluft til blodet passerer O2 gjennom alveolene til lungekapillærene hvor de videre transporteres gjennom blodet til vevskapillærene der de diffunderer videre ut i cellene.
Fra cellene til alveoleluft passerer C02 gjennom vevskapillærer videre til lungekapillærene og deretter til alveolene hvor CO2 etterhvert kan utåndes. Denne typen transport kalles diffusjon (ved hjelp av partialgradienter). I begge prosesser drives transporten av ulike trykkgradienter som medfører at molekylene kan diffundere over. Når det gjelder transport av CO2 kan dette gjøres på tre ulike måter, som jeg har skrevet utdypende om i oppg 18. i korte trekk deles disse inn i:
- Transport ved CO2 oppløst i vann
- Ved hjelp av proteintransport (ofte hemoglobin)
- Som bikarbonat HCO3-
Hva er det som bestemmer «hvilken vei» O2 og CO2 beveger seg (fra alveole-luft til blod eller omvendt)? Hva menes med partialtrykket til en gass?
Hvilken retning 02 og CO2 beveger seg bestemmes av partialtrykket. Partialtrykket til en gass er det trykket som en bestemt gass i en gassblanding ville hatt dersom gassen fylte hele det tilgjengelige rommet alene, uten innslag av andre gasser. Partialtrykket til oksygen er høyere i alveole-luften enn i blodet som er på vei tilbake til lungene. Derfor vil oksygen diffundere fra aviolene til kapillærårene for å utjevne trykkforskjellen. Det samme skjer i forbindelse med C02, bare at det er motsatt. Med CO2 er partialtrykket høyest i blodet, og vil derfor diffundere fra blodet over til alveolene i lungene. Selv om trykket etter disse prosessene er utjevnet, vil det konstant være forskjeller i partialtrykket hos disse gassene fordi vi konstant får tilførsel av nytt oksygen, og dermed også karbondioksid. Så ved ny tilførsel vil trykket igjen endre seg og gassutvekslingen mellom blodet og alveolene vil dermed fortsette.
Tegn hemoglobinets metningskurve hos et pattedyr under normale forhold.
Hvorfor er kurveforløpet sigmoid (S-formet)?
Hemoglobin er tilnærmet 100% mettet med oksygen når pO2 i alveolene er normalt
(dvs ca 100 mmHg). Hva er det da som bestemmer hvor mye O2 som tilføres vevene?
Kurveforløpet er S-formet fordi metningen av oksygen i hemoglobinet bestemmes av partialtrykket til oksygen. Kurven stiger fort ved trykk på 10-60 mmHG, men flater ut ved høyere nivåer. Og ved ett partialtrykk på over 60, vil blodet etterhvert nå sin metning på 98,5%. Når blodet først er mettet, kan det selvfølgelig ikke ta opp mer oksygen, og derfor vil grafen fortsette bortover og nå en slak topp. Grafen flater seg derfor ut, og vil ikke kunne gå høyere uansett hvor mye større partialtrykket skulle bli. Ett økende partialtrykk blir etter metningspunktet irrelevant, da metningen uansett vil være på det samme. Ved 40 i partialtrykk vil metningsgraden være på 75%. Kurven blir slik grunnet bindingene mellom det første oksygenmolekylet til en av hemo-gruppene. Etter denne første bindingen, øker mottakeligheten for O2 til de andre heme-gruppene.
Det som regulerer hvor mye oksygen som skal tilføres til vevene er hvor mye hemoglobin som passerer gjennom lungene ( de pulmonære kapillærene). Dette har med bindingene mellom oksygen og hemoglobin å gjøre; hvert gram hemoglobin binder 1,34 mL med oksygen. Hemoglobinet kan ikke ta med seg mer oksygen enn det kan bindes til, og derfor vil mengden hemoglobin direkte virke inn på antall mL oksygen som overføres til vevene. Foreksempel vil det med 500 g hemoglobin kunne transporteres 670 mL med oksygen.
Celler produserer CO2 kontinuerlig. Hvordan skjer overgangen av CO2 fra cellene til blodet hos virveldyr? Hvordan transporteres CO2 i blodet fra vevene i kroppen tilbake til lungene? Skriv opp ligningen for reaksjonen mellom CO2 og vann. Hvilken betydning har enzymet Karbonsyreanhydrase for denne reaksjonen?
CO2 transporteres fra cellene til blodet ved å diffusere ved hjelp av sin partialgradient. Partialtrykket for karbondioksid vil være høyere i cellevevet enn i omgivelsene, ettersom det hele tiden blir produsert nytt CO2 gjennom celleåndingen. Derfor vil CO2 enkelt diffundere regulert av sitt partialtrykk, gjennom den interstitielle væsken, og videre inn til kapillærene.
Etter at CO2 har diffundert inn i blodet gjennom den interstitielle væsken; kan den transporteres videre tilbake til lungene på tre ulike måter:
- Gjennom oppløst CO2. Karbondioksid er 20 ganger mer løselig i vann enn oksygen, og en kan dermed frakte mye større mengder løst opp CO2 enn O2. Ca 1/10 av alt Co2 som transporteres til lungene transporteres med denne metoden, løst opp i vann.
- Bundet til proteiner (spesielt hemoglobin). Karbondioksid kan binde seg til aminosyre-gruppen på hemoglobinet (NH2), og former dermed karbaminoforbindelser. CO2 binder seg lettest til deoxyhemoglobin, og det vil derfor kunne bli transportert mer karbondioksid dersom hemoglobinet bryter bindingene med oksygen og slipper oksygen av i de perifere kapillærene. Ca 2/10 av alt CO2 som transporteres til lungene transporteres på denne måten.
- Som bikarbonat (HCO3-). De resterende 70% av karbondioksid transporteres som bikarbonat. Bikarbonat dannes gjennom denne reaksjonen:
Enzymet karbonsyreanhydrase spiller en viktig rolle i denne reaksjonen, ved at den katalyserer reaksjonen. Tilstedeværelsen av dette enzymet gjør at reaksjonen går opptil tusen ganger raskere enn normalt. Etter reaksjonen blir HCO3- dannet i erytrocyttene raskt distribuert mellom erytrocyttene og nærliggende plasma. HCO3- blir transportert ut av erytrocyttene ved hjelp av et bærerprotein i cellemembranen. Dette bærerptoteinet er ett antiport (ett protein som frakter molekyler i en retning,mens et annet stoff fraktes i motsatt retning samtidig) som transporterer et kloratom Cl- inn i erytrocytten per HCO3- molekyl som transporteres ut. Denne typen transport av disse molekylene kalles for klorskifte. Biproduktet av reaksjonen, H+ får ikke bli med, men blir igjen og utgjør en viktig rolle i løsningen av oksygen fra hemoglobinet, slik at oksygen slippes av i erytrocytten. Dette er igjen viktig for bindingen til CO2, ettersom CO2 bindes lettere til deoxyribose. Altså er H+ viktig for å fasilitere slik at store mengder HCO3- kan transporteres ut. HCO3- er enda mer løselig i vann enn CO2, og derfor blir mesteparten av karbondioksid transportert ut med blodet i denne formen. Inne i lungene er reaksjonen motsatt, slik at det er oksygen som lettere transporteres ut ved hjelp av regulering ved H+.
Hvordan skjer gassutvekslingen mot alveoleluft?
Her forsto jeg ikke helt hva du mente.. Her antar jeg at det snakkes om gassutvekslingen fra blod til alveoleluft. Blodet har høyere partialtrykk for CO2 enn alveoleluften når blodet ankommer lungene. Dette trykket vil utlignes ved at CO2 transporteres fra blod til alveoleluft.
Luft fra atmosfæren strømmer inn i alveolene under innåndingen (inspirasjonen) og blandes dermed med luften som allerede er der inne (alveoleluften). Den friske luften blandes med alveoleluften (som har lavere pH) fordi det hele tiden foregår diffusjon av oksygen fra alveolene og inn i kapillærene i lungen. På grunn av denne transporten vil det partiale oksygentrykket i alveolene alltid være mindre enn det som er i atmosfæren. På veien til alveolene vil luften også mettes med vann i form av vanndamp, noe som er med på å fortynne de andre gassene i alveolene. Dette er også med på å bidra til at det partiale trykket for O2 er lavere i alveolene enn i atmosfæren. Dette trykket i alveoleluften (pO2) avhenger av
- Kroppens forbruk av oksygen
- Det partale oksygentrykket i atmosfæren
- Den alveolære ventilasjonen
