Ademhalingsstelsel, Biologie

Longen zijn organen waarin gaswisseling plaatsvindt tussen lucht en bloed ten behoeve van de stofwisseling. Met behulp van verschillende spieren komt de continue ademhalingsbeweging tot stand. Maar hoe zit dit nu precies? Stofwisseling: het geheel van biochemische processen, waarbij chemische stoffen worden omgzet door levende cellen en organismen, bij het ademhalingsstelsel gaat het om de gaswisseling.

Zuurstof en koolstofdioxide

Door te ademen komt zuurstof binnen en wordt koolstofdioxide weer aan de lucht afgegeven. Zuurstof is nodig voor verbranding, waarbij energie vrijkomt voor een groot aantal processen in ons lichaam. Hierbij komt koolstofdioxide vrij, wat met de ademhaling uit het lichaam weer wordt verwijderd. Deze functie van de longen is net zo belangrijk als de aanvoer van zuurstof. De concentratie van koolstofdioxide in het bloed wordt geregeld door het ademcentrum in de hersenen.

Bouw van de longen

De ingeademde lucht stroomt via de luchtpijp die zich splitst in twee bronchiën, in steeds fijner vertakte pijpjes. De wanden daarvan zijn uitgestulpt tot longblaasjes, alveolen, waar de gasuitwisseling plaatsvindt, waarbij zuurstof vanuit de lucht wordt opgenomen in het bloed en koolstofdioxide en waterdamp wordt afgegeven aan de lucht. De zuurstof in de blaasjes passeert onder invloed van de concentratiegradiënt een heel dun vlies (membraan) en komt zo in het bloed. Hier wordt de zuurstof voor het grootste deel aan hemoglobine gebonden.

De adembeweging

Bij rustige ademhaling wordt de borstholte vergroot: de ribben worden naar voren en omhoog getrokken, en het middenrif wordt afgeplat wordt minder bol. Bij flinke inspanning wordt dieper ingeademd. Als de spieren weer verslappen, veert de borstkas terug in haar oorspronkelijke stand en de long krimpt in elkaar: de lucht wordt uitgeademd. Inademing is een actief proces, uitademing volgt (bij rustige ademhaling) door de terugverende kracht van de thorax en de long zelf. Bij uitademing blijft er altijd lucht in de longen achter, ongeveer 1,5 liter (het eind-expiratoir volume).

Ademcentrum

In de hersenstam bevindt zich een speciaal gebied, het ademhalingscentrum. Het ademen gebeurt door een prikkel in dit centrum. Deze prikkel wordt gevormd door de koolzuurconcentratie in het bloed. Stijgt deze concentratie, dan wordt krachtiger geademd om de concentratie terug te brengen op het optimale niveau. CO2 wordt overigens geproduceerd door verbranding van voedingsstoffen, om lichamelijke arbeid mogelijk te maken. Dit centrum reguleert op basis van de koolstofdioxideconcentratie in het bloed de ademhaling. Daarmee wordt de zuurstofconcentratie in het bloed ook op peil gehouden. Buiten adem raakt men als het tempo van in- en uitademing niet is aangepast aan de inspanning, waarbij veel koolstofdioxide niet snel genoeg kan worden afgevoerd.

Luchtconditionering

In de luchtwegen (neus, keelholte, strottenhoofd en luchtpijp) wordt de ingeademde lucht gezuiverd van grotere stofdeeltjes, voorverwarmt en vochtig gemaakt. Het slijmtransportsysteem houdt de luchtwegen schoon, m.b.v. trilharen op het slijmvlies van de luchtpijp en de bronchiën. Deze transporteren neergeslagen deeltjes weer naar het strottenhoofd, waar slijm met stofdeeltjes onder normale omstandigheden ongemerkt worden ingeslikt.

Ademhaling (mens)

Met ademhalingsspieren worden de spieren bedoeld die meehelpen met het ademen. Dit zijn het middenrif, de spieren van de buikwand, de tussenribspieren en de supra-claviculaire (boven het sleutelbeen gelegen) spieren. Bij inademing wordt het volume van de borstholte vergroot, zodat de longen, die zich in deze borstholte bevinden, kunnen uitzetten en zich maximaal kunnen vullen. De druk in de borstholte wordt op dat ogenblik lager dan de atmosferische druk, waardoor de lucht in de longen wordt gezogen. Bij het uitademen ontspannen de spieren zich en door de elasticiteit van de longen, wordt het volume van de borstkas verkleint, wordt de druk in de longen hoger en zal de lucht weer naar buiten worden gestuwd.

Buikademhaling is het vergroten van het borstholtevolume door het naar beneden trekken van het middenrif richting buik. Bij borstademhaling zijn het vooral de tussenribspieren die trachten, door het ribbenrooster uit te zetten, het volume van de borstholte te vergroten.