Oefentoets Biologie: Ademhaling | VWO 5/VWO 6 | variant 5

Waterspin.

Een waterspin maakt een web tussen ondergedoken waterplanten. Dit web wordt gevuld met lucht, die de spin tussen zijn haren vanaf het wateroppervlak meeneemt. De luchtbel doet dienst als O₂ -voorraad voor de spin.
Over deze luchtbel worden de volgende beweringen gedaan;

1. het oppervlak van de luchtbel doet dienst als diffusie-oppervlak voor de opname van O₂ uit water,
2. de luchtbel wordt kleiner,
3. de O₂ -verversing kan alleen verlopen in warm of in stromend water.

Welke bewering of beweringen is/zijn juist?

Ademhaling bij vogels.

De ademhalingsorganen van vogels verschillen van die van zoogdieren door het bezit van luchtzakken, waarvan het volume door het maken van ventilatiebewegingen kan worden gevarieerd. In deze luchtzakken vindt geen gaswisseling plaats. Bij de inademing stroomt de lucht door enkele buizen naar de luchtzakken. Bij de uitademing wordt de lucht naar buiten geperst door een netwerk van zeer dunwandige buisjes die omsponnen zijn door haarvaten: de eigenlijke longen.

Welk gevolg heeft de aanwezigheid van luchtzakken bij vogels voor de werking van hun ademhalingsorganen, zodat de efficiëntie ervan groter is dan die van zoogdieren?

Hierdoor wordt bevorderd dat in verhouding

Gaswisseling bij malariamuggen.
Zie figuur B 1127 van de bijlage.

Bij insecten vindt gaswisseling plaats via tracheeën. Bij muggenlarven die in het water leven, staan de tracheeën via trachee-openingen die boven het water worden uitgestoken, in verbinding met de lucht.
Malaria is een ziekte van de mens die wordt veroorzaakt door een parasiet. Deze parasiet wordt via bepaalde muggensoorten van mens op mens overgebracht. De larven van deze muggen leven in het water. In het kader van de malariabestrijding werd weleens zeep gespoten op het water waarin de muggenlarven leven. De muggenlarven zakken onder water en gaan dan dood doordat de tracheeën vol met water lopen.
Op de diffusie van zuurstof van een trachee-opening naar de lichaamscellen hebben onder andere de volgende factoren invloed:

- de diffusie-afstand,
- het zuurstofconcentratieverschil.
- de diffusieconstante

Welke van deze factoren verandert of welke veranderen wanneer de tracheeën van de muggenlarven gevuld raken met water?

Tegenstroomprincipe.
Zie figuur B 1469 van de bijlage.

De afbeelding geeft schematisch een deel van de kieuwen van een vis weer. Het bloed stroomt in de kieuwen van een vis in een richting, tegengesteld aan de stroomrichting van het water langs de kieuwen. Dankzij dit 'tegenstroomprincipe' neemt het bloed veel zuurstof uit het water op. Als het water en het bloed in dezelfde richting zouden stromen, zou het bloed minder zuurstof uit het water opnemen.

Wat zou de oorzaak daarvan zijn?

Zuurstofspanning in de longen.

Over de zuurstofspanning van de lucht in de luchtwegen van een mens die rustig ademt, worden de volgende uitspraken gedaan:

1. de zuurstofspanning is gemiddeld het hoogst in de longblaasjes;
2. de zuurstofspanning in de luchtwegen neemt af in de richting van de longblaasjes;
3. de zuurstofspanning in de luchtwegen is gemiddeld overal gelijk.

Welke van de uitspraken is juist?

Gaswisseling.
Zie figuur B 1262 van de bijlage.

Gaswisseling vindt bij de mens plaats in de longblaasjes. In het overige deel van de luchtwegen vindt nauwelijks gaswisseling plaats: dit deel wordt de dode ruimte genoemd.

Zie figuur B 1262 van de bijlage.

Een proefpersoon ademt in rust ongeveer 500 ml lucht in en uit. Het diagram in de afbeelding geeft de resultaten weer van een continue meting van de pCO₂ in de uitgeademde luchtstroom van de proefpersoon vanaf het begin van de uitademing tot het eind van de uitademing. De pCO₂ in de ingeademde lucht bedraagt ongeveer 0,04 kPa.

Op tijdstip T bedraagt de pCO₂ in de uitgeademde lucht van de proefpersoon 4 kPa.

Over deze op tijdstip T uitgeademde lucht worden de volgende beweringen gedaan:

1. Vóór de uitademing bevond al deze lucht zich in de dode ruimte.
2. Vóór de uitademing bevond al deze lucht zich in de longblaasjes.
3. Vóór de uitademing bevond een deel van deze lucht zich in de dode ruimte en een deel in de longblaasjes.
4. Deze lucht bevat meer O₂ dan de lucht in de longblaasjes op tijdstip T.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

Gaswisseling.

In de longen van de mens wordt de diffusie van zuurstof vanuit de lucht naar het bloedplasma veroorzaakt door een verschil in zuurstofspanning tussen de lucht en het bloed. Als factoren die dit verschil veroorzaken, worden genoemd:

1. de bloedstroom;
2. de verversing van de longlucht;
3. de geringe dikte van de wand van de longblaasjes;
4. het grote oppervlak van de longblaasjes gezamenlijk.

Welke factoren veroorzaken inderdaad dit verschil in zuurstofspanning?

Diffusie van zuurstof.

De snelheid waarmee een organisme zuurstof in het bloed opneemt, is onder meer afhankelijk van de grootte van het oppervlak waar de zuurstof doorheen diffundeert.

Bij gewervelde dieren is dit oppervlak groot door de aanwezigheid van

Ademhaling en hormonen.
Zie figuur B 52 van de bijlage.

De afbeelding geeft schematisch een bronchiole (een fijne vertakking van een bronchus) van een mens weer met vier longblaasjes en enkele haarvaten.

In welke van de richtingen R en S gaat de lucht in de bronchiole stromen zodra de buikwandspieren van deze persoon zich krachtig samentrekken?
Neemt de diameter van de bronchiole af of toe wanneer de hormoonafgifte van het bijniermerg toeneemt?

afbeelding

Longvolume.
Zie figuur B 19 van de bijlage.

In het diagram is het longvolume van een persoon weergegeven gedurende een bepaalde tijd.

Zijn op tijdstip T de spieren van het middenrif samengetrokken?
Zijn op tijdstip T de tussenribspieren die de ribben omlaag bewegen samengetrokken?

Longvolume.
Zie figuur B 175 van de bijlage.

Bij een proefpersoon werd het verband bepaald tussen het longvolume en de tijd. De resultaten staan in het diagram weergegeven.

Trekken de middenrifspieren zich op tijdstip Q samen?
Trekken de tussenribspieren die de ribben omlaag bewegen zich op tijdstip Q samen?

afbeelding

Ademspieren.

Bij de ademhaling verandert het longvolume van een mens. Hierbij kunnen onder andere de binnenste tussenribspieren (die de ribben omlaag trekken), de middenrifspieren en de spieren van de buikwand een rol spelen.

Hebben de binnenste tussenribspieren en de middenrifspieren hierbij een antagonistische werking?
En de binnenste tussenribspieren en de spieren van de buikwand?

afbeelding

Longvolume.
Zie figuur B 144 van de bijlage.

In de figuur zijn twee diagrammen getekend: P en Q. In één van deze diagrammen is (vereenvoudigd) het drukverloop weergegeven van de lucht in de longen tijdens een aantal rustige ademhalingsbewegingen. Het andere diagram geeft de veranderingen weer van het longvolume tijdens deze ademhalingsbewegingen. Op tijdstip 0 begint de samentrekking van de middenrifspieren.

Welk diagram, P of Q, geeft de veranderingen van het longvolume juist weer?
Zijn er 2 of 3 inademingen geregistreerd?

afbeelding

De dode ademruimte.
Zie figuur B 132 van de bijlage.

De hoeveelheid lucht die een mens in rust per keer in- en uitademt, wordt het ademvolume in rust genoemd. Dit bedraagt ongeveer een halve liter. Het gedeelte van de luchtweg waarin geen uitwisseling van gassen tussen lucht en bloed kan plaatsvinden, wordt de dode ruimte genoemd. Deze bedraagt ongeveer 150 ml .

Zie figuur B 132 van de bijlage.

Iemand ligt vlak onder de oppervlakte van het water en ademt door een snorkel. Hij is verder in rust.
Zijn O₂ -verbruik is hetzelfde als boven water zonder snorkel, onder meer doordat het water warm is. Zijn ademvolume in rust is echter groter.

Wat is de verklaring voor dit grotere ademvolume in rust?

O₂ -opname.

De O₂ -opname van twee proefpersonen wordt onderzocht.

Persoon P haalt per minuut 30 keer adem; persoon Q 10 keer.
Persoon P ademt per keer 200 ml in en uit; persoon Q 600 ml.
Bij beiden komt 150 ml van de per keer ingeademde lucht in de zogenaamde schadelijke (dode) ruimte terecht; uit deze lucht wordt geen O₂ in het bloed opgenomen.
De buitenlucht bevat 20% O₂ ; de lucht die bij beide personen uit de longblaasjes komt bevat 16% O₂ .

Welk resultaat is bij vergelijking van de O₂ -opname door de twee personen te verwachten?

Longvolume.
Zie figuur B 64 van de bijlage.

Een proefpersoon haalt rustig adem en gebruikt daarbij ook zijn middenrif. Het longvolume van deze persoon wordt gedurende een bepaalde tijdsduur gemeten. De resultaten zijn uitgezet in het diagram.
Naar aanleiding van het diagram worden twee uitspraken gedaan:

1. op tijdstip P beweegt het middenrif van de proefpersoon omhoog, op tijdstip Q omlaag;
2. op tijdstip P is de relatieve vochtigheid van de lucht die door de luchtpijp van de proefpersoon stroomt, hoger dan op tijdstip Q.

Is uitspraak 1 juist?
En uitspraak 2?

afbeelding

Longvolume.
Zie figuur B 51 van de bijlage.

In de afbeelding is de verandering van het volume van longen en luchtwegen van een mens tijdens twee langzame, diepe in- en uitademingen weergegeven. Spieren die bij de ventilatiebewegingen een rol kunnen spelen, zijn onder andere:

1. middenrifspieren;
2. tussenribspieren die de ribben omhoog trekken;
3. tussenribspieren die de ribben omlaag trekken.

Welke van de genoemde spieren trekken zich op tijdstip P samen?

Ademhaling.
Zie figuur B 1481 van de bijlage.

Bij de mens verandert voortdurend de druk van de lucht in de longblaasjes. In het diagram (zie de afbeelding) is op schematische wijze het drukverloop van de lucht in de longblaasjes tijdens een aantal opeenvolgende ventilatiebewegingen weergegeven. Langs de verticale as is de druk van de lucht in de longblaasjes ten opzichte van de atmosferische druk uitgezet. In het diagram is een aantal punten aangegeven.

In welk traject van de curve zijn opeenvolgend een in- en een uitademing en nog een in- en een uitademing weergegeven, te beginnen met een inademing?

De borstkas.

Bij de mens bevindt zich tussen het borstvlies en het longvlies een ruimte waarin zich vloeistof bevindt. De druk in deze ruimte verandert bij het inademen en bij het uitademen, maar blijft steeds lager dan de druk van de buitenlucht. De druk in deze ruimte wordt op drie tijdstippen bepaald: aan het begin van een normale inademing (tijdstip P), aan het eind van een normale inademing (tijdstip Q) en aan het einde van een diepe inademing (tijdstip R).

Op welk van deze tijdstippen is de druk in de ruimte tussen het borstvlies en het longvlies het laagst en op welk van deze tijdstippen in de druk in deze ruimte het hoogst?

afbeelding

Diffusie.

De diffusiesnelheid van O₂ in een long van de mens wordt vergroot door onder andere de longventilatie, hemoglobine in het bloed en snelstromend bloed.

Deze aanpassingen zorgen alle voor