VETERINAIRE FYSIOLOGIE A
H1: Basisbegrippen scheikunde en fysica
- Diffusie
- Osmose
- Filtratie
- Permeabiliteit
- Osmolariteit
- Osmolaliteit
- H2O molecule: basiseigenschappen, oplosmiddel, functioneren in levend organisme
Diffusie
In gas/vloeistof: hoogste concentratie verspreidt zich over lagere concentratie. Tot wanneer
de concentratie gelijk verdeeld is over gas/vloeistof. Kan door membranen, maar hoeft niet.
HOOG à LAAG
Belangrijk transportmechanisme op zeer korte afstand:
- Bulktransport via bloedbaan: laatste stap is
diffusie via interstitieel vocht
- Afvalstoffen: via diffusie naar bloed
- IC transport: diffusie
Resultaat van willekeurige bewegingen van moleculen
tegen elkaar, tegen wand, … Induceren
richtingsveranderingen.
Wet van Fick:
Q = transport-intensiteit van een substantie door diffusie
D = diffusiecoëfficiënt (voor bepaalde substantie in bepaald milieu bij bepaalde T)
A = dwarse doorsnede (oppervlak) waardoor de diffusie plaatsgrijpt
C1 en C2 = 2 concentraties van de substantie op 2 verschillende locaties, van elkaar
gescheiden door afstand L
(C1-C2)/L = concentratiegradiënt
à de transportintensiteit door diffusie stijgt wanneer de dwarsdoorsnede van
diffusiegebied en die concentratiegradiënt stijgen
à voor een gegeven concentratieverschil: de diffusie-intensiteit is omgekeerd evenredig
met de afstand waarover de diffusie gebeurt
1
,à Optimalisatie in biologische systemen door:
- verhoging diffusie oppervlak/doorsnede
- verkleining afstand waarover diffusie gebeurt (limiterende factor)
Dus:
- ZEER efficiënt voor transport over zeer korte afstand: optimaal van nm tot 10-30 μm
o Neuronen: neurotransmitters
o Glucose-opname uit de kleinste BV
§ ! Lichaam = gecompartimentaliseerd.
• 1e compartiment: intracellulair
• 2e compartiment: in bloedbaan
• 3e compartiment: interstitium (ruimte tussen de cellen)
§ à compartimenten zijn gescheiden door membranen. De
permeabiliteit van de membranen bepaalt het overgaan van
componenten van ene compartiment naar andere.
- Over grote afstand: veel tragere diffusie
o Grote ingewikkelde organismen: BV-stelsel voor bulk-transport (bv.
voedingsstoffen uit de darm zullen via bloed verlopen)
- In de cel: diffusie is ook zeer belangrijk. Vandaar maximale dikte (grootte) van een
cel = 100 μm. Eicel is de grootste cel in lichaam (120 μm) en heeft een lastige vorm
voor diffusie.
Osmose
In een oplossing:
- Kan de opgeloste stof een deel van de H2O-moleculen verplaatsen (opgeloste stof
wil naar deel van laagste concentratie, water wilt naar deel van hoogste
concentratie)
- Sommige H2O-moleculen worden gebonden op de opgeloste moleculen à ° 1
eenheid
o à Concentratie H2O in oplossing is daardoor lager dan in puur water
- Is er bij diffusie ook diffusie van H2O: van plaats van hoge concentratie naar lage
concentratie
- Is de diffusierichting voor H2O dus tegenovergesteld aan de diffusierichting voor de
opgeloste stof.
Permeabiliteit:
- Permeabel = doorgankelijk
- Semipermeabel = half doorgankelijk: doorgankelijk voor water maar niet voor de
opgeloste stof
2
, Water: zal gaan van links naar rechts (diffusie!)
Opgeloste stof: zal willen gaan van rechts naar links (diffusie), maar kan niet
door membraan want semipermeabel.
- Druk in de poriën daalt, druk buiten de poriën is gelijk
- Door drukverschil buiten-binnen gaat H2O vloeien: gebied met puur
H2O à gebied met H2O + opgeloste stof
o à transport van H2O door semi-permeabel membraan = OSMOSE
o à vloeistofniveau aan één zijde van membraan stijgt
- Men bekijkt osmose vanuit het standpunt van de stof: ‘opgeloste stof trekt water
aan’.
Filtratie:
- H2O kan ook door de poriën gestuwd worden door stijging van
uitwendige druk aan 1 membraanzijde
- Kracht op piston duwt H2O terug door de poriën: drukverschil
thv poriën wordt omgedraaid
- H2O stroomt hier van gebied van hogere druk à lagere druk
- Transport van H2O door een semipermeabel membraan onder
de invloed van drukverschillen = FILTRATIE
- In realiteit: piston is bijvoorbeeld de bloeddruk, hart is de
pomp. Zo komt vocht in het interstitium terecht.
Osmotische druk:
- Vloeistofdruk in H2O = hydrostatische druk (HD)
- Men kan bepalen hoe groot de druk moet zijn op de piston om gelijke
vloeistofniveaus te verkrijgen
- Druk die nodig is om vloeistoftransport te beletten = OSMOTISCHE DRUK
- Neemt toe met het aantal opgeloste partikels
- Iso-osmotisch: twee oplossingen hebben dezelfde osmotische kracht
- H2O wordt getransporteerd (aangetrokken) naar plaats waar de osmotische druk het
hoogste is. Door de HD van het H2O langs deze zijde van de membraan te vergroten,
zal H2O transport door de membraan verlagen
- Wanneer de OD’s verschillen: oplossing met de hoogste OD is hyperosmotisch t.o.v.
de andere. De laagste is dan hypo-osmotisch.
Druk:
- Kracht per oppervlak: 1 pascal = 1 N/m2
o In fysiologie spreken we eerder over mmHg (millimeter kwik). Is de druk op
de bodem van een Hg-kolom met een opgegeven hoogte
Osmolariteit
= osmotische eigenschappen van een oplossing: totaal aantal mol van opgeloste moleculen
of ionen in 1L van de oplossing.
3
, - In osmol/L
Is gerelateerd aan de totale concentratie van osmotisch actieve partikels.
- Vb.: oplossing van 1 millimol glucose/L heeft een osmolariteit van 1 milli-osmol/L
- Vb.: oplissing van 1 millimol NaCl/L heeft een osmolariteit van 2 milli-osmol/L omdat
NaCl zal dissociëren in Na+ en CL- (2 osmotisch actieve partikels).
Iedere milli-osmol aan opgeloste deeltjes draagt bij aan de OD voor +- 18 mm Hg (2.4 kPa).
Osmolariteit voor lichaamsvochten: 280-300 milli-osmol/L
Osmolaliteit
= totaal aantal opgeloste moleculen of ionen per kg H2O (t.o.v. L zoals bij osmolaliteit)
In lichaamsvochten is het verschil tussen osmolaliteit en osmolariteit < 1%.
Toepassing in lichaam
Wanden van capillairen hebben poriën. Deze staan filtratie toe. In principe is de HD in de
capillairen groter dan de druk in weefselvocht tussen de cellen. Diffusierichting is dus naar
buiten toe, UIT de capillairen.
Bloedplasma bevat echter een groter aantal opgeloste moleculen. Deze kunnen niet door de
capillairen, waardoor OD in het bloedplasma groter zal zijn dan OD in het weefselvocht.
Daardoor wordt interstitieel vocht NAAR de bloedbaan getrokken door osmose.
à Vochttransport in lichaam door filtratie <-> osmose
! osmotische kracht van een vloeistof versus uw bloeddruk
Celmembranen:
- Zijn waterdoorlaatbaar
- Semi-permeabel: effectieve barrière tegen vrije uitwisseling van opgeloste stoffen
- H2O transport door celmembraan gebeurt door osmose
- Bevatten proteïne-kanalen die specifiek doorgaankelijk zijn voor H2O: aquaporiën.
Dit aantal kan variëren onder hormonale invloed (regeling
membraanpermeabiliteit)
- Celmembraan is enorm dynamisch. Aantal aquaporiën in de cel dus ook.
- H2O kan ook diffunderen door de membraan, los van de aquaporiën.
- = flexibel
o Kan tot 30% zwellen
o Wanneer osmolariteit binnen of buiten de cel wijzigt, kan de cel krimpen of
zwellen
- Plantcellen hebben een stijvere wand
Case:
- Uitgedroogd dier drinkt plots enorme hoeveelheid water à bloed wordt sterk
uitgedund door water à rode bloedcellen zullen door osmose te veel H2O opnemen
en barsten open à Hb komt in urine terecht en urine zal rood kleuren.
4
H1: Basisbegrippen scheikunde en fysica
- Diffusie
- Osmose
- Filtratie
- Permeabiliteit
- Osmolariteit
- Osmolaliteit
- H2O molecule: basiseigenschappen, oplosmiddel, functioneren in levend organisme
Diffusie
In gas/vloeistof: hoogste concentratie verspreidt zich over lagere concentratie. Tot wanneer
de concentratie gelijk verdeeld is over gas/vloeistof. Kan door membranen, maar hoeft niet.
HOOG à LAAG
Belangrijk transportmechanisme op zeer korte afstand:
- Bulktransport via bloedbaan: laatste stap is
diffusie via interstitieel vocht
- Afvalstoffen: via diffusie naar bloed
- IC transport: diffusie
Resultaat van willekeurige bewegingen van moleculen
tegen elkaar, tegen wand, … Induceren
richtingsveranderingen.
Wet van Fick:
Q = transport-intensiteit van een substantie door diffusie
D = diffusiecoëfficiënt (voor bepaalde substantie in bepaald milieu bij bepaalde T)
A = dwarse doorsnede (oppervlak) waardoor de diffusie plaatsgrijpt
C1 en C2 = 2 concentraties van de substantie op 2 verschillende locaties, van elkaar
gescheiden door afstand L
(C1-C2)/L = concentratiegradiënt
à de transportintensiteit door diffusie stijgt wanneer de dwarsdoorsnede van
diffusiegebied en die concentratiegradiënt stijgen
à voor een gegeven concentratieverschil: de diffusie-intensiteit is omgekeerd evenredig
met de afstand waarover de diffusie gebeurt
1
,à Optimalisatie in biologische systemen door:
- verhoging diffusie oppervlak/doorsnede
- verkleining afstand waarover diffusie gebeurt (limiterende factor)
Dus:
- ZEER efficiënt voor transport over zeer korte afstand: optimaal van nm tot 10-30 μm
o Neuronen: neurotransmitters
o Glucose-opname uit de kleinste BV
§ ! Lichaam = gecompartimentaliseerd.
• 1e compartiment: intracellulair
• 2e compartiment: in bloedbaan
• 3e compartiment: interstitium (ruimte tussen de cellen)
§ à compartimenten zijn gescheiden door membranen. De
permeabiliteit van de membranen bepaalt het overgaan van
componenten van ene compartiment naar andere.
- Over grote afstand: veel tragere diffusie
o Grote ingewikkelde organismen: BV-stelsel voor bulk-transport (bv.
voedingsstoffen uit de darm zullen via bloed verlopen)
- In de cel: diffusie is ook zeer belangrijk. Vandaar maximale dikte (grootte) van een
cel = 100 μm. Eicel is de grootste cel in lichaam (120 μm) en heeft een lastige vorm
voor diffusie.
Osmose
In een oplossing:
- Kan de opgeloste stof een deel van de H2O-moleculen verplaatsen (opgeloste stof
wil naar deel van laagste concentratie, water wilt naar deel van hoogste
concentratie)
- Sommige H2O-moleculen worden gebonden op de opgeloste moleculen à ° 1
eenheid
o à Concentratie H2O in oplossing is daardoor lager dan in puur water
- Is er bij diffusie ook diffusie van H2O: van plaats van hoge concentratie naar lage
concentratie
- Is de diffusierichting voor H2O dus tegenovergesteld aan de diffusierichting voor de
opgeloste stof.
Permeabiliteit:
- Permeabel = doorgankelijk
- Semipermeabel = half doorgankelijk: doorgankelijk voor water maar niet voor de
opgeloste stof
2
, Water: zal gaan van links naar rechts (diffusie!)
Opgeloste stof: zal willen gaan van rechts naar links (diffusie), maar kan niet
door membraan want semipermeabel.
- Druk in de poriën daalt, druk buiten de poriën is gelijk
- Door drukverschil buiten-binnen gaat H2O vloeien: gebied met puur
H2O à gebied met H2O + opgeloste stof
o à transport van H2O door semi-permeabel membraan = OSMOSE
o à vloeistofniveau aan één zijde van membraan stijgt
- Men bekijkt osmose vanuit het standpunt van de stof: ‘opgeloste stof trekt water
aan’.
Filtratie:
- H2O kan ook door de poriën gestuwd worden door stijging van
uitwendige druk aan 1 membraanzijde
- Kracht op piston duwt H2O terug door de poriën: drukverschil
thv poriën wordt omgedraaid
- H2O stroomt hier van gebied van hogere druk à lagere druk
- Transport van H2O door een semipermeabel membraan onder
de invloed van drukverschillen = FILTRATIE
- In realiteit: piston is bijvoorbeeld de bloeddruk, hart is de
pomp. Zo komt vocht in het interstitium terecht.
Osmotische druk:
- Vloeistofdruk in H2O = hydrostatische druk (HD)
- Men kan bepalen hoe groot de druk moet zijn op de piston om gelijke
vloeistofniveaus te verkrijgen
- Druk die nodig is om vloeistoftransport te beletten = OSMOTISCHE DRUK
- Neemt toe met het aantal opgeloste partikels
- Iso-osmotisch: twee oplossingen hebben dezelfde osmotische kracht
- H2O wordt getransporteerd (aangetrokken) naar plaats waar de osmotische druk het
hoogste is. Door de HD van het H2O langs deze zijde van de membraan te vergroten,
zal H2O transport door de membraan verlagen
- Wanneer de OD’s verschillen: oplossing met de hoogste OD is hyperosmotisch t.o.v.
de andere. De laagste is dan hypo-osmotisch.
Druk:
- Kracht per oppervlak: 1 pascal = 1 N/m2
o In fysiologie spreken we eerder over mmHg (millimeter kwik). Is de druk op
de bodem van een Hg-kolom met een opgegeven hoogte
Osmolariteit
= osmotische eigenschappen van een oplossing: totaal aantal mol van opgeloste moleculen
of ionen in 1L van de oplossing.
3
, - In osmol/L
Is gerelateerd aan de totale concentratie van osmotisch actieve partikels.
- Vb.: oplossing van 1 millimol glucose/L heeft een osmolariteit van 1 milli-osmol/L
- Vb.: oplissing van 1 millimol NaCl/L heeft een osmolariteit van 2 milli-osmol/L omdat
NaCl zal dissociëren in Na+ en CL- (2 osmotisch actieve partikels).
Iedere milli-osmol aan opgeloste deeltjes draagt bij aan de OD voor +- 18 mm Hg (2.4 kPa).
Osmolariteit voor lichaamsvochten: 280-300 milli-osmol/L
Osmolaliteit
= totaal aantal opgeloste moleculen of ionen per kg H2O (t.o.v. L zoals bij osmolaliteit)
In lichaamsvochten is het verschil tussen osmolaliteit en osmolariteit < 1%.
Toepassing in lichaam
Wanden van capillairen hebben poriën. Deze staan filtratie toe. In principe is de HD in de
capillairen groter dan de druk in weefselvocht tussen de cellen. Diffusierichting is dus naar
buiten toe, UIT de capillairen.
Bloedplasma bevat echter een groter aantal opgeloste moleculen. Deze kunnen niet door de
capillairen, waardoor OD in het bloedplasma groter zal zijn dan OD in het weefselvocht.
Daardoor wordt interstitieel vocht NAAR de bloedbaan getrokken door osmose.
à Vochttransport in lichaam door filtratie <-> osmose
! osmotische kracht van een vloeistof versus uw bloeddruk
Celmembranen:
- Zijn waterdoorlaatbaar
- Semi-permeabel: effectieve barrière tegen vrije uitwisseling van opgeloste stoffen
- H2O transport door celmembraan gebeurt door osmose
- Bevatten proteïne-kanalen die specifiek doorgaankelijk zijn voor H2O: aquaporiën.
Dit aantal kan variëren onder hormonale invloed (regeling
membraanpermeabiliteit)
- Celmembraan is enorm dynamisch. Aantal aquaporiën in de cel dus ook.
- H2O kan ook diffunderen door de membraan, los van de aquaporiën.
- = flexibel
o Kan tot 30% zwellen
o Wanneer osmolariteit binnen of buiten de cel wijzigt, kan de cel krimpen of
zwellen
- Plantcellen hebben een stijvere wand
Case:
- Uitgedroogd dier drinkt plots enorme hoeveelheid water à bloed wordt sterk
uitgedund door water à rode bloedcellen zullen door osmose te veel H2O opnemen
en barsten open à Hb komt in urine terecht en urine zal rood kleuren.
4
