1
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel,
Metabolisme en Endocrinologie:
Fysiologie van de Stofwisseling:
Stofwisseling:
• In essentie:
o Omzetting van opgenomen vreemde stoffen in lichaamseigen stoffen
▪ Bouwstofmetabolisme
• Maar ook:
o Omzetting van opgenomen stoffen in energie
▪ Energiemetabolisme
• In beide soorten worden er intermediaire stoffen gevormd
o Intermediair metabolisme
▪ Biochemische reacties en verschillende organen die een rol spelen bij
vorming van intermediaire stoffen
Bouwstofmetabolisme:
• Anabolisme:
o Lichaamseigen stof wordt opgebouwd uit de vreemde stof
• Katabolisme:
o Lichaamseigen stof wordt afgebroken met vorming van een vreemde stof
• In steady state zijn beide processen in evenwicht
• Anabolisme heeft het overwicht in:
o Groeifase
o Reconvalescentie
• Katabolisme heeft het overwicht in:
o Ziektetoestanden
o Voedingsdeficiënties
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
, 2
Energiemetabolisme:
• Vreemde en lichaamseigen stoffen bevatten gebonden energie
o Energie nodig om de moleculen bij elkaar te houden
• Energievrijstelling of energieproductie:
o Bij afbraak tot kleinere moleculen komt een gedeelte energie vrij
o Bijvoorbeeld:
▪ Verbranding van glucose
• 𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 6 𝑂2 → 6 𝐶𝑂2 + 6 𝐻2 𝑂 + 𝐸
▪ Opmerking:
• In realiteit zijn er talrijke intermediaire metabolieten
o Eindresultaat is hetzelfde
• E stelt de vrijgestelde energie voor
• Met de vrijgestelde energie kan er arbeid worden verricht
o Energievrijstelling door levende wezens zal zorgen voor biologische arbeid
Biologische arbeid:
• Biologische arbeid moet steeds fysische of chemische krachten overwinnen
o Anders is er geen arbeid
• Onderscheid tussen:
o Inwendige arbeid
▪ Overwonnen krachten treden op binnen in het organisme
o Uitwendige arbeid
▪ Overwonnen krachten treden op buiten het organisme
Uitwendige arbeid:
• Krachten moeten overwonnen worden buiten het organisme
o Krachten zullen hier altijd fysisch zijn
▪ Zwaartekracht
▪ Wrijving met lucht en water
• Uitwendige arbeid zal steeds overeen komen met mechanische arbeid
Inwendige arbeid:
• Krachten moeten overwonnen worden binnen het organisme
• Voorbeelden:
o Mechanische arbeid van het hart
▪ Bloed moet doorheen de weerstandsvaten gestuwd worden
o Isometrische contracties van skeletspieren
▪ Inwendige weerstand in de spier moet overwonnen worden
• Inwendige arbeid komt niet enkel overeen met mechanische arbeid
o Elektrische arbeid door de celmembranen
▪ Actiepotentiaal
o Osmotische arbeid door bepaalde cellen van de niertubulus
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
, 3
Verband biologische arbeid en warmte:
• Alle arbeid die door het organisme verricht wordt zal omgezet worden in warmte
• Energie van inwendige arbeid wordt volledig omgezet in warmte in het lichaam zelf
o Alle warmte wordt ter hoogte van de huid afgegeven aan de omgeving
▪ Thermo-regulerende mechanismen zorgen voor constante
lichaamstemperatuur
o Voorbeeld:
▪ Mechanische arbeid van het hart wordt door wrijving in de bloedvaten
omgezet tot warmte
• Energie van uitwendige arbeid wordt volledig omgezet in warmtebuiten het lichaam
o Voorbeeld:
▪ Geworpen speer zal deels warmte omzetten door
• EN wrijving met de lucht
• EN inslag van speer in de grond
o Grootste deel van de warmte
• Omzetting van energie tot warmte gebeurt op 2 manieren
o Gedeelte van de vrijgestelde energie wordt eerst omgezet in effectieve arbeid
▪ Latere ontaarding in warmte afhankelijk van soort arbeid
o Grootste gedeelte van de energie wordt onmiddellijk omgezet in warmte
▪ Er wordt geen nuttige arbeid verricht
Rendement:
• OF omzetting van de energieproductie
• Verhouding tussen de efficiënte arbeid en de totale energievrijstelling
• Voorbeeld:
o Skeletspier heeft een rendement van ongeveer 20-25%
Fysische eenheden:
• Arbeid:
o Verplaatsing van kracht over een bepaalde afstand
o Eenheid:
𝑘𝑔 𝑚²
▪ Joule (J) of 𝑠²
• Vermogen:
o Arbeid per tijdseenheid
o Eenheid:
𝐽
▪ Watt (W) of 𝑠
• Opmerking:
o Calorie werd vroeger gebruikt als de eenheid van arbeid
▪ 1 kCal is 4.2 kJ
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
, 4
Verschillende methodes van experimentele meting van het energiemetabolisme:
• Rechtstreekse meting
o Via de calorimetrie
• Onrechtstreekse meting
o OF via alimentaire calorimetrie
o OF via respiratoire calorimetrie
▪ OF meting van de CO2-productie
▪ OF meting van het O2-verbruik
Calorimetrie:
• Alle energie die vrijgekomen is zal omgezet worden tot warmte
o Warmte kan rechtstreeks gemeten worden in een calorimeter
• Calorimeter is een afgesloten kamer met thermisch geïsoleerde wanden
o Hoeveelheid O2 en CO2 moet constant zijn
o Aanwezigheid van warmte-uitwisselaar
▪ Verhinderen dat lucht in calorimeter opwarmt
• Aan de hand van radiator doorspoelt met koud water
o Stromingsdebiet is zo geregeld dat temperatuur constant
blijft
• Meting via de hoeveelheid warmte die door het organisme wordt afgegeven
o Meting zal gebeuren door calorimeter
▪ Afgesloten kamer waarvan wanden thermisch geïsoleerd zijn
▪ Hoeveelheid O2 moet constant zijn
▪ Hoeveelheid CO2 moet constant zijn
▪ Opwarming van lucht wordt belet door warmtewisselaar
• Wordt gespoeld met koud water via een doorstromingsdebiet
• Inwendige arbeid wordt via de huid aan de lucht afgegeven
• Uitwendige arbeid wordt via de lucht gemeten
o Op voorwaarde dat er geen voorwerpen buiten de calorimeter worden verplaatst
o Er wordt gebruik gemaakt van een ergometrische fiets
▪ Wiel wordt mechanisch of elektrisch afgeremd
• Alle vrijgestelde energie wordt opgevangen door het water in de uitwisselaar
o 𝑊 = 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑒𝑡 ∗ (𝑇𝑢 − 𝑇𝑖 ) ∗ 4.82
▪ 𝑊; energievrijstelling
▪ 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑒𝑡; doorstromingsdebiet van water in uitwisselaar
▪ 𝑇𝑢 ; temperatuur van uitstromend water
▪ 𝑇𝑖 ; temperatuur van instromend water
Toepassing van de calorimeter:
• Voor een betrouwbaar resultaat moet de meting langer dan een uur duren
o Laat niet toe om energieproductie op korte tijd te meten
• Berekenen van de uitwendige arbeid aan de hand van een ergometerfiets
o Rotatiesnelheid van de fiets moet constant blijven
• Berekenen van de verbrandingsenergie van voedingsstoffen
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel,
Metabolisme en Endocrinologie:
Fysiologie van de Stofwisseling:
Stofwisseling:
• In essentie:
o Omzetting van opgenomen vreemde stoffen in lichaamseigen stoffen
▪ Bouwstofmetabolisme
• Maar ook:
o Omzetting van opgenomen stoffen in energie
▪ Energiemetabolisme
• In beide soorten worden er intermediaire stoffen gevormd
o Intermediair metabolisme
▪ Biochemische reacties en verschillende organen die een rol spelen bij
vorming van intermediaire stoffen
Bouwstofmetabolisme:
• Anabolisme:
o Lichaamseigen stof wordt opgebouwd uit de vreemde stof
• Katabolisme:
o Lichaamseigen stof wordt afgebroken met vorming van een vreemde stof
• In steady state zijn beide processen in evenwicht
• Anabolisme heeft het overwicht in:
o Groeifase
o Reconvalescentie
• Katabolisme heeft het overwicht in:
o Ziektetoestanden
o Voedingsdeficiënties
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
, 2
Energiemetabolisme:
• Vreemde en lichaamseigen stoffen bevatten gebonden energie
o Energie nodig om de moleculen bij elkaar te houden
• Energievrijstelling of energieproductie:
o Bij afbraak tot kleinere moleculen komt een gedeelte energie vrij
o Bijvoorbeeld:
▪ Verbranding van glucose
• 𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 6 𝑂2 → 6 𝐶𝑂2 + 6 𝐻2 𝑂 + 𝐸
▪ Opmerking:
• In realiteit zijn er talrijke intermediaire metabolieten
o Eindresultaat is hetzelfde
• E stelt de vrijgestelde energie voor
• Met de vrijgestelde energie kan er arbeid worden verricht
o Energievrijstelling door levende wezens zal zorgen voor biologische arbeid
Biologische arbeid:
• Biologische arbeid moet steeds fysische of chemische krachten overwinnen
o Anders is er geen arbeid
• Onderscheid tussen:
o Inwendige arbeid
▪ Overwonnen krachten treden op binnen in het organisme
o Uitwendige arbeid
▪ Overwonnen krachten treden op buiten het organisme
Uitwendige arbeid:
• Krachten moeten overwonnen worden buiten het organisme
o Krachten zullen hier altijd fysisch zijn
▪ Zwaartekracht
▪ Wrijving met lucht en water
• Uitwendige arbeid zal steeds overeen komen met mechanische arbeid
Inwendige arbeid:
• Krachten moeten overwonnen worden binnen het organisme
• Voorbeelden:
o Mechanische arbeid van het hart
▪ Bloed moet doorheen de weerstandsvaten gestuwd worden
o Isometrische contracties van skeletspieren
▪ Inwendige weerstand in de spier moet overwonnen worden
• Inwendige arbeid komt niet enkel overeen met mechanische arbeid
o Elektrische arbeid door de celmembranen
▪ Actiepotentiaal
o Osmotische arbeid door bepaalde cellen van de niertubulus
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
, 3
Verband biologische arbeid en warmte:
• Alle arbeid die door het organisme verricht wordt zal omgezet worden in warmte
• Energie van inwendige arbeid wordt volledig omgezet in warmte in het lichaam zelf
o Alle warmte wordt ter hoogte van de huid afgegeven aan de omgeving
▪ Thermo-regulerende mechanismen zorgen voor constante
lichaamstemperatuur
o Voorbeeld:
▪ Mechanische arbeid van het hart wordt door wrijving in de bloedvaten
omgezet tot warmte
• Energie van uitwendige arbeid wordt volledig omgezet in warmtebuiten het lichaam
o Voorbeeld:
▪ Geworpen speer zal deels warmte omzetten door
• EN wrijving met de lucht
• EN inslag van speer in de grond
o Grootste deel van de warmte
• Omzetting van energie tot warmte gebeurt op 2 manieren
o Gedeelte van de vrijgestelde energie wordt eerst omgezet in effectieve arbeid
▪ Latere ontaarding in warmte afhankelijk van soort arbeid
o Grootste gedeelte van de energie wordt onmiddellijk omgezet in warmte
▪ Er wordt geen nuttige arbeid verricht
Rendement:
• OF omzetting van de energieproductie
• Verhouding tussen de efficiënte arbeid en de totale energievrijstelling
• Voorbeeld:
o Skeletspier heeft een rendement van ongeveer 20-25%
Fysische eenheden:
• Arbeid:
o Verplaatsing van kracht over een bepaalde afstand
o Eenheid:
𝑘𝑔 𝑚²
▪ Joule (J) of 𝑠²
• Vermogen:
o Arbeid per tijdseenheid
o Eenheid:
𝐽
▪ Watt (W) of 𝑠
• Opmerking:
o Calorie werd vroeger gebruikt als de eenheid van arbeid
▪ 1 kCal is 4.2 kJ
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
, 4
Verschillende methodes van experimentele meting van het energiemetabolisme:
• Rechtstreekse meting
o Via de calorimetrie
• Onrechtstreekse meting
o OF via alimentaire calorimetrie
o OF via respiratoire calorimetrie
▪ OF meting van de CO2-productie
▪ OF meting van het O2-verbruik
Calorimetrie:
• Alle energie die vrijgekomen is zal omgezet worden tot warmte
o Warmte kan rechtstreeks gemeten worden in een calorimeter
• Calorimeter is een afgesloten kamer met thermisch geïsoleerde wanden
o Hoeveelheid O2 en CO2 moet constant zijn
o Aanwezigheid van warmte-uitwisselaar
▪ Verhinderen dat lucht in calorimeter opwarmt
• Aan de hand van radiator doorspoelt met koud water
o Stromingsdebiet is zo geregeld dat temperatuur constant
blijft
• Meting via de hoeveelheid warmte die door het organisme wordt afgegeven
o Meting zal gebeuren door calorimeter
▪ Afgesloten kamer waarvan wanden thermisch geïsoleerd zijn
▪ Hoeveelheid O2 moet constant zijn
▪ Hoeveelheid CO2 moet constant zijn
▪ Opwarming van lucht wordt belet door warmtewisselaar
• Wordt gespoeld met koud water via een doorstromingsdebiet
• Inwendige arbeid wordt via de huid aan de lucht afgegeven
• Uitwendige arbeid wordt via de lucht gemeten
o Op voorwaarde dat er geen voorwerpen buiten de calorimeter worden verplaatst
o Er wordt gebruik gemaakt van een ergometrische fiets
▪ Wiel wordt mechanisch of elektrisch afgeremd
• Alle vrijgestelde energie wordt opgevangen door het water in de uitwisselaar
o 𝑊 = 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑒𝑡 ∗ (𝑇𝑢 − 𝑇𝑖 ) ∗ 4.82
▪ 𝑊; energievrijstelling
▪ 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑒𝑡; doorstromingsdebiet van water in uitwisselaar
▪ 𝑇𝑢 ; temperatuur van uitstromend water
▪ 𝑇𝑖 ; temperatuur van instromend water
Toepassing van de calorimeter:
• Voor een betrouwbaar resultaat moet de meting langer dan een uur duren
o Laat niet toe om energieproductie op korte tijd te meten
• Berekenen van de uitwendige arbeid aan de hand van een ergometerfiets
o Rotatiesnelheid van de fiets moet constant blijven
• Berekenen van de verbrandingsenergie van voedingsstoffen
Samenvatting: Gastro-intestinaal Stelsel, Metabolisme en Endocrinologie: Fysiologie van de
Stofwisseling:
