Celfysiologie
INHOUD
1 Homeostase ................................................................................................................................................... 3
1.1. Water – Ionen - Membranen – Kanalen - Transporters ....................................................................... 3
1.2. homeostase ........................................................................................................................................ 11
1.3. Volume-homeostase .......................................................................................................................... 18
1.4. Zoutbalans – epitheliaal transport ..................................................................................................... 23
Zoutbalans ..................................................................................................................................................... 23
2 Elektrofysiologie ............................................................................................................................................ 26
2.0. Elektrische eigenschappen van (niet-)prikkelbare cellen ........................................................................... 26
2.1. Diversiteit van actiepotentialen ................................................................................................................. 28
Inleiding ......................................................................................................................................................... 28
AP in neuronen.............................................................................................................................................. 30
AP in hartspier ............................................................................................................................................... 32
AP in skeletspiercellen .................................................................................................................................. 37
AP in andere celtypes .................................................................................................................................... 38
3 Celfysiologie van de synaps ........................................................................................................................... 40
3.1. De neuromusculaire synaps ....................................................................................................................... 40
3.2. De centrale synaps ............................................................................................................................. 44
Eigenschappen van de centrale synaps ......................................................................................................... 44
Neurotransmitters ........................................................................................................................................ 46
Integratie van input ....................................................................................................................................... 50
Plasticiteit ...................................................................................................................................................... 51
4 Spierfysiologie ............................................................................................................................................... 56
4.1. Contractie-relaxatie mechanismen ............................................................................................................ 56
Dwarsgestreepte spieren .............................................................................................................................. 56
Gladde spieren .............................................................................................................................................. 58
4.2. Excitatie-contractiekoppeling .................................................................................................................... 59
Skeletspier ..................................................................................................................................................... 59
Hartspier ....................................................................................................................................................... 62
Gladde spieren .............................................................................................................................................. 64
4.3. Eigenschappen van de spiercontractie....................................................................................................... 68
Skeletspier ..................................................................................................................................................... 68
Hartspier ....................................................................................................................................................... 72
Gladde spier .................................................................................................................................................. 74
5 Autonoom zenuwstelsel ................................................................................................................................ 75
5.1. Principes van organisatie in het zenuwstelsel ............................................................................................ 75
5.2. De autonome synaps .................................................................................................................................. 77
5.3. Autonome controle van bloeddruk en hartfunctie .................................................................................... 81
1
,6 Celfysiologie van de zintuigen ....................................................................................................................... 85
6.1. Chemosensatie en fotosensatie ................................................................................................................. 85
Reukzin .......................................................................................................................................................... 85
Smaak ............................................................................................................................................................ 87
Zicht............................................................................................................................................................... 90
6.2. Mechanosensatie ....................................................................................................................................... 94
Gehoor & evenwicht ..................................................................................................................................... 94
evenwicht ...................................................................................................................................................... 95
Gehoor .......................................................................................................................................................... 96
Proprioceptie................................................................................................................................................. 98
6.3. Somatosensatie en pijn ............................................................................................................................ 100
2
,1 HOMEOSTASE
1.1. WATER – IONEN - MEMBRANEN – KANALEN - TRANSPORTERS
Vloeistofcompartimenten en hun samenstelling
Gemiddelde hoeveelheid vloeistof in een mens
- 50% van lichaamsgewicht in de vrouw (35L)
- 70% van lichaamsgewicht in de man (42L)
Onderscheid waar dit water nu juist zin: intracellulair versus extracellulair
- 60% intracellulair (25L en 21L)
- 40% extracellulair (17L en 14L)
Water verder onderverdeeld binnen het extracellulair volume
- Interstitiële vloeistof (13L)
o Plasma (3L)
o Bloed (5,5L)
o Transcellulaire vloeistof (vb CSF): 1L
Compartimenten worden gescheiden van elkaar door membraan/laag cellen
- Intracellulaire vloeistof: hogere kalium concentratieentratie dan natrium, rechtstreeks contact met
interstiteel door plasmamembraan dat permeabel is voor water en door transporter voor bepaalde
ionen
- Bloed: bloedcellen en plasma, samen met interstitiële hebben ze een hogere natrium
concentratieentratie dan kalium
- Transcellulair: afgescheiden van interstitiële, samenstelling is variabel
Osmolariteit= algemene maat voor hoeveelheid opgeloste stof, verschillen hierin gaat leiden tot verplaatsen van
water, normaal is deze overal ongeveer gelijk, vanaf moment dat er verschil is zal het water zich dus verplaatsen
- Voorbeeld: bij veel zout inname; osmolariteit neemt toe, cellen gaan krimpen en water uit de cel gaan
Belangrijke elementen
Belangrijke verschillen zijn essentieel
3
, - Extra versus intracellulair: verschil in natrium, kalium en calcium
- In het cytosol is calcium concentratieentratie erg laag terwijl extracellulair calcium vrij hoog is
Transmembranaire flux van ionen
Belangrijk om te weten: in welke richting kunnen ionen stromen
Netto effect van stroming: flux
- Hier netto flux van X: van links naar rechts
Bij geladen deeltjes (ionen):
- Belangrijke factor in welke richting deze gaat stromen is afhankelijk van potentiaalverschil van
het component waar het aanwezig is
-
Membraanpotentiaal (Vm)= verschil in potentiaal tussen extracellulaire en cytosol, bepaalt mee in
welke richting de ionen getransporteerd zullen worden
Energetische beschouwingen bij de beweging van moleculen doorheen membranen
Afhankelijk van delta(G): kijken hoe de reactie zal opgaan en naar waar de moleculen zullen stromen
Delta(G)= verandering in vrije energie
2 factoren bepalen delta(G)
- Concentratieentratie van X
- Membraanpotentiaal
Stel X= positief geladen deeltje
- Negatieve mem. potentiaal
4
INHOUD
1 Homeostase ................................................................................................................................................... 3
1.1. Water – Ionen - Membranen – Kanalen - Transporters ....................................................................... 3
1.2. homeostase ........................................................................................................................................ 11
1.3. Volume-homeostase .......................................................................................................................... 18
1.4. Zoutbalans – epitheliaal transport ..................................................................................................... 23
Zoutbalans ..................................................................................................................................................... 23
2 Elektrofysiologie ............................................................................................................................................ 26
2.0. Elektrische eigenschappen van (niet-)prikkelbare cellen ........................................................................... 26
2.1. Diversiteit van actiepotentialen ................................................................................................................. 28
Inleiding ......................................................................................................................................................... 28
AP in neuronen.............................................................................................................................................. 30
AP in hartspier ............................................................................................................................................... 32
AP in skeletspiercellen .................................................................................................................................. 37
AP in andere celtypes .................................................................................................................................... 38
3 Celfysiologie van de synaps ........................................................................................................................... 40
3.1. De neuromusculaire synaps ....................................................................................................................... 40
3.2. De centrale synaps ............................................................................................................................. 44
Eigenschappen van de centrale synaps ......................................................................................................... 44
Neurotransmitters ........................................................................................................................................ 46
Integratie van input ....................................................................................................................................... 50
Plasticiteit ...................................................................................................................................................... 51
4 Spierfysiologie ............................................................................................................................................... 56
4.1. Contractie-relaxatie mechanismen ............................................................................................................ 56
Dwarsgestreepte spieren .............................................................................................................................. 56
Gladde spieren .............................................................................................................................................. 58
4.2. Excitatie-contractiekoppeling .................................................................................................................... 59
Skeletspier ..................................................................................................................................................... 59
Hartspier ....................................................................................................................................................... 62
Gladde spieren .............................................................................................................................................. 64
4.3. Eigenschappen van de spiercontractie....................................................................................................... 68
Skeletspier ..................................................................................................................................................... 68
Hartspier ....................................................................................................................................................... 72
Gladde spier .................................................................................................................................................. 74
5 Autonoom zenuwstelsel ................................................................................................................................ 75
5.1. Principes van organisatie in het zenuwstelsel ............................................................................................ 75
5.2. De autonome synaps .................................................................................................................................. 77
5.3. Autonome controle van bloeddruk en hartfunctie .................................................................................... 81
1
,6 Celfysiologie van de zintuigen ....................................................................................................................... 85
6.1. Chemosensatie en fotosensatie ................................................................................................................. 85
Reukzin .......................................................................................................................................................... 85
Smaak ............................................................................................................................................................ 87
Zicht............................................................................................................................................................... 90
6.2. Mechanosensatie ....................................................................................................................................... 94
Gehoor & evenwicht ..................................................................................................................................... 94
evenwicht ...................................................................................................................................................... 95
Gehoor .......................................................................................................................................................... 96
Proprioceptie................................................................................................................................................. 98
6.3. Somatosensatie en pijn ............................................................................................................................ 100
2
,1 HOMEOSTASE
1.1. WATER – IONEN - MEMBRANEN – KANALEN - TRANSPORTERS
Vloeistofcompartimenten en hun samenstelling
Gemiddelde hoeveelheid vloeistof in een mens
- 50% van lichaamsgewicht in de vrouw (35L)
- 70% van lichaamsgewicht in de man (42L)
Onderscheid waar dit water nu juist zin: intracellulair versus extracellulair
- 60% intracellulair (25L en 21L)
- 40% extracellulair (17L en 14L)
Water verder onderverdeeld binnen het extracellulair volume
- Interstitiële vloeistof (13L)
o Plasma (3L)
o Bloed (5,5L)
o Transcellulaire vloeistof (vb CSF): 1L
Compartimenten worden gescheiden van elkaar door membraan/laag cellen
- Intracellulaire vloeistof: hogere kalium concentratieentratie dan natrium, rechtstreeks contact met
interstiteel door plasmamembraan dat permeabel is voor water en door transporter voor bepaalde
ionen
- Bloed: bloedcellen en plasma, samen met interstitiële hebben ze een hogere natrium
concentratieentratie dan kalium
- Transcellulair: afgescheiden van interstitiële, samenstelling is variabel
Osmolariteit= algemene maat voor hoeveelheid opgeloste stof, verschillen hierin gaat leiden tot verplaatsen van
water, normaal is deze overal ongeveer gelijk, vanaf moment dat er verschil is zal het water zich dus verplaatsen
- Voorbeeld: bij veel zout inname; osmolariteit neemt toe, cellen gaan krimpen en water uit de cel gaan
Belangrijke elementen
Belangrijke verschillen zijn essentieel
3
, - Extra versus intracellulair: verschil in natrium, kalium en calcium
- In het cytosol is calcium concentratieentratie erg laag terwijl extracellulair calcium vrij hoog is
Transmembranaire flux van ionen
Belangrijk om te weten: in welke richting kunnen ionen stromen
Netto effect van stroming: flux
- Hier netto flux van X: van links naar rechts
Bij geladen deeltjes (ionen):
- Belangrijke factor in welke richting deze gaat stromen is afhankelijk van potentiaalverschil van
het component waar het aanwezig is
-
Membraanpotentiaal (Vm)= verschil in potentiaal tussen extracellulaire en cytosol, bepaalt mee in
welke richting de ionen getransporteerd zullen worden
Energetische beschouwingen bij de beweging van moleculen doorheen membranen
Afhankelijk van delta(G): kijken hoe de reactie zal opgaan en naar waar de moleculen zullen stromen
Delta(G)= verandering in vrije energie
2 factoren bepalen delta(G)
- Concentratieentratie van X
- Membraanpotentiaal
Stel X= positief geladen deeltje
- Negatieve mem. potentiaal
4
