FYSIOLOGIE
2022-2023
,Deel 1: Algemene fysiologische processen
Inleiding
Fysiologie: bestudeert het functioneren van het organisme en het functioneren van de organen
De cel:
- kleinste levende eenheid
- bouwsteen van het organisme (biologisch standpunt)
- fundamentele stofwisselingseenheid van het organisme (fysiologisch standpunt)
Meercellig organisme:
- cellen zijn gespecialiseerd in 1 bepaalde functie/eigenschap
- cellen hebben grote onderlinge afhankelijkheid
- cellen zijn onderling verschillend in functie, vorm, opbouw, …
Levende organismen hebben het vermogen tot groeien, voortplanten, aanpassen aan omgeving,
prikkelbaarheid en metabolisme.
Fysiologische functies worden onderverdeeld:
* animale functies:
= willekeurig of doelgericht
= informatieve uitwisseling
- belang van animale/somatische zenuwstelsel!
- indeling:
> prikkelbaarheid: inwendig kunnen reageren op verandering in omgeving
> prikkelverwerking: prikkelgeleiding en -overdracht
> beweging: gericht veranderen van vorm en plaats
* vegetatieve functies:
= niet-willekeurig of autonoom
= materiële uitwisseling
- belang van bloedsomloop!
- indeling:
> metabolisme mbv enzymen (biokatalysatoren): chemische reacties voor de vorming
van energierijke stoffen (anabolisme) en de afbraak van energierijke stoffen waarbij
energie vrijkomt (katabolisme)
> resorptie: opname van (nuttige) stoffen uit de omgeving
> excretie: uitscheiding van afvalstoffen
> secretie: afscheiding van nuttige stoffen
> groei: toename in celvolume
> voortplanting: vermeerdering vh aantal cellen door celdeling
1
,Het interstitium
= milieu interieur
= interstitiële vloeistof
= extracellulaire ruimte
= dunne laagje vloeistof rond elke cel van een weefsel in een meercellig organisme
=> samenstelling wordt constant gehouden via de bloedcirculatie
Regulering van de homeostase
= alle fysiologische processen met als doel de samenstelling van het interstitium en het bloed zo
constant mogelijk te houden om de vegetatieve fysiologische functies in stand te houden
=> door samenwerking van vegetatieve zenuwstelsel en hormonale stelsel
Hoofdstuk 1: Membraantransporten
Voor de animale en vegetatieve fysiologische functies is transport van ionen/moleculen over de
celmembraan vereist.
Aanvoer: extracellulair -> intracellulair
Afvoer: intracellulair -> extracellulair
Na+, Ca2+, Cl- en glucose komen meer extracellulair dan intracellulair voor
K+, fosfaat en aminozuren komen meer intracellulair dan extracellulair voor
Sterk verschillende samenstelling => moeilijk doorgankelijke barrière: selectief permeabel
De celmembraan bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden = belangrijke barrière.
Tussen de fosfolipiden: integrale en perifere proteïnen --> belangrijke rol bij het transport van moleculen
en ionen doorheen de selectief permeabele celmembraan
Passief transport:
- volgens gradiënt
- eenvoudig systeem
- geen energie vereist
> diffusie: rechtstreeks of via poriën
> geleide, ondersteunende of gefaciliteerde
diffusie: via specifieke carriermoleculen
Actief transport:
- tegen gradiënt in
- gecompliceerd systeem
- energie vereist (ATP)
> primair: rechtstreeks verbruik van ATP
> secundair: gekoppeld aan diffusie van een andere stof (ion)
> vesikels (blaasjestransport): endocytose en exocytose
2
, Transport van kleine ongeladen deeltjes: diffusie
Voorwaarden:
- concentratieverschil over de membraan = concentratiegradiënt (chemische gradiënt)
- membraan permeabel voor de opgeloste deeltjes en voor het oplosmiddel
Oorzaak:
- ongerichte en voortdurende thermische of Brownse beweging van opgeloste deeltjes en
moleculen van het oplosmiddel (vloeistof of gas)
- snelheid van beweging is temperatuursafhankelijk
Deze vorm van transport is passief transport door eenvoudige diffusie en volgt de wetten van Fick:
- de diffusie gebeurt in de richting van hoge concentratie naar lage concentratie
- de snelheid van het diffusieproces is
> recht evenredig met het concentratieverschil in de verschillende gebieden
> recht evenredig met de permeabiliteit van de membraan
> omgekeerd evenredig met de membraandikte
> recht evenredig met het membraanoppervlak (diffusieoppervlak)
Transport van water: osmose
= verplaatsing van moleculen van het oplosmiddel (water) tegen een vloeistofdruk (=hydrostatische
druk) in
Voorwaarden:
- semi-permeabele membraan die enkel doorlaatbaar is voor het oplosmiddel
- concentratieverschil van opgeloste deeltjes (= osmotisch actieve stoffen)
Osmolariteit of osmotische waarde
= totale concentratie van opgeloste deeltjes die niet door de membraan kunnen (osmotisch actieve
stoffen)
R1: hoge osmolariteit = meer geconcentreerde oplossing = hypertone oplossing
R2: lage osmolariteit = meer verdunde oplossing = hypotone oplossing
water gaat naar de kant met de meeste deeltjes (heel belangrijk thv de nier)
Transport van water van een hypotone naar een hypertone oplossing = osmose
= diffusie van water van lage naar hoge osmolariteit
In theorie: transport van water tot gelijke concentratie opgeloste stof
(=iso-osmotisch of isotoon)
In de praktijk: evenwicht als hydrostatisch drukverschil het verschil in
osmotische waarde compenseert
De osmotische druk = de druk die nodig is om elke waterverplaatsing te verhinderen (indicatie voor
de kracht van de waterbeweging)
3
,Voorbeeld van osmose in ons lichaam: rode bloedcel
-> baxter om te hydrateren mag geen zuiver water zijn want als je dat in de bloedbaan zou
brengen, gaan alle cellen barsten (= hemolyse). Om dat te voorkomen moet je een
oplosmiddel toevoegen waarvan de concentratie dezelfde is als de concentratie in de RBC
=> fysiologisch serum (= water met 9 g/L zout)
Transport van hydrofobe stoffen: diffusie
Eigenschappen:
- lossen makkelijker op in de celmembraan dan ih omgevende waterige milieu --> ophoping in
de celmembraan
- concentratieverschil over de celmembraan leidt
tot concentratieverschil in de celmembraan
Netto transport doorheen de celmembraan van hoge naar lage concentratie = diffusie
Diffusiesnelheid is afhankelijk van:
- de grootte vh deeltje
- de chemische eigenschappen:
> aanwezigheid van apolaire groepen: diffusiesnelheid stijgt
> aanwezigheid van polaire groepen (vb carboxylgroep): diffusiesnelheid daalt
> aanwezigheid van een geïoniseerde groep: diffusie onmogelijk
Sneller transport dan dat van hydrofiele stoffen
4
, Transport van grote hydrofiele stoffen: carriertransport
Kleine hydrofiele moleculen -> passeren het membraan via kleine, met water gevulde kanaaltjes (poriën)
De poriën zijn niet zichtbaar en dus heel klein -> type transport is alleen voor gassen, water en ionen.
In het geval van water: aquaporines In het geval van ionen: ionkanalen
Grote hydrofiele moleculen (bv suikers en aminozuren) -> kunnen niet passeren door deze poriën
Celmembraan is impermeabel voor deze stoffen omwille van:
- molecuulgrootte: te groot voor transport via poriën/kanalen
- oplosbaarheid: onvoldoende lipofiel voor ophoping in de celmembraan en opbouw van
concentratiegradiënt zoals voor hydrofobe stoffen
Eenvoudige diffusie is onmogelijk => transport moet via carriers
(carrier = sterk lipofiel integraal of perifeer eiwit)
Twee mogelijkheden:
- ondersteunende/geleide/gefaciliteerde diffusie
> transport volgens concentratie- en/of elektrische gradiënt
> uniport
- secundair actief transport
> transport tegen de concentratie- en/of elektrische gradiënt in
> cotransport: symport of antiport
Uniport: gefaciliteerde diffusie; van 1 molecule
Verloop (met perifeer eiwit als carrier):
1. vorming carrier-substraat-complex en ophoping complex
2. diffusie van het complex doorheen de membraan
3. dissociatie van het complex en ophoping carrier
4. terugdiffusie van de lege carrier
Cotransport: verplaatsing van 2 of meer moleculen
- secundair actief transport
> meestal tegen chemische en/of
elektrische gradiënt in
> vereist energie
> gekoppeld aan diffusie van een ion
volgens zijn gradiënt
* symport: transport in dezelfde richting
Na+/glucose symporter zie slide 35 H1
* antiport: transport in tegengestelde richting
Verzadiging:
- vanaf een bepaalde concentratiegradiënt zijn alle aanwezige carriers bezet
- maximale transportcapaciteit Tm
5
2022-2023
,Deel 1: Algemene fysiologische processen
Inleiding
Fysiologie: bestudeert het functioneren van het organisme en het functioneren van de organen
De cel:
- kleinste levende eenheid
- bouwsteen van het organisme (biologisch standpunt)
- fundamentele stofwisselingseenheid van het organisme (fysiologisch standpunt)
Meercellig organisme:
- cellen zijn gespecialiseerd in 1 bepaalde functie/eigenschap
- cellen hebben grote onderlinge afhankelijkheid
- cellen zijn onderling verschillend in functie, vorm, opbouw, …
Levende organismen hebben het vermogen tot groeien, voortplanten, aanpassen aan omgeving,
prikkelbaarheid en metabolisme.
Fysiologische functies worden onderverdeeld:
* animale functies:
= willekeurig of doelgericht
= informatieve uitwisseling
- belang van animale/somatische zenuwstelsel!
- indeling:
> prikkelbaarheid: inwendig kunnen reageren op verandering in omgeving
> prikkelverwerking: prikkelgeleiding en -overdracht
> beweging: gericht veranderen van vorm en plaats
* vegetatieve functies:
= niet-willekeurig of autonoom
= materiële uitwisseling
- belang van bloedsomloop!
- indeling:
> metabolisme mbv enzymen (biokatalysatoren): chemische reacties voor de vorming
van energierijke stoffen (anabolisme) en de afbraak van energierijke stoffen waarbij
energie vrijkomt (katabolisme)
> resorptie: opname van (nuttige) stoffen uit de omgeving
> excretie: uitscheiding van afvalstoffen
> secretie: afscheiding van nuttige stoffen
> groei: toename in celvolume
> voortplanting: vermeerdering vh aantal cellen door celdeling
1
,Het interstitium
= milieu interieur
= interstitiële vloeistof
= extracellulaire ruimte
= dunne laagje vloeistof rond elke cel van een weefsel in een meercellig organisme
=> samenstelling wordt constant gehouden via de bloedcirculatie
Regulering van de homeostase
= alle fysiologische processen met als doel de samenstelling van het interstitium en het bloed zo
constant mogelijk te houden om de vegetatieve fysiologische functies in stand te houden
=> door samenwerking van vegetatieve zenuwstelsel en hormonale stelsel
Hoofdstuk 1: Membraantransporten
Voor de animale en vegetatieve fysiologische functies is transport van ionen/moleculen over de
celmembraan vereist.
Aanvoer: extracellulair -> intracellulair
Afvoer: intracellulair -> extracellulair
Na+, Ca2+, Cl- en glucose komen meer extracellulair dan intracellulair voor
K+, fosfaat en aminozuren komen meer intracellulair dan extracellulair voor
Sterk verschillende samenstelling => moeilijk doorgankelijke barrière: selectief permeabel
De celmembraan bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden = belangrijke barrière.
Tussen de fosfolipiden: integrale en perifere proteïnen --> belangrijke rol bij het transport van moleculen
en ionen doorheen de selectief permeabele celmembraan
Passief transport:
- volgens gradiënt
- eenvoudig systeem
- geen energie vereist
> diffusie: rechtstreeks of via poriën
> geleide, ondersteunende of gefaciliteerde
diffusie: via specifieke carriermoleculen
Actief transport:
- tegen gradiënt in
- gecompliceerd systeem
- energie vereist (ATP)
> primair: rechtstreeks verbruik van ATP
> secundair: gekoppeld aan diffusie van een andere stof (ion)
> vesikels (blaasjestransport): endocytose en exocytose
2
, Transport van kleine ongeladen deeltjes: diffusie
Voorwaarden:
- concentratieverschil over de membraan = concentratiegradiënt (chemische gradiënt)
- membraan permeabel voor de opgeloste deeltjes en voor het oplosmiddel
Oorzaak:
- ongerichte en voortdurende thermische of Brownse beweging van opgeloste deeltjes en
moleculen van het oplosmiddel (vloeistof of gas)
- snelheid van beweging is temperatuursafhankelijk
Deze vorm van transport is passief transport door eenvoudige diffusie en volgt de wetten van Fick:
- de diffusie gebeurt in de richting van hoge concentratie naar lage concentratie
- de snelheid van het diffusieproces is
> recht evenredig met het concentratieverschil in de verschillende gebieden
> recht evenredig met de permeabiliteit van de membraan
> omgekeerd evenredig met de membraandikte
> recht evenredig met het membraanoppervlak (diffusieoppervlak)
Transport van water: osmose
= verplaatsing van moleculen van het oplosmiddel (water) tegen een vloeistofdruk (=hydrostatische
druk) in
Voorwaarden:
- semi-permeabele membraan die enkel doorlaatbaar is voor het oplosmiddel
- concentratieverschil van opgeloste deeltjes (= osmotisch actieve stoffen)
Osmolariteit of osmotische waarde
= totale concentratie van opgeloste deeltjes die niet door de membraan kunnen (osmotisch actieve
stoffen)
R1: hoge osmolariteit = meer geconcentreerde oplossing = hypertone oplossing
R2: lage osmolariteit = meer verdunde oplossing = hypotone oplossing
water gaat naar de kant met de meeste deeltjes (heel belangrijk thv de nier)
Transport van water van een hypotone naar een hypertone oplossing = osmose
= diffusie van water van lage naar hoge osmolariteit
In theorie: transport van water tot gelijke concentratie opgeloste stof
(=iso-osmotisch of isotoon)
In de praktijk: evenwicht als hydrostatisch drukverschil het verschil in
osmotische waarde compenseert
De osmotische druk = de druk die nodig is om elke waterverplaatsing te verhinderen (indicatie voor
de kracht van de waterbeweging)
3
,Voorbeeld van osmose in ons lichaam: rode bloedcel
-> baxter om te hydrateren mag geen zuiver water zijn want als je dat in de bloedbaan zou
brengen, gaan alle cellen barsten (= hemolyse). Om dat te voorkomen moet je een
oplosmiddel toevoegen waarvan de concentratie dezelfde is als de concentratie in de RBC
=> fysiologisch serum (= water met 9 g/L zout)
Transport van hydrofobe stoffen: diffusie
Eigenschappen:
- lossen makkelijker op in de celmembraan dan ih omgevende waterige milieu --> ophoping in
de celmembraan
- concentratieverschil over de celmembraan leidt
tot concentratieverschil in de celmembraan
Netto transport doorheen de celmembraan van hoge naar lage concentratie = diffusie
Diffusiesnelheid is afhankelijk van:
- de grootte vh deeltje
- de chemische eigenschappen:
> aanwezigheid van apolaire groepen: diffusiesnelheid stijgt
> aanwezigheid van polaire groepen (vb carboxylgroep): diffusiesnelheid daalt
> aanwezigheid van een geïoniseerde groep: diffusie onmogelijk
Sneller transport dan dat van hydrofiele stoffen
4
, Transport van grote hydrofiele stoffen: carriertransport
Kleine hydrofiele moleculen -> passeren het membraan via kleine, met water gevulde kanaaltjes (poriën)
De poriën zijn niet zichtbaar en dus heel klein -> type transport is alleen voor gassen, water en ionen.
In het geval van water: aquaporines In het geval van ionen: ionkanalen
Grote hydrofiele moleculen (bv suikers en aminozuren) -> kunnen niet passeren door deze poriën
Celmembraan is impermeabel voor deze stoffen omwille van:
- molecuulgrootte: te groot voor transport via poriën/kanalen
- oplosbaarheid: onvoldoende lipofiel voor ophoping in de celmembraan en opbouw van
concentratiegradiënt zoals voor hydrofobe stoffen
Eenvoudige diffusie is onmogelijk => transport moet via carriers
(carrier = sterk lipofiel integraal of perifeer eiwit)
Twee mogelijkheden:
- ondersteunende/geleide/gefaciliteerde diffusie
> transport volgens concentratie- en/of elektrische gradiënt
> uniport
- secundair actief transport
> transport tegen de concentratie- en/of elektrische gradiënt in
> cotransport: symport of antiport
Uniport: gefaciliteerde diffusie; van 1 molecule
Verloop (met perifeer eiwit als carrier):
1. vorming carrier-substraat-complex en ophoping complex
2. diffusie van het complex doorheen de membraan
3. dissociatie van het complex en ophoping carrier
4. terugdiffusie van de lege carrier
Cotransport: verplaatsing van 2 of meer moleculen
- secundair actief transport
> meestal tegen chemische en/of
elektrische gradiënt in
> vereist energie
> gekoppeld aan diffusie van een ion
volgens zijn gradiënt
* symport: transport in dezelfde richting
Na+/glucose symporter zie slide 35 H1
* antiport: transport in tegengestelde richting
Verzadiging:
- vanaf een bepaalde concentratiegradiënt zijn alle aanwezige carriers bezet
- maximale transportcapaciteit Tm
5
