Samenvatting Celfysiologie

1. INTRODUCTIE: HOMEOSTASE EN CELLULAIRE FYSIOLOGIE
1. Homeostase zorgt voor overleving van het lichaam in verschillende omgevingen

 Menselijk lichaam, interne omgeving -> constant gehouden = homeostase
 Ziek: homeostase verstoord
o Zeer zwaar verstoord -> kunstmatige levensondersteuningen
 Eisen
o Spieren beweeglijk
o GI-stelsel
o Respiratie
o Circulatie
o Excretie
 Coördinatie en regulatie
o Biochemische signalen (endocrien systeem)
o Elektrische signalen (zenuwstelsel)

2. Het lichaam is een geheel van compartimenten (gescheiden o.b.v. functie en plaats)

 Leven = compartimentalisatie (macroscopisch en cellulair)
o Afsluiten van omgeving door membraan van fosfolipiden
 Niet meer communiceren met buitenwereld, wel door ionenkanalen en transportmoleculen
 Biologische membranen
o Fosfolipiden dubbellaag + transmembraanproteïnen
 Transport proteïnen: ionkanalen, ionpompen, uitwisselaars, carriers
 Signaal proteïnen: receptoren voor hormonen, GF, …
o kunnen ook cholesterol en sfingolipiden bevatten
o Lipiden kunnen flippen van ene naar andere laag => dynamisch
 Membranen structureel analyseren met ‘atomic force microscopy’ (AFM)
o Pieken = proteïnen
o Laser, fotodiode, tip
o Atomische krachten tussen tip en oppervlak
 Fluorescentie herstel na verstoren fluorescentie
o Sommige proteïnen zijn vrij mobiel
 Koppelen aan fluorescentie proteïnen (groen)
 Volgen in cel




 Fosfolipidemoleculen (amfipatisch)
o Hydrofiele kop (polair)
o Hydrofobe staart (apolair)


1

,  Fosfoglyceriden (glycerol 3-fosfaat)




 Sfingosine




 Steroïde moleculen




 Vergelijking tussen verschillende membranen
o Niet allemaal identiek

Cholesterol Cardiolipine Fosfatidylcholine Fosfatidylinositol
Plasmamembraan Hoog Heel laag Buitenste Hoog Heel laag
Mitochondriale Zeer laag hoog Binnenste Laag hoog
membraan


 Mechanisme voor blootstelling aan apoptose
o Caspasen hebben flippasen als doelwit
 Knippen = flippase actief
 PS van binnen naar buiten
o ‘eat-me signal’ voor macrofagen
 Membraan microdomeinen
o Proteïnen van het cytoskelet interageren met membraan proteïnen
 Structurele integriteit

2

, o Interacties
 Clustering van membraan proteïnen
 Organisatie in functionele domeinen
o Lipiden interageren met membraanproteïnen
 Bij verandering lipiden compositie -> andere localisatie
 SLIDE P16

3. Transportprocessen zijn essentieel voor de fysiologische functie

 Centraal in homeostase
 Gecoördineerde regulatie
o Communicatie nodig
 Intracellulair
 Biochemische signalen (second messengers)
 Extracellulair
 Biochemische signalen (hormonen, GF)
 Elektrische signalen (transport van ionen over membranen van exciteerbare cellen)
 Patofysiologie
o Verstoorde homeostase
o Slecht werkende transportprocessen
o Mutaties in proteïnen
o Inadequate signalen
 Transport
o Meteen door membraan
 Diffusie
 Osmose
o Afhankelijk van membraanproteïnen
 Ion kanalen, transporters, pompen, transport ATPasen
o Macroscopische coördinatie
 Zenuwstelsel
o Beweging op macroscopische schaal: spieren




3

, 2. DIFFUSIE EN PERMEABILITEIT
1. Diffusie is migratie van moleculen met hun concentratiegradiënt mee

 Van hoge concentratie naar lage concentratie

2. De eerste wet van Fick

 Groter verschil in aantal moleculen
o Grotere verplaatsing (flux) van moleculen
 Flux ~ concentratieverschil
 J ~ ΔC/Δx
 Voor een lineaire concentratiegradiënt
∆𝐶
o 𝐽 = −𝐷 ∆𝑥
 - want richting gradiënt en flux tegengesteld
 D = diffusiecoëfficiënt




 Niet lineaire concentratie gradiënt
𝑑𝐶
o 𝐽 = −𝐷 𝑑𝑥
 Flux J (mol.cm-2.s-1)
 Hoeveelheid moleculen die doorgaan per oppervlakte per tijd
 Concentratie C (mol.cm-3)
 Hoeveelheid molecule per volume eenheid
 Concentratiegradiënt (dC/dx) [(mol/cm3)/cm = mol.cm-4]
 Verandering in concentratie met de afstand
 Diffusiecoëfficiënt (cm².s-1)
 D= kT/6πrη
o Grotere moleculen, kleinere flux want kleinere D
o Straal verandert naargelang pH (vooral voor ZZ, ZB)

3. Essentiële aspecten van diffusie ontdekt door kwantitatieve bestudering van random, microscopische bewegingen
van moleculen

 Random beweging van moleculen
o Symmetrische spreiding
o Gemiddelde positie is x = 0
o Gemiddelde positie is geen goede parameter voor diffusie
 Root-mean-squared (RMS) verplaatsing goede parameter voor diffusie

4