HOOFDSTUK 1: INLEIDING IN DE FYSIOLOGIE
1. Wat is fysiologie?
= werking en functie van levende materie
Karakteristieken van leven:
• Complex, georganiseerd en bestaande uit cellen
• Gekenmerkt door homeostase
• Reageren op prikkels
• Nood aan energie (fotosynthese, auto-/heterotroof)
• Mogelijkheid tot groei
• Mogelijkheid tot reproductie
• Capaciteit om te evolueren
2. Fysiologische systemen
3. Functie en proces
Functie: waarom?
Teleologische benadering = wat is de adaptieve betekenis van deze gebeurtenis voor dit
organisme?
Proces/mechanisme: hoe?
Mechanistische benadering
4. Homeostase
= de regulering van het interne milieu van het lichaam
• homeo = gelijkend + stase = conditie
• Homeostase homeodynamics (onveranderlijke staat constante (kleine) veranderingen)
• Variabelen onder homeostatische controle:
▪ Omgevingsfactoren die de cel beïnvloeden (temperatuur etc.)
▪ Interne afscheidingsstoffen (hormonen etc.)
• Pathofysiologie = studie van lichaamsfuncties in een ziektetoestand
Homeostase verstoord door een interne/externe verandering → lichaam probeert te
compenseren → compensatie mislukt → ziekte (compensatie succesvol → welzijn)
1
,Controle: input (signaal) – integrating center (controlecentrum: verwerkt informatie + initieert
passende reactie) – output (creëert reactie)
• Lokale controle: input signal – response (nabijgelegen cellen reageren op verandering)
• Reflex controle: input signal – integrating center – output center – response
Feedback mechanismen:
• Negatieve feedbackloop: stopt de reactie als de homeostase hersteld is
• Positieve feedbackloop → niet bij homeostase (vb. bij de bevalling duwt de baby tegen de
baarmoederwand waardoor er oxytocine wordt vrijgegeven. Dat zorgt voor contracties
waardoor de baby weer tegen de baarmoederwand wordt geduwd enz.)
Feedforward mechanismen = reflexen die kunnen voorspellen dat er een verandering op komst is →
starten de reactielus in afwachting van de verandering
6. Belangrijkste concepten in fysiologie
1. Homeostase en controlesystemen
2. Biologisch energiegebruik
3. Structuur/functie relaties; compartimentering; mechanische eigenschappen van cellen,
weefsels en organen; moleculaire interacties
4. Communicatie; informatiestroom; massastroom
7. Wetenschap achter fysiologie
Wetenschappelijke studie van een fenomeen → experiment:
• Afhankelijke en onafhankelijke variabelen
• Controlegroepen
• Data
• Herhalingen
• Model
• Theorie
HOOFDSTUK 2: MOLECULAIRE INTERACTIES
1. Herhaling chemie
Belangrijkste ionen in het lichaam: Na+, K+, Ca2+, H+, Mg2+, Cl-, HCO3-, HPO3-, SO42-
Veel van deze “moleculen” zijn nodig om signalen door te geven in het lichaam.
2. Biomoleculen
→ Belangrijke groepen die toegevoegd worden aan atomen zodat veranderingen kunnen
plaatsvinden.
Aminozuren:
• Oligopeptiden = 2 - 9 aminozuren
• Polypeptiden = 10 - 100 aminozuren
• Proteïnen = > 100 aminozuren
Aminozuren kunnen primaire, secundaire, tertiaire of quaternaire structuren bevatten
2
,ATP (adenosine-trifosfaat) = instabiele molecule met heel veel energie
Met voldoende energie kan je van adenosine monofosfaat (AMP), ATP maken → AMP is een
stabiele molecule met 2 extra plaatsen voor een fosfaatgroep → ‘wil dit liever niet’, maar
gebeurt toch → instabiele molecule (ATP) → energie die nodig is om 2 fosfaatgroepen aan AMP
te binden zit opgeslagen in ATP-molecule → ATP levert die energie door hervorming naar AMP
4. Proteïnen en proteïne-interacties
Een proteïne kan pas actief worden als het bindt met iets anders
Ligand is een kleine molecule die je op je proteïne moet zetten zodat de proteïne actief wordt →
substraat = een ligand als de proteïne een enzym is
Proteïnebinding:
• Specificiteit: sommige proteïne zijn specifiek voor een bepaald ligand. Ander zijn blij met
verschillende liganden (vb. peptidasen kunnen overal de peptideketen knippen → weinig
specifiek; aminopeptidasen knippen alleen aan het amino-uiteinde van een keten → heel
specifiek)
• Affiniteit (= iets graag hebben)
▪ “Affiniteit van een proteïne voor een ligand”
▪ Hoge affiniteit: meer kans op binding
▪ Evenwichtsconstante (Keq) - dissociatieconstante (Kd)
▪ Lage Kd → hoge affiniteit
▪ Agonist = ander ligand dat even graag bindt op de proteïne en hetzelfde effect heeft
• Isovormen = sterk gerelateerde proteïnen met gelijke functie maar andere affiniteit (vb.
hemoglobine – foetaal hemoglobine: hemoglobine van moeder naar foetus → zuurstof moet
naar foetaal hemoglobine → moet hoge affiniteit hebben)
• Activatie = een proteïne activeren door een inactieve vorm ervan op te slaan en die door
proteolytische activatie (= bepaalde stukjes uit proteïne knippen zodat molecule actief
wordt) te activeren
▪ Profactor toevoegen zorgt ook voor activatie. Na de profactor moet nog steeds een
ligand toegevoegd worden.
▪ Profix “pro-“ of suffix “-ogeen” wordt toegevoegd om te tonen dat het inactief is
• Modulatie → 2 werkingsmechanismen:
1. Wijziging bindingsmogelijkheden van ligand aan receptor
2. Wijziging van proteïne-activiteit
▪ Chemische modulatoren = chemische stoffen die binden aan proteïnen die
bindingsmogelijkheden of activatie wijzigen
▪ Antagonisten
▪ Inhibitoren
▪ Daling activiteit van de proteïne
▪ Vb. binden en geen respons veroorzaken ( agonisten)
▪ Competitieve inhibitoren
▪ Reversibele antagonisten = makkelijk om te keren, makkelijk er terug af te halen
▪ Competitie met normale ligand voor bindingsplaats
▪ Mate van inhibitie is afhankelijk van:
▪ [inhibitor] en [ligand]
▪ Affiniteit van proteïne voor de inhibitor en voor het ligand
▪ [ligand] stijgt resulteert in daling inhibitie
▪ Er bestaan ook irreversibele antagonisten (komen niet meer los van proteïne)
3
, ▪ Allosterische modulatoren
▪ Antagonisten of activatoren
▪ Binden reversibel aan een proteïne op een andere plaats dan de bindingsplaats
en wijzigen zo de vorm van de bindingsplaats
▪ Covalente modulatoren
▪ Functionele groepen die covalent binden aan het proteïne en zo de
eigenschappen van proteïne wijzigen
▪ Vb. fosfaatgroep
▪ Fysische modulatoren (pH, T°)
HOOFDSTUK 3: COMPARTIMENTATIE: CELLEN EN WEEFSELS
1. Functionele lichaamscompartimenten
2. Biologische membranen
Functies celmembraan:
• Fysische isolatie → scheidt ICF en ECF van elkaar
• Uitwisseling met omgeving → controleert opname van ionen, afgifte van producten,…
• Communicatie → bevat proteïnen die moleculen herkennen en erop reageren,
veranderingen in het uitwendig milieu
• Structuur
▪ Cytoskelet → proteïnen in celmembraan houden cytoskelet bij elkaar
▪ Cel-cel/cel-matrix interactie → stabiliseren de structuur van weefsels
4
1. Wat is fysiologie?
= werking en functie van levende materie
Karakteristieken van leven:
• Complex, georganiseerd en bestaande uit cellen
• Gekenmerkt door homeostase
• Reageren op prikkels
• Nood aan energie (fotosynthese, auto-/heterotroof)
• Mogelijkheid tot groei
• Mogelijkheid tot reproductie
• Capaciteit om te evolueren
2. Fysiologische systemen
3. Functie en proces
Functie: waarom?
Teleologische benadering = wat is de adaptieve betekenis van deze gebeurtenis voor dit
organisme?
Proces/mechanisme: hoe?
Mechanistische benadering
4. Homeostase
= de regulering van het interne milieu van het lichaam
• homeo = gelijkend + stase = conditie
• Homeostase homeodynamics (onveranderlijke staat constante (kleine) veranderingen)
• Variabelen onder homeostatische controle:
▪ Omgevingsfactoren die de cel beïnvloeden (temperatuur etc.)
▪ Interne afscheidingsstoffen (hormonen etc.)
• Pathofysiologie = studie van lichaamsfuncties in een ziektetoestand
Homeostase verstoord door een interne/externe verandering → lichaam probeert te
compenseren → compensatie mislukt → ziekte (compensatie succesvol → welzijn)
1
,Controle: input (signaal) – integrating center (controlecentrum: verwerkt informatie + initieert
passende reactie) – output (creëert reactie)
• Lokale controle: input signal – response (nabijgelegen cellen reageren op verandering)
• Reflex controle: input signal – integrating center – output center – response
Feedback mechanismen:
• Negatieve feedbackloop: stopt de reactie als de homeostase hersteld is
• Positieve feedbackloop → niet bij homeostase (vb. bij de bevalling duwt de baby tegen de
baarmoederwand waardoor er oxytocine wordt vrijgegeven. Dat zorgt voor contracties
waardoor de baby weer tegen de baarmoederwand wordt geduwd enz.)
Feedforward mechanismen = reflexen die kunnen voorspellen dat er een verandering op komst is →
starten de reactielus in afwachting van de verandering
6. Belangrijkste concepten in fysiologie
1. Homeostase en controlesystemen
2. Biologisch energiegebruik
3. Structuur/functie relaties; compartimentering; mechanische eigenschappen van cellen,
weefsels en organen; moleculaire interacties
4. Communicatie; informatiestroom; massastroom
7. Wetenschap achter fysiologie
Wetenschappelijke studie van een fenomeen → experiment:
• Afhankelijke en onafhankelijke variabelen
• Controlegroepen
• Data
• Herhalingen
• Model
• Theorie
HOOFDSTUK 2: MOLECULAIRE INTERACTIES
1. Herhaling chemie
Belangrijkste ionen in het lichaam: Na+, K+, Ca2+, H+, Mg2+, Cl-, HCO3-, HPO3-, SO42-
Veel van deze “moleculen” zijn nodig om signalen door te geven in het lichaam.
2. Biomoleculen
→ Belangrijke groepen die toegevoegd worden aan atomen zodat veranderingen kunnen
plaatsvinden.
Aminozuren:
• Oligopeptiden = 2 - 9 aminozuren
• Polypeptiden = 10 - 100 aminozuren
• Proteïnen = > 100 aminozuren
Aminozuren kunnen primaire, secundaire, tertiaire of quaternaire structuren bevatten
2
,ATP (adenosine-trifosfaat) = instabiele molecule met heel veel energie
Met voldoende energie kan je van adenosine monofosfaat (AMP), ATP maken → AMP is een
stabiele molecule met 2 extra plaatsen voor een fosfaatgroep → ‘wil dit liever niet’, maar
gebeurt toch → instabiele molecule (ATP) → energie die nodig is om 2 fosfaatgroepen aan AMP
te binden zit opgeslagen in ATP-molecule → ATP levert die energie door hervorming naar AMP
4. Proteïnen en proteïne-interacties
Een proteïne kan pas actief worden als het bindt met iets anders
Ligand is een kleine molecule die je op je proteïne moet zetten zodat de proteïne actief wordt →
substraat = een ligand als de proteïne een enzym is
Proteïnebinding:
• Specificiteit: sommige proteïne zijn specifiek voor een bepaald ligand. Ander zijn blij met
verschillende liganden (vb. peptidasen kunnen overal de peptideketen knippen → weinig
specifiek; aminopeptidasen knippen alleen aan het amino-uiteinde van een keten → heel
specifiek)
• Affiniteit (= iets graag hebben)
▪ “Affiniteit van een proteïne voor een ligand”
▪ Hoge affiniteit: meer kans op binding
▪ Evenwichtsconstante (Keq) - dissociatieconstante (Kd)
▪ Lage Kd → hoge affiniteit
▪ Agonist = ander ligand dat even graag bindt op de proteïne en hetzelfde effect heeft
• Isovormen = sterk gerelateerde proteïnen met gelijke functie maar andere affiniteit (vb.
hemoglobine – foetaal hemoglobine: hemoglobine van moeder naar foetus → zuurstof moet
naar foetaal hemoglobine → moet hoge affiniteit hebben)
• Activatie = een proteïne activeren door een inactieve vorm ervan op te slaan en die door
proteolytische activatie (= bepaalde stukjes uit proteïne knippen zodat molecule actief
wordt) te activeren
▪ Profactor toevoegen zorgt ook voor activatie. Na de profactor moet nog steeds een
ligand toegevoegd worden.
▪ Profix “pro-“ of suffix “-ogeen” wordt toegevoegd om te tonen dat het inactief is
• Modulatie → 2 werkingsmechanismen:
1. Wijziging bindingsmogelijkheden van ligand aan receptor
2. Wijziging van proteïne-activiteit
▪ Chemische modulatoren = chemische stoffen die binden aan proteïnen die
bindingsmogelijkheden of activatie wijzigen
▪ Antagonisten
▪ Inhibitoren
▪ Daling activiteit van de proteïne
▪ Vb. binden en geen respons veroorzaken ( agonisten)
▪ Competitieve inhibitoren
▪ Reversibele antagonisten = makkelijk om te keren, makkelijk er terug af te halen
▪ Competitie met normale ligand voor bindingsplaats
▪ Mate van inhibitie is afhankelijk van:
▪ [inhibitor] en [ligand]
▪ Affiniteit van proteïne voor de inhibitor en voor het ligand
▪ [ligand] stijgt resulteert in daling inhibitie
▪ Er bestaan ook irreversibele antagonisten (komen niet meer los van proteïne)
3
, ▪ Allosterische modulatoren
▪ Antagonisten of activatoren
▪ Binden reversibel aan een proteïne op een andere plaats dan de bindingsplaats
en wijzigen zo de vorm van de bindingsplaats
▪ Covalente modulatoren
▪ Functionele groepen die covalent binden aan het proteïne en zo de
eigenschappen van proteïne wijzigen
▪ Vb. fosfaatgroep
▪ Fysische modulatoren (pH, T°)
HOOFDSTUK 3: COMPARTIMENTATIE: CELLEN EN WEEFSELS
1. Functionele lichaamscompartimenten
2. Biologische membranen
Functies celmembraan:
• Fysische isolatie → scheidt ICF en ECF van elkaar
• Uitwisseling met omgeving → controleert opname van ionen, afgifte van producten,…
• Communicatie → bevat proteïnen die moleculen herkennen en erop reageren,
veranderingen in het uitwendig milieu
• Structuur
▪ Cytoskelet → proteïnen in celmembraan houden cytoskelet bij elkaar
▪ Cel-cel/cel-matrix interactie → stabiliseren de structuur van weefsels
4
