Fysiologie - deel 1
Celbiologie partim fysiologie
Hoofdstuk 1 - Inleiding in de fysiologie
Fysiologie bestudeert de werking en functie van levende materie.
Homeostase ⚑
Heel belangrijk omdat ons lichaam in een zeker evenwicht
moet zijn. Bv. onze lichaamstemperatuur. Homeostase zit
overal in je lichaam. Alle cellen in ons lichaam worden
homeostatisch gereguleerd. De vloeistoffen binnen en buiten
cellen moeten heel goed homeostatisch gereguleerd zijn, als
dit niet zo is, kan dit leiden tot celdood.
Er kunnen veranderingen in onze homeostase komen door
interne (bv. interne afwijking) of externe (bv. gevaarlijke
omgeving) veranderingen. Ons lichaam zal altijd proberen
compenseren. Als dit lukt zijn we gezond, als het niet lukt
kunnen we ziek worden (bv. koorts).
Nadat we een input-signaal binnen krijgen worden er
verschillende stappen doorlopen:
Na een input-signaal kan de actie gebeuren op 2 niveaus :
- Lokale controle: plaatselijke cellen ondernemen actie
- Reflex controle: actie wordt geïnitieerd door cellen uit
verre plaatsen bv. de hersenen
Er is natuurlijk ook een feedback-mechanisme nodig. Wanneer de actie voltooid is moet je
lichaam kunnen stoppen met de initiële veranderingen die nodig waren om de actie mogelijk
te maken. Bij homeostase spreken we van negatieve feedback (de actie mag stoppen).
Ons lichaam wordt homeostatisch en niet homostatisch gereguleerd. Als we wel
homostatisch gereguleerd zouden zijn, zou het betekenen dat onze lichaamstemperatuur
constant zou zijn en elke kleine fluctuatie gecorrigeerd moet worden. Dit is niet het geval. Bij
elk homeostatisch regelmechanisme hoort een ‘normal range of function’. Dit is een interval
waarin de waarden mogen schommelen, ons lichaam zal
pas ingrijpen wanneer de waarden buiten deze range
komen. De range is bij elk regelmechanisme anders, bij
bloedconcentratie is de range heel klein, O2 heeft
daarentegen een heel grote range.
,Hoofdstuk 2 - Moleculaire interacties
Herhaling chemie
Atomen bestaan uit:
- Protonen - positieve lading
- Elektronen - negatieve lading
- Neutronen - geen lading
Het atoomnummer = #p en is specifiek voor elk element
Het massagetal = #p + #n bepaalt de isotoop van het element
Belangrijke ionen
Kationen - positieve lading Anionen - negatieve lading
+ −
𝑁𝑎 - Natrium (sodium) 𝐶𝑙 - Chloride
+ −
𝐾 - Kalium (potassium) 𝐻𝐶𝑂3 - Waterstofcarbonaat/Bicarbonaat
2+ 2−
𝐶𝑎 - Calcium 𝐻𝑃𝑂4 - Fosfaat
+ 2−
𝐻 - Waterstof (hydrogen) 𝑆𝑂4 - Sulfaat
2+
𝑀𝑔 - Magnesium
Moleculen kunnen polair en apolair zijn:
- Polair - negatieve en positieve pool, zijn goed wateroplosbaar bv. H2O
- Apolair - geen neg en pos pool, niet goed wateroplosbaar
Door de polariteit van watermoleculen kunnen ze waterstofbindingen vormen met elkaar.
Biomoleculen
Vaak voorkomende functionele groepen:
De fosfaatgroep is belangrijk bij ATP
Kijk papieren ingangsexamen voor meer
uitleg.
,Overzicht:
Waterige oplossingen, zuren, basen, buffers
De pH is belangrijk voor de homeostase (7-7.7)
Proteïnen en proteïne-interacties
Proteïnebinding
Een proteïne bind aan een ligand (proteïne = enzym → ligand = substraat)
Eiwitten worden aangemaakt in een niet-actieve vorm. Door te binden met een ligand kan
een eiwit heel snel geactiveerd worden. De bindingen zijn niet-covalent: liganden kunnen
terug loskomen van eiwitten.
Specificiteit
Elk proteïne bindt met zijn specifieke ligand. In sommige gevallen kunnen eiwitten met
meerdere liganden binden → substraatspecifiek, enzym specifiek.
Als de proteïne eindigt op -ase, is het een enzym. Bv.:
- Peptidase - splitst peptiden af
- Aminopeptidasen splitst enkel de aminozuren af aan het einde van de keten →
specifiek.
,Affiniteit
= de bindingskracht/aantrekkingskracht tussen een eiwit en zijn ligand. Een hoge affiniteit =
een sterke aantrekkingskracht.
Hoe hoger de concentratie van het proteïne-ligand complex, hoe kleiner de dissociatie.
↳ Hoe hoger de bindingsaffiniteit, hoe lager de dissociatieconstante
Er kan ook competitie zijn tussen liganden voor de proteïnen. Dit kan door agonisten
(hetzelfde effect als een ligand) en antagonisten (ander effect dan ligand)
Isovormen
Isovormen zijn sterk gerelateerde proteïnen met gelijke functies maar andere affiniteit. Bv.
hemoglobine en foetaal hemoglobine: foetaal hemoglobine heeft een hogere affiniteit om te
binden met zuurstof.
Activatie
- Door binding met een ligand
- Door proteolytische activatie: er moet nog een stukje afgebroken worden vooraleer er
geactiveerd kan worden
- Pro-: voorvoegsel wordt afgesplitst (pro-enzym → actief enzym)
- -Ogeen: achtervoegsel wordt afgesplitst (trypsinogeen → actief trypsine)
- Binding met cofactor: er is een conformatieverandering (verandering van vorm) nodig
waardoor de liganden aan het eiwit kunnen binnen
Modulatie
Het vermogen van een proteïne om te binden aan een ligand wordt beïnvloed door 2
werkingsmechanismen:
- Een wijziging van de bindingsmogelijkheden van ligand aan receptor
- Een wijziging van proteïne activiteit
Soorten wijzigingen:
Een cofactor is noodzakelijk om
een eiwit te activeren.
Een modulator is een bijkomende
factor die de activiteit van een eiwit
kan beïnvloeden, het is niet
essentieel.
,Chemische modulatoren zijn chemische stoffen die binden aan proteïnen en
bindingsmogelijkheden of activatie wijzigen (kan bv. ook volledige inactivatie zijn), zij nemen
de plaats van een ligand in. Er zijn verschillende chemische modulatoren:
- Antagonisten - inhibitoren → verlaagt de activiteit van een proteïne bv. binden en
geen respons veroorzaken
- Competitieve inhibitoren - reversibele antagonisten → competitie met normaal ligand
voor bindingsplaats. De mate van inhibitie is afhankelijk van:
- Concentratie inhibitor en conc ligand → conc ligand ↗, inhibitie ↘
- Affiniteit van de proteïne voor de inhibitor en voor de ligand
Er bestaan ook irreversibele antagonisten (komen niet meer los van proteïne). De
concentratie van het ligand verhogen heeft hier dus geen zin. Competitieve
inhibitoren kunnen ook goede effecten hebben bv bij geneesmiddelen.
- Allosterische modulatoren - antagonisten (allosterische inhibitie) of activatoren
(allosterische activatie) → zij binden reversibel op een andere plek dan de normale
bindingsplaats, hierdoor zal er een conformatieverandering zijn. Een activator
verandert het eiwit positief, een inhibitor negatief (het ligand kan niet meer binden).
- Covalente modulatoren → functionele groepen die covalent binden aan het proteïne
en zo de eigenschappen van de proteïne wijzigen (inhiberen of activeren). Bv.
fosfaatgroep, fosforylatie: wanneer een ligand bindt aan de receptor kan het
intracellulair zorgen voor fosforylatie van de receptor waardoor de receptor
geactiveerd wordt.
Fysische modulatoren zijn de temperatuur en pH-waarde. De temperatuur is zeer belangrijk
voor de activiteit van een eiwit.
↳ Homeostase: als we koorts hebben wordt onze lichaamstemperatuur verhoogd, dit is om
de bacteriën die niet tegen een hoge temperatuur kunnen te bestrijden. Te hoge temperatuur
is ook niet goed, dit zorgt voor denaturatie van eiwitten.
Regulatie van respons
We kunnen een respons reguleren door de regulatie van de concentratie aan proteïnen of
liganden in het lichaam.
Als de concentratie aan proteïnen omhoog gaat, kunnen er meer bindingen plaatsvinden,
omgekeerd ook → up- en down-regulation.
Als de concentratie aan liganden omhoog gaat, kunnen er ook meer bindingen gebeuren.
Hier zit wel een limiet op, als de concentratie liganden hoger is dan die aan proteïnen, is er
saturatie.
,Hoofdstuk 3 - Compartimentatie: cellen en
weefsels
Functionele lichaamscompartimenten
Intracellulaire vloestof = geel = ICF
Extracellulaire vloeistof = paars = ECF
ECF bestaat uit:
- Interstitiële vocht
- Plasma = het vloeibare gedeelte van het bloed
Zij bepalen samen het milieu interieur van het lichaam
De wand van bloedvaten is opgebouwd uit endotheelcellen.
Tussen deze endotheelcellen zitten spaties (gele afgeplatte
cellen). Zo is er makkelijk verplaatsing tussen plasma en
interstitiële vloeistof (stippellijn). Tussen ECF en ICF is er
moeilijk uitwisseling mogelijk (volle lijn), hiervoor moet er
transport gebeuren over de celwand.
Bepaalde organen staan in rechtstreeks contact met de buitenwereld. Bv. de lucht die in
onze longen komt, komt rechtstreeks van de buitenwereld.
Biologische membranen
Functies van biologische membranen:
- Fysische isolatie → barrière vormen (bescherming)
- Communicatie tussen binnenkant en buitenkant cel
- Uitwisseling met omgeving
- Structuur → kan hechten aan cytoskelet, andere cellen of matrixen
Het membraan bestaat uit:
- Lipiden → fosfolipide dubbellaag (fosfolipide = fosfaatgroep + 2 vetzuren)
- Cholesterol
- Eiwitten
- Koolhydraatketens (vingerafdruk cel)
Het aandeel aan proteïnen en lipiden kan verschillen van membraan tot membraan. Als een
membraan een goede isolatie moet vormen, zullen er meer lipiden aanwezig zijn. Als de cel
instaat voor bv. de productie van ATP zullen er meer proteïnen aanwezig zijn.
Er zijn verschillende soorten membraanproteïnen ⚑:
- Lipide-verankerde membraanproteïnen: het eiwit is verankerd aan het membraan. Ze
zijn covalent gebonden aan vetzuurstaarten.
, - Transmembranaire membraanproteïnen: doorheen het celmembraan. Staan in voor
het transport door het celmembraan. Vaak 7 of 12 transmembranaire segmenten
(segmenten zijn 20-25 AZ en niet-polair). Deze proteïnen maken niet-covalente
bindingen met fosfolipiden om ze te verankeren. Extracellulair vinden we
koolhydraten, intracellulair fosfaatgroepen.
- Perifere membraanproteïnen: liggen aan de buitenkant van het membraan (kan
intracellulair of extracellulair zijn). Ze zijn gehecht aan transmembranaire proteïnen of
aan polaire koppen van fosfolipiden. Het zijn enzymes en structurele bindingseiwitten
die aan het cytoskelet hechten zodat het vorm krijgt.
Membraan koolhydraten zijn vaak suikers. Ze kunnen een … vormen:
- Glycocalyx - externe zijde: beschermende laag rond de cel.
- Glycoproteïne - binden aan membraanproteïnen: spelen belangrijke rol bij immuniteit,
zorgen voor afweerreacties. Kunnen antigenen zijn die door antilichamen verkend
kunnen worden. Bepaald ook je bloedgroep: aan de rode bloedcellen zijn er
glycoproteïnen aanwezig, zij bepalen je bloedgroep.
- Glycolipide - binden aan membraanlipiden
De functies van koolhydraten zijn:
- Immuunrespons
- Celherkenning
- De vorm van onze cel mee bepalen
Celbiologie partim fysiologie
Hoofdstuk 1 - Inleiding in de fysiologie
Fysiologie bestudeert de werking en functie van levende materie.
Homeostase ⚑
Heel belangrijk omdat ons lichaam in een zeker evenwicht
moet zijn. Bv. onze lichaamstemperatuur. Homeostase zit
overal in je lichaam. Alle cellen in ons lichaam worden
homeostatisch gereguleerd. De vloeistoffen binnen en buiten
cellen moeten heel goed homeostatisch gereguleerd zijn, als
dit niet zo is, kan dit leiden tot celdood.
Er kunnen veranderingen in onze homeostase komen door
interne (bv. interne afwijking) of externe (bv. gevaarlijke
omgeving) veranderingen. Ons lichaam zal altijd proberen
compenseren. Als dit lukt zijn we gezond, als het niet lukt
kunnen we ziek worden (bv. koorts).
Nadat we een input-signaal binnen krijgen worden er
verschillende stappen doorlopen:
Na een input-signaal kan de actie gebeuren op 2 niveaus :
- Lokale controle: plaatselijke cellen ondernemen actie
- Reflex controle: actie wordt geïnitieerd door cellen uit
verre plaatsen bv. de hersenen
Er is natuurlijk ook een feedback-mechanisme nodig. Wanneer de actie voltooid is moet je
lichaam kunnen stoppen met de initiële veranderingen die nodig waren om de actie mogelijk
te maken. Bij homeostase spreken we van negatieve feedback (de actie mag stoppen).
Ons lichaam wordt homeostatisch en niet homostatisch gereguleerd. Als we wel
homostatisch gereguleerd zouden zijn, zou het betekenen dat onze lichaamstemperatuur
constant zou zijn en elke kleine fluctuatie gecorrigeerd moet worden. Dit is niet het geval. Bij
elk homeostatisch regelmechanisme hoort een ‘normal range of function’. Dit is een interval
waarin de waarden mogen schommelen, ons lichaam zal
pas ingrijpen wanneer de waarden buiten deze range
komen. De range is bij elk regelmechanisme anders, bij
bloedconcentratie is de range heel klein, O2 heeft
daarentegen een heel grote range.
,Hoofdstuk 2 - Moleculaire interacties
Herhaling chemie
Atomen bestaan uit:
- Protonen - positieve lading
- Elektronen - negatieve lading
- Neutronen - geen lading
Het atoomnummer = #p en is specifiek voor elk element
Het massagetal = #p + #n bepaalt de isotoop van het element
Belangrijke ionen
Kationen - positieve lading Anionen - negatieve lading
+ −
𝑁𝑎 - Natrium (sodium) 𝐶𝑙 - Chloride
+ −
𝐾 - Kalium (potassium) 𝐻𝐶𝑂3 - Waterstofcarbonaat/Bicarbonaat
2+ 2−
𝐶𝑎 - Calcium 𝐻𝑃𝑂4 - Fosfaat
+ 2−
𝐻 - Waterstof (hydrogen) 𝑆𝑂4 - Sulfaat
2+
𝑀𝑔 - Magnesium
Moleculen kunnen polair en apolair zijn:
- Polair - negatieve en positieve pool, zijn goed wateroplosbaar bv. H2O
- Apolair - geen neg en pos pool, niet goed wateroplosbaar
Door de polariteit van watermoleculen kunnen ze waterstofbindingen vormen met elkaar.
Biomoleculen
Vaak voorkomende functionele groepen:
De fosfaatgroep is belangrijk bij ATP
Kijk papieren ingangsexamen voor meer
uitleg.
,Overzicht:
Waterige oplossingen, zuren, basen, buffers
De pH is belangrijk voor de homeostase (7-7.7)
Proteïnen en proteïne-interacties
Proteïnebinding
Een proteïne bind aan een ligand (proteïne = enzym → ligand = substraat)
Eiwitten worden aangemaakt in een niet-actieve vorm. Door te binden met een ligand kan
een eiwit heel snel geactiveerd worden. De bindingen zijn niet-covalent: liganden kunnen
terug loskomen van eiwitten.
Specificiteit
Elk proteïne bindt met zijn specifieke ligand. In sommige gevallen kunnen eiwitten met
meerdere liganden binden → substraatspecifiek, enzym specifiek.
Als de proteïne eindigt op -ase, is het een enzym. Bv.:
- Peptidase - splitst peptiden af
- Aminopeptidasen splitst enkel de aminozuren af aan het einde van de keten →
specifiek.
,Affiniteit
= de bindingskracht/aantrekkingskracht tussen een eiwit en zijn ligand. Een hoge affiniteit =
een sterke aantrekkingskracht.
Hoe hoger de concentratie van het proteïne-ligand complex, hoe kleiner de dissociatie.
↳ Hoe hoger de bindingsaffiniteit, hoe lager de dissociatieconstante
Er kan ook competitie zijn tussen liganden voor de proteïnen. Dit kan door agonisten
(hetzelfde effect als een ligand) en antagonisten (ander effect dan ligand)
Isovormen
Isovormen zijn sterk gerelateerde proteïnen met gelijke functies maar andere affiniteit. Bv.
hemoglobine en foetaal hemoglobine: foetaal hemoglobine heeft een hogere affiniteit om te
binden met zuurstof.
Activatie
- Door binding met een ligand
- Door proteolytische activatie: er moet nog een stukje afgebroken worden vooraleer er
geactiveerd kan worden
- Pro-: voorvoegsel wordt afgesplitst (pro-enzym → actief enzym)
- -Ogeen: achtervoegsel wordt afgesplitst (trypsinogeen → actief trypsine)
- Binding met cofactor: er is een conformatieverandering (verandering van vorm) nodig
waardoor de liganden aan het eiwit kunnen binnen
Modulatie
Het vermogen van een proteïne om te binden aan een ligand wordt beïnvloed door 2
werkingsmechanismen:
- Een wijziging van de bindingsmogelijkheden van ligand aan receptor
- Een wijziging van proteïne activiteit
Soorten wijzigingen:
Een cofactor is noodzakelijk om
een eiwit te activeren.
Een modulator is een bijkomende
factor die de activiteit van een eiwit
kan beïnvloeden, het is niet
essentieel.
,Chemische modulatoren zijn chemische stoffen die binden aan proteïnen en
bindingsmogelijkheden of activatie wijzigen (kan bv. ook volledige inactivatie zijn), zij nemen
de plaats van een ligand in. Er zijn verschillende chemische modulatoren:
- Antagonisten - inhibitoren → verlaagt de activiteit van een proteïne bv. binden en
geen respons veroorzaken
- Competitieve inhibitoren - reversibele antagonisten → competitie met normaal ligand
voor bindingsplaats. De mate van inhibitie is afhankelijk van:
- Concentratie inhibitor en conc ligand → conc ligand ↗, inhibitie ↘
- Affiniteit van de proteïne voor de inhibitor en voor de ligand
Er bestaan ook irreversibele antagonisten (komen niet meer los van proteïne). De
concentratie van het ligand verhogen heeft hier dus geen zin. Competitieve
inhibitoren kunnen ook goede effecten hebben bv bij geneesmiddelen.
- Allosterische modulatoren - antagonisten (allosterische inhibitie) of activatoren
(allosterische activatie) → zij binden reversibel op een andere plek dan de normale
bindingsplaats, hierdoor zal er een conformatieverandering zijn. Een activator
verandert het eiwit positief, een inhibitor negatief (het ligand kan niet meer binden).
- Covalente modulatoren → functionele groepen die covalent binden aan het proteïne
en zo de eigenschappen van de proteïne wijzigen (inhiberen of activeren). Bv.
fosfaatgroep, fosforylatie: wanneer een ligand bindt aan de receptor kan het
intracellulair zorgen voor fosforylatie van de receptor waardoor de receptor
geactiveerd wordt.
Fysische modulatoren zijn de temperatuur en pH-waarde. De temperatuur is zeer belangrijk
voor de activiteit van een eiwit.
↳ Homeostase: als we koorts hebben wordt onze lichaamstemperatuur verhoogd, dit is om
de bacteriën die niet tegen een hoge temperatuur kunnen te bestrijden. Te hoge temperatuur
is ook niet goed, dit zorgt voor denaturatie van eiwitten.
Regulatie van respons
We kunnen een respons reguleren door de regulatie van de concentratie aan proteïnen of
liganden in het lichaam.
Als de concentratie aan proteïnen omhoog gaat, kunnen er meer bindingen plaatsvinden,
omgekeerd ook → up- en down-regulation.
Als de concentratie aan liganden omhoog gaat, kunnen er ook meer bindingen gebeuren.
Hier zit wel een limiet op, als de concentratie liganden hoger is dan die aan proteïnen, is er
saturatie.
,Hoofdstuk 3 - Compartimentatie: cellen en
weefsels
Functionele lichaamscompartimenten
Intracellulaire vloestof = geel = ICF
Extracellulaire vloeistof = paars = ECF
ECF bestaat uit:
- Interstitiële vocht
- Plasma = het vloeibare gedeelte van het bloed
Zij bepalen samen het milieu interieur van het lichaam
De wand van bloedvaten is opgebouwd uit endotheelcellen.
Tussen deze endotheelcellen zitten spaties (gele afgeplatte
cellen). Zo is er makkelijk verplaatsing tussen plasma en
interstitiële vloeistof (stippellijn). Tussen ECF en ICF is er
moeilijk uitwisseling mogelijk (volle lijn), hiervoor moet er
transport gebeuren over de celwand.
Bepaalde organen staan in rechtstreeks contact met de buitenwereld. Bv. de lucht die in
onze longen komt, komt rechtstreeks van de buitenwereld.
Biologische membranen
Functies van biologische membranen:
- Fysische isolatie → barrière vormen (bescherming)
- Communicatie tussen binnenkant en buitenkant cel
- Uitwisseling met omgeving
- Structuur → kan hechten aan cytoskelet, andere cellen of matrixen
Het membraan bestaat uit:
- Lipiden → fosfolipide dubbellaag (fosfolipide = fosfaatgroep + 2 vetzuren)
- Cholesterol
- Eiwitten
- Koolhydraatketens (vingerafdruk cel)
Het aandeel aan proteïnen en lipiden kan verschillen van membraan tot membraan. Als een
membraan een goede isolatie moet vormen, zullen er meer lipiden aanwezig zijn. Als de cel
instaat voor bv. de productie van ATP zullen er meer proteïnen aanwezig zijn.
Er zijn verschillende soorten membraanproteïnen ⚑:
- Lipide-verankerde membraanproteïnen: het eiwit is verankerd aan het membraan. Ze
zijn covalent gebonden aan vetzuurstaarten.
, - Transmembranaire membraanproteïnen: doorheen het celmembraan. Staan in voor
het transport door het celmembraan. Vaak 7 of 12 transmembranaire segmenten
(segmenten zijn 20-25 AZ en niet-polair). Deze proteïnen maken niet-covalente
bindingen met fosfolipiden om ze te verankeren. Extracellulair vinden we
koolhydraten, intracellulair fosfaatgroepen.
- Perifere membraanproteïnen: liggen aan de buitenkant van het membraan (kan
intracellulair of extracellulair zijn). Ze zijn gehecht aan transmembranaire proteïnen of
aan polaire koppen van fosfolipiden. Het zijn enzymes en structurele bindingseiwitten
die aan het cytoskelet hechten zodat het vorm krijgt.
Membraan koolhydraten zijn vaak suikers. Ze kunnen een … vormen:
- Glycocalyx - externe zijde: beschermende laag rond de cel.
- Glycoproteïne - binden aan membraanproteïnen: spelen belangrijke rol bij immuniteit,
zorgen voor afweerreacties. Kunnen antigenen zijn die door antilichamen verkend
kunnen worden. Bepaald ook je bloedgroep: aan de rode bloedcellen zijn er
glycoproteïnen aanwezig, zij bepalen je bloedgroep.
- Glycolipide - binden aan membraanlipiden
De functies van koolhydraten zijn:
- Immuunrespons
- Celherkenning
- De vorm van onze cel mee bepalen
