Inleiding
• Celtheorie (Robert Hooke)
o Elk organisme bestaande uit cellen is in leven
o Cellen zijn primaire bouwstenen voor structuur en functie van organismen
• Alle structuren zijn belangrijk om de functie van een organisme te begrijpen
o Op basis van de samenstelling van spieren en organismen kan de functie bepaald
worden
• Drie belangrijke compartimenten aan cellen
o Intracellulair milieu
o Intercellulair milieu (bloed, vocht…)
▪ Aanvoer zuurstof, nutriënten en hormonen, afvoer afvalstoffen
▪ Uitwisselingsstructuren aanwezig
• Longen/kieuwen, nieren, huid(barrière), lever…
o Extracellulair milieu
Homeostase
• La fixeté du milieu intérieur est la condition de la vie libre (Claude Bernard)
o Het geheel van processen, die voor het leven essentiële omstandigheden constant houdt
o Het inwendig niveau moet constant gehouden worden om vrij te kunnen leven in een
constant veranderende omgeving
▪ Dieren ondergaan adaptaties om homeostase te kunnen handhaven
o Omgeving is meestal vijandig
▪ Temperatuur, zoutgehalte, schommelingen, glucosegehalte, osmotische druk,
ionenconcentratie…
o Cellen zijn eenheid van leven (celtheorie) dus moeten ten allen tijden in stand gehouden
worden, of organisme sterft
• Grafiek: Limieten aan homeostase
o X-as: perfect dier in homeostase
o Y-as: gezondheid
o Compensatiefase = als afwijking van
omstandigheden te groot wordt. Als
compensering extra mechanismen inschakelen.
o Limiet = break down fase = verstoorde toestand
→ er beginnen problemen te ontstaan. Dier gaat
reparatie mechanismen aanzetten, eiwitten
herstellen → kost veel energie!
o Ziektetoestand = falen → orgaanfalen,
organisme wordt ziek en als dat zich ver zet →
dood
o Voorbeeld: in heel warme zomer is er massale vissterfte
▪ Oplosbaarheid zuurstof lager, meer bacteriegroei, meer nood aan energie…
▪ hoge temp in water en zo minder oplosbaarheid van zuurstof in water (te laag) en
temperatuur gaat mee in de omgeving (ectotherm dier) → sneller metabolisme → meer
1
, stoffen afbreken → ammoniak uitstoten → toxisch. Wildgroei van bacteriën die ook nog
eens zuurstof gebruiken → nog minder zuurstof. En gestegen metabole snelheid → meer
voedsel nodig → en nog eens meer zuurstof. = Opstapeling en zit aan limiet van
regulatiemechanisme (vooral in kleine vijvers)
o Conformers
▪ Gaan niet reguleren
▪ Gaan intern extracellullair milieu (bloed, hemolymfen) laten variëren met de
externe omgeving vb zout in externe omgeving verandert dan gaat zout binnenin
conform mee veranderen
▪ Nemen inwendig de externe eigenschappen over
▪ Bepaalde invertebraten doen dat (hemolymfen laten variëren met externe
omgeving
▪ Alle koudbloedigen zijn conformer
o Regulators
▪ Fysiologische processen zorgen voor constante omstandigheden
▪ Heeft zijn grenzen -> nadien overgaan tot conformeren -> leid tot dood
▪ Hoe verder geëvolueerd hoe beter regulerend
• Niet altijd voordelig: inwendige tolerantie zeer klein
▪ Warmbloedige dieren reguleren heel strikt (vogels en zoogdieren)
• Rode lijn geeft aan waar de limieten zitten
• Inwendige tolerantie is kleiner bij regulator dan bij conformer → conformer kan met
bredere grenzen omgaan. Regulator gaat bij een kleine afwijking sneller in de
problemen komen
▪ Sommige organismen zijn partiële regulators
• Strandkrab: gaat tot bepaalde hoogte reguleren en nadien conformeren
-> partiële regulator
o Leeft in getijdenzone -> veel schommelingen in zoutgehalte
• Spinkrab leeft in open zee
o Zoutgehalte constant (35g/l) -> conformer
▪ Ionenconcentraties en osmolariteit extracellulair niveau
= extern milieu
▪ Geen overbodig energieverlies
o Feedbacksysteem voor controle
▪ Sensorische informatie gebruikt als input voor controle van processen
▪ Voorbeeld: controle van hormoonsecretie door negatieve feedback
2
, • Sensor kan hormoon uitsturen om wijzigingen af te remmen om
overvloed aan correctie te voorkomen
▪ Vaak gebasseerd op hormoonsystemen
• Endocriene cel die hormoon produceert gaat naar een doelcel
(stimulerende actie) doel cel reageert door een tweede hormoon te
gaan vrijstellen en geeft negatieve feedback aan endocriene cel
(=negatief feedbacksysteem) → om overstimulatie te vermijden
(=homeostase) zodat eerste endocriene cel niet te veel hormoon
produceert
Rol van water in het leven
• Oorsprong van voortbestaan van leven
• Belangrijkste bestandsdeel in cellen (60-90% van alle organismen)
• Specifieke eigenschappen -> waterstofbruggen
• Densiteitafhankelijk fenomeen in meren
o Specifieke eigenschappen -> unieke temperatuursafhankelijkheid van densiteit
▪ Hou kouder hoe lager de densiteit met 4°C is hoogste densiteit
o Bovenste laag wordt ondergeven aan omstandigheden
▪ Tot 4°C ligt warmste laag vanboven
▪ Onder 4°C komen er turnover momenten
• IJs heeft lagere densiteit -> komt bovenaan te liggen
• Proces tijdens herfst → ? Bovenste waterlaag koelt af en wordt 4 graden en zakt
naar beneden en zo komt de volgende laag naar boven, koelt af en zakt ook
naar beneden = circulatiesysteem. Bij wissel van seizoenen krijg je een turnover
→ Alle lagen veranderen → veel zuurstof → nutriënten → goed voor leven in
het water. Grote meren doen 2x jaar een turnover.
• Winter: koudste laag bovenaan = ijs en daaronder iets warmere lagen van 4
graden.
• Hoge oppervlaktespanning
o Water zal altijd een klein boogje vormen
o Bepaalde dieren kunnen hierdoor op het water leven (schaatsrijders, schrijvertjes…)
• Water als goeie solvent
o Vorming watermantels rond ionen -> makkelijk oplossen
o Vrije watermoleculen kunnen opgeraken -> geen waterstofmantels meer -> neerslag
o Voorbeeld Dode zee (meer dan 10x hogere concentratie) → zoutneerslag
• Hoge soortelijke warmte/ specifieke warmtecapaciteit
o Water kan veel energie opnemen zonder sterke temperatuursveranderingen
• Hoge verdampingswarmte
o Weinig zweet nodig om veel warmte te verliezen
• Lage viscositeit
o Weinig weerstand tegen schuivingen
o Interessant voor bloed → moet door capillairen.
• Neemt deel aan chemische reacties
o Hydrolyse reacties of condensatie. Hydrolyseren = stoffen splitsen, condenseren =
samenvoegen
3
, Bij het zoeken naar buitenaards leven wordt eerst de aanwezigheid van water onderzocht
Structuur en functie van membranen
• Alles wordt in compartimenten gesplitst door membranen
o Barrière tussen intra- en extracellulair milieu
• Juncties: specialisaties kunnen zorgen voor oppervlaktevergrotingen
• Vloeibaar-mozaïekmodel
o Lipide stoffen = lossen goed op in lipide = lipofiel (apolaire stoffen lossen goed op in een
lipide omgeving)
▪ Lipofiele stoffen zijn hydrofoob, zitten niet graag in water.
o Hydrofiel = stoffen die goed oplossen in water (polaire stoffen lossen goed op in water)
▪ Glucose is hydrofiel en polair
o 8-10nm dik
o Doorlaatbaar voor apolaire stoffen niet voor polaire stoffen
▪ Fosfolipidedubbellaag
• Polaire kop en apolaire vetzuurstaarten
o Verzadigde vetzuren (vb boter)
▪ Dichte stapeling -> stijfheid van membraan
▪ Zorgt dat membraan lipide wordt.
o Onverzadigde vetzuren (vb olie)
▪ Werkt gelijktijdig met verzadigde vetzuren
▪ Verhogen van fluïditeit -> vloeibaarheid membraan
• Ingebedde eiwitten in dubbellaag
o Cholesterol
▪ Maakt van onverzadigd verzadigd -> reduceren van
fluïditeit en permeabiliteit
▪ Ook belangrijk
o = transporters of communicatiereceptoren.
• Glycoproteïnen
• Efficiënte barrière voor wateroplosbare moleculen
o Flexibel en laterale verplaatsing van fosfolipiden
o Permeabiliteit
▪ Membraan bestaat uit lipiden, apolaire en hydrofobe stoffen. Polaire stoffen
kunnen niet zomaar oplossen in fosfolipidendubbellaag → specifieke transporter
voor nodig.
▪ Afhankelijk van een aantal factoren
• Lipofiliteit, apolariteit en grootte van moleculen
o Hoe lipofieler, hoe gemakkelijker doorheen het membraan
▪ Meetbaar door experiment in olie-water mengsel
▪ Hoe lipofieler, hoe giftiger -> toxiciteit van lipofiele
chemicaliën = narcotica -> verstoren integriteit en
functie van membranen
o Apolair is makkelijker dan polair.
• Membraansamentsellingen: type fosfolipiden, cholesterolgehalte…
4
• Celtheorie (Robert Hooke)
o Elk organisme bestaande uit cellen is in leven
o Cellen zijn primaire bouwstenen voor structuur en functie van organismen
• Alle structuren zijn belangrijk om de functie van een organisme te begrijpen
o Op basis van de samenstelling van spieren en organismen kan de functie bepaald
worden
• Drie belangrijke compartimenten aan cellen
o Intracellulair milieu
o Intercellulair milieu (bloed, vocht…)
▪ Aanvoer zuurstof, nutriënten en hormonen, afvoer afvalstoffen
▪ Uitwisselingsstructuren aanwezig
• Longen/kieuwen, nieren, huid(barrière), lever…
o Extracellulair milieu
Homeostase
• La fixeté du milieu intérieur est la condition de la vie libre (Claude Bernard)
o Het geheel van processen, die voor het leven essentiële omstandigheden constant houdt
o Het inwendig niveau moet constant gehouden worden om vrij te kunnen leven in een
constant veranderende omgeving
▪ Dieren ondergaan adaptaties om homeostase te kunnen handhaven
o Omgeving is meestal vijandig
▪ Temperatuur, zoutgehalte, schommelingen, glucosegehalte, osmotische druk,
ionenconcentratie…
o Cellen zijn eenheid van leven (celtheorie) dus moeten ten allen tijden in stand gehouden
worden, of organisme sterft
• Grafiek: Limieten aan homeostase
o X-as: perfect dier in homeostase
o Y-as: gezondheid
o Compensatiefase = als afwijking van
omstandigheden te groot wordt. Als
compensering extra mechanismen inschakelen.
o Limiet = break down fase = verstoorde toestand
→ er beginnen problemen te ontstaan. Dier gaat
reparatie mechanismen aanzetten, eiwitten
herstellen → kost veel energie!
o Ziektetoestand = falen → orgaanfalen,
organisme wordt ziek en als dat zich ver zet →
dood
o Voorbeeld: in heel warme zomer is er massale vissterfte
▪ Oplosbaarheid zuurstof lager, meer bacteriegroei, meer nood aan energie…
▪ hoge temp in water en zo minder oplosbaarheid van zuurstof in water (te laag) en
temperatuur gaat mee in de omgeving (ectotherm dier) → sneller metabolisme → meer
1
, stoffen afbreken → ammoniak uitstoten → toxisch. Wildgroei van bacteriën die ook nog
eens zuurstof gebruiken → nog minder zuurstof. En gestegen metabole snelheid → meer
voedsel nodig → en nog eens meer zuurstof. = Opstapeling en zit aan limiet van
regulatiemechanisme (vooral in kleine vijvers)
o Conformers
▪ Gaan niet reguleren
▪ Gaan intern extracellullair milieu (bloed, hemolymfen) laten variëren met de
externe omgeving vb zout in externe omgeving verandert dan gaat zout binnenin
conform mee veranderen
▪ Nemen inwendig de externe eigenschappen over
▪ Bepaalde invertebraten doen dat (hemolymfen laten variëren met externe
omgeving
▪ Alle koudbloedigen zijn conformer
o Regulators
▪ Fysiologische processen zorgen voor constante omstandigheden
▪ Heeft zijn grenzen -> nadien overgaan tot conformeren -> leid tot dood
▪ Hoe verder geëvolueerd hoe beter regulerend
• Niet altijd voordelig: inwendige tolerantie zeer klein
▪ Warmbloedige dieren reguleren heel strikt (vogels en zoogdieren)
• Rode lijn geeft aan waar de limieten zitten
• Inwendige tolerantie is kleiner bij regulator dan bij conformer → conformer kan met
bredere grenzen omgaan. Regulator gaat bij een kleine afwijking sneller in de
problemen komen
▪ Sommige organismen zijn partiële regulators
• Strandkrab: gaat tot bepaalde hoogte reguleren en nadien conformeren
-> partiële regulator
o Leeft in getijdenzone -> veel schommelingen in zoutgehalte
• Spinkrab leeft in open zee
o Zoutgehalte constant (35g/l) -> conformer
▪ Ionenconcentraties en osmolariteit extracellulair niveau
= extern milieu
▪ Geen overbodig energieverlies
o Feedbacksysteem voor controle
▪ Sensorische informatie gebruikt als input voor controle van processen
▪ Voorbeeld: controle van hormoonsecretie door negatieve feedback
2
, • Sensor kan hormoon uitsturen om wijzigingen af te remmen om
overvloed aan correctie te voorkomen
▪ Vaak gebasseerd op hormoonsystemen
• Endocriene cel die hormoon produceert gaat naar een doelcel
(stimulerende actie) doel cel reageert door een tweede hormoon te
gaan vrijstellen en geeft negatieve feedback aan endocriene cel
(=negatief feedbacksysteem) → om overstimulatie te vermijden
(=homeostase) zodat eerste endocriene cel niet te veel hormoon
produceert
Rol van water in het leven
• Oorsprong van voortbestaan van leven
• Belangrijkste bestandsdeel in cellen (60-90% van alle organismen)
• Specifieke eigenschappen -> waterstofbruggen
• Densiteitafhankelijk fenomeen in meren
o Specifieke eigenschappen -> unieke temperatuursafhankelijkheid van densiteit
▪ Hou kouder hoe lager de densiteit met 4°C is hoogste densiteit
o Bovenste laag wordt ondergeven aan omstandigheden
▪ Tot 4°C ligt warmste laag vanboven
▪ Onder 4°C komen er turnover momenten
• IJs heeft lagere densiteit -> komt bovenaan te liggen
• Proces tijdens herfst → ? Bovenste waterlaag koelt af en wordt 4 graden en zakt
naar beneden en zo komt de volgende laag naar boven, koelt af en zakt ook
naar beneden = circulatiesysteem. Bij wissel van seizoenen krijg je een turnover
→ Alle lagen veranderen → veel zuurstof → nutriënten → goed voor leven in
het water. Grote meren doen 2x jaar een turnover.
• Winter: koudste laag bovenaan = ijs en daaronder iets warmere lagen van 4
graden.
• Hoge oppervlaktespanning
o Water zal altijd een klein boogje vormen
o Bepaalde dieren kunnen hierdoor op het water leven (schaatsrijders, schrijvertjes…)
• Water als goeie solvent
o Vorming watermantels rond ionen -> makkelijk oplossen
o Vrije watermoleculen kunnen opgeraken -> geen waterstofmantels meer -> neerslag
o Voorbeeld Dode zee (meer dan 10x hogere concentratie) → zoutneerslag
• Hoge soortelijke warmte/ specifieke warmtecapaciteit
o Water kan veel energie opnemen zonder sterke temperatuursveranderingen
• Hoge verdampingswarmte
o Weinig zweet nodig om veel warmte te verliezen
• Lage viscositeit
o Weinig weerstand tegen schuivingen
o Interessant voor bloed → moet door capillairen.
• Neemt deel aan chemische reacties
o Hydrolyse reacties of condensatie. Hydrolyseren = stoffen splitsen, condenseren =
samenvoegen
3
, Bij het zoeken naar buitenaards leven wordt eerst de aanwezigheid van water onderzocht
Structuur en functie van membranen
• Alles wordt in compartimenten gesplitst door membranen
o Barrière tussen intra- en extracellulair milieu
• Juncties: specialisaties kunnen zorgen voor oppervlaktevergrotingen
• Vloeibaar-mozaïekmodel
o Lipide stoffen = lossen goed op in lipide = lipofiel (apolaire stoffen lossen goed op in een
lipide omgeving)
▪ Lipofiele stoffen zijn hydrofoob, zitten niet graag in water.
o Hydrofiel = stoffen die goed oplossen in water (polaire stoffen lossen goed op in water)
▪ Glucose is hydrofiel en polair
o 8-10nm dik
o Doorlaatbaar voor apolaire stoffen niet voor polaire stoffen
▪ Fosfolipidedubbellaag
• Polaire kop en apolaire vetzuurstaarten
o Verzadigde vetzuren (vb boter)
▪ Dichte stapeling -> stijfheid van membraan
▪ Zorgt dat membraan lipide wordt.
o Onverzadigde vetzuren (vb olie)
▪ Werkt gelijktijdig met verzadigde vetzuren
▪ Verhogen van fluïditeit -> vloeibaarheid membraan
• Ingebedde eiwitten in dubbellaag
o Cholesterol
▪ Maakt van onverzadigd verzadigd -> reduceren van
fluïditeit en permeabiliteit
▪ Ook belangrijk
o = transporters of communicatiereceptoren.
• Glycoproteïnen
• Efficiënte barrière voor wateroplosbare moleculen
o Flexibel en laterale verplaatsing van fosfolipiden
o Permeabiliteit
▪ Membraan bestaat uit lipiden, apolaire en hydrofobe stoffen. Polaire stoffen
kunnen niet zomaar oplossen in fosfolipidendubbellaag → specifieke transporter
voor nodig.
▪ Afhankelijk van een aantal factoren
• Lipofiliteit, apolariteit en grootte van moleculen
o Hoe lipofieler, hoe gemakkelijker doorheen het membraan
▪ Meetbaar door experiment in olie-water mengsel
▪ Hoe lipofieler, hoe giftiger -> toxiciteit van lipofiele
chemicaliën = narcotica -> verstoren integriteit en
functie van membranen
o Apolair is makkelijker dan polair.
• Membraansamentsellingen: type fosfolipiden, cholesterolgehalte…
4
