Samenvatting Fysiologie A (1051FBDDIE)

BASISBEGRIPPEN SCHEIKUNDE EN FYSICA

1. DIFFUSIE
In gasmengsel of vloeistof: concentratieverschillen vervagen in f(tijd) ➔ thermische bewegingen van moleculen

- DIFFUSIE = transport van zone met HOGE concentratie → LAGE concentratie (➔ volgens DIFFUSIE-principe)
o Bulk-transport: via bloedbaan → laatste cruciale stap = diffusie via interstitieel vocht
o Afvalstoffen: via diffusie naar het bloed Ons lichaam is gecompartimenteerd
o Intracellulair transport: diffusie van cel naar cel - Intracellulair
- DIFFUSIE = resultaat van willekeurige bewegingen van moleculen; atomen en ionen - Bloedvaten
o Bewegingssnelheid omgekeerd evenredig met afmeting - Interstitium → ruimte tussen de cellen
o Moleculen botsten constant met elkaar  Diffusie belangrijk op/in deze plaatsen
o Botsingen induceren richtingsveranderingen  Van elkaar gescheiden door
membranen ➔ permeabiliteit
DIFFUSIEPRINCIPE
Bestaat uit
- Watertank met centrale scheidingswand
- 1 v beide compartimenten bevat opgeloste stof
Scheidingswand wegnemen ➔ door thermodynamische beweging, aantal moleculen naar andere
compartiment
- Initieel meer mol van Li → Re dan omgekeerd
- °in beide helften evenveel opgeloste partikels
- Overschrijding van beide richtingen gelijk
Wet van Fick
- Q door diffusie  wanneer A van diffusiegebied en C 
- Q is omgekeerd evenredig met de afstand waarover diff gebeurt
- Optimalisatie van diffusie in biologische systemen door
o Diffusie-opp te vergroten (bv nier met veel nefronen)
o Afstand waarover diff gebeurt te verkleinen (heel klein
maken van cellen)
- Zeer efficiënt voor ZEER KORTE afstand (nm – 10-30 μm)
o Neuronen → neurotransmitters
o Glucose-opname uit kleinste bv
- Over grote afstand ➔ diff veel trager
o Grote, ingewikkelde organismen ➔ BVstelsel voor
bulktransport
- In de cel = diff zeer belangrijk
o Max dikte 100μm
o Celafmeting muis = olifant


2. OSMOSIS EN FILTRATIE
In een oplossing
- Verplaatst de opgeloste stof een deel van de H2O moleculen
- Worden sommige H2O mol gebonden op de opgeloste stof
- Is de H2O lager dan “puur water”
- Bij diffusie ook diff van H2O: van plaats van hoge H2O → lage H2O
- De diff richting voor H2O <-> diff richting voor de opgeloste stof

PRINCIPE VAN PERMEABILITEIT
Bestaat uit
- U-vormige buis met daarin membraan
- Membraan is permeabel voor water maar NIET voor de opgeloste stof
- = SEMI-PERMEABELE membraan
- Li buis = water
- Re buis = water + opgeloste stof
Poriën bevatten “puur” H2O, er komst een diff opgang van Li → Re
- Druk in de poriën , druk buiten de poriën =
- Door drukverschil → H2O vloeien van puur gebied naar opgeloste stof + H2O
- OSMOSE = transport van water door semipermeabele wand
- Vloeistofniveau aan één zijde van het membraan 

, - “de opgeloste stof trekt het water aan” opgeloste stof ➔ diff van water

Gebruiken van druk
- H2O kan door de poriën geduwd worden ➔ vloeistofdruk aan een membraanzijde
- (kracht op piston), duwt H2O terug door de poriën ➔ drukverschil thv de poriën wordt omgekeerd
- Hoge druk → lage druk
- FILTRATIE = transport van H2O door een semipermeabele membraan onder de invloed van drukverschillen
- Dit kost energie!
- Piston in het lichaam = bloeddruk (pompen hart)

Vloeistofdruk in H2O = hydrostatische druk (HD)
- Men kan bepalen hoe groot de druk moet zijn op de piston om gelijke niveaus te krijgen
- = druk nodig om vloeistoftransport te beletten
- = OSMOTISCHE DRUK van de oplossing
- Osmotische druk  op basis van  partikels
- H2O wordt “aangetrokken/getransporteerd” naar plaats waar osmotische druk hoger is
- ISO-OSMOTISCHE DRUK = 2 stoffen met eenzelfde osmotische kracht, zelfde capaciteit om water aan te trekken
- HYPEROSMOTISCH = oplossing met de hoogste OD tov die met de laagste OD, omgekeerd is dit HYPO-OSMOTISCH

DRUK = kracht/oppervlak (1 pascal = 1 N/m²) = mmHg (fysiologie)

OSMOLARITEIT = beschrijft de osmotische eigenschappen van een oplossing = totaal aantal moles van opgeloste moleculen of ionen in 1 liter
van de oplossing, uitgedrukt als osmol/liter (≈ molariteit)
- Gerelateerd aan de TOTALE concentratie van “osmotisch actieve partikels”
o Oplossing van 1 millimol glucose/liter = osmolariteit van 1milliosmol/liter NaCl splitst in Na+ en Cl- ➔ 2 actieve
partikels
- Iedere milli-osmol aan opgeloste deeltjes draagt bij aan de OD voor +/- 18mmHg
- Osmolariteit van lichaamsvochten = 280-295 milliosmol/li

OSMOLALITEIT = totaal aantal opgeloste moleculen of ionen per kg H2O (<-> li zoals bij osmolariteit)
- Verschil tussen osmolaliteit en osmolariteit bij lichaamsvochten <1%
- Verwaarloosbaar voor fysiologie

Wanden van capillairen hebben poriën
- Staan filtratie toe
- HD in de capillairen > druk in weefselvocht tussen de cellen ➔ diff richting is naar buiten toe (uit de capillairen) ➔ FILTRATIE
- Bloedplasma bevat een groter aantal opgeloste moleculen
o Kunnen niet door cap (opgeloste stof concentratie in bloed) Zwelling = gevolg van destabiliteit in
o OD in bloedplasma > OD weefselvocht inkomend en uitkomend vocht
o ➔ aantrekken interstitieel vocht NAAR de bloedbaan door OSMOSE
- Vochttransport door FILTRATIE <-> OSMOSE

Celmembranen
- Waterdoorlaatbaar Uitgedroogde paarden
- Membraan is gigantische en varieert constant van vorm (voorbeeldverhaal)
- Vormen een effectieve barrière tegen vrije uitwisseling van vele opgeloste stoffen
- Heel veel water geven in
- H2O transport door membraan ➔ OSMOSE (door aquaporiën)
korte tijd
- Bevatten proteïne-kanalen die specifiek doorgankelijk zijn voor H2O = aquaporiën - Beginnen bloed te
o Aantal van deze buisjes kan variëren onder hormonale invloed ➔ plassen (rode urine)
regeling permeabiliteit van het membraan - RBC nemen heel veel
- H2O kan ook diffunderen doorheen het membraan, los van de aquaporiën water op in korte tijd ➔
- Membraan is flexibel barsten open➔
o Kan niet weerstaan aan vervorming hemoglobine komt in
urine terecht ➔ rode
o Wanneer osmolariteit binnen of buiten de cel wijzigt ➔ cellen krimpen of zwellen
urine
- Plantecel = stevige wand
o HD in de cel > buiten de cel ! belang hyper,iso en hypo-
o Dit drukverschil = turgor osmotisch kennen

,3. WATER
- 70% van het lichaamsgewicht is water
- 99% v/d moleculen H2O moleculen
- Hoog smelt en kookpunt
- Enigste molecule die “vast”, “vloeistof” en “gas” kan zijn bij aardse temperaturen
- Een dipool, verbindingen tussen O2 en H2 zijn POLAIR
- O2 kleine overmaat aan negatieve ladingen
- Beide H-atomen lichtjes positief
- Kan grote hoeveelheden warmte-energie opnemen/afgeven ➔ belangrijk voor stabilisatie van lichaamstemperatuur
- Water evaporatie = effectieve manier om systemen te behoeden van oververhitting
water als oplosmiddel
- Kan het hoogst aantal verschillende substanties oplossen (belangrijke rol in chemische reacties in organismen)
- Lichaamsvochten in/buiten de cel = waterige oplossingen met ZEER VEEL opgeloste partikels
- ! dipoolstructuur
- Ionaire stoffen lossen goed op in water
- Ionen met watermantel = gehydrateerd
- Veel niet-polaire bindingen ➔ slecht oplosbaar
- Water GEEN goed oplosmiddel voor alle verbindingen in lichaam
- Polair = hydrofiel = houden van water ➔ hydrofiele gebieden naar buitenkant van het membraan gericht
- Niet-polair / apolair = hydrofoob = stoten water af ➔ hydrofobe gebieden naar binnenkant van het membraan gericht

CELLEN EN WEEFSEL S

1. TRANSPORT DOOR MEMBRANEN
Bestaan van concentratieverschillen tussen de cel en het extracellulaire
Door iets in elkaar te steken in de cel
vocht ➔ transportmechanismen (≠ diffusie)  °1 osmotisch partikel
- Passief (kost geen energie)  osmotische druk, verlies water in cel
- Actief (kost energie) Aparte openingen nodig om door de openingen te passen (IKEA kast)

PASSIEF TRANSPORT
Gestuurd door
- Concentratiegradiënten (osmose, diffusie)
- Elektrische krachten ➔ kan potentiële energie vrijkomen gedurende proces
3 mechanismen
- Diffusie doorheen lipiden ‘bi-layer’
o Vetoplosbare substanties lossen zich op in membraan
o Dringen verder door, door diffusie
o Bv steroïden, vetzuren, …
- Diffusie door met water gevulde proteïnekanalen (= ionenkanalen)
o Ionen en moleculen binden H2O door elektrische krachten
o Hydrofiele stoffen = kunnen de waterfase niet verlaten en oplossen in vetfase
o Ionenkanalen = met H2O gevulde tunnels dwars doorheen membraan = vervoer hydrofiele
substanties
o Meeste kanalen laten enkel ionen transport toe
o Nauwe kanalen = nauw (<-> gap-junctions)
o Transport bepaald door lading en concentratieverschillen (binnen-buiten cel) ➔ elektrochemische
gradiënt: geeft richting van passief transport aan
o Ionenkanaal is selectief
- Binding aan transportproteïnen; leiden de substantie doorheen de membraan → komt vrij aan de andere zijde
o Veel hydrofiele moleculen = te groot voor ionenkanalen ➔ door membraan na binding transporteiwit
o Binding aan TE ➔ configuratie-verandering ➔ gebonden molecule wordt naar andere zijde
geëxterioriseerd
o ➔ verbreken verbinding ➔ molecule diffundeert weg van membraan
o = “gefaciliteerde diffusie” = van hoge → lage, zonder energietoevoer
o Als alle eiwitten vol zitten dan is het volzet


Dragereiwitten VS diffusie
Drager-eiwitten Gewone diffusie
- Specifiek transport, bepaald eiwit bindt slecht aan - Transport is niet specifiek
bepaalde moleculen - Volgens concentratiegradiënt
- Gelimiteerde transport, verzadigbaar - Gn belemmering
- Kan belemmerd worden (transport) door competitie van
dragers = competitieve inhibitie ➔ andere stoffen
bezetten de eiwitten (bv medicatie)

, Water door membraan
- Ondanks polariteit kunnen H2O moleculen doorheen lipidenlaag diffunderen
- Ook via aquaporiën
- Celmembraan is ondoorlaatbaar en heeft een lage permeabiliteit voor de meeste substanties
- Celmembraan = SEMI-PERMEABEL membraan
- H2O diffundeert naar de zijde met de hoogste osmolariteit = waar de H2O concentratie het laagste is = osmosis
- Meeste membranen vrij doorgankelijk voor H2O → osmolariteit intra-en extracellulair zijn gelijk
- Wanneer een cel een eiwitmolecule opneemt volgt een hoeveelheid H2O → osmotische druk ≈, volume 
- Intracellulaire afbraak van moleculen → aantal osmotisch actieve moleculen  → wateraantrekking
- Synthese van macro-moleculen → aantal osmotisch actieve partikels  → H2O treedt uit, volume 
- Veranderingen in de extracellulaire OD laten cellen krimpen of zwellen
- Determinanten voor celvolume
o Osmolariteit van het extracellulaire vocht
o Aantal opgeloste partikels in de cel
- Bij celzwelling ➔ gecontroleerde uitstoot van K, Cl of taurine waardoor H2O volgt (osmo. V. extracellulaire vocht binnen nauwe
grenzen)
- Celmembraan = barrière, maar anorganische ionen kunnen toch doordringen (via kanalen)
- Cytosol: hoge concentratie opgeloste organische moleculen die NIET door het membraan kunnen
- Totale concentratie opgeloste stoffen is veel lager buiten de cel
- anorganische ionen cytosol < anorganische ionen extracellulair
- Constante aanvoer ionen in cel → H2O aantrekking door osmose → celzwelling → cellyse (barsten cel)
- Cellyse gebeurt toch niet
o Passieve ionen-lekkage naar binnen toe <-> actief ionentransport naar buiten toe
▪ Ionen worden door pompen binnengebracht, maar er zijn ook gaatjes in het membraan (zie wasbak)
waarlangs ionen kunnen lekken ➔ nooit te veel
o De totale anorganische ionen cytosol wordt daardoor op een constante concentratie gehouden
o Membraan-ionenpompen: bel in voorkomen cellyse
o Ionenpompen → evenredige verdeling van ionen langs beide zijde van het membraan = bel voor de elektrische
eigenschappen
o Isotoon = oplossing die het celvolume niet verandert
o Hypotoon = oplossing die het volume doet toenemen (explosie)
o Hypertoon = oplossing die het volume doet afnemen (implosie)
o Wanneer de opgeloste stof zeer snel kan diffunderen ≠ isotoon


ACTIEF TRANSPORT
Vergt bijkomende energie (ATP)
Nier = niet aanpasbare zeef
- Energie laat toe een substantie tegen de gradiënt in te transporteren
- Veel stoffen in primaire urine die
- Lagere → hogere
nog handig zijn
- Met behulp van dragereiwitten
- Heropnemen uit primaire urine
- Zijn ook specifiek en kunnen verzadigd worden en zijn competitie onderhevig
(bv glucose)
- Kunnen transport doen tegen de gradiënt in → pompen, vergt bijkomende energie
Gebruik van de energie - Secundair actief transport
- PRIMAIR actief transport
o Energie komt vrij na hydrolyse van ATP door transporteiwit
o Deel van energie voor transport
- SECUNDAIR actief transport Zie tekening buizen nier (cursus!)
o Energie-vergend transport wordt gekoppeld aan gelijktijdig transport van ion
o In richting die potentiële energie van ion reduceert
o Transportproteïne gebruikt deel van de energie die simultaan vrijkomt
CM bevat veel transportproteïnes die ionen doorheen membraan stuwen via primair actief transport (bv.
Na+ uit cel)
- Na+/K+ - pomp
o 3 ladingen Na+ naar buiten en 2 ladingen K+ naar binnen
o Na+ van laag → hoog, energie 
o Binnenzijde cel – geladen, meer energie nodig om + geladen deeltjes weg te doen
o Na+ uit de cel → potentiële energie van het ion, die vrij komt wanneer Na+ terug IN de cel komt
o Terugvloei Na+ via drager-eiwitten = meest voorkomende energie bron voor SAT
o Cel behoudt een laag Na+ intracellulair door de ATP pomp die Na+ uit de cel pompt
o Na+ uit de cel zetten = kost energie
o Na+ terug in de cel stromen = vrijkomen energie
Het passieve deel van de SAT bestaat uit verschillende soorten porters
- UNIPORTER = drager-eiwit dat slechts één soort molecule of ion transporteert
- CO-TRANSPORTER = drager-eiwit dat tegelijkertijd verschillende types ionen of moleculen transporteert
- SYMPORTER = wanneer het transport van de verschillende ionen of moleculen in dezelfde richting gebeurt
- ANTIPORTER = wanneer het transport van de verschillende ionen of moleculen in tegenovergestelde richting gebeurt