1. Inleiding
Wat is fysiologie? Fysiologische adaptatie: Indische gans kan heel hoog
Studie van de levende wezens vliegen dankzij een hogere affiniteit voor O2 van Hb.
- Wisselen materie en E uit met omgeving -> Acclimatisatie: in de hoogte meer RBC + ↑
metabolisme longventilatie
- Krijgen stimuli van omgeving en reageren hierop
- Kennen een levenscyclus en groei Homeostase
- Kunnen zich aanpassen aan hun omgeving = Neiging van organisme om het inwendig milieu
constant te houden, geen statisch maar dynamisch
Dieren evenwicht.
- Heterotroof - Actieve voortbeweging
- Meercellig - Seksuele voortplanting Bernard: 2 milieu’s
- Flexibel celmembraan - Blastula stadium
- Inwendig milieu: extracellulair vocht (ECV) =
- Grote div in vorm en - Organisatie in cellen bloed + tussen cellen.
habitat en weefsels (uitz.
- Uitwendig milieu
Sponzen)
Studie van mechanische, fysische en biochemische
werkingsmechanismen.
Structuren bepalen functie -> sterke verbondenheid
met morfologie
Gegroeid van kwalitatieve naar kwantitatieve
wetenschap -> statistiek toepassen om bepaalde
processen in kaart te brengen.
Vergelijkende fysiologie: gelijken en verschillen
bekijken en algemeen geldende principes bekijken en
hoe soorten zich aanpassen Cannon: door negatieve
terugkoppelingsmechanismen
Fundamenteel onderzoek: onderzoek om iets te - Receptor → afferente weg
weten te komen, zonder een directe (medische) → controlecentrum →
toepassing. efferente weg → effector →
(+) of (-) effect op receptor.
Principle of the 3 R’s ~ proefdieren
- Replacement ~ kan je antwoorden vinden zonder
proefdieren? Samenwerking feedbackmechanismen
- Reduction ~ hoeveel heb je nodig voor een - Iets oplossen is (+) | homeostase = (-)
significant resultaat? - Synergetisch = werken versterkend
- Refinement ~ zo min mogelijk pijn en discomfort - Antagonistisch = tegenwerkend
- Redundant = zijn minder belangrijk -> enkel als
Fundamenten van de fysiologie backup of verfijning
Adaptatie vs acclimatisatie Communicatie
Adaptatie: aanpassing in de loop van de evolutie Tussen cellen: desmosomen en gap junctions
o.b.v omgeving -> ↑ overlevingssucces (neuronen en spieren).
Acclimatisatie: g Lange afstand: chemische signalen.
(Zie volgend hoofdstuk)
Morfologische verandering (adaptatie): zeepaardje
camouflage in wiervelden
Gedragsmatige adaptatie: stokstaartjes met hun buik
naar de zon voor opwarming na koude nacht
Fysiologie van dieren: van cel tot organisme
, Academiejaar 2022-2023 Laura van den End
2. Celfysiologie
Functionele organisatie van dierlijke cel Celmembraan
Fysiologie: bestudeert homeostatische mechanismen Bestaat hoofdzakelijk uit fosfolipiden (PL): glycerol,
→organismen overleven in veranderende omgeving. vetzuurketen, fosfaatgroep, hoofdgroep.
- Op verschillende niveau’s: eigenschappen v cellen Fysische eigenschappen w bepaald door aard PL en
en hun moleculen → werking van weefsels/ het voorkomen van sfingolipiden en cholesterol
organen! Cellen zijn dynamische eenheden (bepaalt viscositeit).
Cytoplasma w omgeven door een plasmamembraan, Vrije beweging of diffusie van lipiden ~ afh v T
complexe samenstelling ~ cytosol, organellen en - Hoge T: thermale Elipid > Einteractie → snelle laterale
cytoskelet. beweging
- PM: barrière met andere cellen en de ECM - Lage T: trage diffusie v lipiden binnen dubbellaag
- Ondoorgaanbaar voor grote moleculen - Bij normale [cholesterol]: ↑ viscositeit
- Selectief doorlaatbaa vr ionen + metabolieten. - Bij hoge [cholesterol]: ↓ intermolecular interacties
- Actief transport mogelijk ~ aangepast via tss PL → ↓ viscositeit -> ↓ Ttransitie
fysiologische processen
- Nodig voor communicatie tussen cellen en Dubbele PL scheidt 2 waterachtige compart. Hydro-
hun extracellulaire omgeving. fobe ruimte ertussen → membr ondoorlaatbaar voor:
geladen ionen en grote wateroplosbare moleculen.
Celorganellen en cytoskelet Ongeladen, polaire mol: wel membr doorkruisen,
Cytoskelet: behoudt celvorm en celmotiliteit permeabiliteit voor H2O is afh v lipide samenstelling.
- Bevat 4 eiwitfilamenten die in de cel radiëren
1. Intermediaire filamenten: polymeren v versch Membraan bevat ook membraaneiwitten
tetramere eiwitsubeenheden Perifere - niet covalent gebonden aan membraan
- Versterken celdelen onder trekspanning - Binden aan: hoofdgroepen van integrale via
(stress) ionische interacties + EC of cytoplasmatische
2. Microtubuli: polymeren gevormd uit hetero- delen van integrale.
dimeren van α en β tubuline ~ motorgrade - Vormen submembraneus of subcortical cytoskelet
beweging van cellulaire organellen.
- Kinesine: cellichaam → axon uiteinde = (-) Integrale
naar (+) kant = anterograde richting - Membraan overspannen of ingebed, lipide
- Dyneïne: axon uiteinde → cellichaam = (+) verankerd, bewegen traag in 1 laag, geen flipflop
naar (-) kant = retrograte richting - Belangrijk voor de communicatie tss cellen en
3. Dunne filamenten: helicale polymeren van transport doorheen membraan
globulair of G-actine. - ligand bindende receptor vr hormonen + nt
- Activeren door ATP → stabiele oligofreen -> - Adhesiemoleculen
fibreus of F-actine, deze zijn polair en hebben - Celvorm, groei/maturatie en migratie
dynamische groei en afbraak = tread milling - Zorgen voor transmembranair transport van
4. Dikke filamenten: dimeren van myosin = helical wateroplosbare substanties door
staart en globular hoofd → ATP hydro-lyseren = - Poriën en kanalen (passief)
motor waarlangs actine filamenten bewegen. - Transporters (faciliteren of koppelen transp)
- Assembleren in anti-parallelle paren en - Pompen (actief via ATP hydrolase)
vormen dikke myosine filamenten - Zijn amfipatische helices met hydrofiele en
- Bewegen als motor op F-actine hydrofobe delen
- Kunnen optreden als enzymen
Actine-myosine cytoskelet is ook belangrijk in - Ionenpompen (katalyseren hydrolyse ATP
andere cellen: - Vele Gpi - gelinkte eiwitten
- Fibroblasten - macrofagen; locomotie - Kunnen deelnemen aan intracellulaire signalering
- Neuronen: atonale uitgroei - Associëren met het cytoplasmatische opp
- Microvilli en epitheelcellen (apicale zijde): Bundels door covalent te binden aan vetzuren of
van actiefilamenten, samengehouden door ver- prenylgroepen
schillende cross-linking eiwitten zoals myosine I - Verankeren zo oplosbare eiwitten
Fysiologie van dieren: van cel tot organisme
, Academiejaar 2022-2023 Laura van den End
Epitheliale cellen - GCPR: integrale membraaneiwitten; gebruiken
Speciaal aangepaste cellen die een dynamische intermediairen
barrière vormen - Binding ligand aan GCPR: actief G-proteïne
- Gepolariseerd - apicaal en basolateraal PM → stimuleert enzym → katalyseert cAMP
- Hechte tight juncties vormen een dam synthese uit ATP → activatie kinase →
- Basolaterale membraan omgeven door basale laag fosforylatie doeleiwit.
- Apical membr: cilia, microvilli = brush border.
JUNCTIONELE COMPLEXEN
- Tight junctions: scheiden apicale van basolaterale
membraan + verhinderen transport tss de cellen
- Sterkte is afh v eiwitstrengen
- Adhering junctions: geven informatie over de aard
en nabijheid van naburige cellen
- Celcontacten door cadherines: binden met
cytolytische domeinen aan ankerproteïnen in
subcorticaal skelet -> hechten aan F-actine
filamenten
- Gap junctions: transport kleine moleculen via
hemikanlaen of connexons
- Desmosomen: linken extracellulaire domeinen van
cadherines en houden ze samen op bepaalde - Katalytische: 5 klassen
plaatsen, ankerproteïnen koppelen aan inter- - Binding = zelf enzym in complex
mediaire filamenten.
- Nucleaire: in cytosol of nucleus - ligand geact TF
Communicatie via chemische signalen
Cellen communiceren via chemische signalen die
binden aan receptoren.
4 types chemische signalen: amines; peptiden;
steroid hormonen; kleine moleculen (ionen, AZ, gas)
RECEPTOR CATEGORIËN
- Ligand gebonden ionenkanalen: gevormd door Transport water en opgeloste sto en
integrale membraaneiwitten -> signalisatie tussen Intracellular vocht (ICV): vloeistof in dierlijke cellen
elektrisch exciteerbare cellen Extracellulair vocht (ECV): bloedplasma, interstitial
- Binding = tijdelijke vocht en transcellulair vocht.
opening ~ Δ ionen-
permeabiliteit. Ionische balans van ECV en ICV zijn niet gelijk:
- [Na+]i < [Na+]e en [K+]i > [K+]e
Gelijke osmolariteit en electroneutraliteit
Fysiologie van dieren: van cel tot organisme
ff
, Academiejaar 2022-2023 Laura van den End
Membraan transport (passief) Transport van water
- Volgens [ ] en/of elektrochemische gradiënt Altijd passief ~ bepaald door osmotische en
- Ongeladen stoffen: proportioneel aan [ ] -verschil hydrostatische drukverschillen.
tussen ICV en ECV ~ diffusie Onderhouden door de beweging van gelijke
- Snelheid (flux) J door wet van Fick: ladingen in en uit de cel.
- Jx = Px ( [Xe] - [Xi]) - Als de ionenpompen geblokkeerd zijn → passieve
- J = hoeveelheid door gebied in tijd flux → cellen opzwellen door de aanwezigheid
- P = permeabiliteitcoëfficiënt van (-) macromoleculen in de cel
- Bij elke tijdstop Δt kan het molecuul een stap
naar links of rechts doen Wat gebeurt er als een mol niet kan diffunderen?
1. Een mol: neiging om doelloos te dwalen - Wnr opgelost in water → [molecuul]↑; [water]↓
2. De netto beweging is traag - Door de [water]-gradiënt → flux water door
- Hoe groter het verschil in #mol tss semiperm membr = osmose = volumeverandering
aangrenzende compartimenten, hoe groter de
netto beweging (snelheid afh v ΔC) OSMOTISCHE DRUK Δπ
- Geladen stoffen: [ ] - verschil ICV en ECV + - Proportioneel aan de [molecuul] ~ Hoff’s wet
verschil elektrische spanning (voltage verschil = - ECV: [Na+], [Cl-]↑ ; [K+]↓
membraanpotentiaal) - ICV: [K+]↑ en fosfaten
- Cellen in lichaam constante V: π moet gelijk zijn in
PORIËN ECV en ICV; de totale [ ] is rond 300 mM
- Porine ~ in gram(-) bact + buiten- - Het Δπ is equivalent aan de netto imbalance van
ste mitochondriaal membraan de [ ]: Δπ = RTΔCsolute
- NPC (nuclear porie complex) ~ - Membranen zijn nooit helemaal impermeabel
meer dan 30 eiwitten, ook actief - Als permeabel: waterflux is counterbalanced
transport door de mol flux in de tegengestelde richting
- AQP (aquaporine)~ in PM van → vrije diffusie → geen osmotisch
veel cellen (AQP1 in alle cellen) drukverschil
- Als impermeabel: max π = Δπ
KANALEN - σ = 1 - Psolute ÷ Pwater → Δπ = σRTΔCsolute
- kunnen openen en sluiten
door conformatie verand REACTIE OP CEL KRIMPEN
van het membraaneiwit 1. Water uit → act Na/H + Na/K/Cl co-transporter
door Vm verand of 2. Na, K en Cl in om [ ]- gradiënten te evenaren.
binding v signaalmolecul 3. Instroom water om de π te evenaren.
-> selectief voor specif-
ieke ionen
TRANSPORTERS
- Vervoeren ionen of organische stoffen via drager-
eiwitten ~ hebben een specificiteit voor bepaalde
stoffen
REACTIE OP CEL ZWELLEN
1. Water in → act K- en Cl-kanalen
2. K en Cl uit om [ ] - gradiënten te evenaren.
3. Water uit om de π te evenaren.
Fysiologie van dieren: van cel tot organisme