1. Inleiding:
1.1. Algemene inleiding:
Cellen met karakteristieke eigenschappen – aggregatie van weefsels – organen – fysiologisch systeem – organismen.
Stelselmatige fysiologie: bespreken van de werking en regeling van systemen en de beïnvloeding ervan door
variabele uitwendige omstandigheden.
Algemene fysiologie: bespreken van gemeenschappelijke eigenschappen van alle levende cellen en de meer
specifieke functies van bepaalde celtypes.
1.2. De lichaamscompartimenten:
Compartimenten van een orgaan:
Verschillende cellen van het orgaan schermen met hun membraan hun inhoud af van hun vloeibare omgeving
(milieu intérieur).
Interstitiële ruimte: afgescheiden van de cardiovasculaire ruimte door de wand van de bloedvaten.
Verschillende samenstelling van de compartimenten door de permeabiliteitseigenschappen van de membranen.
Intracellulair compartiment: intracellulaire vloeistof van alle lichaamscellen.
Extracellulair compartiment:
⬥ Interstitieel compartiment.
⬥ Bloedplasma.
1.3. De vochtscompartimenten:
60% van uw totale lichaamsgewicht is water
Water in het lichaam:
⬥ 1/3 extracellulair:
- 2/3 interstitieel vocht
- 1/3 intravasculair vocht (bloedplasma)
⬥ 2/3 intracellulair
Niet alle lichaamscompartimenten hebben dezelfde vochtsamenstelling:
o nieren moeten water afgeven dus groot % vocht (80-85%)
o veel water in hersenen voor signalen (80-85%)
o botten weinig water want stevig (20-25%)
o bloed veel water (85%)
o huid veel water (70-75%)
o spieren veel water (70-75%)
Kinderen (65%) en pasgeborenen (75%) hebben een grotere relatieve waterinhoud dan mannen (60%) en vrouwen
(55%). Ze verliezen ook meer water door een hogere oppervlakte/volume inhoud verhouding want er is een grotere
oppervlakte t.o.v. wat er vanbinnen inzit meer verdampen via huid goed uitkijken voor dehydratatie!!!
Enkele voorbeelden van compartimenten en hun specifieke ionenconcentraties
bloed: 3,5-5 mM K+, 135-145 mM Na+ , 1mM Ca2+ (signaalion)
intracellulair (cytoplasma): 140 mM K+, 12 mM Na+ , 100 nM Ca2+ (signaalion)
1
,Conclusie: meer kalium intracellulair, meer natrium en calcium in bloed
let op : intracellulair is er 10 000 keer minder Ca 2+
In het maaglumen is de pH 1-2 en buiten het lumen is de pH 7,4 waardoor er transport is van protonen
Tussen de compartimenten onderling bestaan er zeer belangrijke uitwisselingen van water, maar de verdeling blijft
nagenoeg constant (mechanismen die de verdeling regelen).
De samenstelling van de vochten:
Intracellulair vocht: voornaamste kation K+ met minder Na+ en minder Cl- maar veel negatieve ladingen door
organische fosfaatverbindingen en cellulaire proteïnen (beide niet permeabel).
Er zijn ook eiwitten aanwezig.
HCO3- is ook aanwezig en staat in voor de pH regulatie.
Interstitieel vocht: voornaamste kation Na+ met minder K+ en veel Cl- en HCO3- is ook aanwezig en staat in voor de pH
regulatie.
Bloedplasma: voornaamste kation Na+ met minder K+ en veel Cl- en HCO3- is ook aanwezig en staat in voor de pH
regulatie. Hier zijn ook eiwitten aanwezig.
In elk compartiment heerst er elektroneutraliteit (positieve ionen gebalanceerd door negatieve).
Maar alle cellen hebben een membraanpotentiaal.
Rustmembraanpotentiaal: potentiaal waar bij de binnenzijde van de membraan negatief is t.o.v. de buitenzijde
(hangt afhankelijk van het celtype tussen -10 tot – 100 mV).
2. Membraantransport
Niet alle substanties kunnen doorheen de plasmamembraan
De meeste gassen en sommige kleine ongeladen polaire moleculen (ethanol) zijn permeabel.
Andere kleine ongeladen polaire moleculen (ureum en water) zijn lichtjes permeabel.
Ureum kan vrij diffunderen en is het eindresultaat van afbraak van eiwitten.
Grote ongeladen polaire moleculen, ionen en geladen polaire moleculen zijn impermeabel.
Deze worden erover gebracht via gespecialiseerde eiwitten.
2.1. Passieve transportmechanismen:
Passieve transportprocessen: spontane processen (∆G < 0 ‘downhill’).
3. Diffusie: transport van opgeloste stof
Transport door diffusie hangt af van de diffusieconstante Dm ,die afhankelijk is van de substantie, en van het
concentratieverschil.
Beschouw een cilinder waarin een opgeloste stof ongelijk verdeeld is en bijgevolg een concentratiegradiënt
dC/dx heerst:
2
, m−D
m
∗Δ C −Dm∗C i−C O m
⬥ Eerste diffusievergelijking van Fick: J = = =−P ∗∆ C
Δx a
J= massaflux
- teken geeft aan dat een positieve flux verloopt id richting van een dalende concentratie een negatieve ∆C
Pm = permeabiliteitscoëfficient vd membraan, eigenschap van een membraan die u zegt of een bepaalde stof zal
m
m D
doorgaan of niet: P =
∆X
DIFFUSIECOËFFICIENT
RT
Relatie van Einstein: D=
6 πr
met de viscositeit
Hoe groter het atoom/moleculair gewicht van de substantie, hoe trager de diffusie…
Hoe hoger D, hoe makkelijker de diffusie
DIFFUSIE VAN GROTE MOLECULEN IS TRAAG
2
x
t=
2D
met x= afstand en D= diffusiecoëfficient
tijd voor diffusie zonder bloedvaten is veel groter
In ooglens geen bloedvaten want doorzichtig glucose moet diffunderen naar de lens als dat bemoeilijkt wordt
cataract
VETOPLOSBARE SUBSTANTIES DIFFUNDEREN GEMAKKELIJKER DOORHEEN DE PM DAN NIET-VETOPLOSBAAR
Ongeladen, vetoplosbare moleculen verdelen zich met plezier in de lipidenlaag
milieu vh membraan speelt ook een rol
DE OLIE-WATER PARTITIECOËFFICIËNT BEPAALT, NAAST D EN ∆C, HET DIFFUSIETRANSPORT DOORHEEN DE
PLASMAMEMBRAAN
concentratie vd substantie∈olie fase
Olie−water partitiecoëfficiënt ( k )=
concentratie vd substantie∈water fase
belangrijk in geneeskundig veld
hoe hoger k, hoe makkelijker de stof binnengaat in de cel
BLOED-HERSENBARRIÈRE
Hoeveelheid dat in de hersenen binnenkomt stijgt, als de olie-water partitiecoëfficiënt stijgt ook uitzonderingen
3
1.1. Algemene inleiding:
Cellen met karakteristieke eigenschappen – aggregatie van weefsels – organen – fysiologisch systeem – organismen.
Stelselmatige fysiologie: bespreken van de werking en regeling van systemen en de beïnvloeding ervan door
variabele uitwendige omstandigheden.
Algemene fysiologie: bespreken van gemeenschappelijke eigenschappen van alle levende cellen en de meer
specifieke functies van bepaalde celtypes.
1.2. De lichaamscompartimenten:
Compartimenten van een orgaan:
Verschillende cellen van het orgaan schermen met hun membraan hun inhoud af van hun vloeibare omgeving
(milieu intérieur).
Interstitiële ruimte: afgescheiden van de cardiovasculaire ruimte door de wand van de bloedvaten.
Verschillende samenstelling van de compartimenten door de permeabiliteitseigenschappen van de membranen.
Intracellulair compartiment: intracellulaire vloeistof van alle lichaamscellen.
Extracellulair compartiment:
⬥ Interstitieel compartiment.
⬥ Bloedplasma.
1.3. De vochtscompartimenten:
60% van uw totale lichaamsgewicht is water
Water in het lichaam:
⬥ 1/3 extracellulair:
- 2/3 interstitieel vocht
- 1/3 intravasculair vocht (bloedplasma)
⬥ 2/3 intracellulair
Niet alle lichaamscompartimenten hebben dezelfde vochtsamenstelling:
o nieren moeten water afgeven dus groot % vocht (80-85%)
o veel water in hersenen voor signalen (80-85%)
o botten weinig water want stevig (20-25%)
o bloed veel water (85%)
o huid veel water (70-75%)
o spieren veel water (70-75%)
Kinderen (65%) en pasgeborenen (75%) hebben een grotere relatieve waterinhoud dan mannen (60%) en vrouwen
(55%). Ze verliezen ook meer water door een hogere oppervlakte/volume inhoud verhouding want er is een grotere
oppervlakte t.o.v. wat er vanbinnen inzit meer verdampen via huid goed uitkijken voor dehydratatie!!!
Enkele voorbeelden van compartimenten en hun specifieke ionenconcentraties
bloed: 3,5-5 mM K+, 135-145 mM Na+ , 1mM Ca2+ (signaalion)
intracellulair (cytoplasma): 140 mM K+, 12 mM Na+ , 100 nM Ca2+ (signaalion)
1
,Conclusie: meer kalium intracellulair, meer natrium en calcium in bloed
let op : intracellulair is er 10 000 keer minder Ca 2+
In het maaglumen is de pH 1-2 en buiten het lumen is de pH 7,4 waardoor er transport is van protonen
Tussen de compartimenten onderling bestaan er zeer belangrijke uitwisselingen van water, maar de verdeling blijft
nagenoeg constant (mechanismen die de verdeling regelen).
De samenstelling van de vochten:
Intracellulair vocht: voornaamste kation K+ met minder Na+ en minder Cl- maar veel negatieve ladingen door
organische fosfaatverbindingen en cellulaire proteïnen (beide niet permeabel).
Er zijn ook eiwitten aanwezig.
HCO3- is ook aanwezig en staat in voor de pH regulatie.
Interstitieel vocht: voornaamste kation Na+ met minder K+ en veel Cl- en HCO3- is ook aanwezig en staat in voor de pH
regulatie.
Bloedplasma: voornaamste kation Na+ met minder K+ en veel Cl- en HCO3- is ook aanwezig en staat in voor de pH
regulatie. Hier zijn ook eiwitten aanwezig.
In elk compartiment heerst er elektroneutraliteit (positieve ionen gebalanceerd door negatieve).
Maar alle cellen hebben een membraanpotentiaal.
Rustmembraanpotentiaal: potentiaal waar bij de binnenzijde van de membraan negatief is t.o.v. de buitenzijde
(hangt afhankelijk van het celtype tussen -10 tot – 100 mV).
2. Membraantransport
Niet alle substanties kunnen doorheen de plasmamembraan
De meeste gassen en sommige kleine ongeladen polaire moleculen (ethanol) zijn permeabel.
Andere kleine ongeladen polaire moleculen (ureum en water) zijn lichtjes permeabel.
Ureum kan vrij diffunderen en is het eindresultaat van afbraak van eiwitten.
Grote ongeladen polaire moleculen, ionen en geladen polaire moleculen zijn impermeabel.
Deze worden erover gebracht via gespecialiseerde eiwitten.
2.1. Passieve transportmechanismen:
Passieve transportprocessen: spontane processen (∆G < 0 ‘downhill’).
3. Diffusie: transport van opgeloste stof
Transport door diffusie hangt af van de diffusieconstante Dm ,die afhankelijk is van de substantie, en van het
concentratieverschil.
Beschouw een cilinder waarin een opgeloste stof ongelijk verdeeld is en bijgevolg een concentratiegradiënt
dC/dx heerst:
2
, m−D
m
∗Δ C −Dm∗C i−C O m
⬥ Eerste diffusievergelijking van Fick: J = = =−P ∗∆ C
Δx a
J= massaflux
- teken geeft aan dat een positieve flux verloopt id richting van een dalende concentratie een negatieve ∆C
Pm = permeabiliteitscoëfficient vd membraan, eigenschap van een membraan die u zegt of een bepaalde stof zal
m
m D
doorgaan of niet: P =
∆X
DIFFUSIECOËFFICIENT
RT
Relatie van Einstein: D=
6 πr
met de viscositeit
Hoe groter het atoom/moleculair gewicht van de substantie, hoe trager de diffusie…
Hoe hoger D, hoe makkelijker de diffusie
DIFFUSIE VAN GROTE MOLECULEN IS TRAAG
2
x
t=
2D
met x= afstand en D= diffusiecoëfficient
tijd voor diffusie zonder bloedvaten is veel groter
In ooglens geen bloedvaten want doorzichtig glucose moet diffunderen naar de lens als dat bemoeilijkt wordt
cataract
VETOPLOSBARE SUBSTANTIES DIFFUNDEREN GEMAKKELIJKER DOORHEEN DE PM DAN NIET-VETOPLOSBAAR
Ongeladen, vetoplosbare moleculen verdelen zich met plezier in de lipidenlaag
milieu vh membraan speelt ook een rol
DE OLIE-WATER PARTITIECOËFFICIËNT BEPAALT, NAAST D EN ∆C, HET DIFFUSIETRANSPORT DOORHEEN DE
PLASMAMEMBRAAN
concentratie vd substantie∈olie fase
Olie−water partitiecoëfficiënt ( k )=
concentratie vd substantie∈water fase
belangrijk in geneeskundig veld
hoe hoger k, hoe makkelijker de stof binnengaat in de cel
BLOED-HERSENBARRIÈRE
Hoeveelheid dat in de hersenen binnenkomt stijgt, als de olie-water partitiecoëfficiënt stijgt ook uitzonderingen
3
