Fysiologie
Hoofdstuk 1: inleiding
1. Homeostase
Homeostase is het vermogen van een organisme om het inwendige milieu stabiel en in evenwicht te houden,
ondanks veranderingen in de omgeving, om optimaal te kunnen functioneren. Dit dynamisch proces omvat de
zelfregulatie van diverse lichaamsfuncties, zoals lichaamstemperatuur, bloeddruk,...
Indien de homeostase niet terug naar wordt ‘goedgezet’, wordt een persoon ziek.
Werking: een verandering in de omgeving vindt plaats, waardoor bv je lichaamstemperatuur onder het setpoint
gaat. Je lichaam genereert een reactie hierop via feedbackmechanismen en voert het uit. Zoals vasoconstrictie
bij het koud hebben.
Dit is niet gelijk aan een reflex, het duurt langer en passeert wel de hersenen.
De stippenlijn stelt hier een
negatieve feedbackloop voor.
Hierdoor zal de stimulus stoppen.
Homeostase werkt met twee feedbacksystemen:
1) Positieve feedbackloop
Versterkt een verandering → het systeem wijkt steeds verder af van de oorspronkelijke toestand.
Voorbeeld: bij bevalling stimuleert oxytocine steeds krachtigere weeën, tot de baby geboren is.
Gevolg voor homeostase: doorbreekt tijdelijk de balans om een proces snel en volledig te laten
verlopen.
2) Negatieve feedbackloop
Werkt corrigerend → brengt het systeem terug naar de normale waarde (setpoint).
Voorbeeld: temperatuurregeling – bij koorts ga je zweten om af te koelen.
Gevolg voor homeostase: houdt het interne milieu stabiel en voorkomt grote schommelingen.
, Hoofdstuk 2: moleculaire interacties
1. Proteïnen
Proteïnen zijn inactief, eens ze binden met een ligand worden ze actief en kunnen ze hun functies uitvoeren.
1.1 De proteïnebinding
Deze is complex om verschillende redenen:
Specificiteit: niet elk molecuul kan aan elk eiwit binden; alleen moleculen met de juiste vorm en
chemische eigenschappen passen in het bindingsdomein.
Affiniteit: beschrijft hoe graag een eiwit aan iets wil binden, een hoge affiniteit geeft meer kans op
binding. Stel een reactie A + B --> C, hierbij heb je een dissociatieconstante, hoe lager deze is, hoe
meer kans op binding (want als iets wil dissociëren kan het niet binden)
Isovormen: dit zijn sterk gerelateerde eiwitten met gelijke functie, maar andere affiniteit.
Activatie: er zijn twee mogelijkheden om een eiwit te activeren
1) Proteolytische splitsing: een deel v/h eiwit moet afsplitsen om het eiwit actief te maken. Voor de
splitsing zetten we het profix pro- of suffix -ogeen erbij om duidelijk te maken dat het om een
inactief eiwit gaat.
2) Via een cofactor: een niet-eiwit molecuul of ion dat bindt op, de bindingsplaats v/h eiwit. Zonder
de cofactor kan het eiwit niet goed binden aan zijn substraat of ligand.
1) Modulatie: de activiteit, conformatie of functie v/e eiwit verandert. Het verandert hoe goed een
eiwit zijn taak kan uitvoeren, zonder dat het eiwit zelf permanent wordt gewijzigd. Ofwel wijzigt
de activiteit v/h eiwit, ofwel de bindingsmogelijkheden met het ligand.
Modulatie kan ontstaan door:
Chemische modulatoren: chemische stoffen die binden aan proteïnen en bindingsmogelijkheden of
activatie wijzigen (kan volledige (reversibele of irreversibele) inactivatie zijn)
Antagonist: bindt aan een receptor maar activeert deze niet. Het blokkeert de receptor zodat het
natuurlijke ligand of agonist zijn effect niet kan uitoefenen.
Competitieve inhibitoren (zie verder)
Allosterische modulatoren: antagonisten (allosterische inhibitie) of activators (allosterische
activatie) binden reversibel aan een proteïne op een andere plaats dan de bindingsplaats en wijzigen
zo de vorm van de bindingsplaats.
Covalente modulatoren: functionele groepen die covalent binden aan het proteïne en zo de
eigenschappen van het proteïne wijzigen (inhiberen of activeren)
Fysische modulatoren (pH, t°), bv. denaturatie
Enkele begrippen
Competitieve inhibitor: Dit is een reversibele antagonist die bindt op dezelfde bindingsplaats als het natuurlijke
ligand v/e eiwit Het concurreert met het ligand, waardoor het effect van het ligand verminderd of geblokkeerd
wordt. Mate van inhibitie is afhankelijk van:
[inhibitor] en [ligand]: dit effect kan omzeild worden door hogere concentratie v/h natuurlijke ligand
Affiniteit van het proteïne voor de inhibitor en voor de ligand
Irreversibele inhibitie: een stof die permanent de activiteit v/e enzym verstoort door heel sterk te binden met
het enzym, waardoor het enzym zijn functie verliest.
Agonist: bindt aan een receptor en activeert deze, waardoor het biologische effect van het natuurlijke ligand
wordt nagebootst of versterkt. Kan volledig (full agonist) of gedeeltelijk (partial agonist) activeren.
Upregulatie: de hoeveelheid of activiteit v/e eiwit neemt toe waardoor de functie versterkt wordt. Dit is het
tegenovergestelde van downregulatie.
Saturatie: wanneer alle beschikbare bindingsplaatsen van een eiwit volledig bezet zijn door een ligand.
, Hoofdstuk 3: compartimentatie van cellen en weefsels
1. Functionele lichaamscompartimenten
In het lichaam: thoracale, abdominale, pericardiale en pelvische holte (en hersenholte).
In een cel zit intracellulaire vloeistof. Tussen cellen zit extracellulaire vloeistof, deze bestaat uit bloed plasma en
interstitiële vloeistof.
2. Biologische membraan
Functies:
Fysische isolatie
Uitwisseling met omgeving
Communicatie
Structuur
o Cytoskelet
o Cel-cel / cel-matrix interactie (structuur weefsels)
Opbouw: kan op 3 manieren
Lipiden: polaire hoofden en apolaire staarten.
Membraanproteïnen
o Transmembraaneiwitten: helemaal door het celmembraan heen, vaak 7-12 transmembranaire
segmenten van 20-25 aminozuren lang elks.
niet-polair en hydrofoob
niet-covalent gebonden met fosfolipiden
extracellulair zijn het meestal koolhydraten, intracellulair fosfaatgroepen
o Perifere membraaneiwitten: alleen aan de buitenkant v/h membraan, ze zijn gehecht aan
transmembranaire proteïnen of aan polaire koppen van fosfolipiden. Het zijn structurele
bindingseiwitten die aan het cytoskelet hechten. (ze werken als enzymen)
o Lipide-verankerde membraaneiwitten: zijn covalent gebonden aan vetzuurstaarten van
lipiden.
o Membraankoolhydraten: vaak suikers
+ proteïne = glycoproteïne
+ lipide = glycolipide
Functie: structureel, celherkenning en immuunrespons
Extern vormen ze de glycocalix
Bij een lipidendubbellaag ligt er nog cholesterol tussen, die de stevigheid v/h celmembraan behoudt
3. Intracellulaire compartimenten
= de celorganellen:
De opbouw v/e cel
, 4. Weefsels
Extracellulaire matrix (ECM):
= materiaal dat buiten de cellen ligt en wordt gesynthetiseerd en uitgescheiden door de cellen zelf.
Functies:
o Ondersteuning van weefsels
o Regulatie van adhesie (via celadhesiemoleculen of CAM’s), migratie, proliferatie en apoptose
o Beïnvloedt celfysiologie en signaaltransductie
Samenstelling v/d ECM
Proteoglycanen/glycoproteïnen: een gel-achtige structuur die water vasthoudt en de ruimte tussen
cellen opvult
Proteïnevezels: collageen, fibronectine en laminine
Celadhesiemoleculen:
Cadherines: cel-cel verbindingen, nl. adhaerensverbindingen en desmosomen
Integrines: cel-matrix verbindingen
Soorten juncties:
1) Tight junction:
o = barrière, geen transport mogelijk
o claudine-, occludine-proteïnen
o dynamisch, kan wijzigen (openen) op vraag van lichaam
2) Anchoring junctie:
o vasthechting aan andere cel of aan matrix, is dus iets losser dan tight junctions
o CEL – CEL: CAM = cadherines, desmosomen of adhaerens junctions (hechten actinevezels van,
buurcellen aan elkaar)
o CEL – MATRIX: CAM = integrine, hemidesmosomen (bindt intermediaire filamenten vh
cytoskelet aan ECM) of focal adhesions (bindt actinevezels aan ECM)
o Kan losgemaakt worden door matrix metaalproteïnen
3) Gap junction:
o cytoplasmatische kanalen die dienen voor transport (chemisch, elektrisch): “connexines”
o kanalen kunnen openen en sluiten
Hoofdstuk 1: inleiding
1. Homeostase
Homeostase is het vermogen van een organisme om het inwendige milieu stabiel en in evenwicht te houden,
ondanks veranderingen in de omgeving, om optimaal te kunnen functioneren. Dit dynamisch proces omvat de
zelfregulatie van diverse lichaamsfuncties, zoals lichaamstemperatuur, bloeddruk,...
Indien de homeostase niet terug naar wordt ‘goedgezet’, wordt een persoon ziek.
Werking: een verandering in de omgeving vindt plaats, waardoor bv je lichaamstemperatuur onder het setpoint
gaat. Je lichaam genereert een reactie hierop via feedbackmechanismen en voert het uit. Zoals vasoconstrictie
bij het koud hebben.
Dit is niet gelijk aan een reflex, het duurt langer en passeert wel de hersenen.
De stippenlijn stelt hier een
negatieve feedbackloop voor.
Hierdoor zal de stimulus stoppen.
Homeostase werkt met twee feedbacksystemen:
1) Positieve feedbackloop
Versterkt een verandering → het systeem wijkt steeds verder af van de oorspronkelijke toestand.
Voorbeeld: bij bevalling stimuleert oxytocine steeds krachtigere weeën, tot de baby geboren is.
Gevolg voor homeostase: doorbreekt tijdelijk de balans om een proces snel en volledig te laten
verlopen.
2) Negatieve feedbackloop
Werkt corrigerend → brengt het systeem terug naar de normale waarde (setpoint).
Voorbeeld: temperatuurregeling – bij koorts ga je zweten om af te koelen.
Gevolg voor homeostase: houdt het interne milieu stabiel en voorkomt grote schommelingen.
, Hoofdstuk 2: moleculaire interacties
1. Proteïnen
Proteïnen zijn inactief, eens ze binden met een ligand worden ze actief en kunnen ze hun functies uitvoeren.
1.1 De proteïnebinding
Deze is complex om verschillende redenen:
Specificiteit: niet elk molecuul kan aan elk eiwit binden; alleen moleculen met de juiste vorm en
chemische eigenschappen passen in het bindingsdomein.
Affiniteit: beschrijft hoe graag een eiwit aan iets wil binden, een hoge affiniteit geeft meer kans op
binding. Stel een reactie A + B --> C, hierbij heb je een dissociatieconstante, hoe lager deze is, hoe
meer kans op binding (want als iets wil dissociëren kan het niet binden)
Isovormen: dit zijn sterk gerelateerde eiwitten met gelijke functie, maar andere affiniteit.
Activatie: er zijn twee mogelijkheden om een eiwit te activeren
1) Proteolytische splitsing: een deel v/h eiwit moet afsplitsen om het eiwit actief te maken. Voor de
splitsing zetten we het profix pro- of suffix -ogeen erbij om duidelijk te maken dat het om een
inactief eiwit gaat.
2) Via een cofactor: een niet-eiwit molecuul of ion dat bindt op, de bindingsplaats v/h eiwit. Zonder
de cofactor kan het eiwit niet goed binden aan zijn substraat of ligand.
1) Modulatie: de activiteit, conformatie of functie v/e eiwit verandert. Het verandert hoe goed een
eiwit zijn taak kan uitvoeren, zonder dat het eiwit zelf permanent wordt gewijzigd. Ofwel wijzigt
de activiteit v/h eiwit, ofwel de bindingsmogelijkheden met het ligand.
Modulatie kan ontstaan door:
Chemische modulatoren: chemische stoffen die binden aan proteïnen en bindingsmogelijkheden of
activatie wijzigen (kan volledige (reversibele of irreversibele) inactivatie zijn)
Antagonist: bindt aan een receptor maar activeert deze niet. Het blokkeert de receptor zodat het
natuurlijke ligand of agonist zijn effect niet kan uitoefenen.
Competitieve inhibitoren (zie verder)
Allosterische modulatoren: antagonisten (allosterische inhibitie) of activators (allosterische
activatie) binden reversibel aan een proteïne op een andere plaats dan de bindingsplaats en wijzigen
zo de vorm van de bindingsplaats.
Covalente modulatoren: functionele groepen die covalent binden aan het proteïne en zo de
eigenschappen van het proteïne wijzigen (inhiberen of activeren)
Fysische modulatoren (pH, t°), bv. denaturatie
Enkele begrippen
Competitieve inhibitor: Dit is een reversibele antagonist die bindt op dezelfde bindingsplaats als het natuurlijke
ligand v/e eiwit Het concurreert met het ligand, waardoor het effect van het ligand verminderd of geblokkeerd
wordt. Mate van inhibitie is afhankelijk van:
[inhibitor] en [ligand]: dit effect kan omzeild worden door hogere concentratie v/h natuurlijke ligand
Affiniteit van het proteïne voor de inhibitor en voor de ligand
Irreversibele inhibitie: een stof die permanent de activiteit v/e enzym verstoort door heel sterk te binden met
het enzym, waardoor het enzym zijn functie verliest.
Agonist: bindt aan een receptor en activeert deze, waardoor het biologische effect van het natuurlijke ligand
wordt nagebootst of versterkt. Kan volledig (full agonist) of gedeeltelijk (partial agonist) activeren.
Upregulatie: de hoeveelheid of activiteit v/e eiwit neemt toe waardoor de functie versterkt wordt. Dit is het
tegenovergestelde van downregulatie.
Saturatie: wanneer alle beschikbare bindingsplaatsen van een eiwit volledig bezet zijn door een ligand.
, Hoofdstuk 3: compartimentatie van cellen en weefsels
1. Functionele lichaamscompartimenten
In het lichaam: thoracale, abdominale, pericardiale en pelvische holte (en hersenholte).
In een cel zit intracellulaire vloeistof. Tussen cellen zit extracellulaire vloeistof, deze bestaat uit bloed plasma en
interstitiële vloeistof.
2. Biologische membraan
Functies:
Fysische isolatie
Uitwisseling met omgeving
Communicatie
Structuur
o Cytoskelet
o Cel-cel / cel-matrix interactie (structuur weefsels)
Opbouw: kan op 3 manieren
Lipiden: polaire hoofden en apolaire staarten.
Membraanproteïnen
o Transmembraaneiwitten: helemaal door het celmembraan heen, vaak 7-12 transmembranaire
segmenten van 20-25 aminozuren lang elks.
niet-polair en hydrofoob
niet-covalent gebonden met fosfolipiden
extracellulair zijn het meestal koolhydraten, intracellulair fosfaatgroepen
o Perifere membraaneiwitten: alleen aan de buitenkant v/h membraan, ze zijn gehecht aan
transmembranaire proteïnen of aan polaire koppen van fosfolipiden. Het zijn structurele
bindingseiwitten die aan het cytoskelet hechten. (ze werken als enzymen)
o Lipide-verankerde membraaneiwitten: zijn covalent gebonden aan vetzuurstaarten van
lipiden.
o Membraankoolhydraten: vaak suikers
+ proteïne = glycoproteïne
+ lipide = glycolipide
Functie: structureel, celherkenning en immuunrespons
Extern vormen ze de glycocalix
Bij een lipidendubbellaag ligt er nog cholesterol tussen, die de stevigheid v/h celmembraan behoudt
3. Intracellulaire compartimenten
= de celorganellen:
De opbouw v/e cel
, 4. Weefsels
Extracellulaire matrix (ECM):
= materiaal dat buiten de cellen ligt en wordt gesynthetiseerd en uitgescheiden door de cellen zelf.
Functies:
o Ondersteuning van weefsels
o Regulatie van adhesie (via celadhesiemoleculen of CAM’s), migratie, proliferatie en apoptose
o Beïnvloedt celfysiologie en signaaltransductie
Samenstelling v/d ECM
Proteoglycanen/glycoproteïnen: een gel-achtige structuur die water vasthoudt en de ruimte tussen
cellen opvult
Proteïnevezels: collageen, fibronectine en laminine
Celadhesiemoleculen:
Cadherines: cel-cel verbindingen, nl. adhaerensverbindingen en desmosomen
Integrines: cel-matrix verbindingen
Soorten juncties:
1) Tight junction:
o = barrière, geen transport mogelijk
o claudine-, occludine-proteïnen
o dynamisch, kan wijzigen (openen) op vraag van lichaam
2) Anchoring junctie:
o vasthechting aan andere cel of aan matrix, is dus iets losser dan tight junctions
o CEL – CEL: CAM = cadherines, desmosomen of adhaerens junctions (hechten actinevezels van,
buurcellen aan elkaar)
o CEL – MATRIX: CAM = integrine, hemidesmosomen (bindt intermediaire filamenten vh
cytoskelet aan ECM) of focal adhesions (bindt actinevezels aan ECM)
o Kan losgemaakt worden door matrix metaalproteïnen
3) Gap junction:
o cytoplasmatische kanalen die dienen voor transport (chemisch, elektrisch): “connexines”
o kanalen kunnen openen en sluiten
