Hoofdstuk 1: Functionele Organisatie van het Menselijke Lichaam en
de Controle van de “Internal Environment”
Cellen zijn de levende eenheden van het lichaam
De basiseenheid van het lichaam is de cel. Elk weefsel of orgaan is een verzameling van veel
verschillende cellen die bij elkaar worden gehouden door intracellulaire ondersteunende structuren.
Elke cel heeft zijn eigen functie. Rode bloedcellen transporteren zuurstof van de longen naar de
weefsels. Het hele lichaam bevat 35 tot 40 biljoen menselijke cellen. De vele cellen van het lichaam
verschillen vaak van elkaar, maar hebben allemaal bepaalde basiskenmerken die op elkaar lijken.
Zuurstof reageert met koolhydraten, vet en eiwitten om de energie vrij te maken dat nodig is om alle
cellen te laten functioneren. Bovendien zijn de algemene chemische mechanismen voor het omzetten
van voedingsstoffen in energie in principe in alle cellen, en leveren alle cellen de producten van hun
chemische reacties af aan omringende vloeistoffen. Bijna alle celen hebben ook de mogelijkheid om
extra cellen van hun eigen type te reproduceren.
Er leven meer micro-organismen in het lichaam dan menselijke cellen. Gemeenschappen van micro-
organismen (microbiotica) kunnen ziekten veroorzaken, maar meestal leven ze in harmonie met hun
menselijke gastheren en voorzien ze in vitale functies die essentieel zijn voor het overleven van hun
gastheren.
Extracellulaire vloeistof – De “internal environment”
Ongeveer 50% tot 70% van het menselijk lichaam is vloeibaar. De meeste vloeistof bevindt zich in de
cel en wordt intracellulaire vloeistof genoemd. Ongeveer een derde bevindt zich in de ruimtes buiten
de cellen (extracellulaire vloeistof). Alle cellen leven in dezelfde omgeving, namelijk de extracellulaire
vloeistof. Daarom wordt dit ook wel de interne omgeving (internal environment) of milieu intérieur
genoemd. Cellen zijn in staat om te leven en hun speciale functies uit te voeren, zolang de juiste
concentraties zuurstof, glucose, verschillende ionen, aminozuren, vetstoffen en andere bestanddelen
in deze interne omgeving beschikbaar zijn.
Verschillen in extracellulaire en intracellulaire vloeistoffen:
Extracellulaire vloeistof Intracellulaire vloeistof
Grote hoeveelheden natrium, chloride en Grote hoeveelheden kalium, magnesium en
bicarbonaationen plus voedingsstoffen voor de fosfaationen.
cellen (zuurstof, glucose, vetzuren en
aminozuren).
Bevat kooldioxide dat van de cellen naar de
longen wordt getransporteerd.
Bevat andere cellulaire afvalproducten die voor
uitscheiding naar de nieren worden
getransporteerd.
Homeostase – Handhaven van een bijna constante interne omgeving
Homeostase is het handhaven van vrijwel constante omstandigheden in de interne omgeving. De
meeste producten zijn gereguleerd binnen een reeks waarden. Dit bereik is erg klein voor
waterstofionen en natriumconcentraties in het bloed.
,Een ziekte is een toestand van verstoorde homeostase. Zelfs in de aanwezigheid van ziekte blijven
homeostatische mechanismen werken en vitale functies behouden door middel van meerdere
compensaties. In sommige gevallen kunnen deze compensaties leiden tot grote afwijkingen van de
lichaamsfuncties van het normale bereik, waardoor het moeilijk wordt om de primaire oorzaak van de
ziekte te onderscheiden van de compenserende reacties.
Extracellulaire vloeistoftransport en mengsysteem – De bloedsomloop
Extracellulaire vloeistof wordt in twee fasen door het lichaam getransporteerd:
1. Beweging van bloed door het lichaam in de bloedvaten
2. Beweging van vloeistof tussen de bloedcapillairen en de intracellulaire ruimtes tussen de
weefselcellen.
Deze figuur toont de algemene organisatie van de bloedsomloop. Al het bloed doorloopt het hele
circuit gemiddeld één keer per minuut wanneer het lichaam in rust is en wel zes keer per minuut
wanneer iemand extreem actief is. Terwijl bloed door bloedcapillairen stroomt, vindt continue
uitwisseling van extracellulaire vloeistof plaats tussen het plasmagedeelte van het bloed en de
interstitiële vloeistof die de intracellulaire ruimtes vult. De capillaire wanden zijn permeabel voor de
meeste moleculen in het bloedplasma, met uitzondering van plasma-eiwitten, die te groot zijn.
Daarom diffunderen grote hoeveelheden vloeistof en zijn opgeloste bestanddelen heen en weer
tussen het bloed en de weefselruimten. De diffusie wordt veroorzaakt door kinetische beweging van
de moleculen. De extracellulaire vloeistof overal in het lichaam - zowel die van het plasma als die van
de interstitiële vloeistof - wordt dus continu gemengd, waardoor de homogeniteit van extracellulaire
vloeistof door het hele lichaam wordt gehandhaafd.
Herkomst van de voedingsstoffen in de extracellulaire vloeistof
Herkomst van voedingsstoffen in de extracellulaire vloeistof
- Ademhalingssysteem: het bloed neemt zuurstof op in de longblaasjes. Het membraan tussen de
longblaasjes en het lumen van de longcapillairen, het alveolaire membraan, is slechts 0,4 - 1,0
2
, micrometer dik, en zuurstof diffundeert snel door moleculaire beweging door dit membraan in het
bloed.
- Maag-darmkanaal: verschillende opgeloste voedingsstoffen, waaronder koolhydraten, vetzuren
en aminozuren, worden via ingenomen voedsel opgenomen in de extracellulaire vloeistof van het
bloed.
- Lever en andere organen die voornamelijk metabolische functies vervullen: de lever verandert de
chemisch geabsorbeerde vorm van veel van deze niet-absorbeerbare stoffen in meer bruikbare
vormen, en andere weefsels van het lichaam - vetcellen, maagdarmslijmvlies, nieren en
endocriene klieren - helpen de geabsorbeerde stoffen te wijzigen om ze op te slaan totdat ze nodig
zijn.
- Musculoskeletaal systeem: het biedt beweeglijkheid ter bescherming tegen ongunstige
omgevingen, zonder welke het hele lichaam, samen met zijn homeostatische mechanismen, zou
kunnen worden vernietigd.
Verwijderen van metabole producten
- Verwijdering van kooldioxide door de longen
- Nieren: door het bloed door de nieren worden naast kooldioxide de meeste andere stoffen uit het
plasma verwijderd. Deze stoffen omvatten verschillende eindproducten van cellulair metabolisme,
zoals ureum en urinezuur; ze omvatten ook overtollige ionen en water uit het voedsel die zich
ophopen in de extracellulaire vloeistof. De nieren filteren grote hoeveelheden plasma door de
glomerulaire capillairen in de tubuli en worden vervolgens opnieuw opgenomen in de
bloedsubstantie die het lichaam nodig heeft (glucose, aminozuren, geschikte hoeveelheden water
en veel ionen). De overige stoffen (bijvoorbeeld ureum en creatinine) worden slecht geresorbeerd
en komen via de niertubuli in de urine terecht.
- Maag-darmkanaal: onverteerd materiaal en sommige afvalproducten worden via de ontlasting
verwijderd.
- Lever: de lever ontgift en verwijdert ingenomen medicijnen en chemicaliën. Dit wordt
uitgescheiden in de gal om uiteindelijk via de ontlasting te worden uitgescheiden.
Regulatie van lichaamsfuncties
- Zenuwstelsel: samengesteld uit drie hoofdonderdelen: sensorisch inputgedeelte, het centrale
zenuwstelsel (of geïntegreerd gedeelte) en het motorische outputgedeelte. Sensorische
receptoren detecteren de toestand van het lichaam en zijn omgeving. Het centrale zenuwstelsel
bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. De hersenen slaan informatie op, genereren
gedachten, creëren ambities en bepalen de reacties die het lichaam uitvoert als reactie op de
gewaarwordingen. Passende signalen worden vervolgens verzonden via het
motoruitgangsgedeelte van het zenuwstelsel om iemands verlangens te vervullen. Het autonome
systeem is een belangrijk onderdeel van het zenuwstelsel. Het werkt op een onderbewust niveau
en controleert vele functies van interne organen, waaronder het niveau van pompactiviteit door
het hart, bewegingen van het maagdarmkanaal en afscheiding door veel van de klieren van het
lichaam.
- Hormoonsystemen: de endocriene klieren zijn organen en weefsels die chemische stoffen
afscheiden die hormonen worden genoemd. Ze worden in de extracellulaire vloeistof naar andere
delen van het lichaam getransporteerd om de cellulaire functie te helpen reguleren. Voorbeelden
zijn:
o Schildklierhormoon verhoogt de snelheid van de meeste chemische reacties in alle cellen
en helpt zo het tempo van lichamelijke activiteit te bepalen.
o Insuline regelt het glucosemetabolisme.
3
, o Bijnierschorshormonen regelen de natrium- en kaliumionen en het eiwitmetabolisme.
o Bijschildklierhormoon regelt het calcium en fosfaat in het bot.
Het zenuwstelsel controleert veel spier- en secretoire activiteiten van het lichaam, terwijl het
hormonale systeem veel metabolische functies reguleert. Beide systemen werken samen om in wezen
alle orgaansystemen van het lichaam te besturen.
Bescherming van het lichaam
- Immuunsysteem: dit omvat witte bloedcellen, weefselcellen afgeleid van witte bloedcellen, de
thymus, lymfeklieren en lymfevaten die het lichaam beschermen tegen ziekteverwekkers zoals
bacteriën, virussen, parasieten en schimmels. Het voert het volgende uit:
1. Onderscheid zijn eigen cellen van schadelijke vreemde cellen en stoffen
2. Vernietigt de indringer door fagocytose of door gesensibiliseerde lymfocyten of
gespecialiseerde eiwitten (bijv. antilichamen) te produceren die de indringer vernietigen of
neutraliseren.
- Integumentair systeem: de huid en de verschillende aanhangsels (inclusief het haar, de nagels,
klieren en andere structuren) bedekken en beschermen de diepere weefsels en organen van het
lichaam en vormen in het algemeen een grens tussen de interne omgeving van het lichaam en de
buitenkant. Het integumentair systeem is ook belangrijk voor temperatuurregeling en uitscheiding
van afvalstoffen, en het biedt een sensorische interface tussen het lichaam en de externe
omgeving.
Voortplanting helpt ook om de homeostase in stand te houden door nieuwe wezens te genereren die
de plaats innemen van degenen die op sterven liggen.
Controle systemen van het lichaam
Er zijn genetische controlesystemen die in alle cellen werken om de intracellulaire en extracellulaire
functies te helpen reguleren. Vele andere controlesystemen werken binnen de organen om de functie
van de afzonderlijke delen van de organen te regelen; opereren door het hele lichaam om de
onderlinge relaties tussen de organen te beheersen.
Voorbeelden van controle mechanismen
- Regulatie van zuurstof- en koolstofdioxideconcentraties in de extracellulaire vloeistof:
o Omdat zuurstof een van de belangrijkste stoffen is die nodig is voor chemische reacties in
cellen, heeft het lichaam een speciaal controlemechanisme om een bijna exacte en
constante zuurstofconcentratie in de extracellulaire vloeistof te behouden. Hemoglobine,
dat aanwezig is in rode bloedcellen, combineert met zuurstof wanneer het bloed door de
longen stroomt. Terwijl bloed door de weefselcapillairen stroomt, geeft hemoglobine,
vanwege zijn eigen sterke chemische affiniteit voor zuurstof, geen zuurstof af aan de
weefselvloeistof als er al te veel zuurstof aanwezig is. Als de zuurstofconcentratie in de
vloeistof echter te laag is, komt er voldoende zuurstof vrij om weer een adequate
concentratie te krijgen. Deze regeling wordt de zuurstof bufferende functie van
hemoglobine genoemd.
o Koolstofdioxide is een belangrijk eindproduct van oxidatieve reacties in cellen. Als alle in
de cellen gevormde koolstofdioxide zich zou blijven ophopen in de weefselvloeistoffen,
zouden alle energie-afgevende reacties van de cellen ophouden. Gelukkig prikkelt een
hogere dan normale koolstofdioxideconcentratie in het bloed het ademhalingscentrum;
waardoor een persoon snel en diep ademt. Dit verhoogt het uitademen van
4
