Samenvatting Toelatingstoets
Pre-Master Geneeskunde
Groningen
,Voorwoord
Dit is een uitgebreide samenvatting van de hoofdstukken 1 t/m 9, 14, 16 en 61 van het boek Guyton
and Hall Textbook of Medical Physiology (14e editie). In eerste instantie had ik de samenvatting op
papier geschreven, maar na de toelatingstoets ben ik deze gaan digitaliseren. Hierdoor had ik de
kans om vragen die ikzelf niet wist op de toelatingstoets nu wél te verwerken in de samenvatting,
zodat jullie daar volgend jaar profijt van hebben. Laat je overigens niet afschrikken door het aantal
pagina’s van de samenvatting. Ik wil niet zeggen dat het niet veel leerstof is, maar tussen de regels
zit veel witte ruimte en er zijn veel afbeeldingen gebruikt.
Zoals wellicht bij jullie bekend is, willen ze nog wel eens hele specifieke feitjes vragen op de
toelatingstoets. Als je een goede score wilt halen is het dus belangrijk om veel getallen en lijstjes uit
je hoofd te kennen. Om jullie hiermee te helpen zijn alle getallen die je moet kennen met rood
onderstreept en alle lijsten met blauw.
Eerder konden de rood en blauw onderstreepte lijsten overhoord worden met behulp van online
flashcards. Helaas is de website waarop deze flashcards gemaakt waren offline gehaald waardoor
het niet meer mogelijk is om hiermee te oefenen.
Heel erg veel succes toegewenst met de voorbereiding en misschien tot in Groningen!
,Inhoudsopgave
CHAPTER 1 – FUNCTIONAL ORGANIZATION OF THE HUMAN BODY AND CONTROL OF THE “INTERNAL
ENVIRONMENT” .............................................................................................................................................. 1
CELLS ARE THE LIVING UNITS OF THE BODY ................................................................................................................... 1
EXTRACELLULAR FLUID - THE “INTERNAL ENVIRONMENT” ............................................................................................... 1
HOMEOSTASIS – MAINTENANCE OF A NEARLY CONSTANT INTERNAL ENVIRONMENT ............................................................ 1
CONTROL SYSTEMS OF THE BODY ............................................................................................................................... 4
CHAPTER 2 – THE CELL LAND ITS FUNCTIONS ................................................................................................... 7
ORGANIZATION OF THE CELL...................................................................................................................................... 7
CELL STRUCTURE ..................................................................................................................................................... 8
COMPARISON OF THE ANIMAL CELL WITH PRECELLULAR FORMS OF LIFE.......................................................................... 12
FUNCTIONAL SYSTEMS OF THE CELL .......................................................................................................................... 12
LOCOMOTION OF CELLS .......................................................................................................................................... 17
CHAPTER 3 – GENETIC CONTROL OF PROTEIN SYNTHESIS, CELL FUNCTION, AND CELL REPRODUCTION ........ 19
CELL NUCLEUS GENES CONTROL PROTEIN SYNTHESIS ................................................................................................... 19
TRANSCRIPTION – TRANSFER OF CELL NUCLEUS DNA CODE TO CYTOPLASM RNA CODE .................................................... 19
TRANSLATION – FORMATION OF PROTEINS ON THE RIBOSOMES ..................................................................................... 22
SYNTHESIS OF OTHER SUBSTANCES IN THE CELL........................................................................................................... 22
CONTROL OF GENE FUNCTION AND BIOCHEMICAL ACTIVITY IN CELLS .............................................................................. 23
THE DNA-GENETIC SYSTEM CONTROLS CELL REPRODUCTION ........................................................................................ 24
CELL DIFFERENTIATION ........................................................................................................................................... 27
APOPTOSIS – PROGRAMMED CELL DEATH.................................................................................................................. 28
CANCER............................................................................................................................................................... 28
CHAPTER 4 – TRANSPORT OF SUBSTANCES THROUGH CELL MEMBRANES ..................................................... 30
THE CELL MEMBRANE IS A LIPID BILAYER WITH CELL MEMBRANE TRANSPORT PROTEINS ................................................... 30
DIFFUSION ........................................................................................................................................................... 30
ACTIVE TRANSPORT OF SUBSTANCES THROUGH MEMBRANES ........................................................................................ 34
CHAPTER 5 – MEMBRANE POTENTIALS AND ACTION POTENTIALS ................................................................ 37
BASIC PHYSICS OF MEMBRANE POTENTIALS ............................................................................................................... 37
RESTING MEMBRANE POTENTIAL OF NEURONS ........................................................................................................... 39
NEURON ACTION POTENTIAL ................................................................................................................................... 40
PROPAGATION OF THE ACTION POTENTIAL ................................................................................................................. 41
RE-ESTABLISHING SODIUM AND POTASSIUM IONIC GRADIENTS AFTER ACTION POTENTIALS ARE COMPLETED – IMPORTANCE OF
ENERGY METABOLISM............................................................................................................................................ 42
PLATEAU IN SOME ACTION POTENTIALS ..................................................................................................................... 42
RHYTHMICITY OF SOME EXCITABLE TISSUES – REPETITIVE DISCHARGE ............................................................................. 42
SPECIAL CHARACTERISTICS OF SIGNAL TRANSMISSION IN NERVE TRUNKS ......................................................................... 43
EXCITATION – THE PROCESS OF ELICITING THE ACTION POTENTIAL.................................................................................. 43
REFRACTORY PERIOD AFTER AN ACTION POTENTIAL, DURING WHICH A NEW STIMULUS CANNOT BE ELICITED ........................ 44
CHAPTER 6 – CONTRACTION OF SKELETAL MUSCLE ....................................................................................... 44
PHYSIOLOGICAL ANATOMY OF SKELETAL MUSCLE ........................................................................................................ 44
GENERAL MECHANISM OF MUSCLE CONTRACTION ...................................................................................................... 46
MOLECULAR MECHANISM OF MUSCLE CONTRACTION.................................................................................................. 46
ENERGETICS OF MUSCLE CONTRACTION..................................................................................................................... 49
CHARACTERISTICS OF WHOLE MUSCLE CONTRACTION .................................................................................................. 51
,CHAPTER 7 – EXCITATION OF SKELETAL MUSCLE: NEUROMUSCULAR TRANSMISSION AND EXCITATION-
CONTRACTION COUPLING.............................................................................................................................. 55
NEUROMUSCULAR JUNCTION AND TRANSMISSION OF IMPULSES FROM NERVE ENDINGS TO SKELETAL MUSCLE FIBERS ............. 55
MUSCLE ACTION POTENTIAL ................................................................................................................................... 58
EXCITATION-CONTRACTION COUPLING ...................................................................................................................... 59
CHAPTER 8 – EXCITATION AND CONTRACTION OF SMOOTH MUSCLE ............................................................ 61
CONTRACTION OF SMOOTH MUSCLE......................................................................................................................... 61
REGULATION OF CONTRACTION BY CALCIUM IONS ....................................................................................................... 63
NERVOUS AND HORMONAL CONTROL OF SMOOTH MUSCLE CONTRACTION ..................................................................... 65
CHAPTER 9 – CARDIAC MUSCLE; THE HEART AS A PUMP AND FUNCTION OF THE HEART VALVES ................. 69
PHYSIOLOGY OF CARDIAC MUSCLE............................................................................................................................ 69
CARDIAC CYCLE..................................................................................................................................................... 72
FUNCTION OF THE VENTRICLES AS PUMPS .................................................................................................................. 74
THE HEART VALVES PREVENT BACKFLOW OF BLOOD DURING SYSTOLE ............................................................................ 75
AORTIC PRESSURE CURVE ....................................................................................................................................... 76
GRAPHIC ANALYSIS OF VENTRICULAR PUMPING .......................................................................................................... 77
REGULATION OF HEART PUMPING ............................................................................................................................ 78
CHAPTER 14 – OVERVIEW OF THE CIRCULATION: PRESSURE, FLOW AND RESISTANCE ................................... 82
PHYSICAL CHARACTERISTICS OF THE CIRCULATION........................................................................................................ 82
BASIC PRINCIPLES OF CIRCULATORY FUNCTION............................................................................................................ 84
INTERRELATIONSHIPS OF PRESSURE, FLOW, AND RESISTANCE ......................................................................................... 84
CHAPTER 16 – THE MICROCIRCULATION AND LYMPHATIC SYSTEM: CAPILLARY FLUID EXCHANGE,
INTERSTITIAL FLUID, AND LYMPH FLOW ........................................................................................................ 91
STRUCTURE OF THE MICROCIRCULATION AND CAPILLARY SYSTEM ................................................................................... 91
FLOW OF BLOOD IN THE CAPILLARIES – VASOMOTION .................................................................................................. 92
EXCHANGE OF WATER, NUTRIENTS, AND OTHER SUBSTANCES BETWEEN THE BLOOD AND INTERSTITIAL FLUID ........................ 93
INTERSTITIUM AND INTERSTITIAL FLUID...................................................................................................................... 94
FLUID FILTRATION ACROSS CAPILLARIES ..................................................................................................................... 95
LYMPHATIC SYSTEM ............................................................................................................................................... 97
CHAPTER 61 – THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM AND THE ADRENAL MEDULLA ..................................... 102
GENERAL ORGANIZATION OF THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM ................................................................................ 102
BASIC CHARACTERISTICS OF SYMPATHETIC AND PARASYMPATHETIC FUNCTION................................................................ 105
SELECTIVE STIMULATION OF TARGET ORGANS BY SYMPATHETIC AND PARASYMPATHETIC SYSTEMS OR “MASS DISCHARGE” .... 110
PHARMACOLOGY OF THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM ........................................................................................... 111
INSTRUCTIE VOOR TOEGANG TOT OEFENVRAGEN/OVERHOORLIJSTEN ...... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HOE KRIJG JE TOEGANG?............................................................................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
INDELING VAN DE OVERHOORLIJSTEN ............................................................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
,Chapter 1 – Functional Organization of the
Human Body and Control of the “Internal
Environment”
Cells are the Living Units of the Body
Het lichaam is opgebouwd uit cellen waarbij elke cel 1 of meer specifieke functies vervult. Het
gehele lichaam bestaat uit ongeveer 35-40 biljoen cellen. De rode bloedcel is de meest
voorkomende cel in het lichaam. Hier heeft elke persoon er ongeveer 25 biljoen van.
Ondanks dat de cellen in ons lichaam enorm variëren is er ook een algemene overeenkomst tussen
alle cellen: zuurstof reageert met koolhydraten, vetten en eiwitten om energie vrij te maken. De
producten van deze chemische reactie worden in de omliggende vloeistof afgegeven.
Bijna alle cellen zijn in staat om te reproduceren.
Naast cellen bestaat het lichaam uit biljoenen microben (kleine micro-organismen). Zo leven er in
het maagdarmkanaal alleen al zo’n 400-1000 verschillende soorten van deze microben.
Extracellular Fluid - the “Internal Environment”
50-70% van het lichaam is vloeistof (vocht). Dit kan weer opgedeeld worden in intra- en
extracellulair vocht:
- 2/3e van het vocht is intracellulair en bevat:
• K+, Mg2+ en PO43-
• Proteïnes en grote moleculen
- 1/3e van het vocht is extracellulair en bevat:
• Na+, Cl-, HCO3- en Ca2+
• Zuurstof, glucose, vetzuren en aminozuren
• CO2 en andere afvalproducten
Homeostasis – Maintenance of a Nearly Constant Internal
Environment
Extracellulair vocht wordt via het bloed getransporteerd en komt via diffusie bij de weefsels terecht.
Het extracellulaire vocht wordt ook wel de interne omgeving genoemd. Om het lichaam te laten
functioneren dragen alle organen eraan bij dat de condities in de interne omgeving nagenoeg
constant zijn, dit wordt aangeduid met de term homeostase. Voorbeelden:
- H+ (waterstof) mag maximaal 5 nanomol/L afwijken in het bloed
- Na+ (natrium) mag maximaal een paar millimol afwijken in het bloed
,Mechanismen die normaliter zorgen voor het behoud van de homeostase kunnen de algemene
situatie op lange termijn soms erger maken. Een voorbeeld hiervan is het volgende: verlaagde nier
excretie → het lichaam verhoogt de bloeddruk om excretie
makkelijker te maken → op lange termijn zorgt een verhoogde
bloeddruk voor andere problemen in het lichaam.
Het transport van het extracellulaire vocht kan opgedeeld worden in
2 fases (Figuur 1-2), namelijk:
1. Verplaatsing van bloed door het lichaam via de bloedvaten.
2. Transport van het vocht van de capillairen naar de ruimtes
tussen de weefselcellen.
Extracellular Fluid Transport and Mixing system – The
Blood Circulatory System
De bloedsomloop kan gezien worden als een parallel systeem (Figuur 1-1). Al het
bloed (5 liter) passeert de circulatie 1 keer per minuut in rust en tot wel 6 keer per
minuut bij inspanning. Het extracellulaire vocht dat zich in het bloed bevindt
noemen we bloedplasma. De capillaire wanden laten bijna alle moleculen van het
bloedplasma door, op plasma eiwitten na omdat die te groot zijn. Door de grote
permeabiliteit van de capillaire wanden kan er constante diffusie plaatsvinden
tussen de capillairen en de ruimtes tussen de weefselcellen. Diffusie wordt
veroorzaakt door de kinetische energie van de moleculen in het bloedplasma. De
constante diffusie zorgt voor de homogeniteit van het extracellulaire vocht en
draagt op die manier bij aan de homeostase. Vrijwel alle cellen liggen binnen 50
micrometer van de capillairen waardoor diffusie binnen enkele seconden gebeurt.
Origin of Nutrients in the Extracellular Fluid
Respiratoir systeem → Bloed wordt aangevuld met zuurstof in de alveoli
(longblaasjes) via diffusie over de wand (0.4-2.0 micrometer dik).
Maagdarmkanaal (gastro-intestinaal stelsel) → De volgende voedingsstoffen worden opgenomen in
het bloed:
- Koolhydraten
- Vetzuren
- Aminozuren
Lever en andere organen met metabolische functies → Het veranderen van de chemische
compositie van sommige opgenomen voedingsstoffen naar bruikbare vormen voor de cellen. Deze
voedingsstoffen worden in andere weefsels zoals vetcellen, mucosa (slijmvlies), nieren en
endocriene klieren opgeslagen voor later gebruik. Ook zijn de nieren betrokken bij het verwijderen
van afvalproducten en toxische stoffen.
Musculoskeletale systeem → Zorgt voor de mobiliteit van het lichaam om eten te krijgen en het
lichaam te beschermen tegen gevaar van buitenaf.
Removal of Metabolic end Products
Longen → Op hetzelfde moment dat O2 wordt opgenomen in het bloed, wordt CO2 via de alveoli
naar de atmosfeer getransporteerd.
,Nieren → In de nieren worden de volgende 4 dingen verwijderd uit het bloed:
- Ureum (afvalproduct van eiwitafbraak in de lever)
- Urinezuur (afvalproduct van afbraak purine)
- Overschot aan ionen
- Overschot aan water
Grote delen van het bloedplasma worden gefilterd door de glomerulaire capillairen in de nieren en
worden daarna getransporteerd door de tubules waarbij (delen van) de benodigde stoffen (glucose,
aminozuren, vocht en ionen) weer terug opgenomen worden in het bloed. De overgebleven
afvalproducten komen via de renale tubules in de urine terecht.
Gastro-intestinale stelsel → Onverteerd materiaal metabolische afvalproducten komen in de
ontlasting (feces) terecht.
Lever → Afscheiden van medicijnen en chemicaliën naar gal. Dit komt ook uiteindelijk terecht in de
ontlasting.
Regulation of Body Functions
Het zenuwstelsel is op te delen in 3 delen:
- Sensorische input → Detectie van (prikkels uit) de omgeving.
- Centrale zenuwstelsel → Bestaat uit hersenen & ruggenmerg. Hier wordt een passende reactie
gekozen op de sensorische input.
- Motorische uitvoer → Zorgt voor de executie van de passende reactie.
Een belangrijk onderdeel van het zenuwstelsel is het autonome zenuwstelsel. Dit systeem reguleert
vele interne organen. Dit gebeurt onbewust.
In het lichaam bevinden zich ook endocriene klieren. Deze klieren zorgen voor de afgifte van
hormonen. Deze hormonen worden getransporteerd in het extracellulaire vocht en reguleren de
cellulaire functie in verschillende delen van het lichaam. Vier bekende endocriene klieren zijn:
- Schildklier zorgt voor afgifte van thyroid hormonen → verhoogt de snelheid van chemische
reacties in de cel.
- Alvleesklier zorgt van afgifte van insuline hormonen → controleert glucose metabolisme.
- Bijnierschors zorgt voor afgifte van adrenocortical hormonen → controleert Na+ en K+
concentraties en eiwit metabolisme.
- Bijschildklier zorgt voor afgifte van parathyroid hormonen → controleert botcalcium en fosfaat
concentraties.
Het zenuwstelsel en hormoonstelsel werken nauw samen. Waar het zenuwstelsel vooral
verantwoordelijk is voor musculaire en uitscheidende activiteiten van het lichaam, zorgt het
hormoonstelsel voornaam voor de regulatie van metabolische processen.
Protection of the Body
Het immuunsysteem kan opgedeeld worden in 5 onderdelen:
- Witte bloedcellen
- Weefselcellen (ontstaan uit witte bloedcellen)
- Thymus/zwezerik (endocriene klier)
- Lymfeknopen
- Lymfevaten
,Het immuunsysteem beschermt tegen bacteriën, virussen, parasieten en schimmels. We
onderscheiden 2 functies van het immuunsysteem:
1. Onderscheiden van lichaamseigen cellen en lichaamsvreemde cellen.
2. Het kapot maken van de lichaamsvreemde cellen door middel van fagocytose, lymfocyten of
antilichamen.
Naast het immuunsysteem beschermt het zogeheten integumentum ons ook tegen gevaren van
buitenaf. Het integumentum bestaat onder andere uit haren, nagels en klieren en vormen een
beschermende laag voor de dieper gelegen weefsel en organen. Daarnaast speelt het integumentum
ook een rol bij de temperatuurregulatie, het uitscheiden van afval en vormt het een sensorische
schakel tussen het lichaam en de buitenwereld. De huid is verantwoordelijk voor 12-15% van het
lichaamsgewicht.
Reproductie wordt ook gezien als onderdeel van de homeostase. Dit zorgt namelijk voor het
voortbestaan van de mensheid.
Control Systems of the Body
Vele controle systemen werken in eenzelfde organen om bepaalde functies te reguleren. Echter zijn
er ook systemen die interrelaties tussen verschillende organen. Drie voorbeelden hiervan zijn:
- Respiratoire systeem + zenuwstelsel → regulatie van de concentratie CO2 in het extracellulaire
vocht.
- Leven + pancreas (alvleesklier) → regulatie concentratie glucose in het extracellulaire vocht.
- Beide nieren werken samen om de concentraties H+, Na+, K+, fosfaat en andere ionen te
reguleren.
Examples of Control Mechanisms
De regulatie van de concentratie zuurstof in het bloed wordt gedaan door de chemische
eigenschappen van hemoglobine (bevindt zich in rode bloedcellen). Hemoglobine laat namelijk
alleen zuurstof los als de concentratie O2 in de omgeving daar laag genoeg voor is. Dit wordt de
“oxygen-buffering function of hemoglobin” genoemd.
CO2 is een product van oxidatieve reacties. Een teveel aan CO2 triggert het respiratoire systeem om
harder, dieper en/of vaker te ademhalen. Hierdoor wordt er meer CO2 uit het lichaam verwijderd
waardoor de waardes weer terug gaan naar normaal.
Het baroreceptor systeem is één van de systemen waarmee de bloeddruk
gereguleerd wordt. De 4 betrokken onderdelen en hun functies bij een te
hoge bloeddruk zijn (Figuur 1-3):
- Baroreceptoren → detecteren drukverschil door rek in de vaatwand.
- Medulla → ontvangt signalen van de baroreceptoren.
- Vasomotor center → wordt geremd door de medulla.
- Sympathische zenuwstelsel → ontvangt minder signalen vanuit het
vasomotor center wat zorgt voor een verminderde pompactiviteit
van het hart en verwijding van de vaten.
Bij een te lage bloeddruk vindt dit proces precies andersom plaats.
, Zoals gezegd worden concentraties en andere parameters strak gereguleerd in het lichaam. Een
overzicht van deze waardes en de marges waarbinnen ze kunnen variëren is gegeven in tabel 1-1. De
belangrijkste marges zijn hieronder gegeven:
- +7 °C → cellen gaan kapot.
- ±0.5 pH → dodelijk.
- Minder dan 1/3e van normale K+ concentratie → verlamming (zenuwsignalen kunnen niet
worden doorgegeven).
- Meer dan 2 keer de normale K+ concentratie → depressieve hartspier.
- Minder dan 1/2e van de normale Ca2+ concentratie → aanhoudende spiercontracties door
verhoogde permeabiliteit voor Na+.
- Minder 1/2e van de normale glucose concentratie → mentale prikkelbaarheid en
stuiptrekkingen.
Characteristics of Control Systems
Het grootste gedeelte van de controle systemen werken volgens een negatieve feedback cyclus →
de impuls initieert een respons die negatief is aan de stimulus. Hierdoor blijft het in balans.
De effectiviteit van een controle systeem wordt beschreven door “Gain”:
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛
𝐺𝑎𝑖𝑛 =
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟
Correction → het verschil tussen de waarde als het controle systeem niet zou werken en de
daadwerkelijke waarde.
Error → het verschil tussen de huidige waarde en de waarde van de normale situatie.
De gain kan oplopen tot -33 bij het controle systeem voor de regulatie van de lichaamstemperatuur.
Naast negatieve feedback systemen komen er ook (in mindere mate)
positieve feedback systemen voor in het lichaam. Positieve feedback kan
in sommige gevallen slechte gevolgen hebben. Een voorbeeld van een
slecht gevolg (Figuur 1-4): verlies van 2 liter bloed → hoeveelheid bloed is
niet genoeg voor het hart om effectief te pompen → druk in de arteriën
daalt waardoor het hart niet meer genoeg bloed aangevoerd krijgt via de
coronaire vaten → het hart wordt zwakker en kan nog minder bloed
uitpompen.
Als een persoon 1 liter bloed verliest (ipv 2 liter) kan de positieve
feedback overtroffen worden door negatieve feedback systemen en keer
de situatie uiteindelijk terug naar normaal.
Positieve feedback systemen kunnen echter ook goede gevolgen hebben. Twee voorbeelden:
- Bloedstolling: arterie scheurt → stollingsfactoren worden geactiveerd en zorgen ervoor dat er
een bloedprop ontstaat → geactiveerde stollingsfactoren activeren weer meer nabijgelegen
stollingsfactoren.
- Uterus contracties: uterus contracties duwen het hoofdje van de baby door de cervix → het
oprekken van de cervix zorgt, via spieren in de rug, weer voor meer uterus contracties.
Het lichaam bevat ook complexere controle systemen. Sommige bewegingen van het lichaam zijn zo
snel dat het zenuwstelsel niet in staat is om de beweging constant te controleren tijdens het
