College 1: het interne milieu, regelsystemen en AZS
Intern milieu: leefomgeving van de cellen
Opbouw mens
100 biljoen cellen.
Atomen → moleculen → organellen → cellen → weefsel → orgaanweefsel → orgaan systeem (bijv.
circulatie, ventilatie, spijsvertering) → organisme (homeostase).
60% van de mens bestaat uit vloeistof (vrouwen minder, want meer vet). Hiervan is 2/3 intracellulair,
1/3 extracellulair, waarvan 4/5 interstitieel en 1/5 bloedplasma.
De extracellulaire vloeistof is het interne milieu: de leefomgeving van de cellen.
Intracellulair Extracellulair
Natrium 10 130
Kalium 140 4
Calcium Heel weinig 2,5
Magnesium 0,8 1,5
Chloor 3,5 100
Eiwit 45 -
Homeostase
homeostase (homeodynamica): behouden van een relatief constant intern milieu tijdens rust. Bij
verandering ga je altijd terug naar het setpoint. Bijvoorbeeld: lichaamstemp ligt normaal rond 37
graden. Tijdens inspanning kan temp (setpoint) stijgen. Als dit niet het geval zou zijn zouden we niet
door kunnen met sporten omdat we het gelijk te warm zouden hebben.
Steady state: stabiel niveau (plateau) dat bereikt is, maar dit hoeft niet het rustniveau te zijn.
Het lichaam kan de setpoint aanpassen.
Inspanning is een aanslag op de homeostase.
Cellen gaan glucose (uit het bloed) gebruiken, waardoor de plasmaglucosespiegel daalt. De cellen
verbranden deze glucose, waardoor de temperatuur omhoog gaat. Voor de verbranding is O2 nodig,
wat er voor zorgt dat de concentratie CO2 stijgt. Dit zorgt er, samen met het gebruik van ATP voor
dat de pH waarde daalt. Hierdoor gaat (aangestuurd door de sympaticus) de hartslagfrequentie,
circulatie en ademhalingsfrequentie omhoog. Dit zorgt voor vasoconstrictie.
Probleem wanneer de temperatuur omhoog gaat: schade voor cellen, eiwitten/enzymen gaan ineens
anders werken door vervorming. Eiwitten zijn ook receptoren. Omdat de eiwitten vervormen,
werken de eiwitten niet meer als de receptoren. Ook de peptidehormonen (eiwithormonen) kunnen
denatureren.
Cellen gaan glucose gebruiken → hypoglykemie door dalen van de glucosespiegel. Hersencellen gaan
gek doen omdat ze geen glucose kunnen gebruiken en dus geen voeding hebben om te functioneren.
Het lichaam heeft een regelsysteem om de glucosespiegel te behouden met behulp van omzetting
glucose/glycogeen.
Ademhaling wordt gestuurd door CO2; cellen produceren meer CO2, door aanmaak ATP (energie).
CO2 omhoog, dus ook zuurgraad ook (pH omlaag). Formule: H2O + CO2 evenwicht met H2CO2
evenwicht met H+ + HCO3-. Dit is ook weer problematische voor eiwitten; verandering van vorm.
Wordt verholpen door omhooggaan van hartslag, circulatie en ademhalingsfrequentie.
,Regelsysteem
Opbouw en feedback
Stimulus zorgt voor verandering van intern milieu. Dit wordt waargenomen door een sensor. Deze
verandering wordt naar het controle centrum gestuurd met een afferent signaal en wordt vergeleken
met de setpoint. Het controlecentrum stuurt een efferent signaal naar een output orgaan zodat het
verschil opgelost kan worden (aangestuurd door AZS). Er is weer een homeostase na negatieve
feedback die gestuurd is naar het controle centrum.
Positieve feedback: respons in dezelfde richting als de stimulus. Dit zorgt voor destabilisatie (de
waarde loopt alleen maar verder weg van begin waarde). Bijvoorbeeld bij het vormen van een
actiepotentiaal: door de depolarisatie loopt de spanningsverschil alleen maar hoger op waardoor er
een actiepotentiaal kan ontstaan.
Het rustmembraanpotentiaal is afhankelijk van elektrische en chemische spanning (gradiënt). Er is
een bepaalde waarde voor het evenwichtspotentiaal van een bepaald ion. Elektrische gradiënt is
afhankelijk van concentratieverschillen. Chemische gradiënt is ook wel de ladingsgradiënt. Netto is er
geen stroming van ionen. Bij actiepotentiaal is er depolarisatie: spanningsafhankelijk.
Natriumkanalen open, Na+ de cel in. Steeds meer Na+-kanalen open. Potentiaal schiet helemaal weg
van rustpotentiaal. Na bepaalde tijd worden spanningsafhankelijke Na+ kanalen geïnactiveerd door
de tijd.
Feedforward: reageert vóór de verandering regelcentrum heeft plaatsgevonden. Bijvoorbeeld het
systeem voor regeling van temperatuur. Dit bestaat uit perifere sensoren (registreren de
buitentemperatuur) en centrale sensoren (interne temperatuur). Wanneer het buiten heel erg warm
is, en je gaat je inspannen, geven de perifere thermosensoren dat door aan de hersenen. De
hersenen passen het setpoint van de temperatuur om te gaan zweten aan naar beneden. Hierdoor
ga je al bij matige inspanning zweten, waardoor je eerder begint aan het koelen van je lichaam.
Hierdoor kan je langer door met de inspanning voor je oververhit bent.
Versterking
Bij a is de versterking groter, bij b de looptijd (hoe lang één golf loopt).
Bij a wordt er voor gezorgd dat de waardes dichter bij de rustwaarde blijven. Bij B lukt dat niet door
de lange looptijd en geringe versterking. Er zijn grotere fluctuaties.
Rol van eiwitten
- Transport (mbv bloed of celmembraan)
- Receptoren
- Boodschapper (hormonen)
, - Enzymen (katalysatoren)
Beschadiging van eiwitten zorgt voor verandering in structuur en dus ook in vorm. Beschadiging kan
onder andere komen door veranderde pH of temperatuur. Het gevolg:
- Ontstaan van cel schade en verstoring in de homeostase
- Aanmaak van stress eiwitten
o De stress eiwitten kunnen beschadigde eiwitten herstellen, mits het een cel is dat
een kern heeft
o Door training kunnen we cellen trainen om sneller stresseiwitten (heat shock
proteins/stress proteins) aan te maken
o Bij teveel schade zouden cellen ook helemaal opgeruimd kunnen worden door het
lichaam. Bijvoorbeeld rode bloedcellen/epitheelcellen. Bij spiercellen in de meeste
gevallen reparatie.
o Dit gebeurt tijdens de training. Dit zorgt voor meer cellulaire adaptatie en verbeterde
communicatie tussen de cellen.
- Reparatie van beschadigde eiwitten
Comunicatie tussen cellen
Intercellulaire communicatie:
- Aangrenzende cellen
o Juxtacrien: communicatie via gap junctions
- Naburige cellen
o Autocrien: ligant uit cel gaat naar de receptor van dezelfde cel.
o Paracrien: ligant van paracriene cel gaat naar receptor van doelcel
o Neuronaal: axon van zenuwcel zendt neurotransmitters uit en die gaan via de synaps
naar de receptoren van de doelzenuwcel
- Cellen op afstand (autonoom zenuwstelsel)
o Endocrien: cel geeft hormoon af aan het bloed, via het bloed komt hij bij de receptor
van de doelcel
o Neuro-endocrien: axon van zenuwcel geeft neurohormoon af aan het bloed en via de
bloedstroom komt hij bij de receptor van de doelcel
Autonoom zenuwstelsel
Opbouw (organisatie)
, - Centraal
o Hersenen
o Ruggenmerg
- Perifeer
o Afferent (náár hersenen toe)
▪ Somatische sensoren: huid, druk, pijn, spieren
▪ Viscerale sensoren: info uit de organen
▪ Speciale sensoren: oren, neus, ogen, smaak
o Efferent (van hersenen wég)
▪ Somatomotorisch: bewuste veranderingen uitvoeren door skeletspieren
▪ Autonoom; sympathisch en parasympathisch. Enterisch hoort hier ook bij
alleen dit heeft zijn ‘eigen zenuwstelsel’ omdat het helemaal zelfregulerend
is.
Efferente cellen liggen in het ruggenmerg, maar de uitlopers gaan de periferie in.
Opbouw zenuwcel
- Dendrieten: inkomende signalen van andere cellen
- Cellichaam: celkern, verwerking inkomende signalen (axonheuvel: netto exiberend of
inhiberend? Er wordt bepaald of de actiepotentiaal hoog genoeg is om door te sturen)
- Axon: doorgeven van signalen, Schwann cellen (myeline) en knopen van Ranvier
- Presynaptische terminals: communicatie met andere cellen
o Depolariserend signaal → spanningsafhankelijke Ca+ kanalen open → exocitose van
neurotransmitter
Evenwichtspotentialen en membraanpotentialen
Ionconcentratie binnen en buiten de cel wordt vergeleken.
Evenwichtspotentiaal: wanneer de ionenstroom van één bepaald ion netto 0 is.
Kalium gaat naar buiten doordat de concentratie buiten de cel lager is dan binnen de cel (chemische
gradiënt), maar kalium gaat naar binnen omdat de lading binnenin de cel negatief is (elektrische
gradiënt). Beide krachten zijn nu even groot, maar tegengesteld. Samen zorgt dit voor een
evenwichtspotentiaal van -90mV. De evenwichtspotentiaal zou gelijk zijn aan de
rustmembraampotentiaal als een cel alleen lekkanalen heeft voor kalium.
Natrium gaat door de chemische gradiënt naar binnen. Hierdoor wordt de binnenkant positief, dus
de elektrische gradiënt trekt natrium naar buiten. Dit zorgt voor een membraampotentiaal van
+40mV.
Als er evenveel lekkanalen zijn voor natrium en kalium, ligt de membraanpotentiaal precies tussen
+40 en -90. Er zijn echter meer lekkanalen voor kalium dan voor natrium, waardoor de
membraanpotentiaal -70mV is.
Het evenwichtspotentiaal is te berekenen met de wet van Nernst. De wet van Nernst is afhankelijk
van ionconcentratie’s.
−𝑅𝑇 [𝑖𝑜𝑛]
Wet van Nernst: 𝐸𝑥 = 𝑧𝐹
𝑙𝑛 [𝑖𝑜𝑛] 𝑖 𝑚𝑉
𝑜
R = gasconstante
T = temp in K
Z = valentie van ion (positief of negatief bijv. calcium: +2, natrium: +1 etc)
