Hoofdstuk 1: introductie fysiologie
Vier systemen die materie uitwisselen tussen interne en externe milieu:
• Respiratoire/pulmonaire systeem
• Spijsvertering-/gastro-intestinale systeem
• Urinaire/renale systeem
• Voortplantings-/reproductiesysteem
Homeostase = stabiliteit van interne milieu en extracellulaire vloeistof
Wet van massa balans: de hoeveelheid substanties in het lichaam moet gelijk blijven. Winst
in massa moet gecompenseerd worden met even groot verlies van massa.
Lading = totale hoeveelheid substanties in het lichaam.
Lading = inname + productie - excretie – metabolisme
Excretie = eliminatie van materie uit lichaam, normaliter middels urine, feces, longen of
huid.
Massastroom = concentratie substantie * volumestroom
Klaring = volume bloed ontdaan van substantie per tijdseenheid (indirect maatstaf excretie).
Alle controle systemen hebben drie componenten:
Input signaal, controller / integratiecentrum en output signaal.
Er zijn primair twee soorten controle mechanismen: lokale en lange afstand reflex controle.
Lokale controle: beperkt tot desbetreffende weefsel of cel
Reflex controle: elke lange afstandsweg middels zenuwstelsel, endocrien systeem of beide.
Negatieve feedback loops zijn homeostatisch, positieve feedback loops niet.
Hoofdstuk 2: moleculaire interacties
Er zijn vier soorten biomoleculen: eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleotiden.
Geconjugeerde eiwitten: eiwitten gecombineerd met lipiden tot lipoproteïnen.
Glycosylering: koppeling van koolhydraten aan eiwitten.
Koolhydraten: (CH2O)n
Nucleotiden: biomoleculen die een belangrijke rol spelen in de overdracht van energie en
informatie (zoals ATP, ADP en (cyclisch) AMP).
Polymeren van nucleotiden: DNA en RNA
Vier belangrijke rollen van elektronen:
• Vormen van covalente bindingen: gedeelde elektronen tussen atomen, waardoor
moleculen worden gevormd en het mogelijk is om met andere elementen te binden.
• Ionen: de basis van elektrisch signaleren in het lichaam
• Hoogenergetische elektronen: elektronen in bepaalde atomen die energie uit de
omgeving kunnen overdragen aan het desbetreffende atoom. Deze energie kan
gebruikt worden voor synthese, beweging en andere levensprocessen.
• Vrije radicalen: onstabiele moleculen met een ongepaarde elektron. Ze worden
verondersteld bij te dragen aan veroudering en de ontwikkeling van bepaalde
ziektes, zoals kanker.
,Polaire moleculen: moleculen met een positief en negatief einde. Sommige elementen
worden sterk aangetrokken door elektronen en binden vaak met polaire moleculen.
Apolair molecuul: molecuul waarbij de elektronen gelijk verspreid zijn over het molecuul,
waardoor er geen positief of negatief geladen zijdes aan het molecuul zijn.
Niet-covalente bindingen: ion-bindingen, waterstofbindingen en van der Waals bindingen.
Belangrijke rol in bijv. pH, moleculaire vorm en omkeerbare bindingen tussen moleculen.
• Ion-bindingen: elektrostatische aantrekkingskracht tussen ionen met
tegenovergestelde ladingen.
• Waterstofbindingen: binding tussen de tegenovergestelde delen van polaire
moleculen, voorkomend bij atomen van aangrenzende moleculen of verschillende
delen van eenzelfde molecuul.
• Van der Waals bindingen: zwakke bindingen tussen de kern van een atoom en de
elektronen van nabijgelegen atomen.
Hydrofobe substanties: normaliter apolaire moleculen die geen waterstofbindingen met
water kunnen vormen.
Globulaire eiwitten bevatten aminozuurketens met vouwingen, waardoor complexe tertiaire
structuren ontstaan met zakken, kanalen en uitstekende knobbels. Naast niet-covalente
bindingen spelen covalente disulfide bindingen een belangrijke rol in de vorm van veel
globulaire eiwitten.
De meeste oplosbare eiwitten passen binnen één van de volgende zeven categorieën:
• Enzymen: biologische katalysatoren die chemische reacties versnellen.
• Membraan transporteiwitten: helpen bij de uitwisseling van substanties tussen
intracellulaire en extracellulaire delen.
• Signaal moleculen
• Receptoren
• Bindende eiwitten
• Immunoglobulines
• Regulerende eiwitten: zetten cel processen aan en uit of harder en zachter.
Al deze eiwitten binden aan andere moleculen met niet-covalente bindingen. De
bindingsplaats heeft een bepaalde specificiteit, affiniteit, competitie en verzadiging.
Isovormen: eiwitten met dezelfde functie, maar een verschillende affiniteit voor het ligand.
Sommige eiwitten zijn inactief na de synthese (zoals eiwithormonen en enzymen). Deze
worden actief wanneer een enzym een stuk van het molecuul afhakt (proteolytische
activatie). Hiervoor is een ion of klein organisch functionele groep nodig (cofactor).
Modulator: een factor dat het vermogen tot binden, de activiteit of de respons van een eiwit
beïnvloed.
Competitieve inhibitoren: omkeerbare antagonisten die strijden met het ligand voor de
bindingsplaats
Allosterische modulatoren: binden omkeerbaar aan een eiwit bij een regulatieplaats,
waardoor de bindingsplaats voor een ligand wordt vervormd.
Covalente modulatoren: atomen of functionele groepen die covalent binden aan eiwitten
en zo eigenschappen beïnvloeden (bijv. fosforylering).
Hoofdstuk 3: cellen en weefsels
,Peritoneum / buikvlies: epitheelweefsel dat binnenkant van de buikholte en buitenkant van
de daarin gelegen organen bekleed (maag, darmen, lever, alvleesklier, galblaas en milt).
Lumen = orgaanholte.
Extracellulair vloeistof wordt interstitieel vocht (omringt meeste cellen) en bloedplasma.
Algemene functies celmembraan:
• Fysieke isolatie: scheidt intracellulair vloeistof van extracellulair vloeistof)
• Regulatie van uitwisseling met de omgeving: reguleert de opname van ionen en
nutriënten in de cel, eliminatie van cellulair afval en uitscheiding van producten.
• Communicatie tussen cellen en de omgeving: bevatten eiwitten die moleculen
herkennen en responses inzetten om het externe milieu te veranderen.
• Structurele support: eiwitten in het membraan houden de cel in takt.
Membraaneiwitten creëren ook gespecialiseerde spleten tussen aangrenzende
cellen of tussen cellen en de extracellulaire matrix.
Micellen: kleine druppels met een enkele laag fosfolipiden gevuld met vetzuren. Belangrijk
in de vertering en opname van vet in het spijsverteringsstelsel.
Liposomen: grote bollen met een dubbelle fosfolipide laag, waardoor er een waterige
inhoud is die gevuld kan worden met wateroplosbare substanties.
Cholesterol: grotendeels hydrofoob, gelegen tussen de hydrofiele hoofden van fosfolipiden.
Het helpt de membraan ondoordringbaar voor water en flexibel over een brede range van
temperaturen te maken.
Het cytoplasma heeft vier onderdelen:
• Cytosol: opgeloste nutriënten, eiwitten, ionen en afval
• Onoplosbare deeltjes
• Onoplosbare eiwitvezels (interne ondersteuning, ook wel cytoskelet)
• Organellen
Vaste ribosomen: ribosomen die vast zitten aan het oppervlak van het cytosol.
Er zijn drie soorten cytoplasmatische eiwitvezels (van klein naar groot):
• Actinevezels/microfilamenten
• Tussenliggende filamenten: kunnen bestaan uit verschillende soorten eiwitten (bijv.
keratine en neurofilamenten).
• Microtubuli: hol, gemaakt van het eiwit tubuline. Zo vormen centriolen, cillia en
flagella, betrokken in cel beweging.
Centrosoom: microtubuli organisatiecentrum, vormt tubuline monomeren tot microtubuli.
Cillia: kleine, haarachtige structuren die uit het celoppervlak steken in de hogere luchtwegen
en uterus. De beweging zorgt voor stroming van vloeistof of uitscheiding langs het
oppervlak.
Flagella: cillia, maar dan langer (zoals staart van sperma).
Vijf belangrijke functies van het cytoskelet:
• Structuur: eiwitten bieden mechanische kracht en bepalen in veel cellen de vorm.
• Interne organisatie: de vezels stabiliseren de posities van de organellen.
• Intracellulair transport: het cytoskelet helpt bij het importeren van materie door een
intracellulaire rails te vormen voor bewegende organellen. Met name belangrijk in
het zenuwstelsel, waar materie getransporteerd moet worden tot wel een meter.
• Vorming van weefsels uit cellen: eiwitvezels van het cytoskelet binden met
extracellulaire eiwitvezels, waardoor cellen gelinkt worden. Dit biedt niet alleen
mechanische steun, maar ook uitwisseling van informatie tussen de cellen.
, • Beweging: speciale motoreiwitten faciliteren beweging en intracellulair transport
door energie van ATP te gebruiken om langs vezels te glijden/stappen. Drie soorten
motoreiwitten: myosine (voornamelijk spiercontracties), kinesine en dyesine
(beweging van blaasjes langs microtubuli).
Mitochondriën hebben een ongebruikelijke dubbele wand die twee aparte compartimenten
vormt binnen het mitochondrion.
• Mitochondriële matrix: compartiment in het binnenste gedeelte. Bevat enzymen,
ribosomen, granulen en eigen DNA. Mitochondriën kunnen dus zelf bepaalde
eiwitten maken. Mitochondrieel DNA heeft een andere nucleotide sequentie dan DNA
uit kern.
• De intermembrane ruimte: compartiment tussen de binnen- en buitenmembraan.
Speelt een belangrijke rol in ATP-productie.
Endoplasmatisch reticulum: netwerk van verbonden membraantubes met drie
hoofdfuncties: synthese, opslag en transport van biomoleculen.
• Ruw ER: de hoofdplek voor eiwitsynthese. Eiwitten worden gevormd op ribosomen
die gebonden zijn aan de oppervlak van het ER en worden daarna in het lumen van
het ruwe ER gestopt, waar ze chemische modificatie ondergaan.
• Glad ER: geen gebonden ribosomen, hoofdplek voor synthese van vetzuren,
steroïden en lipiden. Fosfolipiden voor de celmembraan worden hier gemaakt en
cholesterol wordt hier gemodificeerd tot steroïde hormonen zoals de seks hormonen
oestrogeen en testosteron.
o In lever en nier cellen ontgift of inactiveert het gladde ER drugs.
o In skeletspier is er calcium opgeslagen in een gemodificeerde versie van het
gladde ER om gebruikt te worden bij contracties.
Perixomen: opslagblaasjes, kleiner dan lysosomen. Voornaamste functie is lange
vetzuurketens en potentieel giftige moleculen afbreken.
Proces van eiwitsynthese, modificatie en verpakking:
1. RNA voor eiwitsynthese wordt gemaakt van DNA sjablonen in de kern.
2. RNA wordt getransporteerd door de nucleaire poriën naar het cytoplasma.
3. Eiwitten worden in het cytoplasma gesynthetiseerd op ribosomen of vastgemaakt op
het ruwe ER.
4. Het nieuw gemaakte eiwit wordt gecompartimenteerd in de lumen van het ruwe ER.
5. Hier wordt het ook gemodificeerd en ingepakt in een blaasje.
6. De blaasjes fuseren met het Golgi apparaat, waar de eiwitten verder gemodificeerd
worden.
7. De gemodificeerde eiwitten verlaten het Golgi in opslagblaasjes of
uitscheidingsblaasjes.
Extracellulaire matrix heeft twee basiscomponenten:
• Proteoglycanen: glycoproteïnen; eiwitten covalent gebonden aan polysacharide
ketens.
• Onoplosbare eiwitvezels zoals collageen, fibronectine en lamanine.
Celadhesiemoleculen (CAMs): tijdens groei en ontwikkeling vormen cellen cel-cel
hechtingen die tijdelijk kunnen zijn of kunnen ontwikkelen tot permanente cel junctions.
CAMs zijn membraaneiwitten die verantwoordelijk zijn voor zowel cel verbindingen als
tijdelijke verbindingen. Cel-cel of cel-matrix verbindingen bemiddeld door CAMs zijn
essentieel voor normale groei en ontwikkeling.
Dieren drie soorten verbindingen (junctions):
