Hoofdstuk 1
Fysiologie = verklaren van fysische en chemische factoren die leven mogelijk maken.
Pathofysiologie = verklaren hoe fysiologische processen zijn veranderd in ziekten of letsel.
Homeostase = handhaven van constante condities in het interne milieu (Walter Cannon).
Het menselijk lichaam bestaat uit 100 biljoen cellen; 25 biljoen rode bloedcellen en 75 biljoen andere
cellen.
Eigenschappen die in iedere cel hetzelfde zijn:
• Zuurstof reageert met koolhydraten, vetten en eiwitten om energie vrij te maken zodat een
cel kan functioneren
• De metabole processen, waarbij voedingsstoffen worden omgezet in energie, verlopen min of
meer hetzelfde
• De eindproducten van chemische reacties worden afgegeven aan de vloeistoffen in de
omgeving
• De meeste cellen kunnen zich voortplanten
Het menselijk lichaam bestaat voor 60% uit vloeistof: 2/3 intracellulair en 1/3 extracelluair (interne
milieu). Deze vloeistof is hoofdzakelijk een wateroplossing met ionen en andere stoffen. In de
extracellulaire vloeistof zitten ionen en voedingsstoffen die de cellen nodig hebben. Alle celllen
liggen dus eigenlijk in een soort van hetzelfde milieu. Extracellulair vloeistof wordt ook wel internal
environment of het milieu interieur genoemd (Claude Bernard). Vloeistof wordt in twee fasen door
het lichaam getransporteerd: eerst in het bloed en dan tussen de capillairen en het milieu interieur.
Verschil tussen extracellulaire en intracellulaire vloeistof
De extracellulaire vloeistof bevat grote hoeveelheden natrium, chloride, bicarbonaat ionen en
voedingsstoffen voor de cel; zuurstof, glucose, vetzuren en aminuzouren. Bevat ook koolstofdioxide
en andere afvalstoffen van de cel.
De intracellulaire vloeistof bevat grote hoeveelheden kalium, magnesium en fosfaationen.
Bloed doorloopt de bloedsomloop in rust 1x per minuut en bij inspanning 6x per minuut.
Handhaven van homeostase
De meeste stoffen worden door kinetische bewegingen uitgewisseld door de capillairwand, maar
eiwitten kunnen er niet uit. Dat wil zeggen dat de vloeibare en opgeloste moleculen voortdurend in
alle richtingen in het plasma en fluïdum in de intracellulaire omgeving, en ook door de capillaire
poriën, heen en weer bewegen. De meeste cellen liggen niet meer dan 50 micrometer van een
haarvat waardoor snel diffusie plaats kan vinden binnen enkele seconden! Zodoende wordt de
extracellulaire vloeistof overal in het lichaam (zowel dat van het plasma als van die interstitiële
vloestof) continu gemengd, waardoor de hemogeniteit van de extracellulaire vloeistof wordt
gehandhaafd.
De verschillende ionen, voedingsstoffen, afvalproducten en andere bestanddelen worden binnen een
range gereguleerd in plaats van op vaste waarden. Voor sommige bestanddelen van het lichaam is
deze range extreem klein. Variaties in de waterstofionenconcentratie in het bloed zijn bijvoorbeeld
normaal minder dan 5 nm/L. Bloednatriumconcentratie is ook strak geregeld, normaal variërend
slechts enkele millimol/L, zelfs met grote veranderingen in natriuminname, maar deze variaties in
natriumconcentratie zijn minstens 1 miljoen keer groter dan dat voor waterstofionen.
,Ziekte wordt vaak beschouwd als een toestand van verstoorde homeostase. Maar zelfs in de de
aanwezigheid van een ziekte blijven homeostatische mechanismen werken, en wordt vitale functies
gehandhaafd door middel van meerdere compesaties. In sommige gevallen kunnen deze
compensaties zelf leiden tot grote afwijkingen van de lichaamsfuncties (van de normale range in
homeostase). Het is dan moeilijk om de primaire oorzaak van de ziekte te onderschieden van de
compensatiereacties. Ziekten de functionaliteit van de nieren om zout en water uit te scheiden
verslechteren, kunnen leiden tot een hoge bloeddruk. Dit zal in eerste instantie helpen om de
excretie weer naar het normaal te brengen, maar als het een lange periode aanhoudt kan de hoge
bloeddruk organen beschadigen zoals de nieren. Hierdoor zal de bloeddruk nog meer stijgen en er
meer schade aan de nier ontstaan (soort vicieuze cirkel). Hemostatische compensaties die dus
voortvloeien na ziekte/letsel, kunnen een soort van ‘trade-off’ vertegenwoordigen die nodig is om
de waarden weer naar normaal te brengen om zo de vitale lichaamsfuncties te kunnen behouden.
Maar op de lange termijn kunnen ze dus bijdragen aan extra abnormaliteit in de lichaamsfuncties.
Homeostase - Oorsprong van voedingsstoffen in het bloed:
Longen zorgen zuurstof. Alveolair membraan is 0.4-2 micrometer dik, en zuurstof diffundeert dan
ook snel door de alveoli. Spijsverteringsstelsel neemt koolhydraten, vetten en eiwitten op in de
extracellulaire vloeistof van het bloed. De lever bewerkt sommige stoffen tot hun bruikbare vorm
(omdat niet alle opgenomen stoffen direct bruikbaar zijn in hun vomr) of slaat ze op. De lever
verwijdert ook afval- en gifstoffen. Muscoskeletal system zorgt dat je eten kunt zoeken.
Homestase – afvoer afvalstoffen uit het bloed:
In de longen wordt CO2 verwijderd. CO2 is het meest aanwezige metabolisme product. De nieren
verwijderen de overige metabolisme producten uit het bloed. De nieren verwijderen urea
(afvalproducten bij de eiwitstofwisseling), urinezuur (afvalproduct bij afbraak purines), en een
overmaat aan ionen en/of water. De nieren filteren de meeste vloeistof door de glomerulus en
nemen nuttige stoffen weer op zoals glucose, water, ionen en aminozuren. Al het andere wat het
lichaam niet nodig wordt uitgeplast. Via het spijsverteringsstelsel worden veel stoffen die niet nodig
zijn in de feces uitgescheiden. De lever ontgift stoffen en schiedt veel afvalstoffen uit met gal, die
uiteindelijk met de feces wordt uigescheiden.
Regulering lichaamsfuncties
Het zenuwstelsel bestaat uit sensory input, centraal zenuwstelsel (of integrative deel) en motor
output deel. Sensory receptors inspecteren de staat vna het lichaam of de staat van de omgeving.
Centraal zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggengraat. Het zenuwstelsel bestaat uit een
autonoom en animaal deel. Het autonome deel functioneert onbewust en reguleert vele functies in
organen; pompactiviteit hart, bewegingen van spijsverteringskanaal en secretie door klieren.
Hormonen worden getransporteerd in de extracellulaire vloeistof naar delen van het lichaam om zo
te helpen met het reguleren van de cellulaire functie. Het hormoonstelsel bestaat uit 8 belangrijke
endocriene klieren:
• Epifyse – melatonine
• Hypofyse – groeihormoon, prolactine, lh, fsh, tsh adrenocorticotroofhormoon (ACTH,
stimuleert bijnieren), melanocyt stimulerend horomoon en endorfinen. Opslag van
vasopressine/antidiuretisch hormoon (ADH) en oxytocine, dat door de hypothalamus wordt
gemaakt.
• Schildklier – t3, t4 en calcitonine (verhoogt de snelheid van de meeste chemische reacties in
cellen, zorgt voor remming botafbraak en lagere calciumcontratie in het bloed)
, • Bijschieldklier – bijschildklierhormoon/pth (zorgt voor botafbraak en hogere calciumcontratie
in het bloed, en fosfaat)
• Thymus – hormonen die de groei en het afweersysteem stimuleren
• Alvleesklier – insuline (verlaagt bloedsuikerspiegel), glucagon (verhoogt bloedsuikerspiegel)
en somatostatine (remt groeihormoon, insuline en glucagon).
• Bijnieren-merg – produceert adrenaline en noradrenaline. Schors produceert van buiten naar
binnen mineralocorticoiden (reguleren zout-water balans, verhogen de bloeddruk),
glucocorticoiden reguleren glucoseconcentratie (stimuleren omzetting eiwitten en vetten in
glucose) en androgenen en oestrogenen. En reguleert natrium en kalium ionen en dus
eiwitmetabolisme.
• Testes/ovaria – androgenen/oestrogenen
De hormonen bieden dus een systeem voor regulatie dat het zenuwstelsel aanvult. Het zenuwstelsel
reguleert veel spier- en secretoire activiteiten van het lichaam, terwijl het hormonale systeem veel
metabole functies reguleert. De zenuw- en hormonale systemen werken gewoonlijk op een
gecoördineerde manier samen om alle orgaansystemen van het lichaam te reguleren.
Bescherming van het lichaam:
Immuunsysteem: bestaat uit witte bloedcellen, weefselcellen afkomstig van witte bloedcellen,
lymfeknopen, lymfevaten, en de thymus. Beschermen het lichaam tegen ziekteverwekkers;
bacterien, virussen, parasieten en schimmels. Het immuunsysteem zorgt ervoor dat het lichaam zijn
eigen cellen kan onderscheiden van vreemde celen en stoffen, en dat een indringer kan worden
vernietigd door fagocytose of door productie van lymfocyten of antilichamen (vernietiging of
neutralisatie indringer).
Integumentary systeem: huid, haar, nagels, klieren. Zorgt voor bescherming van weefsels en
organen, uitenhouden pathogenen, uitscheiden afvallenstoffen en temperatuurhuishouding. De huid
is 12-15% van het lichaamsgewicht. Reproductie: vervangt oude voor nieuwe mensen.
Controlesystemen:
Er zijn controlesystemen werkzaam binnen de cel, zoals het genetische systeem in de cel dat de
celfuncties reguleert. Vele andere besturingssystemen besturen binnen de organen de functies van
de afzonderlijke delen van de organen; anderen opereren door het hele lichaam om de onderlinge
relaties tussen de organen te beheersen. Het ademhalingssysteem, dat samenwerkt met het
zenuwstelsel, reguleert bijvoorbeeld de concentratie van koolstofdioxide in de extracellulaire
vloeistof. De lever en alvleesklier reguleren de glucoseconcentratie in de extracellulaire vloeistof en
de nieren reguleren concentraties van waterstof, natrium, kalium, fosfaat en andere ionen in de
extracellulaire vloeistof.
Controlesysteem – zuurstof/CO2
Zuurstofbufferende werking van hemoglobine zorgt dat de zuurstofconcentratie niet te hoog wordt.
Hemoglobine bindt met zuurstof terwijl het bloed door de longen stroomt. Wanneer het bloed door
de haarvaten van het weefsel gaat, laat hemoglobine, vanwege zijn eigen sterke chemische affiniteit
met zuurstof, geen zuurstof vrij in de weefselvloeistof als er al teveel zuurstof is. Als de
zuurstofconcentratie in de weefselvloeistof echter te laag is, wordt er voldoende zuurstof afgegeven
om zo een adequate concentratie te herstellen. Regulering van zuurstofconcentratie in de weefsels
berust dus voornamelijk op de chemische eigenschappen van hemoglobine.
Bij te hoog CO2 in het bloed wordt het ademhalingsstelsel gestimuleerd en ga je sneller ademen
totdat de concentratie CO2 weer normaal is in het bloed.
,Controlesysteem – bloeddruk: Bij te hoge bloeddruk wordt dat opgemerkt door baroreceptoren in
de carotiden en de aortaboog. De baroreceptoren sturen signalen naar de medulla die het
vasomotorcentrum in de herenen inhiberen en daardoor gaan er minder signalen via het
sympatische zenuwstelsel naar hart en bloedvaten, zodat bloeddruk weer naar normaalwaarde gaat.
Te lage bloeddruk doet het omgekeerde.
Tabel. Normaal ranges van bestandsdelen in de extracellulaire vloeistof.
Concentraties van stoffen in het bloed zijn strak gereguleerd:
7*C te warm → vicieuze cirkel van verhoogd celmetabolisme en celdood.
pH 0.5 te hoog of te laag → dood
Kalium minder dan 1/3 → persoon is verlamd
Kalium meer dan 2 keer normaal → harspier ernstig onderdrukt
Calcium minder dan 1/2 van normaal → spontane tentanische contracties
Glucose minder dan 1/2 van normaal → extreme mentale prikkelbaarheid en stuipen
Feedback
Het lichaam werkt meestal met negatieve feedback. De ‘winst’ van een controlesysteem wordt
berekend als: Gain = correction/error
De gain van het temperatuurreguleringssysteem is -33!
,Positieve feedback kan dood veroorzaken. Voorbeeld:
Een mens heeft 5 liter bloed. Als hij 2 liter verliest pompt het hart niet meer efficiënt -> arteriële
bloeddruk daalt -> minder bloed naar kransslagaders -> hart pompt nog minder efficiënt -> etc.
Als iemand slechts 1 liter bloed verliest wint de negatieve feedback het van de positieve en overleeft
de patiënt.
Positieve feedback is soms nuttig:
1. Bij overdracht van zenuwsignalen, als er natrium binnenkomt zorgt dat voor openen meer
natriumkanalen
2. Bij de geboorte: als het hoofd van de baby door de cervix komt zorgt dat voor contracties
van de baarmoeder die de baby verder de cervix in duwen.
3. Bij bloedstolling: stollingsfacoren activeren enzymen die weer voor meer stolling vormen.
Adaptieve controle: het brein corrigeert een actie de volgende keer dat hij wordt uitgevoerd.
, Hoofdstuk 2 - De cel en zijn functies
Organisatie van de cel
Cel bestaat uit 2 delen;
1. Nucleus – wordt omgeven door een nucleair membraan, en scheidt zich daarmee af van het
cytoplasma.
2. Cytoplasma – wordt omgeven door een cel-/plasma membraan, en scheidt zich daarmee af
van het milieu interieur.
Protoplasma = het vloeibare bestanddeel van de cel, omvat zowel het kernplasma (nucleoplasma,
karyoplasma) als het cytoplasma; wordt meestal gebruikt als synoniem voor cytoplasma.
Protoplasma bestaat uit 5 basisstoffen;
1. Water: is de belangrijkste vloeistof in de cel (m.u.v. vetcellen), ongeveer 70-85% van de cel is
water.
2. Elektrolyten (ionen): belangrijke ionen in de cel zijn kalium, magnesium, fosfaat, sulfaat,
bicarbonaat. In kleinere hoeveelheden; natrium, chloride en calcium. Ionen zorgen voor
anorganische stoffen die gebruikt worden voor cellulaire reacties en zijn ook nodig voor de
werking van cellulaire controle mechanismes. Vb: ionen op de celmembraan zijn nodig voor
transmissie van elektrochemische impulses in de zenuw- en spiervezels.
3. Eiwitten: Eiwitten zijn, na water, de meest overvloedige stoffen in de meeste cellen.
Ongeveer 10-20% van de celmassa is eiwit. Eiwitten kan opgedeeld worden in 2 categorieën:
1. Structurele eiwitten; zijn in de cel hoofdzakelijk aanwezig als lange filamenten van
polymeren van vele individuele eiwit moleculen. Deze intraceullulaire filamenten
worden vooral gebruikt om microtubulen te vormen. Deze filamenten zorgen voor
de structuur van celorganellen zoals cilia, axonen van de zenuwcellen, spoelen voor
mitosis, en dunne filamenten zorgen ervoor dat alles in de cel en in de organellen
bijeenblijft. Fibrillar eiwitten vind je buiten de cel, collageen en elastine vezels in
bindweefsel, in de wand van bloedvaten, pezen, ligamenten, etc.
2. Functionele eiwitten; bestaan gebruikelijk uit combinaties van en paar moleculen in
de tubular-globular vorm. Deze eiwitten zijn hoofdzakelijk de enzymen van de cel en,
in tegenstellling tot de fibrillar eiwitten, zijn ze beweeglijk in het celplasma. Veel van
hen kunnen zich ook hechten aan de membranen in de cel. De enzymen komen in
direct contact met andere stoffen in het celplasma en katalyseren specifieke
intracellulaire chemische reacties. De chemische reacties dat glucose opdelen in zijn
bestandsdelen en deze dan combineren met zuurstof om koolstofdioxide en water te
vormen en daarnaast ook tegelijkertijd voor energie zorgen voor de cellulaire functie
worden bijvoorbeeld ook gekatalyseerd door een serie van eiwit enzymen.
4. Lipiden: zijn verschillende types van stoffen die zich groeperen vanwege hun gedeelde
eigenschap dat ze zich kunnen oplossen in een vetoplossing. De belangrijkste lipiden zijn
fosfolipiden en cholesterol. Deze vormen samen 2% van de totale celmassa. Deze twee
lipiden zijn niet oplosbaar in water en kunnen daarom het celmembraan en intracellulaire
membranen vormen die cel compartimenten kunnen onderscheiden. Naast deze twee
belangrijke lipiden bevatten sommige cellen ook een grote hoeveelheid triglyceriden (ook
wel neutraal vet genoemd). In vetcellen, 95% van de celmassa is triglyceriden. Het
opgeslagen vet in deze cellen kunnen later gebruikt worden voor energie in het hele lichaam.
