Samenvatting Textbook Of Medical Physiology, 13th edition
1. Hoofdstuk 1 2
2. Hoofdstuk 2 6
3. Hoofdstuk 3 14
4. Hoofdstuk 4 21
5. Hoofdstuk 5 27
6. Hoofdstuk 6 32
7. Hoofdstuk 7 38
8. Hoofdstuk 8 41
9. Hoofdstuk 9 46
10. Hoofdstuk 14 54
11. Hoofdstuk 16 59
12. Hoofdstuk 61 64
13. Samenvatting in getallen en farmacologie 74
1
,CHAPTER 1 - Functional Organization of the Human Body and Control of the
“Internal Environment”
Menselijke fysiologie legt de specifieke karakteristieken en mechanismes uit die het menselijk
lichaam een levend wezen maken.
CELLS ARE THE LIVING UNITS OF THE BODY
Rode bloedcellen zijn het meest overbodig in ons lichaam en omvatten 25 biljoen. Ons lichaam
heeft 100 biljoen cellen in totaal. In deze cellen reageert zuurstof met:
- Koolhydraten
- Vetten
- Proteïnes
Om energie los te laten. Bij vernietiging van cellen, vormen de overgebleven cellen nieuwe cellen
totdat het tekort is aangevuld.
EXTRACELLULAR FLUID - THE “INTERNAL ENVIRONMENT”
60% van ons lichaam bestaat uit vocht”
- 1/3e is extracellulair vocht (20% lichaam): het vocht met ionen en voedingsstoffen dat zich om
de cellen heen bevindt (interstitium en bloedplasma). Dit vocht wordt ook wel de interne
omgeving / milieu intérieur (Claude Bernard) genoemd.
- 2/3e is intracellulair vocht (40% lichaam): het vocht dat zich in de cellen bevindt.
Het extracellulaire vocht is constant in beweging en wordt via diffusie uitgewisseld tussen
intercellulaire ruimten en de bloedvaten. De cellen blijven leven zolang de benodigde stoffen
aanwezig zijn in dit vocht.
Extracellulair vocht Intracellulair vocht
Na+, Cl-, HCO3- en Ca2+ K+, Mg2+ en O4P-3
Zuurstof, glucose, vetzuren, aminozuren Proteïnes en grote moleculen
Koolstofdioxide en andere afvalproducten
Er moet een balans gehouden worden van de ionen in het intra- en extracellulaire vocht.
HOMEOSTASIS - MAINTENANCE OF A NEARLY CONSTANT INTERNAL ENVIRONMENT
Walter Cannon kwam met de term homeostase: behoud van nagenoeg constante condities in het
interne milieu. Hier dragen alle organen en weefsels aan bij. De condities mogen variëren, maar
soms slechts heel weinig. Enkele voorbeelden:
- Waterstof (H+) mag maximaal 5 nanomol/L afwijken
- Natrium (Na+) mag maximaal een paar millimol/L afwijken
Ziekte wordt soms gezien als verstoorde homeostase. Bij ziekte blijven de homeostatische
mechanismes wel doorgaan omdat compensatie nodig is. Soms leidt deze compensatie tot grote
afwijkingen in het lichamelijk functioneren. Dit maakt het identificeren van de oorzaak lastig.
Pathofysiologie richt zich op hoe de fysiologische processen veranderen bij ziekte of
beschadiging.
EXTRACELLULAR FLUID TRANSPORT AND MIXING SYSTEM - THE BLOOD CIRCULATORY
SYSTEM
Al het bloed passeert de gehele circulatie 1x per minuut in rust, dit is tot wel 6x per minuut bij
inspanning. Extracellulair vocht verplaatst zich in twee fases:
1. Verplaatsing van bloed door bloedvaten
2. Verplaatsing van vocht tussen de capillairen en intercellulaire ruimtes
De meeste moleculen van het bloedplasma diffuseren mee met het vocht, met uitzondering van
de grotere plasma proteïnes. Het vocht verplaatst zich door kinetische energie. Bijna geen enkele
cel ligt verder dan 50 micrometer van een bloedvat af. Door het continue mixen wordt
homogeniteit van het extracellulaire vocht behouden.
2
,ORIGIN OF NUTRIENTS IN THE EXTRACELLULAR FLUID
Respiratoir systeem. Zuurstof komt vanaf de alveoli in het bloed terecht. Het membraan tussen
de alveoli en de lumen van de pulmonaire capillairen (alveolair membraan) is 0.4 tot 2.0
micrometer dik. Zuurstof verplaatst zich over dit membraan het bloed in.
Gastrointestinaal systeem. Voedingsstoffen als koolhydraten, vetzuren en aminozuren worden
hier opgenomen in het bloed.
De lever en metabolische organen. Substanties die niet gebruikt worden, daarvan worden de
chemische composities veranderd in (meer) bruikbare vormen. De lever elimineert daarnaast de
afval- en toxische stoffen.
Vetcellen, gastrointestinale slijmvliezen (mucosa), nieren en endocriene klieren. Zij helpen
met het veranderen van de ongebruikte substanties en slaan deze op tot wanneer ze nodig zijn.
Musuloskeletale systeem. Beweegt om voeding te krijgen en om het lichaam te beschermen
tegen gevaar van buitenaf.
REMOVAL OF METABOLIC END PRODUCTS
Longen. Koolstofdioxide verplaatst van het bloed naar de alveoli. Dit is de meest overvloedige
stof van alle metabolische producten en moet worden afgevoerd.
Nieren. Verwijdering van andere overbodige stoffen naast koolstofdioxide:
- Ureum: afvalproduct van de lever bij proteïnestofwisseling
- Urinezuur: afvalproduct bij afbraak van purine
- Teveel aan ionen
- Teveel aan water
Bloedplasma wordt gefilterd door de glomerulaire capillairen en loopt verder door de tubules.
Daarna worden substanties die nog nodig zijn geresorbeerd: glucose, aminozuren, water en
ionen. De rest passeert de renale tubules naar de urine.
Gastrointestinale tractus. Onverteerd materiaal en sommige afvalproducten van het
metabolische systeem worden verwijderd in feces.
Lever. Detoxificatie en verwijdering van ingenomen medicatie en chemicaliën. De lever scheidt dit
af naar gal.
REGULATION OF BODY FUNCTIONS
Zenuwstelsel. Bestaat uit 3 compartimenten:
- Sensorische input: detecteren de staat van het lichaam en de omgeving
- Centraal zenuwstelsel: de hersenen en het ruggenmerg bepalen de geschikte reactie va het
lichaam op de sensorische input.
- Motorische output: voor het uitvoeren van de geschikte reactie.
Het autonome systeem werkt op een onbewust niveaus en heeft controle over veel functies van
de interne organen.
Hormoon systemen. We beschikken over 8 grote endocriene klieren:
1. Hypothalamus
2. Hypofyse (pituitary gland)
3. Schildklier (thyroid)
4. Bijschildklier (parathyroid)
5. Bijnier (adrenal gland)
6. Pijnappelklier (pineal body)
7. Thymus/zwezerik
8. Testis/ovarius
Zij scheiden hormonen uit, welke vervoerd worden in het extracellulaire vocht. Dit systeem
reguleert metabolische functies. Daarentegen reguleert het centraal zenuwstelsel de musculaire
en uitscheidende activiteiten van het lichaam. Deze twee systemen werken nauw samen.
PROTECTION OF THE BODY
Imuunsysteem. Dit systeem bestaat uit:
- Witte bloedcellen
- Weefsel cellen, afgeleid van witte bloedcellen
- Thymus
- Lymfeknopen
- Lymfevaten
Zij beschermen ons tegen bacteriën, virussen, parasieten en schimmels. De functies:
3
,1. Het onderscheiden van onze eigen cellen en vreemde cellen.
2. Vernietigen van binnendringers door fagocytose, of door productie van gesensitiseerde
lymfocyten of gespecialiseerde proteïnes (antilichamen).
Integumentair systeem. De huid en toebehoren bedekken, smoren en beschermen de weefsels
en de organen. Daarnaast regelt dit systeem de temperatuur en de uitscheiding van afval. Het
vormt een sensorische schakel tussen het lichaam en de omgeving. De huid omvat 12-15% van
het lichaamsgewicht.
REPRODUCTIE
Alle lichaamsdelen dragen bij aan automatisme en continuïteit van het leven. Reproductie valt
daarom ook onder de homeostase.
CONTROL SYSTEMS OF THE BODY
Veel controle systemen werken IN de organen. Sommige systemen controleren de interrelaties
tussen de organen. Zo reguleert het respiratoire systeem de hoeveelheid koolstofdioxide in het
extracellulaire vocht. De lever en pancreas reguleren de concentratie glucose en de nieren
reguleren waterstof, natrium, kalium, fosfaat en andere ionen.
EXAMPLES OF CONTROL MECHANISMS
Regulatie van zuurstof en koolstofdioxide concentraties in het extracellulaire vocht.
- Zuurstof: het lichaam behoudt een constante concentratie zuurstof in het extracellulaire vocht.
Dit is afhankelijk van het chemische karakter van hemoglobine met een sterke binding aan
zuurstof. Alleen zodra de concentratie zuurstof laag genoeg is in het vocht, zal hemoglobine de
zuurstof moleculen loslaten: oxygen-buffering function of hemoglobin.
- Koolstofdioxide: wordt gevormd bij een oxidatieve reactie in cellen. Een teveel aan CO2 is
slecht en exciteert het respiratoire systeem. Dan neemt de uitscheiding van de stof toe
waardoor het teveel wordt weggenomen tot normale waardes.
Regulatie van de bloeddruk in de arteriën.
- Te hoog -> baroreceptoren in de bifurcatio van de aa. carotis en in de aortaboog worden
gestimuleerd door rek in het bloedvat -> impulsen naar de medulla -> inhibitie van het
vasomotor center -> vermindering van impulsen uit het sympatische zenuwstelsel ->
verminderde hart pomp activiteit en dilatatie van de perifere bloedvaten -> bloeddruk daalt
- Te laag -> ontspanning van de baroreceptoren -> actiever vasomotor center -> verhoogde hart
pomp activiteit en vasoconstrictie -> bloeddruk stijgt
Normal ranges and physical characteristics of important extracellular fluid constituents
Waarden buiten de marges (tabel 1.1) worden vaak veroorzaakt door ziekte, beschadiging of grote
uitdagingen uit de omgeving:
• +7 graden = kapotte cellen
• ±0.5 pH = dodelijk
• <1/3e K+ = verlamd door onvermogen tot zenuw signalen
• > 2x K+ = depressieve hartspier
• < 1/2e Ca2+ = tetanische contractie van spieren. Een teveel aan zenuw impulsen: door
verhoogde permeabiliteit voor natrium -> progressieve depolarisatie -> verhoogde kans op een
actiepotentiaal.
• < 1/2e glucose = mentale irritatie en convulsies (stuipen)
4
,CHARACTERISTICS OF CONTROL SYSTEMS
Negative feedback nature of most control systems
De meeste systemen werken volgens negatieve feedback: een impuls initieert een respons die
negatief is aan de impuls. Zo wordt homeostase behouden.
Gain of a control system. De gain (winst) van een controle systeem wordt beïnvloed door:
- De correction. BV: de baroreceptoren zorgen bij plotse toename in bloedvolume voor een
drukverhoging van slechts 25 mm Hg in plaats van 75 mm Hg als de receptoren niet werkten.
Correction = 25 - 75 = -50 mm Hg
- De error. BV: er is ondanks de werking van de baroreceptoren alsnog een drukverhoging van +
25 mm Hg.
De gain is in dit geval -2. De gain van ons temperatuur mechanisme kan oplopen tot -33.
Positive feedback can sometimes cause vicious cycles and death
Dit feedback systeem kan goede en slechte gevolgen hebben.
- Slechte gevolgen: verlies van 2 liter bloed -> hart krijgt niet genoeg bloed -> pompt minder ->
lagere bloeddruk -> hart krijgt nog minder -> vicieuze cirkel
Echter, soms kan milde positieve feedback overtroffen worden door negatieve feedback. Bij een
verlies van ‘slechts’ 1 liter bloed neemt de negatieve feedback van de baroreceptoren het over.
- Goede gevolgen:
- Arterie scheurt -> bloedpropjes worden door clotting factors gevormd -> nog meer clotting
enzymen -> dichting van het gat
- Uterine contracties -> hoofdje van baby drukt tegen cervix -> signalen van cervix naar rug
spieren en naar baarmoeder -> nog sterkere uterine contracties
- Stimulatie van zenuwcel -> natrium door kanalen -> verandering van membraan potentiaal ->
meer natrium kanalen open -> zenuw actie potentiaal
Een cyclus van positieve feedback is altijd onderdeel van een grotere cyclus van negatieve
feedback.
More complex types of control systems - adaptive control
Veel feedback systemen zijn ingewikkeld, bijvoorbeeld het controleren van bewegingen. Soms
kan controle van de bewegingen niet op tijd worden uitgevoerd (terwijl de beweging nog gaande
is). Er wordt dan feed-forward control toegepast en wordt ook wel adaptive control genoemd.
Samenvatting
• Het lichaam heeft 100 biljoen cellen
• Waarvan 25 biljoen rode bloedcellen (trillion in boek)
• 60% van ons lichaam bestaat uit vocht
• 1/3e hiervan is extracellulair vocht (20% van lichaam)
• 2/3e hiervan is intracellulair vocht (40% van lichaam)
• In de 19e eeuw bedacht Claude Bernard de term milieu intérieur
• In 1929 kwam Walter Cannon met de term homeostasis
• Al het bloed doorloopt de circulatie 1x per minuut in rust
• Al het bloed doorloopt de circulatie tot wel 6x per minuut bij inspanning
• De meeste cellen liggen binnen 50 micrometer van een capillair af
• Het alveolair membraan is 0.4 tot 2.0 micrometer dik
• De huid omvat 12-15% van het lichaamsgewicht
• Gain = Correction / Error
• Het hart pompt 5 L/min
5
,CHAPTER 2 - The Cell and Its Functions
Cellen zorgen voor:
- Structuur
- Opnemen van voedingsstoffen
- Omzet naar energie
- Gespecialiseerde functies
- Opslaan van de erfelijke code
ORGANIZATION OF THE CELL
De nucleus en het cytoplasma worden gescheiden door het nucleaire membraan. Tussen het
cytoplasma en de cel omgeving ligt het celmembraan/plasmamembraan. De verschillende
substanties die de cel opbouwen heten het protoplasma: water, ionen, proteïnes, vetten en
koolhydraten:
Water. In alle cellen, behalve vetcellen, is het waterpercentage 70-85%. Hierin zijn stoffen
opgelost of deze bevinden zich als vaste deeltjes in het water.
Ionen. Kalium, magnesium, fosfaat, sulfaat, bicarbonaat en natrium, chloride en calcium (in
mindere mate) zorgen voor inorganische chemicaliën voor cellulaire reacties. Zij zijn daarnaast ook
nodig voor controle mechanismes.
Proteïnes. Deze maken 10-20% van de celmassa uit.
- Structurele proteïnes: lange filamenten (polymeren van proteïne moleculen) vormen
microtubules die de cel voorzien van het cytoskelet van bv. cilia, zenuw axonen, mitotische
spoelen en tubules. Fibrillaire proteïnes liggen buiten de cel als collageen en elastine vezels
(bot, bloedvaten, pezen).
- Functionele proteïnes: combinaties van moleculen in tubulaire-globulaire vorm. Vaak zijn dit
enzymen die als katalysatoren van chemische reacties functioneren.
Vetten. De fosfolipides en cholesterol maken 2% van de celmassa uit, in vetcellen komen ook
triglyceriden voor en is dit 95% van de celmassa. Vetten zijn oplosbaar in vette substanties, maar
niet in water. Ze vormen de celmembraan en intracellulaire membranen. De triglyceriden in
vetcellen voorzien het lichaam van energie-opslag.
Koolhydraten. Ongeveer 1% van een normale cel. 3% in spiercellen, 6% in levercellen.
Koolhydraten hebben alleen een structurele functie in de vorm van glycoproteïnes. Hun grootste
rol ligt in de voeding van de cel. In de vorm van glycogeen, een onoplosbaar polymeer van
glucose, zijn koolhydraten in de cel opgeslagen. Daarnaast zijn koolhydraten nog opgelost
aanwezig in de extracellulaire vloeistof, om eventuele tekorten aan te vullen.
PHYSICAL STRUCTURE OF THE CELL
De georganiseerde fysieke structuren van de cel worden de intracellulaire organellen genoemd.
Een van hen, de mitochondria, is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor 95% van de energie
vrijmaking.
MEMBRANOUS STRUCTURES OF THE CELL
De celmembraan, nucleus membraan, endoplasmatisch reticulum membraan, mitochondria,
lysosomen en het membraan van het golgi apparaat bestaan allemaal uit proteïnes en vetten. Het
vet houdt de verplaatsing van water en haar opgeloste stoffen tegen. De proteïnes penetreren de
membranen. Deze poriën vormen gespecialiseerde paden voor substanties. Daarnaast komen
membraanproteïnes voor in de vorm van enzymen.
Cell membrane
Dit plasmamembraan is 7.5 tot 10 nanometers dik en bestaat uit:
- 55% proteïne
- 25% fosfolipide
- 13% cholesterol
- 4% andere lipides
- 3% koolhydraten
The cell membrane lipid barrier impedes penetration by water-soluble substances. Een lipid
bilayer van 1 molecuul dik, verspreidt zich over het gehele cel oppervlak. Grote globulaire
proteïnes doorbreken dit membraan. De bilayer is opgebouwd uit fosfolipides, sphingolipides en
cholesterol
6
, - 2 fosfolipide moleculen vormen een lipid bilayer:
- Fosfaat is hydrofiel en staat in contact met het intra- en extracellulaire vocht.
- Vetzuur is hydrofoob en staat in contact met het vetzuur van een ander fosfolipide molecuul.
Het midden van de bilayer is niet permeabel voor water, ionen, glucose en urea.
- Sphingolipides zijn afgeleid van het amino-alcohol ‘sphingosine’. Deze moleculen zijn schaars
aanwezig in het membraan (vaak in zenuwcellen) en zijn ook opgedeeld in hydrofiele en
hydrofobe groepen. Ze beschermen de cel van schadelijke omgevingsfactoren, zorgen voor
signaal transmissie en fungeren als adhesie met extracellulaire proteïnes.
- Cholesterol is vet en ligt opgelost in de bilayer. Ze dragen bij aan het bepalen van de mate van
permeabiliteit van de bilayer en hebben invloed op de vloeibaarheid van het membraan.
Integral and peripheral cell membrane proteins. De proteïnes in het membraan zijn met name
glycoproteïnes:
- Intregrale proteïnes penetreren het membraan
- Kanalen: Zorgen voor structurele veranderingen waardoor water moleculen en
wateroplosbare stoffen kunnen diffuseren tussen intra- en extracellulair vocht. Deze proteïnes
hebben selectieve eigenschappen.
- Dragerproteïnes: zorgen voor transport van substanties die normaal gesproken niet door de
lipid bilayer zouden kunnen. Dit kan ook tegen de elektro-chemische gradiënt in (actief
transport). Enzymen hebben dezelfde functie.
- Receptoren voor wateroplosbare stoffen (bv peptide hormonen) zorgen voor interactie van
ligands met intracellulaire second messengers. Zo ontvangt de cel informatie over de
omgeving.
- Perifere proteïnes binden zich aan één kant van een integraal proteïne en fungeren als enzymen
of controleren het transport.
Membrane carbohydrates - the cell glycocalyx. In combinatie met vetten en proteïnes komen
koolhydraten in het celmembraan voor als glycoproteïnes of glycolipides. De meeste integrale
proteïnes zijn zelfs glycoproteïnes en ongeveer 10% van het vet in membranen is glycolipides.
Vele andere koolhydraat delen, de proteoglycans, zitten losjes vast aan de buitenkant van de cel.
Deze laag losse koolhydraten wordt de glycocalyx van de cel genoemd:
- Zorgt voor een negatieve lading van het membraan waardoor negatieve deeltjes worden
afgehouden
- Bindt met de glycocalyx van andere cellen
- Fungeert als receptor voor hormonen
- Fungeert in immuun reacties
7
