1. Introductie in fysiologie en celbiologie
Hoofdstuk 1 - functionele organisatie van het menselijk lichaam en
beheersing van de "interne omgeving"
Fysiologie en menselijke fysiologie
• Fysiologie is de wetenschap die fysieke en chemische mechanismen onderzoekt die
leven mogelijk maken. Het omvat verschillende deelgebieden, zoals virale, bacteriële,
plantaardige en menselijke fysiologie.
• Menselijke fysiologie verklaart de specifieke mechanismen die het menselijk lichaam
tot een levend organisme maken. Complexe controlesystemen zorgen voor het in stand
houden van het leven, zoals honger, angst, en zintuiglijke waarnemingen die ons gedrag
sturen.
• Het lichaam bestaat uit ongeveer 35 tot 40 miljard cellen, elk gespecialiseerd in
specifieke functies, en wordt ondersteund door talrijke micro-organismen die belangrijk
zijn voor voeding, immuniteit en andere functies.
Intercellulaire en extracellulaire vloeistoffen
• Ongeveer 50-70% van het lichaam bestaat uit vloeistof, waarvan het grootste deel
intracellulair is. Ongeveer een derde bevindt zich buiten de cellen (extracellulaire
vloeistof), die de "interne omgeving" wordt genoemd.
• De extracellulaire vloeistof bevat belangrijke ionen (natrium, chloride, bicarbonaat) en
voedingsstoffen (zuurstof, glucose), terwijl de intracellulaire vloeistof rijk is aan kalium,
magnesium en fosfaat. Speciale transportmechanismen handhaven deze ionenbalans.
Homeostase
• Homeostase is het vermogen van het lichaam om een stabiele interne omgeving te
handhaven ondanks veranderingen van buitenaf. Alle organen en weefsels dragen bij
aan het behouden van deze relatief constante condities.
• Voorbeelden zijn de longen die zuurstof leveren, de nieren die ionen reguleren, en het
maagdarmkanaal dat voeding levert en afval verwijdert.
• Homeostatische controlesystemen reguleren belangrijke parameters zoals zuurstof,
kooldioxide, ionenconcentraties en lichaamstemperatuur binnen nauwe grenzen.
,Transport en menging van extracellulaire vloeistof
• Het bloedvatenstelsel transporteert extracellulaire vloeistof in
twee fasen: door de bloedvaten en door diffusie tussen bloed
en weefselvloeistof via capillairen.
• De capillairwanden zijn permeabel voor bijna alle moleculen
behalve grote plasma-eiwitten, wat zorgt voor constante
menging en homogene extracellulaire vloeistof.
Verwijdering van metabole afvalstoffen
• Kooldioxide wordt via de longen verwijderd.
• De nieren filteren het bloed, reabsorberen nuttige stoffen en
scheiden afvalproducten en overtollige ionen uit via urine.
• De lever modificeert opgenomen stoffen en verwijdert toxines
en metabolische afvalproducten via de gal.
Regulatie van lichaamsfuncties
• Het zenuwstelsel bestaat uit sensorische input, centrale
integratie (hersenen en ruggenmerg) en motorische output.
Het autonoom zenuwstelsel reguleert onbewuste
lichaamsfuncties.
• Het hormonale systeem werkt via endocriene klieren die hormonen afscheiden om
cellulaire functies te reguleren, complementair aan het zenuwstelsel.
• Het immuunsysteem beschermt tegen ziekteverwekkers door herkenning en
vernietiging van vreemde cellen.
• Het integumentair systeem (huid, haar, nagels) beschermt het lichaam, reguleert
temperatuur en scheidt afvalstoffen uit.
• Het microbioom (microbiota) is essentieel voor de overleving van de gastheer en een rol
speelt in voeding, immuniteit en andere fysiologische functies, niet alleen bij de
vertering.
,Reproductie
• Hoewel reproductie niet direct een homeostatisch proces is, draagt het bij aan het
voortbestaan van de soort en daarmee indirect aan de instandhouding van het leven.
Controlemechanismen
• Gain: De mate van effectiviteit waarmee een controlesysteem constante
omstandigheden handhaaft, wordt bepaald door de mate van negatieve feedback.
• Negatieve feedback is het meest voorkomende systeem, waarbij afwijkingen van een
setpoint worden gecorrigeerd om stabiliteit te bewaren (bijv. regulatie van kooldioxide,
arteriële bloeddruk).
• Positieve feedback kan leiden tot instabiliteit en soms de dood, maar wordt ook
doelbewust gebruikt bij processen zoals bloedstolling, geboorte en zenuwsignalering.
• Complexere systemen zoals feed-forward en adaptieve controle zijn ook aanwezig,
vooral in het zenuwstelsel.
Fysiologische variabiliteit
• Er is variatie in fysiologische waarden tussen individuen, geslachten, leeftijden en
etnische groepen.
• Bijvoorbeeld, lichaamsgewicht, bloeddruk en hormoonwaarden veranderen gedurende
de dag en levensloop.
• De meeste fysiologische studies zijn gebaseerd op de "gemiddelde" jonge man van 70
kg, maar dit is niet representatief voor de hedendaagse bevolking (gemiddelde man
weegt nu 88kg).
Geslachtsverschillen in fysiologie en pathofysiologie
• Fysiologische regulatie en de gevoeligheid voor ziekten verschillen tussen mannen en
vrouwen, is verder gaand dan alleen de voortplantingsorganen. Voorbeelden:
o Vrouwen hebben vóór de menopauze een lagere incidentie van hypertensie en
hart- en vaatziekten dan mannen van dezelfde leeftijd.
o Auto-immuunziekten (zoals systemische lupus erythematodes) komen vaker
voor bij vrouwen, terwijl andere aandoeningen (zoals hemofilie) vaker bij
mannen worden gezien.
o Deze verschillen worden niet alleen door geslachtshormonen veroorzaakt, maar
ook door cel-specifieke effecten van de geslachtschromosomen (X en Y) op
genexpressie.
, Belangrijkste details:
• Het menselijk lichaam bestaat uit 35-40 miljard cellen die samenwerken via
homeostase.
• Extracellulair vocht, ook het interne milieu genoemd, is essentieel voor celoverleving.
• Homeostase wordt vooral gehandhaafd via negatieve feedbackmechanismen.
• Belangrijke organen (longen, nieren, lever, spijsvertering) voorzien in zuurstof, voeding
en verwijderen afval.
• Zenuwstelsel en hormoonsystemen coördineren en reguleren lichaamsfuncties.
• Het immuunsysteem beschermt tegen pathogenen.
• Positieve feedback is zeldzaam maar belangrijk bij processen zoals bloedstolling en
bevalling.
• Fysiologische variabiliteit bestaat door leeftijd, geslacht, etniciteit en andere factoren.
• Controlemechanismen kunnen verschillen in effectiviteit (gain).
• Pathofysiologie bestudeert verstoringen in deze systemen.
Belangrijke data en cijfers:
• 35 tot 40 miljard menselijke cellen in het lichaam.
• Red bloedcellen: ongeveer 25 miljard per persoon.
• Extracellulaire vloeistof maakt ongeveer 1/3 van lichaamsvloeistof uit.
• Zuurstof venous normaalwaarde: 40 mm Hg (bereik 25-40 mm Hg).
• Natrium ionen normaalwaarde: 142 mmol/L (bereik 135-145 mmol/L).
• Kalium ionen normaalwaarde: 4.2 mmol/L (bereik 3.5-5.3 mmol/L).
• Lichaamstemperatuur normaal: 37°C (98.4°F), met dodelijke limieten bij ±7°C
afwijking.
• pH normaal: 7.4, dodelijke limieten ca. 6.9-8.0.
• Hart pompt gemiddeld 5 liter bloed per minuut.
• Bloedcirculatie traverses het hele lichaam ongeveer 1 keer per minuut in rust.
• Het gain van het temperatuursysteem is ongeveer -33, van het baroreceptor systeem
ongeveer -2.
Geheugensteuntjes:
• Homeostase = balans in het interne milieu (extracellulaire vloeistof).
• Negatieve feedback = terug naar balans (stabilisator).
• Positieve feedback = versterkt proces (risico op vicieuze cirkel).
• Zuurstof via hemoglobine = "buffer" tegen zuurstoftekort.
• Baroreceptoren meten bloeddruk en corrigeren via zenuwstelsel.
Hoofdstuk 1 - functionele organisatie van het menselijk lichaam en
beheersing van de "interne omgeving"
Fysiologie en menselijke fysiologie
• Fysiologie is de wetenschap die fysieke en chemische mechanismen onderzoekt die
leven mogelijk maken. Het omvat verschillende deelgebieden, zoals virale, bacteriële,
plantaardige en menselijke fysiologie.
• Menselijke fysiologie verklaart de specifieke mechanismen die het menselijk lichaam
tot een levend organisme maken. Complexe controlesystemen zorgen voor het in stand
houden van het leven, zoals honger, angst, en zintuiglijke waarnemingen die ons gedrag
sturen.
• Het lichaam bestaat uit ongeveer 35 tot 40 miljard cellen, elk gespecialiseerd in
specifieke functies, en wordt ondersteund door talrijke micro-organismen die belangrijk
zijn voor voeding, immuniteit en andere functies.
Intercellulaire en extracellulaire vloeistoffen
• Ongeveer 50-70% van het lichaam bestaat uit vloeistof, waarvan het grootste deel
intracellulair is. Ongeveer een derde bevindt zich buiten de cellen (extracellulaire
vloeistof), die de "interne omgeving" wordt genoemd.
• De extracellulaire vloeistof bevat belangrijke ionen (natrium, chloride, bicarbonaat) en
voedingsstoffen (zuurstof, glucose), terwijl de intracellulaire vloeistof rijk is aan kalium,
magnesium en fosfaat. Speciale transportmechanismen handhaven deze ionenbalans.
Homeostase
• Homeostase is het vermogen van het lichaam om een stabiele interne omgeving te
handhaven ondanks veranderingen van buitenaf. Alle organen en weefsels dragen bij
aan het behouden van deze relatief constante condities.
• Voorbeelden zijn de longen die zuurstof leveren, de nieren die ionen reguleren, en het
maagdarmkanaal dat voeding levert en afval verwijdert.
• Homeostatische controlesystemen reguleren belangrijke parameters zoals zuurstof,
kooldioxide, ionenconcentraties en lichaamstemperatuur binnen nauwe grenzen.
,Transport en menging van extracellulaire vloeistof
• Het bloedvatenstelsel transporteert extracellulaire vloeistof in
twee fasen: door de bloedvaten en door diffusie tussen bloed
en weefselvloeistof via capillairen.
• De capillairwanden zijn permeabel voor bijna alle moleculen
behalve grote plasma-eiwitten, wat zorgt voor constante
menging en homogene extracellulaire vloeistof.
Verwijdering van metabole afvalstoffen
• Kooldioxide wordt via de longen verwijderd.
• De nieren filteren het bloed, reabsorberen nuttige stoffen en
scheiden afvalproducten en overtollige ionen uit via urine.
• De lever modificeert opgenomen stoffen en verwijdert toxines
en metabolische afvalproducten via de gal.
Regulatie van lichaamsfuncties
• Het zenuwstelsel bestaat uit sensorische input, centrale
integratie (hersenen en ruggenmerg) en motorische output.
Het autonoom zenuwstelsel reguleert onbewuste
lichaamsfuncties.
• Het hormonale systeem werkt via endocriene klieren die hormonen afscheiden om
cellulaire functies te reguleren, complementair aan het zenuwstelsel.
• Het immuunsysteem beschermt tegen ziekteverwekkers door herkenning en
vernietiging van vreemde cellen.
• Het integumentair systeem (huid, haar, nagels) beschermt het lichaam, reguleert
temperatuur en scheidt afvalstoffen uit.
• Het microbioom (microbiota) is essentieel voor de overleving van de gastheer en een rol
speelt in voeding, immuniteit en andere fysiologische functies, niet alleen bij de
vertering.
,Reproductie
• Hoewel reproductie niet direct een homeostatisch proces is, draagt het bij aan het
voortbestaan van de soort en daarmee indirect aan de instandhouding van het leven.
Controlemechanismen
• Gain: De mate van effectiviteit waarmee een controlesysteem constante
omstandigheden handhaaft, wordt bepaald door de mate van negatieve feedback.
• Negatieve feedback is het meest voorkomende systeem, waarbij afwijkingen van een
setpoint worden gecorrigeerd om stabiliteit te bewaren (bijv. regulatie van kooldioxide,
arteriële bloeddruk).
• Positieve feedback kan leiden tot instabiliteit en soms de dood, maar wordt ook
doelbewust gebruikt bij processen zoals bloedstolling, geboorte en zenuwsignalering.
• Complexere systemen zoals feed-forward en adaptieve controle zijn ook aanwezig,
vooral in het zenuwstelsel.
Fysiologische variabiliteit
• Er is variatie in fysiologische waarden tussen individuen, geslachten, leeftijden en
etnische groepen.
• Bijvoorbeeld, lichaamsgewicht, bloeddruk en hormoonwaarden veranderen gedurende
de dag en levensloop.
• De meeste fysiologische studies zijn gebaseerd op de "gemiddelde" jonge man van 70
kg, maar dit is niet representatief voor de hedendaagse bevolking (gemiddelde man
weegt nu 88kg).
Geslachtsverschillen in fysiologie en pathofysiologie
• Fysiologische regulatie en de gevoeligheid voor ziekten verschillen tussen mannen en
vrouwen, is verder gaand dan alleen de voortplantingsorganen. Voorbeelden:
o Vrouwen hebben vóór de menopauze een lagere incidentie van hypertensie en
hart- en vaatziekten dan mannen van dezelfde leeftijd.
o Auto-immuunziekten (zoals systemische lupus erythematodes) komen vaker
voor bij vrouwen, terwijl andere aandoeningen (zoals hemofilie) vaker bij
mannen worden gezien.
o Deze verschillen worden niet alleen door geslachtshormonen veroorzaakt, maar
ook door cel-specifieke effecten van de geslachtschromosomen (X en Y) op
genexpressie.
, Belangrijkste details:
• Het menselijk lichaam bestaat uit 35-40 miljard cellen die samenwerken via
homeostase.
• Extracellulair vocht, ook het interne milieu genoemd, is essentieel voor celoverleving.
• Homeostase wordt vooral gehandhaafd via negatieve feedbackmechanismen.
• Belangrijke organen (longen, nieren, lever, spijsvertering) voorzien in zuurstof, voeding
en verwijderen afval.
• Zenuwstelsel en hormoonsystemen coördineren en reguleren lichaamsfuncties.
• Het immuunsysteem beschermt tegen pathogenen.
• Positieve feedback is zeldzaam maar belangrijk bij processen zoals bloedstolling en
bevalling.
• Fysiologische variabiliteit bestaat door leeftijd, geslacht, etniciteit en andere factoren.
• Controlemechanismen kunnen verschillen in effectiviteit (gain).
• Pathofysiologie bestudeert verstoringen in deze systemen.
Belangrijke data en cijfers:
• 35 tot 40 miljard menselijke cellen in het lichaam.
• Red bloedcellen: ongeveer 25 miljard per persoon.
• Extracellulaire vloeistof maakt ongeveer 1/3 van lichaamsvloeistof uit.
• Zuurstof venous normaalwaarde: 40 mm Hg (bereik 25-40 mm Hg).
• Natrium ionen normaalwaarde: 142 mmol/L (bereik 135-145 mmol/L).
• Kalium ionen normaalwaarde: 4.2 mmol/L (bereik 3.5-5.3 mmol/L).
• Lichaamstemperatuur normaal: 37°C (98.4°F), met dodelijke limieten bij ±7°C
afwijking.
• pH normaal: 7.4, dodelijke limieten ca. 6.9-8.0.
• Hart pompt gemiddeld 5 liter bloed per minuut.
• Bloedcirculatie traverses het hele lichaam ongeveer 1 keer per minuut in rust.
• Het gain van het temperatuursysteem is ongeveer -33, van het baroreceptor systeem
ongeveer -2.
Geheugensteuntjes:
• Homeostase = balans in het interne milieu (extracellulaire vloeistof).
• Negatieve feedback = terug naar balans (stabilisator).
• Positieve feedback = versterkt proces (risico op vicieuze cirkel).
• Zuurstof via hemoglobine = "buffer" tegen zuurstoftekort.
• Baroreceptoren meten bloeddruk en corrigeren via zenuwstelsel.
