VETERINAIRE FYSIOLOGIE A
2019-2020
,HOOFDSTUK 1 - BASISBEGRIPPEN SCHEIKUNDE EN FYSICA
1.1 DIFFUSIE
Diffusie is transport van een zone met een hoge concentratie naar een zone met een lagere
concentratie. Het is het resultaat van willekeurige bewegingen van moleculen, atomen, ionen.
De moleculen botsen constant tegen elkaar en induceren dan richtingsveranderingen. De
moleculen worden zo gelijkmatig verspreid over een ruimte. Diffusie is een zeer belangrijk
transportmechanisme. Afvalstoffen worden door middel van diffusie in de bloedbaan gebracht.
Ook intracellulair transport gebeurt door diffusie.
Functies:
- Bulk-transport: via bloedbaan → laatste cruciale stap is diffusie via interstitieel vocht
- Afvalstoffen → via diffusie naar bloed
- Intracellulair transport → ook door diffusie
DIFFUSIE-PRINCIPE
Op de afbeelding is een waterbak met een scheidingswand te
zien. Links van de scheidingswand is een bepaalde stof
opgelost. Na het wegnemen van de scheidingswand, zullen
een aantal moleculen zich verplaatsen van hoge naar lage
concentratie. Voor de opgeloste stof geldt hier van links naar
rechts. Voor watermoleculen is hetzelfde te zeggen; in het
rechter compartiment is een hoge concentratie
watermoleculen, in het linker compartiment is die
concentratie lager. De watermoleculen migreren van rechts
naar links.
De transport-intensiteit van een substantie kan worden
𝑐 −𝑐
berekend met de Wet van Fick. 𝑄 = 𝐷𝐴 1 𝐿 2
Met:
D = diffusiecoëfficiënt (karakteristiek voor een bepaalde
substantie)
A = oppervlak waardoor diffusie plaatsvindt
c1, c2 = concentratie van substantie op de 2 locaties
L = afstand waardoor 2 locaties van elkaar gescheiden zijn
De wet van Fick stelt dat:
- De transport-intensiteit door diffusie groter wordt wanneer de dwarsdoorsnede van
diffusiegebied en de concentratiegradient toenemen (het opp vergroot)
- Voor een gegeven concentratieverschil: de diffusie-intensiteit OMGEKEERD evenredig is
met de AFSTAND waarover de diffusie gebeurt)
Optimalisatie van diffusie in biologische systemen door:
- Diffusie-oppervlak verhogen
- Afstand waarover diffusie gebeurt verkleinen
1
,Diffusie is zeer efficiënt voor transport over een korte afstand; 1 – 30 µm.
- Neuronen → neurotransmittors
- Glucose-opname uit de kleinste bloedvaten
Over een grote afstand is de diffusie trager. In de cel is diffusie zeer belangrijk → maximale
dikte is 100 µm.
2
,1.2 OSMOSE EN FILTRATIE
“Osmose is de diffusie van water door een semipermeabel membraan”
Een semipermeabel membraan is doorgangbaar voor water, maar niet voor grotere moleculen
of atomen.
✓ Examen:
In het interstitium zitten in principe géén eiwitten! Let op met osmose, kijk naar eiwitten.
IN EEN OPLOSSING
- Verplaatst de opgeloste stof een deel van de H2O moleculen
- Worden sommige H2O moleculen ook gebonden op de opgeloste moleculen
- Is de [H2O] daardoor lager dan in ‘puur’ water
- Is er bij diffusie ook diffusie van H2O: van plaats van hoge [H2O] → lage [H2O]
- Is de diffusierichting voor H2O diffusierichting voor de opgeloste stof
- Kan alleen doorgaan als er een permeabel membraan aanwezig is voor de deeltjes
PERMEABILITEIT
De druk in de poriën van het membraan is lager dan de druk buiten de poriën. Door het
drukverschil zal water vloeien van een hoge concentratie naar een lagere concentratie. Het is te
zeggen dat de opgeloste partikels watermoleculen aantrekken met een bepaalde osmotische
aantrekkingskracht.
- Membraan is permeabel voor water, maar NIET voor de opgeloste stof
= semi-permeabele membraan
- Transport van H2O door semi-permeabele membraan = osmose
FILTRATIE
“Filtratie is transport van water door een semipermeabel membraan onder invloed van
drukverschillen.”
Als er een extra druk wordt uitgeoefend op het oppervlak zal water teruggeduwd worden door
de poriën. Het drukverschil ter hoogte van de poriën wordt omgekeerd. Water stroomt dan van
een gebied met een hoge druk naar een gebied met een lagere druk.
De vloeistofdruk in water wordt de hydrostatische druk (HD) genoemd.
De osmotische druk (OD) is de druk die uitgeoefend moet worden op het wateroppervlak om
vloeistoftransport tegen te houden. De osmotische druk neemt toe met het aantal opgeloste
deeltjes.
Water wordt aangetrokken door een plaats met een hogere osmotische druk.
Als de osmotische druk van 2 oplossingen gelijk zijn, zijn ze iso-osmotisch.
Wanneer de osmotische druk verschilt, is de oplossing met de hoogste osmotische druk
hyperosmotisch ten opzichte van de oplossing met de laagste osmotische druk, die dan hypo-
osmotisch is.
3
,Druk = kracht/oppervlak: 1 pascal = 1 N/m2
Druk wordt in de fysiologie uitgedrukt in mmHg. Dit is de druk op de bodem van een Hg kolom
met gegeven hoogte.
OSMOLARITEIT
“De osmolariteit is het aantal mol van een opgeloste stof in 1 liter oplossing, uitgedrukt in
osmol/L”
De osmolariteit is gerelateerd aan de totale concentratie van osmotisch actieve partikels.
OSMOLALITEIT
“De osmolaliteit is het totaal aantal opgeloste moleculen per kg water”
Omdat 1 kg water overeenkomt met 1 L water, is de osmolaliteit gelijk aan de osmolariteit.
- Interstitium is de ruimte tussen de intracellulaire cellen en overgang van elementen uit
het ene compartiment en het andere compartiment.
- Op de scheidingsplekken zijn er semi-permeabele membranen.
De wanden van capillairen hebben poriën. Deze staan filtratie toe. In principe is de
hydrostatische druk in de capillairen groter dan de druk in het weefselvocht tussen de cellen,
wat er voor zorgt dat de diffusierichting naar buiten toe is; uit de capillairen.
Het bloedplasma bevat een groter aantal opgeloste moleculen die niet door de wand van de
capillairen kunnen.
- Hierdoor is de osmotische druk in het bloedplasma groter dan in het weefselvocht.
- Daardoor wordt interstitieel vocht naar de bloedbaan getrokken door osmose.
Filtratie gebeurt door de bloeddruk; water gaat uit het bloedvat.
Osmose gebeurt door de eiwitconcentratie, die water aan trekken; water gaat in het bloedvat.
CELMEMBRANEN
Celmembranen zijn water doorlaatbaar. Ze vormen een barrière tegen vrije uitwisseling van
vele opgeloste stoffen. De celmembranen bevatten specifieke proteïne-kanalen die alleen
water doorlaten: aquaporiën. Het aantal aquaporiën in een membraan kan variëren onder
hormonale invloed, dit regelt de doorlaatbaarheid van het membraan.
Water transport door het celmembraan gebeurt door osmose.
Water kan migreren tussen de cellen van de wand door, maar als er ineens een grote
hoeveelheid water nodig is, worden de aquaporiën geopend waardoor er meer water naar
binnen kan stromen.
De celmembraan is flexibel, als de osmolariteit binnen of buiten de cel wijzigt, kan de cel zich
aanpassen door te krimpen of te zwellen.
Plantencellen hebben een stijve celwand. De osmotische druk in de cel is groter dan buiten de
cel, dit drukverschil veroorzaakt de turgor. Turgor is de mechanische stijfheid van planten.
4
,✓ Examen:
Een membraan is een structuur waar van alles mee gebeurd. Receptoren in gezet.
Ionenkanalen ingezet en terug weggenomen. Allerhande sensoren in geplaatst en
teruggenomen. Een membraan is iets dynamisch!
5
,1.3 WATER
70% van het lichaam bestaat uit water. 99% van alle moleculen in het
lichaam zijn watermoleculen. Een watermolecule heeft een aantal
speciale eigenschappen:
- Kan waterstofbindingen aangaan
o Reduceren mobiliteit van individuele watermoleculen,
wat zorgt voor hoge kook- en smeltpunten
- Water is het enige molecuul die op aarde kan bestaan als vast, vloeibaar en gas, bij
temperaturen die op het aardoppervlak voorkomen.
- Dipool, omdat de verbinding tussen waterstof en zuurstof polair zijn.
o Daardoor worden makkelijk H2-bindingen gevormd tussen tegengestelde
elektrische ladingen.
- Water heeft een belangrijke rol bij de overdracht van warmte-energie, daardoor is het
zeer belangrijk voor de stabilisatie van de lichaamstemperatuur.
- Water hoeft niet te koken om over te gaan naar de gasfase
o Water evaporatie is een effectieve manier om systemen te behoeden voor
oververhitting
o Evaporatie zorgt ervoor dat de snelheid van de moleculen daalt, waardoor de
temperatuur daalt.
- Water kan het hoogste aantal substanties oplossen
o Ionaire stoffen lossen goed op door elektrostatische aantrekking tussen
zoutionen en gepolariseerde water moleculen.
- Veel moleculen hebben polaire en niet-polaire gebieden.
Vb: eiwitmoleculen verbonden aan de celmembraan.
- Hydrofobe gebieden zitten naar de membraanzijde
gericht.
- Hydrofiele delen steken langs weerzijden uit de
membraan, in de waterige oplossingen.
- Wanneer in waterig milieu: bolvormig. Hydrofobe
gebieden gaan naar het midden, hydrofiele delen steken
naar buiten uit. dit is vitaal voor de 3D-structuur.
✓ Examen:
H+ zorgt voor het kapot gaan van de 3D-structuur van de eiwitten. De eiwitten zitten dan
niet meer met de goede kanten naar buiten gericht. Ze komen dan niet meer in de goede
configuratie en kunnen hun functie niet meer goed uitvoeren.
6
, HOOFDSTUK 2 - CELLEN EN WEEFSELS
2.1 TRANSPORT DOOR MEMBRANEN
Moleculen kunnen op een actieve en op een passieve manier een membraan passeren. De
celmembraan is niet-doorlaatbaar voor de meeste substanties die in het cytosol en het
extracellulair vocht zijn opgelost.
- Voor actief transport is energie (ATP) nodig en laat toe om van een lage concentratie
naar een hoge concentratie te migreren. Dit is dus tegen de gradiënt in.
- Wanneer er sprake is van transmechanisme, dan is het actief transport.
PASSIEF TRANSPORT
Passief transport wordt gestuurd door concentratiegradiënten (osmose en diffusie) en
elektrische lading. Er komt potentiële energie vrij tijdens het proces.
Er zijn 3 soorten passief transport.
1) Door een lipiden bi-layer
2) Door met water gevulde proteïne-kanalen = ionenkanalen
3) Door binding aan transportproteïnen → komt vrij aan de andere zijde
DIFFUSIE DOORHEEN BI-LAYER
Vet oplosbare substanties lossen zich op in de membraan en dringen
zich verder door diffusie, volgens de concentratie-gradiënt.
- Vb: steroïden, vetzuren, O2, CO2
- Diffusie is per definitie passief
DIFFUSIE DOORHEEN IONENKANALEN
Ionenkanalen zijn proteïne-kanalen gevuld met water (= vervoer voor
hydrofiele substanties). Ionen en moleculen binden aan H2O door
elektrische krachten. Transport is bepaald door concentratie- en
ladingsverschillen binnen en buiten de cel (= elektrochemische
gradiënt: geeft richting van passief transport aan).
Hydrofiele stoffen kunnen de waterfase niet verlaten en oplossen in
de vetfase en kunnen dus niet door een membraan heen. Door ionenkanalen kunnen zij wel het
membraan passeren. De meeste kanalen laten alleen ionentransport toe.
De ionenkanalen zijn erg nauw en laten organische moleculen dan niet door. De meeste kanalen
zijn selectief; ze laten maar 1 soort ion door.
BINDING AAN TRANSPORTPROTEÏNEN
Veel hydrofiele moleculen zijn te groot voor de ionenkanalen. Deze
moleculen kunnen het membraan dan passeren door te binden aan
een transporteiwit. De configuratie verandert na binding en de
gebonden molecule wordt naar de andere zijde van het membraan
uitgestort.
7
