Tag: regulering

LSB: smågruppe uke 11

  1. Forklar hvorfor cellemembraner utgjør en diffusjonsbarriere for enkelte typer molekyler men ikke andre.
    Fordi cellemembranen består av et dobbelt lipidlag og er lite gjennomtrengelig for b.la. polare molekyler. Det er derfor membranen trenger porer og kanaler for ioner, vann, store makromolekyler usw. 
  2. Gi eksempler på hvilke transportmekanismer som kan regulere cellens pH. Til kasuistikken:
    – Na+/H+ antiportør
    – Na+HCO3-/Cl- antiportør
    – Cl-/HCO3- antiportør
    Antiporters.jpg
  3. Hvilke konsekvenser ville det ha dersom de tilførte væskene hadde annen osmolalitet enn den fysiologiske?
    Væsken hadde forstyrret det osmotiske trykket (høyere osmolalitet: lekke ut, lavere osmolalitet: lekke inn).
  4. Hva er hensikten med å gi albumin?
    Albumin gjør at væsken holdes inne i blodårene. Det er viktig å opprettholde kroppens osmotiske trykk sånn at plasma ikke diffunderer inn i kroppen. Hvorfor vente til dag to? På dag en er porene i blodåremembranene så store at alt som renner inn i kroppen kommer til å renne ut igjen. Da er det først og fremst viktig å erstatte tapt natrium og holde pasienten hydrert. Det osmotiske trykket består ikke bare av ioner, men også proteiner usw. 

Oppbygning av cellens membraner

  • Dobbelt fosfolipidlag (e.g. glycolipider, sfingolipider)
  • Proteiner
  • Porer
    E.g. akvaporiner
  • Kanaler
  • Kolesterol
    Kolesterol gjør at lipidmembranen blir mer rigid og dermed elastisk; elastiske materialer er et stadie mellom de flytende og faste
  • Lipid drafts
    Områder med mye kolesterol og er viktig for å bl.a. regulere bevegelsen av membranproteiner
  • Glykolipidlag
    Utenpå cellemembranen. Beskytter mot farlige endringer i pH. Viktig også for cellesignalisering

Transportprosesser for ulike molekyler over cellemembranen
Passive mekanismer

  • Diffusjon
  • Fasilitert diffusjon (ved bærermolekyler)
    Med konsentrasjonsgradient

Aktive mekanismer

  • Primærtransport
    Virker mot konsentrasjonsgradienten
  • Sekundærtransport
    Symport: molekyler utnytter en åpning som allerede eksisterer (mindre resistanse)
    Antiport: et molekyl beveger seg med konsentrasjonsgradienten (passivt), mens et annet bruker åpningen til å bevege seg mot den

Endo(inn)cytose og ekso(ut)cytose

Årsakene til at det er en skjevfordeling av ioner over cellemembranen
Ujevn fordeling av lekkende ionekanaler. Lipidmembranen er en god isolator. Ioner trenger derfor kanaler eller transportører for å komme seg gjennom.

Osmotiske krefter og cellens volumkontroll
Akvaporiner er med på å regulere vanninnholdet i en celle. Eksperiment: et froskeegg som er genmanipulert til å ha flere akvaporiner i cellemembranen vil svelle unormalt mye i vann.

Cellers pH-regulering og bufferkapasitet
To måter (Avhengig / Uavhengig av Na+)

  • H+ ut
    Na+/H+-antiportør. Na+ pumpes inn og H+ ut.
  • Bikarbonat (base) inn
    Cl- ut. NaHCO3 inn. Na+ frigjøres. HCO3- binder seg til H+ i lumen og danner H2CO3 (karbonsyre) som igjen kan reagere videre til H2O og CO2.

Uavhengig av Na+
Antiport: Cl- inn og HCO3- ut (for å utjevne alkalinitet).
H+ produseres i cellen hele tiden. HCO3 tar opp H+. Når bikarbonatkonsentrasjonen faller, begynner H+ å binde seg hyppigere med OH-.

Lysosomer
H+ kan pumpes inn i lysosomer ved primærtransport (energikrevende, ATP). pH i et lysosom er ~5. I cytosol er pH ~7.2.

Faktorer som bestemmer transporthastigheten av molekyler over korte avstander, samt de vanligste transportveier gjennom membranen

  • Avstand
  • Brownske bevegelser
  • Affinitet
  • Størrelse
  • Stoffkonsentrasjoner
  • Membranens overflate

Usw.

Syre/base, buffere og eksempler på pH-forstyrrelser (acidose)
Ved nyresvikt vil syreholdig urea usw. bli værende i kroppen. Laktat, H+-nivået går opp o glikevekten forskyves. pH i blodet øker. Den naturlige reaksjonen er å hyperventilere, men det er ikke nok i seg selv.

Foreleser: Laura Trachsel Moncho

Oppgaver
Ressurser

Respirasjon

Luft (gass) går alltid fra høyt til lavt trykk. Det er (delvis) derfor vi bruker energi når vi puster inn, men ikke når vi puster ut (i hvile). I tekstbøkene tegnes alveolene i lungene som adskilte alveoleklaser som henger fritt, men i praksis er de jo overalt. Kapillærer omgir alveolene på alle kanter. Den generelle utformingen består av en luftvei som går ned til alveolen som er omsluttet av kapillærer. Oksygenfattig blod går inn rundt alveolen (i kappillærene) og forlater beriket med oksygen (og avgitt CO2).

Ficks lov beskriver diffusjon: Q = DA (C1 – C2) / L
Q = transporthastighet
D = Diffusjonskonstant
C = Konsentrasjonsforskjeller
L = Lengden til barrieren mellom konsentrasjonsforskjellene
(A = Areal)

Ventilasjonsregulering:
To viktige områder som registrerer og regulerer:

  • Sentrale kjemosensorer
    Vi vet de befinner seg i den forlengede margen (og mulig andre steder), men ikke eksakt hvor. Under vanlige omstendigheter står de sentrale sensorene for ~70% av ventilasjonsreguleringen i kroppen. Karbondioksidnivået er den største regulerende faktoren. Høyere karbondioksidinnhold, og dermed partialtrykk, stimulerer spesifikke nerver som videre aktiverer respirasjonsmusklene. Når ventilasjonen stimuleres, resulterer det i et større ekshalert karbondioksidvolum.
  • Perifere kjemosensorer
    De perifere kjemosensorene fungerer mest som nødbrytere som slår inn om det blir store endringer i oksygennivået. Vi finner dem bl.a. i aortabuen og karotidene. Det er naturligvis lettere å undersøke karotidene (halsen) så det er den sensoren vi vet mest om. Karotidelegemene har en stor gjennomstrømning av blod ift. størrelse og en høy metabolsk rate. Dette gjør at partialtrykket for CO2 og O2 der er så og si likt som i blodet hele tiden (arterielt blod). For de perifere kjemosensorene er O2-nivået den viktigste regulerende faktoren (særlig under 8 kPa). 

Regulasjonsmekanismene vi har snakket om er det vi kaller “feed-back-mekanismer” Kroppen har også “feed-forward-mekanismer”, f.eks. at ventilasjonen faktisk øker i forkant av en joggetur (nevrologisk forventning) “til tross” for uendrede gasskonsentrasjoner.

CO2 transporteres 70% som bikarbonat (HCO3-), 10% i plasma, 20% bundet til aminogrupper på hemoglobinet. Når et O2-molekyl først bindes til hemoglobin, endres strukturen. Denne endringen gjør at neste oksygenmolekyl (opp til fire) binder seg lettere til. En graf over blodets oksygenmetning er derfor sigmoid (eksponensiell vekst som flater ut).

Foreleser: Kåre-Olav Stensløkken

Ressurser
Opptak
Presentasjon

Sirkulasjon

Sirkulasjonsystemets primæroppgaver er:

  • Opptak av oksygen og dets videreførsel til cellene.
  • Transport av næringsstoffer i kroppen.
  • Deponering av CO2 og andre avfallsstoffer.

Vi har to transportmekanismer i kroppen:

  • Konveksjon
    Eks. lungene pumper luft fra atmosfæren inn i kroppen
    Eks. hjertet pumper blodet i kroppen
  • Diffusjon
    Eks. diffusjon av oksygen og karbondioksid i lungene
    Eks. diffusjon mellom blod og andre celler (plasmamembran)

Organene i kroppen er koblet i parallell, ikke serie (dvs. blodet går ikke først til leveren, så nyren usw.).

Hjertet er på overflaten en enkel pumpe, men funksjonelt sett to adskilte. Det er blodtrykket som er kraften som pumper blodet. Aortaklaffen gjør at trykket bevares i aorta. Når trykket i venstre ventrikkel øker og blir større enn i aorta (aortaklaffen), trykkes blodet ut. Sammentrekning av atriet bidrar til det lille ekstra trykket.

Hvordan ser sirkulasjonssystemet ut?
I starten finner vi store, robuste transportrør (når trykket og pumpevolumet er stort). Disse forgrener seg etterhvert til mindre typer, f.eks. kappillærer hvor det skal skje diffusjon. Hastigheten blir større når blodårene trekker seg sammen (stor elv, vann). 

Hvor er blodet?
Det er ~ 5L blod i et menneske. Den største andelen tilbringer tiden sin på vensiden (~54%) (i ro). Bare 70% av blodet er i systemsirkulasjon. Fordelingen endrer seg f.eks. ved grad av fysisk aktivitet. 

Hjertets minuttvolum = hjertefrekvens * slagvolum. Dette kan påvirkes av sympatisk og parasympatisk nervesystem samt sirkulerende substanser (endokrine). Minuttvolum fordelt i hvile: nyrer (mye ift. vekt, fordi de skal rense blodet), fordøyelse, hjerne, skjelett og muskulatur. 

Eksempler:
I hvile: 70/min * 70ml = 4900 ml/min
Hard trening: 200/min * 100ml = 20000 ml/min

I hjertet har vi neksus, gap-forbindelser som gjør at strøm kan gå fra en celle til en annen. Et hjerteslag starter i sinusknuten som befinner seg i øvre del av høyre atrium. Sinusknuten er kroppen naturlige pacemaker som bestemmer hjerterytmen. Normal hjerterytme kalles også normal sinusrytme. Elektriske signaler brer seg gjennom høyre atrium, så venstre og gjør at de kontraherer. Signalene samler seg så i en ny gruppe spesialiserte celler som kalles AV-knuten. Disse forsinker signalet ~1/10s ved endring av ionekanaler for at atriene får tid til å fylle ventriklene med blod. AV-knuten er koblet til “ledninger”, “HIS-bunten”, og går videre (høyre og venstre ledningsbunt) sånn at vi får sammentrekning nede også (altså depolarisering og kontraksjon av ventrikler. Et hjerteslag skjer i rekkefølgen: atrier → Pause → ventrikler). 

Hver celle i hjertet som bidrar til utbredelsen av hjertets elektriske impulser, har to elektriske tilstander: en ladet (polarisert) tilstand og en utladet (depolarisert) tilstand. I den polariserte tilstanden er hjertecellene klare og i stand til å lede den elektriske impulsen som vil føre til et hjerteslag. Etter et hjerteslag er cellene i en utladet fase, før de igjen lades opp og er klare for et nytt hjerteslag. I den utladete fasen (refraktærfasen) er hjertecellene ute av stand til å ta imot og lede en impuls videre i hjertet.

Med elektriske signaler / strøm her, mener vi ioner.

Slagvolum kan også reguleres

  • Indre regulering
    Økt strekk av hjerteceller gir kraftigere kontraksjon. Mer blod inn i hjertet, vil det slå hardere. Hjertet vil alltid pumpe ut den mengden den får.
  • Ytre regulering
    Økt sympatisk aktivering i hjertet: mer Ca2+ pumpes inn i hjerteceller som fører til økt kontraktilitet.

Hjertet og hjernen må ha det blodet de trenger og får det (prioritet), uavhengig av aktivitet. Blodet til magetarm reduseres ved fysisk aktivitet.

Hvordan?
Q = delta P / R (flow, væskeføring)
R = 8Ln / pir^4 (L er rørets lengde, n væskens viskuositet)

Aterioler har nerver / er inerverte som gjør at diameter kan endres. Denne prosessen påvirkes av lokale faktorer. Dersom et område er metabolsk aktivt (mye CO2 og avfall), kan det skje en automatisk regulering som gjør at det føres til mer blod.

Forelesning: Kåre-Olav Stensløkken

Ressurser
Opptak
Presentasjon

Det endokrine system

Alt i kroppen er styrt av hormoner og nerveceller. Navn på hormonene er ikke viktig før modul 2.

Etymologi

  • Endo (inne)
  • Krino (utløse / frigjøre)
  • Logi (lære om)

Viktig å se på forskjell mellom eksokrin og endokrin. Pavlov var nevromaksimalist og mente bastant at alt var styrt av nerveceller. Signaler fra nerveceller kan ikke være langvarige, men det kan de fra hormoner. Secretin var det første hormonet som ble oppdaget. 

Alle reaksjoner som skjer lokalt som adrenalin, vasokonstriksjon kommer av nevroner i form av nevrotransmittere. Hormoner er stoff som frigjøres i blodet og virker på noe ikke-lokalt.

Dersom et hormon fra hypofysen skal til bukspyttkjertelen vet det ikke selv hvor målet er (en dum turist). Hormonet drar overalt, men det er bare i bukspyttkjertelen den finner de(n) riktige reseptoren(e). Endokrine celler produserer signalmolekyler som binder seg til spesifikke reseptorer i målcellene og gir en reaksjon. Ingen av hormonene fra hypofysen er fettløselige fordi ellers kunne de gått gjennom cellemembranene til alle typer celler og forårsaket diverse komplikasjoner. Det finnes fettløselige hormoner i kroppen, men disse er ofte uansett ment til å virke overalt (e.g. testosteron). 

Vi har to typer reseptorer:

  • Intracellulære
    Bindes bare til fettløselige hormoner fordi bare de kommer inn i cellen
  • Reseptorer på plasmamembranen
    Bindes til de vannløselige hormonene

Tre eksempler på endokrine kjertler:

  • Hypofysen
    Hypofysen er ikke beskyttet av hodeskallen. Den består av to deler, en anterior (forlapp) og posterior (baklapp).
    Forlapp
    Hormonkjertel som bl.a. produserer veksthormonet i kroppen. Disse binder seg til reseptorer i leveren og stimulerer en produksjon av vekstfaktor.
    Baklapp
    Hormoner fra hypothalamus transporteres til baklappen hvor de skilles ut. Den produserer ikke selv hormoner og kalles også for nevrohypofysen.
  • Skjoldbruskkjertelen
  • Eggstokken

Hormoner reguleres av nesten alt, f.eks.

  • Lys
  • Sukker
  • Stress (kortisol)
  • Søvn
  • Ioner
  • Andre hormoner

Vitamin D er ikke et vitamin, men et hormon (misnomer). Vitamin er et stoff vi ikke kan syntetisere selv. I mus er f.eks. vitamin C ikke et vitamin. 

Foreleser: Hesso Farhan

Ressurser
Presentasjon