Fysiologi
Nervesystemet
Kommunikasjon I nervesystemet foregår ved hjelp av signalmolekyler også kalt tramittermolekyler.
Forskjellen mellom signalmolekylene I nervesystemet og hormon systemet er at:
I hormon systemet blir det fraktet signaler via vevsvæsken og blodet
I nervesystemet blir det levert tett inntil cellemembranen til målcellen.
Nervecellen er bygd opp av soma eller perikaryon, og to typer utløpere (akson og dendritt), kledd av cellemembranan og fylt med cytoplasma.
Akson er den lange løperen som kommer I kontakt med målcellen, mens dendritt er de korte, forgrenende utløperne som grener seg opp I nærmiljøet rundt cellelegemet til nervecellen.
Tuppen av akson har en butong som inneholder synaptiske vesikler, hver synaptisk vesikel inneholder en liten porsjon av nervecellens signal molekyl.
Noen av aksonene er omgitt av en myelinkjede, da sier vi at de er myeliniserte, mens de andre er umyeliserte.
Der mange myeliserte akson ligger sammen vil vevet bli hvitere enn der det er mest dendritter og nervecellelegmer. Det er det vi kaller hvit og grå substans
Grå substans: Inneholder hovedsakelig nervecellelegemer og er stedet der informasjon behandles.
Hvit substans: Består hovedsakelig av myeliniserte aksoner og fungerer som "motorveier" for signaloverføring.
Ioner kan bare passere gjennom spesifikke ionekaneler I cellemembranen
Viktigste for å sende signaler:
Kationene: Natium (Na+), kalium (K+) og kalsium (Ca++)
Aionet: Klorid (Cl-)
Når ionekanalene I cellemembranen er lukket er det lite eller ingen passasje av ioner gjennom cellemembranen, men når den er åpen vil det strømme inn de respektive ionene gejnnom kanalen styr av den elektrokjemiske gradienten.
Ligandstyrte ionekanaler: Åpner seg når ett transmittermolekyl fester seg til kanalproteinet.
Spenningstyrte ionekanaler: Regulert av den elektriske spenningsforskjellen mellom innsiden og utsiden av cellemembranen.
Positiv eller negativ ladete aminosyrer er med på å bestemme hvordan en aminosyrekjede skal folde seg. Dette foldemønsteret er ikke uforanderlig. Dersom ett annet molekyl binder seg til proteinmolekylet vil de elektriske ladningsforholdene I molekylet endre seg og foldemønsteret vil bli annereledes. For ett enzym kan dette bety at det binder til seg det molekylet enzymet skal virke på slike at ensymaktiviteten øker. For en ionekanal kan dette bety at kanalene åpner seg.
Disse forandringene er reverisble. Når transmittermolekylet fjerner seg vil kanalene lukkes igjen. De spenningstyrte kanalene lukker seg når spenningsforskjellen mellom utsiden og innsiden har gått tilbake til utgangspunktet. Dette kaller vi membranpotensialet.
Membranpotensialet er en spenningsforskjell mellom innsiden og utsiden av cellemembranen
Spenningsforskjellen mellom utsiden og innsiden av en celle er det vi kaller membranpotensialet.
Når en nervecelle verken mottar eller sender impulser er membranpotensialet på ca. -60 milivolt (mV = tusendelsvolt), dette kalles cellens hvilepotensial.
Dette skylles av at vi har en skjevfordeling av inoer mellom innsiden og utsiden av cellemebranen.
Viktigste kationet inne I cellen er kalium (K+), mens det viktigste utenfor I vevsvæsken er kationet natrium (Na+).
Viktigste aionet utenfor cellen (ekstracellulær) er kloridioner (Cl-) og inne I cellen er proteinmolekyler som har en netto negativ ladning.
Det er skjevfordelingen av kationer som ligger til grunn for membranpotensialet.
Både K+ og Na+ er skjevfordelt, men for K+ er konsentrasjonsforskjellen større enn for Na+. Det vil si at kraften som prøver å utlikne skjevfordelingen er større for K+ enn for Na+.
Det vil si at ettersom konsentrasjonsforskjellen driver K+-ionene ut av cellen, men siden K+-ionene er positiv ladet vil det bli ett underskudd av positiv ladning på innsiden av cellemembranen og overskudd av positiv ladning på utsiden av cellemembranen. Derfor blir det en mer negativ ladning på innsiden av cellen.
Den negative ladningen på innsiden av cellen vil aktivt prøve å dra tilbake K+-ionene, og på ett visst punkt vil det gå like mange K+-ioner ut som det går inn I cellen. Denne spenningsforskjellen kaller vi likevektspotensialet for kalium.
Den negative ladningen på innsiden av celler virker sammen med konsentrasjonsforskjellen for og også drive Na+-ioner inn I cellen. Konsentrasjonsforkskjellen og spenningsforskjellen som skjer her kaller vi den elektrokjemiske gradienten. Denne virker samme vei for Na+-ioner og hver sin vei for Ka+-ioner. I sum vil dette si at det alltid lekker noe Na+-ioner inn I cellen og I hvilesitasjoner går det like mye Na+-ioner inn I cellen som Ka+-ioner ut av cellen.
Ettersom disse ionene har lik ladning har ikke dette noe å si for spenningsforskjellen mellom innsiden og utsiden av cellemembranen, men skjevfordelingen som ligger til grunn for det hele, ville etterhvert blitt borte hvis det ikke hadde vært for den aktiv energikrevende transportmekanismen I cellemembranen, kalt natriumkalium-pumpen.
Denne sørger for å transportere kalium tilbake til inn I og natrium ut av cellen, dette skjer samtidig.
Energien som blir brukt for denne prosessen får natriumkalium-pumpen ved å spalte ATP.
Pumpen er en natrium/kalium-ATPase (Na+/Ka+-ATPase)
Synapsepotensialer er lokale forandringer I membranpotensialet til den postsynaptiske cellen
Det skjer en rekke ting når det kommer en nerveimpuls, men det ender med at synaptiske vesikler åpner seg og slipper innholdet sitt til den synaptiske spalten. Et elektrisk signal (nerveimpuls) blir gjort om til et kjemisk signal. Dette fører til en forandring i den postsynaptiske cellen sitt membranpotensial. Hvis signalet er sterkt nok kan det føre til at det oppstår ett nytt elektrisk signal I den postsynaptiske cellen.
En bestemt nervecelle har alltid samme type transmitter I de synaptiske vesiklene den har I butongen. Vi har derimot to hovedgrupper med transmittermolekyler. Begge binder seg til en bestemt ionekanal og begge er ligandstyrte (transmitterstyrte) ionekanaler.
Den ene gruppen prøver å få den postsynaptiske cellen til å sende ut en ny nerveimpuls, mens den andre prøver å få den til å la være
Eksitatoriske trasmittermolekyler: Prøver å få postsynaptiske cellen til å sende ut en ny nerveimpuls, og binder seg til kanal proteinet I natriumkanalene
Eksitatoriske synapser: Synapser som har dette transmittermolekylet
Inhibatoriske transmittermolekyler: de som prøver å få den postsynaptiske cellen å la være å sende ut en ny nerveimpuls
Inhibatoriske synapser: Synapser som har dette trasmittermolekylet
Eksitatoriske trasmittermolekyler virker på Natriumkanalene
Når de eksitatorisket trasmittermolekylet binder seg til kanalproteinene I natriumkanalene vil den postsynaptiske cellemembranen åpne kanalene. Da vil konsentrasjonsforskjellen og spenningforskjellen forsøke å drive natriumionene inn I cellen, dette fører til en kortvarig strøm av natriumioner inn I cellen. Innsiden av cellemembranen vil da I noen millisekunder være litt mindre negativ en utsiden. Cellemembranen vil da bli depolarisert, dette skjer når forkjsllen mellom innsiden og utsiden av cellen er mindre. Vi kaller denne depolariseringen eksiitatorisk postsynaptisk potensial (EPSP).
Vi kan med stor rett si at ett enkelttimpulser I nervesystemet ikke har noe å si og vi kan kalle det "støy". Et meningsfult signal vil ha flere impulser etter hverandre. Dette kommer som regel I form av ett impulstog med en bestemt impulsfrekvens, ofte også med ett impulsmønster.
Aksjonspotensialet er det samme som nerveimpuls
Når flere eksitatoriske tramittermolekyler treffer den samme cellen vil det føre til at depolariseringen blir sterkere og når en viss grense har blitt nådd vil den som vi kaller fyringsterskelen åpnes ionekanaler som slipper inn en større mengde natriumioner inn I cellen. Da vil innsiden av cellen bli ikke bare litt mindre negativ, men positiv. Det er dette vi kaller ett aksjonspotensial.
Når innsiden av cellenmembranen er positiv I den første fasen av aksjonspotensialet vil dette føre til at spenningforkjsellen og konsentrasjonsforskjellen for kaliumionene drive kaliumionene ut av cellen.
Utstømningen fører til at innsiden av cellen igjen blir negativ. Da sier vi at cellen har blitt repolarisert.
Innsiden av cellemembranen på den postsynaptiske cellen vil til og med bli litt mer negativ. Da sier vi at cellen har blitt hyperpolarisert.
Når cellen er hyperpolarisert vil avstanden opp til fyringsterskelen bli større, som fører til at det blir vanskeligere for cellen og danne ett nytt aksjonspotensial.
Varigheten av dette etterhyperpolariseringsfasen bestemmer hvor raskt en celle kan danne ett nytt aksjonspotensial.
Muskelsystemet
Muskelfiber - mangekjernet celle av myoblaster som smelter sammen
Satelittceller - encellede myoblaster som brukes som reserveceller (for å f.eks reparere skadet på muskelfiberene eller hvis den skal vokse)
Kjerne-cytoplasmaforholdet - forholdet mellom kjernestørrelsen og mengde cytoplasma (antall kjerner øker når en muskelfiber vokser, og minkes når en muskelfiber blir mindre)
Kjernedomene - Lite område som hver av kjernene styrer
Tverrstripingen skyldes måten myofibrillene er ordnet på
Grunnen til at vi sier muskelfiber er tverrstipede er fordi de er delt opp I bunter av aktin- og mysinfilamenter. Dette danner mørke og lyse felter, de mørke og lyse feltene ligger vedsiden av hverandre, mørke mot mørke og lyse mot lyse. Dette får muskelfiberen til å se tverrstiped ut.
En muskelfiber er delt av Z-skiver og mellom to Z-skiver har vi det vi kaller Sarkomer. Sarkomer består av A-bånd med halvparten av I-båndet på hver side av. Aktinfilamentene er festet I Z-skiven og strekker seg inn mot A-båndet fra begge sider. I-båndet inneholder bare aktin, men de delene av A-båndet som ligger nærmest I-båndet inneholder både aktin og myosin. Delene av aktinfilamentene som ligger på innsiden av A-båndet ligger mellom myosinfilamenter. Myosinhodene på myosinfilamentene griper tak i aktinfilamentene i overlappingssonene av A-båndet og drar dem mot midten av sarkomeret.. Dette fører til at muskelen forkortes og vi får en kontraksjon.
Aktinfilamenter består av globulære aktinmolekyler (G-aktin) som danner en spiralformet struktur rundt et støtteprotein. I furene på hver side av dette dobbeltskjede finner vi to andre molekyltyper, troponin og tropomyosin.
Titin og nebulin gjør hver enkelt sarkomer regelmessig og symmetrisk.
Nebulin- Ligger langs aktinfilamentet og sørger for at hver aktinfilament får samme lengde.
Titin - En elastisk proteintråd. Ene enden er festet til Z-skiven, andre enden er festet til midten av ett myosinfilament. Sørger for at myosinfilamentene alltid ligger midt I sarkomerene, med lik avstand fra Z-skivene.
Propagering av askons-potensialer I muskelceller
T-tubuli er strukturer hvor aksjonspotensialet (nerveimpulsen) sprer seg inn i muskelfiberen. De går på tvers av muskelfiberens lengderetning og sørger for at signalet raskt når hele muskelfiberen.
T-tubuli (t-rør) for hver sarkomer, det ligger på hver sin side av A-båndet og lager ett nettverk mellom myfobrillene.
Myofibrillene er dessuten omgitt av sarkoplamatisk retikulum som inneholder høy konsentrasjon av Kalsium (Ca++), og deler av sarkoplasmatisk retikulum ligger nærme med T-tubuli-membranen
Når ett signal passerer t-tibuli vil sarkoplasmatisk retikulum sluppe ut kalsiumioner I cytosol. Kalsiumionene I muskelcellen vil utløse selve sammentrekningen av muskelen ved at kalsiumionene fester seg på troponin I aktinfilamentet og opphever det som hindrer mysosinhodene I å ta tak I aktinfilamentet og trekke det inn mot midten.
Twitch og tetanus
Twitch - liten rykning I muskelfieberene. Sarkoplasmasik retikulum membranen vil pumpe tilbake kalsiumen, dette kaller vi kalsium-ATPase (Ca++-ATPase). Skjer hvis kun ett aksjonspotenisal kommer til endeplaten
Type 1 msukelfibertype - slow twitch fibers (langsom)
Type 2 muskelfibertype - fast twitch fibers (rask)
Kontraksjonstiden - tiden fra stimulering til maksmalkraft
Kontraksjonshastighet - hastigheten på kraftutviklingen
Regulering av kontraksjonskraften på muskelcellenivå
Motornevron: Ligger langs ryggmargen I den grå substansen. Hvert motornevron sender ett akson ut til musklene, som deler seg I mindre grener som ender I butonger som har kontakt med muskelfiberene. Disse styrer muskelfiberene. Når ett signal kommer fra hovedaksonet vil alle muskelcellene som har kontakt med grenene trekke seg sammen samtidig og på samme måte. (Motorisk enhet)
Forskjellig typer muskelfibre og motoriske enheter
Mennesker har type 1-enheter, type 2A-enheter og type 2X-enheter
Type I: Utholdende og langsomme.
Type IIa: Kombinasjon av utholdenhet og eksplosivitet.
Type IIx: Eksplosive, men ikke utholdende.
Regulering av kontraksjonskraften på muskelnivå
Rekrutteringshierarkiet: Hvis du gradvis øker muskelkontraksjonen fra 0% til 100% vil man først rekrutere Type 1-enhetene, dernest type 2a og til sist type 2x.
Lavterskel enhet: typisk type 1-enhetene
Høyterskel enhet: typisk type 2x-enhetene
Sirkulasjonssystemet
Hjertet har blodårer ut og inn og er en muskel som pumper systematisk.
Sikrulasjonsjons systemet består av:
Blod
Blodårer
Hjertet
Lymekar
Lymfe
Blodet transporterer:
Næringstoffer - det vi spiser
Avfallsstoffer - celleånding
O2 og CO2 - lunger
Varme - blodårer åpner sånn at mer av det varme blodet går til toppen som fører til at vi blir varme
Hormoner
Hvite blodceller og antistoffer
Homøostase - sikrer ett konstant miljø I kroppen.
Blodet inneholder:
55% blodplasma
91% vann
Elektrolytter
Metabolitter
Næringstoff - fettstoffer glukose
Aminosyrrer
7% Proteiner
Albuminer - binder seg til fett for transport
Globuliner - antistoffer
45% blodceller
99% røde blodceller
1% Hvite blodceller
Neutrofiler
Lymfocytter
Telumfocytter - uskadeliggjør bakterier på overflaten
Monocytter - angriper bakterier og virus og uskadeliggjør de
Røde blodceller
Utgjør 99% av blodlegemene
Transporterer oksygen
Levetid på ca. 120 dager
Dannes I benmargen
Nydannelse av røde blodceller styres av erytropoietin (EPO), noe som blir brukt I doping
Mangler kjerne og organeller
300 millioner Hemoglobin-molekyler per røde blodcelle
Lymfe og lymfesystemet
Lymfepren tar imot overskudd av vevsvæske
Transporterer fettstoffer fra tarm
Lymfekarene tømmes I venene
Lymfestrøm 4l/døgn
Lymfeknuter
Hjertet
Ligger under venstre lunge, derfor er denne mindre for å få plass til hjertet.
Hjertes oppgave:
Pumpe blod
Transportere blod til celler og vev slik at de kan få næringsstoffer og oksygen
Vi har 4 rom I hjertet:
Venstre ventrikkel
Venstre atrium
Høyre ventrikkel
Høyre atrium
Vi har en hjerteklaff mellom. Venstre atrium og Venstre ventrikkel, høyre atrium og høyre ventrikkel, venstre ventrikkel til Aorta, høyre ventrikkel til arteria pulmonalis
Venstre siden pumper blod ut til kroppen og er derfor større en høyre siden som pumper til lungene.
Kretsløpet:
Får inn blod I venstre atrium fra lungene
Dette kommer ned til venstre ventrikkel som pumper blodet ut I aorta til kroppen
Blode strømmer til kroppen og går tilbake til hjerte som oksygenfattig blod.
Dette kommer inn via venae cavae inn I høyre atrium
Fra høyre atrium går det ned til høyre ventrikkel som pumper blodet tilbake til lungene via arteroa pulmonalis.
Det oksygenfattig blodet får oksygen fra lungene via diffusjon.
Blodet strømmer så tilbake til venstre atrium fra vena
Venstre side pumper blod til kroppen
Høyre side pumper blod til lungene
Hjertets automati:
Sinusknuten
Styrer hjertefrekvensen
Påvirkes av det autonome nervesystemet (ikke viljestyrte)
Får signal når blod oksygenfattig blod strømmer inn til høyre atrium.
Sender elektrisk signal til atrium om å kontrahere som tvinger blod inn I ventrikkelene
AV- knuten
Ledningsyst. starter
Signalet fra sinusknuten blir plukket opp av AV-knuten som sender det videre til His bunt
His bunt
Gjennomborer bindevevsplaten mellom for- og hjertekammer
Purkinjefibrene
Forgrening av His bunt
Kontraherer ventriklene som fører til at blod blir pumpet ut av lungeklaff på høyre side og aortaklaff på venstresiden.
Hjertesyklus
Systole
Periode med kontraksjon (blodet blir presset ut)
Diastole
Periode med avslapping (hjertet blir fylt med blod)
Elektrokariogram (EKG)
Registrering elektrisk spenning I hjertemuskulaturen når det slår
P-QRS-T
Hjertelyder
Minuttvolum (MV) - hvor mye blod som pumpes hvert minutt
Minuttvolum = slagvolum (hvor mye blod hvert slag (ca 70ml)) * hjertefrekvens (puls)
5-6 liter I hvile
Påvirkning av hjertefrekvens
Påvirkning av nervesystemet
Påvirkning av slagvolum, økes når:
Sluttdiastolisk volum økes - volumet inne I hjertet på slutten av diastolen, max volum
Starlingeffekten
Sluttsystolisk volum minkes - volumet inne I hjertet etter kontraksjon. Hvor mye blod som står igjen etter hvert hjerteslag
Oksygentransport
1g hemoglobin (Hb) kan minde 1,35 ml O2
Kvinner: 13,5gHb/100ml blod
Menn: 15gHb/100ml blod
Hvor mye kan 100 ml blod med 15gHb binde?
1,34ml O2 x 15g Hb = 20,1 ml O2/100ml blod
Hvor mye kan O2 kan da 1 liter blod binde?
201 ml O2 / liter blod (5 liter blod = 1 liter O2
Hva betyr det dersom Hb økes fra 15 til 17?
1,34ml O2 * 17g Hb = 22,8 ml 02 / 100 ml
228 ml O2 / liter blod (5 liter 1,14 liter O2)
Begreper
Atrium - Hjerte kammer
Venole - Små vener
Ventrikkel - Hjerte kammer
Aorta - Hovedpuls åren
AV-klaffer - Klaffer mellom atrium og ventrikkel
Kappilær - Minste blodårene vi har
Arteriole - Liten arterie
Vene - blodåre som fører blodet fra kroppen tilbake til hjertet
Lommeklaffer - Klaffer mellom hjertet og blodårene ut (aortaklaffen, lungeklaffen (pulmonalklaffen))
Blodkarenes/-årenes bygning
Aorta må være stor og ha stor veggtykkelse fordi den må tåle mye trykk
Arteriol må ha mye muskler I veggen fordi den skal regulere hvor blodet skal gå
Blodårene
Arterie
Tar imot blod
Årer som føres ut av hjertet
Omformer trykk
Transporte blod ut av hjertet
Arteoiole
Skaper motstand
Fordeler blodvolum
Alle blodårene som fører blod til hjertet
Kapillærer
Diffusjon (O2 til cellene, CO2 ut av cellene)
Filtrasjon
Venoler og vener
Venoler - små
Vener - store (mer blod enn arterie
Sikrer tilbakestrømningen
Fungerer som blod lager
Muskel - venepumpen
Hvis du står vanlig hjelper ikke musklene med sirkulasjon
Hvis du beveger deg, klemmer musklene på blodårene som hjelper med å pumpe blodet gjennom muskelen
Hva skjer med sirkulasjonen under fysisk arbeid?
Hjertefrekvens opp, minuttvolum opp, slagvolum opp
Økt blodstrøm gjennom arbeidene muskler
Musklene trenger næring og oksygen
Kvitte seg med avfallsstoffer
Relativ belastning
Dess høyere den relative belastningen er, dess mer lukkes arteriolene til innvollsorganene, og dess mer åpnes arteriolene til de arbeidene musklene
2 stk som tar løpetur sammen (en trent, en utrent)
Puls (hjertefrekvens) er lavere hos den trente personen
Slagvolum vil være høyere hos trent person, sterkere hjertet
Minuttvolum vil være nok så likt, ettersom de fullfører samme arbeid
(side 38)