Tot op het Bot

MICHÈLE VERGOTE

TOT op het BOT INLEIDING TOT DE ANATOMIE EN FYSIOLOGIE

met illustraties van

Stephanie Philippaerts

INHOUD 1.

DE STUDI E VAN H E T M E NSE LI J K L ICHAAM 1.1 De begrippen ‘anatomie’ en ‘fysiologie’ 1.1.1 Anatomie a. b.

CYTOLOGIE EN HISTOLOGIE 12 13 14 14

Systemische versus topografische

anatomie

15

1.1.2 Fysiologie

15

1.2 Fundamentele begrippen binnen de anatomie 1.2.1 De anatomische uitgangshouding 1.2.2 Terminologia Anatomica 1.2.3 Vaak gebruikte afkortingen, voor

voegsels, achtervoegsels en stammen 1.2.4 Aanzichten 1.2.5 Vlakken van doorsnede 1.2.6 Richtingsaanduidingen

2.1 Cytologie 2.1.1 Wat is een cel?

2.1.2 Bouw van een cel 2.1.3 Plasmamembraan

16 18

19

44 44 44

Endoplasmatisch reticulum

d. Golgi-apparaat f. Mitochondriën a. Diffusie c.

21

28 28

b.

29 31

Endo- en exocytose

2.2 Histologie 2.2.1 Epitheelweefsel b.

Eenlagige dekweefsels

Meerlagige dekweefsels

c. Kliercellen

2.2.2 Bindweefsel a. Bloed

b. Lymfe

c. Kraakbeenweefsel

33

d. Beenweefsel

a. Water

33

e.

b. pH

33

f.

c.

34

g.

35 36

Vast bindweefsel

Elastisch bindweefsel Los bindweefsel

h. Vetweefsel

2.2.3 Spierweefsel

45

d.

38

Enzymen: levensbelangrijke eiwitten

2.2.4 Zenuwweefsel

Het heiligbeen

b. Borstbeen

47 49 51 51

3.5 Bovenste lidmaat en schoudergordel 3.5.1 Schouderblad 3.5.2 Sleutelbeen 3.5.3 Opperarmbeen 3.5.4 De onderarm a. Spaakbeen

53

b. Ellepijp

53

3.5.5 De hand

54 56 56 56 56 57 58 59 59 60

52

61

Glad spierweefsel

b.

a. Ribben

b.

c. Hartspierweefsel

De wervels

47 47

a.

46

61

38

3.4 Wervelkolom en borstkas 3.4.1 Wervelkolom

3.4.2 Borstkas

a. Skeletspierweefsel

37

3.3 De schedel 3.3.1 De hersenschedel 3.3.2 De aangezichtsschedel

46

37

b. Lipiden

3.2 Macroscopische bouw van een bot 3.2.1 Bouw van de lange beenderen 3.2.2 Botmarkeringen

45

a. Koolhydraten c. Eiwitten

3.1 Inleiding tot het beenderstelsel 3.1.1 Functies van het beenderstelsel 3.1.2 Overzicht van de beenderen

45

e. Lysosomen

20

a. Atoom

e. Nucleïnezuren

4

43

a. Cytosol

a.

1.4.4 Organische chemie

43

b. Receptoren

b. Osmose

27

Zuren en basen

42

2.1.4 Celkern 2.1.5 Cytoplasma

20

1.4 Chemische basis van het leven 1.4.1 Basiskennis chemie

d. Buffers

41

2.1.6 Transport binnen en buiten de celv

25

Chemische bindingen

40

a. Transporteiwitten

c.

40 40

b. Ribosomen 16

1.3 Niveaus van organisatie van het lichaam

1.4.2 ATP al een energiedragende molecule 1.4.3 Anorganische chemie

H ET BEENDER STELSEL

2.

Microscopische versus macroscopische

anatomie

3.

3.6 Bekkengordel en onderste lidmaat 3.6.1 Bekkengordel 3.6.2 Dijbeen 3.6.3 Onderbeen 3.6.4 Voet 3.7 Beenverbindingen 3.7.1 Soorten beenverbindingen 3.7.2 Het synoviale gewricht

64 65 65 66 69 70 71 73 74 75 77 78 79 81 82 83 83 84 85 86 86 87 88 89 90 92 93

4.

H ET SPI ER STELSEL

102

4.1 Functies van skeletspieren

103

4.2 Skeletspierweefsel 4.2.1 Bouw van een spiervezel 4.2.2 De neuromusculaire junctie 4.2.3 Contractie van een spiervezel

104 105 107 109

4.3 Metabole activiteiten van skeletspieren 4.3.1 Verbruik tijdens rust 4.3.2 Verbruik tijdens milde, aerobe activiteit 4.3.3 Verbruik tijdens anaerobe activiteit 4.4 Algemene werking en bouw van een spier 4.4.1 Insertie en origo 4.4.2 Opdeling van spieren volgens hun verloop 4.5 Bewegingen 4.5.1 Algemene bewegingen 4.5.2 Specifieke bewegingen 4.6 Belangrijkste spieren 4.6.1 Hoofdspieren 4.6.2 Diepe rugspieren 4.6.3 Schouderspieren 4.6.4 Buikspieren en rompspieren 4.6.5 Armspieren 4.6.6 Heupspieren en spieren van het bovenbeen 4.6.7 Onderbeenspieren

111 111 111 112 113 113 114 116 116 117 121 124 126 129 131 133 136 139

95 96 97 99 99 100

61 62

39

TOT OP HET BOT

5

INHOUD

5.

DE H UI D 5.1 Bouw en functies van de huid 5.2 Epidermis 5.3 Dermis 5.3.1 Haar 5.3.2 Zweetklieren 5.3.3 Talgklieren

142 142 144 146 146 147 148

5.4 Hypodermis

149

5.5 Huidskleur

150

6.5 Meninges 6.5.1 Dura mater 6.5.2 Arachnoidea 6.5.3 Pia mater

168 168

6.6 Cerebrospinaal vocht

H E T ZE NU WST E LSE L

a. Middenhersenen Verlengd merg

6.2 Zenuwweefsel 6.2.1 Neuronen 6.2.2 Neuroglia a. Astrocyten

b. Oligodendrocyten c.

Cellen van Schwann

6.3 Actiepotentialen 6.3.1 Het verloop van de actiepotentiaal a. Depolarisatie b.

Hyperpolarisatie en repolarisatie

152 154 156 157 159 159 159 159

6.4 De synaps 6.4.1 Bouw van de synaps 6.4.2 Werking van de synaps 6.4.3 Neurotransmitters

174

176 176 176 176

c. Hypothalamus

176

Het limbisch systeem

177 179

a. Hersenschors

181

b.

181

c.

Basale kernen Witte stof

182

6.8 Ruggenmerg 6.8.1 Anatomie van de doorsnede van

het ruggenmerg 6.8.2 Spinale reflexen 6.9 Perifeer zenuwstelsel 6.9.1 Algemene bouw van een zenuw 6.9.2 Spinale zenuwen 6.9.3 Hersenzenuwen a.

161

b.

162

c.

162

d.

6.3.2 Alles-of-niets-fenomeen 163 6.3.3 Propagatie van de actiepotentiaal over

het neuron 163

173

175

6.7.6 Grote hersenen 152

171

175

6.7.4 Kleine hersenen 6.7.5 Tussenhersenen

d.

6.1 Overzicht van de functie en de

structuur van het zenuwstelsel 6.1.1 De anatomische opdeling van het zenuwstelsel 6.1.2 De drie algemene functies van het zenuwstelsel

170

174

b. Pons

b. Epithalamus 152

e. f. g. h.

164

i.

164

j.

165

k.

166

l.

Nervus olfactorius (N I)

Nervus oculomotorius (N III) Nervus trochlearis (N IV)

198

a.

198

b.

Nervus vestibulocochlearis (N VIII) Nervus glossopharyngeus (N IX)

c.

7.2 Basiskennis over hormonale klieren

en hun hormonen 7.2.1 Controle over hormoonafgifte

201

7.3 De hypothalamus

204

7.4 De hypofyse 7.4.1 De adenohypofyse 7.4.2 De neurohypofyse 7.5 Schildklier 7.5.1 De schildklierhormonen 7.5.2 Calcitonine 7.6 Bijschildklieren 7.7 Pancreas 7.7.1 Insuline 7.7.2 Glucagon 7.8 Bijnier 7.8.1 Bijnierschors

a. Mineralocorticoïden b. Glucocorticoïden

7.8.2 Bijniermerg

187

201

189 191

210

192 192

193 193 193 193

8.1 De bloedsomloop 8.1.1 De grote en kleine bloedsomloop 8.1.2 Bloedgassen 8.2 De bouw van het hart 8.2.1 De wand van het hart 8.2.2 Hartkleppen

194 194

Volledige cardiale diastole

Slagaders van de grote bloedsomloop

b. Venen

8.4.3 Bloeddruk

8.5 Het bloed 8.5.1 Functies van het bloed 8.5.2 Plasma

210

a.

Osmotische waarde van plasma

b.

Osmotische druk tussen plasma en

weefselvocht

8.5.3 Rode bloedcellen

211

228 228 231 233 233 233 233 234 235 235 238 238 242 244 245 247 247 248 249 250

213

a. Hemoglobine

250

214

b.

251

Levenscyclus van rode bloedcellen

c. Bloedgroepen

8.5.4 Witte bloedcellen 8.5.5 Bloedplaatjes

215 216

a. Bloedstelping

216

b. Serum

216

253 255 257 257 258

217

9

8

H ET HA RT- EN BLOEDVATENSTELSEL

a.

208

209

Ventriculaire systole

8.4 Bloedvaten 8.4.1 Bouw van de bloedvaten 8.4.2 De belangrijkste bloedvaten

206

208

Atriale systole

8.3.3 Harttonen 8.3.4 Hartminuutvolume

205

188

193

Nervus facialis (N VII)

6.10 Autonoom zenuwstelsel

7.1 Het werkingsmechanisme van het hormoonstelsel

186

192

Nervus abducens (N VI)

Nervus hypoglossus (N XII)

185

192

Nervus trigeminus (N V)

Nervus accessorius (N XI)

183

192

Nervus opticus (N II)

Nervus vagus (N X)

H ET HOR MONA LE STELSEL

8.3 De werking van het hart 8.3.1 Prikkelgeleiding door het hart 8.3.2 Hartcylus

169

6.7 Hersenen 6.7.1 De vier grote hersengebieden 6.7.2 De hersenventrikels 6.7.3 Hersenstam

c.

7.

168

a. Thalamus

6

6

167

H ET LY M FATISCH SYSTEEM EN 260 H ET I MMU U NSYST EEM 220 220 221 222 223 225 226

9.1 Het lymfestelsel 9.2 Lymfevaten en lymfe 9.2.1 Lymfevorming 9.2.2 Lymfecirculatie 9.3 Lymfoïde organen 9.3.1 Lymfeklieren 9.3.2 Tonsillen 9.3.3 Thymus 9.3.4 Milt

260 262 262 263 264 265 266 266 267

195 TOT OP HET BOT

7

INHOUD

9.4 Immuunsysteem 9.5 Aangeboren immuunsysteem 9.5.1 Fysieke barrières 9.5.2 Fagocyten 9.5.3 NK-cellen 9.5.4 Complementsysteem 9.5.5 Ontsteking 9.6 Verworven immuunsysteem 9.6.1 Rijping van de lymfocyten 9.6.2 Rol van het aangeboren immuun

systeem bij de activering van de lymfocyten 9.6.3 T-lymfocyten zorgen voor de cel

gemedieerde immuniteit 9.6.4 B-lymfocyten zorgen voor de anti

lichaamgemedieerde immuniteit

268 270 271 272

10.3 Gastransport 10.3.1 Inspiratie 10.3.2 Expiratie

11.1 De algemene bouw van het spijsverterings292 stelsel

273

11.2 De functie van het spijsverterings stelsel

277

278 278 279

283 283 284 285 286 286 287 288 288 289 289 290 291

11.3 Histologie van het spijsverterings kanaal 11.3.1 Slijmvlies 11.3.2 Submucosa 11.3.3 Muscularis externa 11.3.4 De serosa 11.4 Mond 11.4.1 Tong 11.4.2 Tanden 11.4.3 Gehemelte 11.4.4 Speekselklieren

11.11 Dikke darm 11.11.1 Anatomie van de dikke darm 11.11.2 Functie van de dikke darm 11.11.3 Defecatie

12

H ET U R I NA I R E STELSEL 295

276 297 298 299 299 299 300 300 301 302

12.1 Inleiding tot het urinaire stelsel 12.2 Anatomie van de nier 12.2.1 Positie van de nier 12.2.2 Anatomie van de nier op door snede 12.2.3 Doorbloeding van de nier 12.2.4 Het nefron 12.3 Urinevorming 12.3.1 De glomerulaire filtratie 12.3.2 Reabsorptie a. Aldosteron

303

b.

11.5 Keel 11.5.1 Functie van de keel 11.5.2 Slikken

304 304

11.6 Slokdarm

305

12.4 Overige functies van de nieren 12.4.1 Homeostase van de pH a.

11.7 Maag 11.7.1 Anatomie van de maag 11.7.2 Maagsap 11.7.3 Functies van de maag

305

b.

307

11.8 Dunne darm 11.8.1 De dunne darm wordt opgedeeld

in drie delen 11.8.2 Histologie van de wand van de

dunne darm 11.8.3 Vertering 11.8.4 Absorptie

11.10 Lever en galblaas 11.10.1 Anatomie van de lever 11.10.2 Functies van de lever 11.10.3 Anatomie van de galblaas

309 310

Rol van de nieren bij acidose

Rol van de nieren bij alkalose

12.4.2 Homeostase van de bloeddruk 12.4.3 Aanmaak van erytropoëtine

306 308

Het antidiuretisch hormoon

12.3.3 Secretie 12.3.4 Samenstelling van urine

302

11.9 Pancreas

8

292

272

H E T ADE M HAL I NGS ST E LSEL 280

10.2 Longen 10.2.1 Longvlies 10.2.2 Alveoli 10.2.3 De bloedvaten van de longen

H E T SPI J SVE RT E R I NGS­ ST E LSE L

271

10

10.1 Bovenste luchtwegen 10.1.1 Neus 10.1.2 Keel 10.1.3 Strottenhoofd 10.1.4 Luchtpijp 10.1.5 Bronchiën

11

12.5 Urinetransport 12.5.1 Urineleiders 12.5.2 Blaas 12.5.3 Urethra 12.5.4 Mictie

311 314 315

320 320 322 322

324 324 327 327 327 329 331 333 334 335 337 338

13

H ET VO ORTPLA NTINGSST ELSEL

346

13.1 Enkele basisbegrippen

346

13.2 Het mannelijke voortplantings stelsel 13.2.1 Tractus genitalis

348 349

a. Teelballen

349

b. Bijballen c.

350

Zaadleider en ejaculatiekanaal

350

d. Urinebuis

350

13.2.2 Accessoire klieren

350

a. Zaadblaasjes

350

b. Prostaat

350

c. Cowperklier

351

13.2.3 Uitwendige geslachtsorganen

351

a. Penis

351

b. Scrotum

351

13.2.4 Ejaculatie 13.2.5 Orgasme 13.2.6 Sperma

352 352 352

338 338 340 340 340 340 340 341

13.3 Het vrouwelijke voortplantings stelsel 13.3.1 Oestrogenen 13.3.2 De oögenese: van oöcyt tot eicel 13.3.3 Eierstokken 13.3.4 Baarmoeder 13.3.5 Menstruele cyclus 13.3.6 Eileiders b.

342

342

c.

344

354 355 357 358 359 362

a. Menstruatiefase

342

343

354

362

Proliferatiefase, deel 1: voor de ovulatie, (dag 6 t.e.m. dag 13)

362

Proliferatiefase, deel 2: de ovulatie (dag 14) 363

d. Secretiefase

363

13.3.7 Vagina 13.3.8 Vulva 13.3.9 Orgasme

365 366 368

ANTWOOR DEN BIJ HE R HA L I NGSVRAGE N

316

NUTTIGE LINKS

318

VER KLAR ENDE WOOR DE N L I J S T

LIJST M ET GEBRUIKT E A F KORT I NGE N

318

BIBLIOGRAFIE

319

INDEX

370 388 389 390 406 408

319

TOT OP HET BOT

9

INHOUD

INLEIDING

Leuk dat je dit boek gekocht hebt! Dat wil zeggen dat je nieuwsgierig bent naar hoe je lichaam in elkaar zit en hoe het functioneert. Er valt veel over te vertellen en geloof mij, je zal verbaasd zijn over hoe talrijk de functies van ons lichaam zijn, en hoe geniaal de verschillende stelsels zijn opgebouwd.

Dit boek heeft als doel om je te begeleiden bij je studie van de Anatomie en Fysiologie.

De leerstof wordt helemaal vanaf nul opgebouwd, er is dus geen voorkennis nodig.

Het eerste hoofdstuk beschrijft de manier waarop anatomische figuren opgesteld zijn, de opbouw van het lichaam en de basisbegrippen van de (bio)chemie. In het tweede hoofdstuk worden de bouwstenen van het lichaam besproken: de cellen en de weefsels. De daaropvolgende elf hoofdstukken behandelen elk een orgaanstelsel, van het beenderstelsel en het spierstelsel tot het voortplantingsstelsel.

Aan het begin van elke paragraaf vind je enkele leerdoelen. Die leerdoelen zijn een opsomming van de belangrijkste inhouden van de paragraaf, en helpen je om hoofdzaak van bijzaak te onderscheiden. Controleer na het lezen van de tekst telkens of je die doelen hebt behaald. Aan het einde van elke paragraaf wordt je verworven kennis getest met enkele herhalingsvragen. De antwoorden op die vragen vind je aan het einde van het boek. De bedoeling van de vragen is om jezelf te controleren. Heb je de tekst aandachtig genoeg gelezen, heb je de kernboodschap onthouden? Pas wanneer je erin slaagt de herhalingsvragen correct te beantwoorden, ben je klaar om de volgende paragraaf te bestuderen.

Anatomie leren is een beetje als een nieuwe taal leren. Wanneer een nieuw woord wordt aangebracht, dan staat dat telkens vetgedrukt in de tekst. Achteraan in dit boek vind je een lijst met de gebruikte afkortingen, een index en een verklarende woordenlijst. Al die tools zullen je helpen om de teksten volledig te begrijpen. Alvast een eerste studeertip: zorg ervoor dat je elk woord begrijpt. Lees niet over woorden die je niet kent, maar zoek de betekenis ervan op in de woordenlijst. EĂŠn woord kan namelijk de betekenis van de hele zin veranderen, en wanneer je dat woord niet begrijpt, mis je de essentie.

Ik hoop dat je, net zoals ik, gebeten wordt door de studie van het menselijk lichaam en dat je inzichten verwerft die je helpen om voor je eigen lichaam (en dat van anderen) te zorgen.

Veel leerplezier, Michèle Vergote

11

INLEIDING

1

1. 1. D E B E G R I P P E N ‘A NAT OM I E ’ E N ‘ F Y S I O L O G I E ’ LEERDOELEN

DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

• •

De termen ‘anatomie’ en ‘fysiologie’ verklaren.

De definities van topografische anatomie, systemische anatomie, microscopische anatomie en macroscopische anatomie beschrijven.

Binnen de anatomie en de fysiologie is het studievoorwerp een gezond, volwassen lichaam.

Anatomie is de studie van de bouw van dit lichaam; fysiologie verklaart hoe dit lichaam exact werkt en hoe de verschillende structuren hun functies uitvoeren. Anatomie en fysiologie zijn dan ook onlosmakelijk met elkaar verbonden. Anatomie en fysiologie zijn beide takken binnen de exacte wetenschap biologie:

Dit hoofdstuk vertelt alles wat je moet weten om te kunnen starten met je studie van de anatomie en de fysiologie van het menselijk lichaam. Hier leer je een aantal basisprincipes die je verder zullen helpen. Ook bespreekt het enkele moeilijkheden die struikelblokken kunnen vormen bij het studeren. Gelukkig bestaat er voor elk van deze struikelblokken een oplossing (zie tabel 1.1).

BIOCHEMIE

BIOFYSICA BIOCHEMIE EN FYSIOLOGIE FYSIOLOGIE

TABEL 1.1.

Mogelijke struikelblokken en oplossingen bij het studeren van anatomie en fysiologie

...

OPLOSSING

Anatomie heeft haar eigen taal: de Terminologia Anatomica, een taal die gebaseerd is op het Latijn.

In dit handboek worden kapstokken aangereikt om de vreemde woorden gemakkelijk te onthouden. Dus ook al heb je nooit één les Latijn gehad in je leven, met een paar simpele trucjes beheers je de Terminologia Anatomica zonder probleem.

Het menselijk lichaam heeft drie dimensies (hoogte, breedte en diepte), terwijl een blad papier er maar twee heeft.

Er wordt gewerkt met figuren van doorsneden en specifieke richtingsaanduidingen. In dit hoofdstuk leer je de figuren correct te interpreteren en de richtingsaanduidingen te begrijpen.

CYTOLOGIE

BIOLOGIE

STRUIKELBLOK

HISTOLOGIE

MORFOLOGIE EN ANATOMIE

MICROBIOLOGIE

GENETICA

...

...

De meeste fysiologische processen vinden plaats op een onzichtbaar niveau, het moleculaire niveau, en zijn gebaseerd op chemische principes.

ANATOMIE

In dit hoofdstuk worden alle basisbegrippen van de chemie op een heldere en eenvoudige manier verklaard, en worden de belangrijkste biomoleculen besproken.

FIGUUR 1.1.

Situering van fysiologie en anatomie als specialisme van de biologie

In dit organigram (zie figuur 1.1) zie je ook de termen ‘cytologie’ en ‘histologie’ staan. Deze twee studies vormen een belangrijk onderdeel van de anatomie, en worden in het volgende hoofdstuk meer uitgebreid besproken.

12

TOT OP HET BOT

13

•

•

Cytologie of celbiologie is de studie van de opbouw van de cel, de kleinste levende bouwsteen van het menselijk lichaam.

Histologie of weefselleer is de studie van de weefsels.

Een weefsel is de som van omliggende cellen en de tussenliggende stof.

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

1.1.1.

A N AT O M I E

Anatomie of ontleedkunde is, volgens de volledige definitie, de beschrijvende wetenschap die zich bezighoudt met vorm, structuur, bouw, samenstelling en ligging van de onderdelen van levende wezens.

De term anatomie is afkomstig van het Griekse woord ‘ana-’ wat ‘uiteen’ betekent, en ‘-tomie’ wat ‘snijden’ betekent. Om de anatomie te bestuderen heb je eigenlijk niet veel meer nodig dan een lichaam, ogen om te observeren en een mes om insnijdingen te maken. Toen je op de middelbare school een kikker dissecteerde om zijn organen te bekijken, was je dus ook al met anatomie bezig. a. Microscopische versus macroscopische anatomie Wist je dat een van de grondleggers van de anatomie een Belg was? Zijn naam was Andreas Vesalius. Vesalius leefde in de 16de eeuw en begon met behulp van schetsen de anatomie van het menselijk lichaam in kaart te brengen op een wetenschappelijke manier. Andreas Vesalius tekende over wat hij met het blote oog zag. Dit noemen we macroscopische anatomie (‘macro’ betekent ‘groot’; ‘scoop’ betekent ‘kijken’).

Anatomie is een oude wetenschap. Je zou dus kunnen denken dat we ondertussen alles van de bouw van het menselijk lichaam ontdekt hebben. Maar gek genoeg is dat niet waar. We ontwikkelen nog steeds nieuwe technieken om anatomie ook in vivo (= in levende organismen) te bestuderen. Hierdoor ontdekken wetenschappers om de zoveel tijd nieuwe structuren of weefsels die nog niet eerder in kaart gebracht waren. Zo ontdekten ze dankzij specifieke microscopen in 2015 de aanwezigheid van lymfevaten in de hersenen (Louveau e.a., 2015), en in 2017 zelfs een nieuw orgaan, het interstitium, een soort van collageenrijk weefsel dat over heel het lichaam tussen de bindweefsels verspreid zit (Benias e.a., 2018). Vandaag verdiepen we ons dus verder in de microscopische anatomie, waarbij we met beeldvergrotende toestellen inzoomen op het menselijk lichaam.

b. Systemische versus topografische anatomie Methodologisch wordt er een onderscheid gemaakt tussen de systemische (of stelselmatige) en topografische anatomie: • de systemische anatomie gaat uit van een onderverdeling van het lichaam in elf orgaanstelsels of systemen. Een stelsel is een groepering van organen die samen eenzelfde functie vervullen. Voorbeelden van stelsels zijn: het gastro-intestinale stelsel, het cardiovasculaire stelsel, het zenuwstelsel…; • de topografische anatomie gaat uit van streken of gebieden op het lichaam en beschrijft de onderlinge verhoudingen en de ligging van de verschillende structuren die in hetzelfde gebied liggen. Bij de topografische anatomie kijk je bijvoorbeeld enkel naar de voet en beschrijf je welke botten, spieren, bloedvaten, pezen… je daar terugvindt.

Sommige handboeken, zoals de bekende Sobotta Atlas, hanteren de topografische methode. In tegenstelling tot de Sobotta volgt dit handboek de systemische methode.

Zo zal elk hoofdstuk een individueel orgaanstelsel bespreken. Het voordeel van deze aanpak is dat de leerstof mooi gradueel opgebouwd kan worden en er in elk deel logische verbanden gelegd kunnen worden naar andere hoofdstukken.

STUDEERTIP

Bij het lezen van dit handboek wordt aangeraden om hoofdstuk per hoofdstuk te verwerken en de volgorde van het boek te volgen. Zo bouw je je kennis op volgens een logische structuur.

1.1.2. F Y S I O L O G I E

Fysiologie is de wetenschap die de functies van levende organismen bestudeert. ‘Fysio’ betekent ‘levend, natuur’ en ‘-logie’ komt van het Griekse woord ‘logos’, wat ‘leer van’ betekent. Een voorbeeld van een fysiologisch proces is de geleiding van elektrische prikkels doorheen het hart. Het is logisch dat deze prikkels enkel gemeten kunnen worden bij een levend persoon, met complexe meetapparatuur. De fysiologie is dan ook een jongere wetenschap dan de anatomie.

Veel fysiologische processen die in het lichaam plaatsvinden hebben homeostase als doel. Homeostase staat voor ‘behoud van dezelfde toestand’ binnen het lichaam. Zo zal ons lichaam er steeds naar streven dezelfde lichaams­ temperatuur te behouden, dezelfde vochtbalans en dezelfde concentratie glucose in ons bloed.

Enkele belangrijke mijlpalen in de fysiologie: • 1900: Karl Landsteiner ontdekt de bloedgroepen A, B en O. • 1953: Sir Hans Krebs wint de Nobelprijs voor de ontdekking van de Krebs-cyclus, beter bekend als de citroenzuurcyclus.

• 1972: Gerald M. Edelman en Rodney R. Porter ontdekken de chemische structuur van de antilichamen.

Fysiologie speelt zich vooral, zoals je ook kunt afleiden uit de drie bovenstaande voorbeelden, af op een moleculair niveau. Daarom is het belangrijk om te verduidelijken wat een atoom is, wat een molecule is en hoe moleculen in een cel geordend zitten.

STUDEERTIP

Veel studenten beschouwen anatomie als ‘blokwerk’, terwijl je bij fysiologie de leerstof eerder moet begrijpen dan uit het hoofd leren. Probeer dus bij het bestuderen van fysiologie zo veel mogelijk te begrijpen!

AFBEELDING 1.2.

Boven: macroscopische anatomie van de hersenen Onder: microscopische anatomie van de zenuwcellen in de hersenen (lichtmicroscoop, x1600) AFBEELDING 1.1.

De studie van de anatomie in zijn kinderschoentjes: Andreas Vesalius als grondlegger

14

TOT OP HET BOT

15

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

H E R H A L I NG S V R AG E N

CEFAAL

1. Horen de volgende uitspraken bij de anatomie of de fysiologie? a. De dunne darm heeft een lengte van 6 meter. b. Zuurstof wordt intracellulair (= binnenin de cel) omgezet naar koolstofdioxide. c. Het linkerventrikel van het hart ligt onder het linkeratrium.

ORAAL CERVICAAL STERNAAL AXILLAIR MAMMAAL

THORAX

BRACHIAAL

2. Valt deze schets onder de microscopische of macroscopische anatomie?

ABDOMEN

BOVENSTE LIDMAAT UMBILICAAL

INGUINAAL

PELVIS

CARPAAL MANUS

ONDERSTE LIDMAAT

1. 2 . F U N DA M E N T E L E B E G R I P P E N B I N N E N D E A NAT OM I E TARSAAL

LEERDOELEN • • • • •

De vaak gebruikte afkortingen binnen anatomie en fysiologie kennen.

De anatomische uitgangshouding schetsen.

De verschillende gebieden van het lichaam benoemen.

De lichaamsassen en -vlakken benoemen.

De belangrijkste richtingsaanduidingen benoemen.

PEDAAL

CEFAAL

CERVICAAL

1.2.1. D E A N AT O M I S C H E U I T G A N G S H O U D I N G

We beschrijven de bouw van het menselijk lichaam telkens vertrekkende vanuit een lichaam dat in de anatomische positie of de anatomische uitgangshouding staat. Hierbij staat het lichaam rechtop, met het aangezicht en de voeten naar voren gericht, en hangen de armen langs het lichaam met de handpalmen naar voren.

DORSAAL

Door het lichaam steeds vanuit deze positie te beschrijven, worden vergissingen in de terminologie vermeden.

In dit boek zullen ook bewegingen beschreven worden.

Het spreekt voor zich dat we hiervoor zullen afwijken van deze anatomische uitgangshouding, maar dan wordt dat telkens duidelijk vermeld.

AXILLAIR BRACHIAAL VERTEBRAAL

BOVENSTE LIDMAAT

LUMBAAL

GLUTEAAL CARPAAL MANUS

ONDERSTE LIDMAAT

TARSAAL PEDAAL AFBEELDING 1.3.

De anatomische uitgangshouding

16

TOT OP HET BOT

17

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

1.2.2. T E R M I N O L O G I A A N AT O M I C A

Medici en paramedici gebruiken soms termen die voor mensen zonder medische achtergrond als Chinees klinken. Zo spreken ze niet van de ‘duim’, maar van de ‘pollux’ en zeggen ze niet ‘strekking van de arm’ maar ‘extensie van de elleboog’. Anatomie is een vakgebied dat zijn eigen vakterminologie heeft, de Terminologia Anatomica genoemd. De Terminologia Anatomica vormt wereldwijd de wetenschappelijk aanvaarde nomenclatuur van de anatomie van de mens. Vaak zijn deze woorden uit het Latijn of Grieks afkomstig.

STUDEERTIP

Anatomie leren is zoals een nieuwe taal leren! Veel studenten hebben het moeilijk om Latijnse of Griekse woorden te onthouden. Om je te helpen studeren wordt in dit boek de afkomst van de Latijnse of Griekse termen vaak vermeld. Probeer steeds te begrijpen van waar een woord afkomstig is, zo kan je het beter onthouden. Bijvoorbeeld: de kransslagaderen zijn synoniem voor de coronairen. Het woord ‘coronair’ komt van het Latijnse woord corona, wat ‘kroon’ of ‘krans’ betekent.

Sommige specifieke gebieden krijgen unieke namen binnen de anatomische terminologie. Zo spreken we niet van ‘het zitvlak’, maar van het ‘gluteaal gebied’, niet van ‘het kruis’ maar van het ‘pubicaal gebied’ en niet van ‘de voorarm’, maar van ‘het antebrachium’.

De belangrijkste gebieden zijn: • gluteaal gebied of de billen; • perineaal gebied, gebied dat is gelegen tussen de anus en de uitwendige geslachtsdelen; • umbilicaal gebied of gebied rond de navel; • axillair gebied of gebied van de oksel; • carpaal gebied of gebied van de pols; • lumbaal gebied of gebied van de onderrug; • oraal gebied of gebied rond de mond; • inguinaal gebied of liesstreek; • pedaal gebied of gebied van de voet; • mammaal gebied of borststreek; • sternaal gebied of gebied rond het borstbeen; • dorsaal gebied of gebied van de rug; • vertebraal gebied of gebied rond de wervelkolom; • sacraal gebied of gebied rond het heiligbeen; • tarsaal gebied of enkelgebied; • brachiaal gebied of gebied van de arm.

1 .2.3.

Hieronder zie je enkele belangrijke voorvoegsels, achtervoegsels en stammen die we vaak zullen gebruiken. Het is dan ook aan te raden deze vanbuiten te leren: TABEL 1.2.

Belangrijke afkortingen, voorvoegsels, achtervoegsels en stammen

We kunnen het menselijk lichaam opdelen in een aantal grote gebieden: • het hoofdgebied of cefaal gebied; • het nekgebied of cervicaal gebied; • de truncus, verder onder te verdelen in: • thorax of borst (de ruimte die wordt begrensd door de ribben en het middenrif ); • abdomen of buik (gebied tussen het middenrif en de bekkengordel); • pelvis of bekken; • de bovenste ledematen of armen; • de onderste ledematen of benen.

18

TOT OP HET BOT

VAAK GEBRUIKTE AFKORTINGEN, VOORVOEGSELS, ACHTERVOEGSELS EN STAMMEN

19

TERMINOLOGIE

HEEFT BETREKKING OP

VOORBEELD UIT HET DAGELIJKS LEVEN

ANATOMISCHE/ FYSIOLOGISCHE TERM

a.

arterie of slagader

artery (engels)

a. pulmonalis

a-/an-

tekort/niet/zonder

atypisch

avasculair (niet doorbloed)

ab-

weg van

abortie

abductie

ad-

bij

adhesie

adductie

amfi-

beide

amfibie (leeft zowel op land als in de zee)

amfipathisch (molecule die zowel polair als apolair is)

astro-

ster/stervormig

astronaut

astrocyt

cardio-

hart

cardioloog

cardiovasculair stelsel

cyt-

cel

cytologie

osteocyt

de-

weg van

deactiveren

dehydratatie

derm-

huid

dermatoloog

dermis

ec-/ex-

weg/buiten

ex-collega

extracellulair: buiten de cel

-emie

hoeveelheid in het bloed

-faag

etend

sarcofaag

macrofaag, fagocytose

-geen

vormend

genesis

schepping

hemo-

met betrekking tot het bloed

hemoglobine

hemolyse

hyper-

veel

hyperactief

hyperglycemie

hypo-

weinig

hypotheek

hypoglycemie

iso-

gelijk

isobaar

isotoon

-kine-

bewegen

kinesist

kinetiek

lipo-

vet

liposuctie

lipogese

-lyse

kapot maken, scheiding, ontleding

dialyse

hemolyse

m.

musculus of spier

muscle (frans voor spier)

m. biceps brachii

melano

zwart

n.

nervus of zenuw

nerveus (zenuwachtig)

n. ulnaris

sarco-

vlees

sarcofaag

sarcomeer

sub-

onder

submarine (engels voor duikboot)

submucosa (weefsel onder de mucosa)

glucosemie: de hoeveelheid glucose in het bloed

melanocyten

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

syn-/sym-

samen

synoniem, symbiose

1.2.6. R I C H T I N G S A A N D U I D I N G E N

synartrose (onbewegelijke beenverbinding)

-troof

voeding, groei, toename

hypertroof

v.

vene of ader

v. pulmonalis SAGITTAAL VLAK

Vaak schrijven we Latijnse woorden ook in het meervoud op: ENKELVOUD

MEERVOUD

-a (voorbeeld: maxilla)

-ae (voorbeeld: maxillae)

-us (voorbeeld: musculus)

-i (voorbeeld: musculi)

-is (voorbeeld: pulmonalis)

-es (voorbeeld: pulmonales)

TRANSVERSAAL VLAK

1.2.4. A A N Z I C H T E N

1.2.5. V L A K K E N VA N D O O R S N E D E

We kunnen het lichaam, of onderdelen van het lichaam, vanuit verschillende posities bekijken: • vooraanzicht of anterior zicht of ventraal zicht • achteraanzicht of posterior zicht of dorsaal zicht • onderaanzicht of inferior zicht • bovenaanzicht of superior zicht • zijaanzicht of lateraal zicht (kan zowel links als rechts)

Anatomie bestuderen gaat eenvoudiger aan de hand van (figuren van) doorsneden. Hierbij stuiten we echter op een groot probleem. Het lichaam bestaat namelijk uit drie dimensies, maar op een blad papier kunnen we slechts twee dimensies weergeven. Om dit probleem te omzeilen, beschrijven we de drie vlakken waarin een doorsnede kan liggen: • frontaal vlak: • elk vlak evenwijdig met je voorhoofd; • verdeelt het lichaam in een voorste en een achterste gedeelte; • sagittaal vlak: • elk vlak evenwijdig met het vlak dat tussen je ogen loopt; • verdeelt het lichaam in een linker- en een rechterdeel; • transversaal vlak • elk vlak evenwijdig met de grond; • verdeelt het lichaam in een bovenste en een onderste gedeelte.

(1)

(2)

(3)

(4)

AFBEELDING 1.4.

Aanzichten: (1) lateraal zicht; (2) dorsaal zicht; (3) ventraal zicht; (4) superior zicht

Bij het bestuderen van anatomische figuren is het niet altijd gemakkelijk om je te oriënteren op de figuur. Kijk bijvoorbeeld naar de onderstaande afbeelding van de hersenen. Kun jij, zonder extra informatie, afleiden wat de voorkant en wat de achterkant van de hersenen is op deze figuur? We hebben nood aan uniforme richtingsaanduidingen om dit duidelijk te maken.

FRONTAAL VLAK

AFBEELDING 1.6.

AFBEELDING 1.5.

De drie hoofdvlakken: (1) sagittaal vlak; (2) frontaal vlak; (3) transversaal vlak

Er is één sagittaal vlak dat een speciale vermelding verdient: het midsagittale vlak of het mediane vlak.

Dit vlak loopt perfect doorheen het midden van ons lichaam. Het loopt dus doorheen je navel, doorheen je neus… en verdeelt het lichaam in een symmetrisch gelijk linker- en rechterdeel. Je kunt het dus zien als een soort van spiegelvlak van het lichaam.

Hersenen

Op een landkaart zal steeds een kompas afgebeeld zijn waarop het noorden staat aangeduid om je te helpen.

Analoog zullen wij bij anatomische schetsen ook vaak de richtingen aanduiden. Het is onontbeerlijk bij je studie om deze richtingsaanduidingen goed te begrijpen.

De volgende richtingsaanduidingen zijn belangrijk:

VALKUIL

Sagittaal schrijf je met 1 g en twee t’s.

STUDEERTIP

Bij het bekijken van een anatomische figuur is het zeer belangrijk je steeds te oriënteren. Vraag jezelf af vanuit welk aanzicht de figuur getekend is. Dit zal ook telkens bij de figuur zelf vermeld staan.

20

TOT OP HET BOT

21

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

TABEL 1.3.

STUDEERTIP

De richtingsaanduidingen en hun verklaringen

RICHTINGSAANDUIDINGEN

ZICHT WAARIN DEZE RICHTINGSAANDUIDING GEBRUIKT WORDT

Mediaal/centraal en lateraal/ perifeer

Vooraanzicht of achteraanzicht

MEDIAAL LATERAAL

VERKLARING

VOORBEELDEN

Mediaal/centraal: meer naar het mediane vlak, meer naar de middellijn van het lichaam

De neus ligt mediaal ten opzichte van de ogen

Lateraal/perifeer: weg van het mediane vlak, meer naar de zijkant van het lichaam

De oren liggen lateraal ten opzichte van de ogen

Deze richtingsaanduidingen instuderen is helemaal niet zo moeilijk. Focus je vooral op de voorbeelden, die maken alles duidelijk. Probeer voor jezelf telkens een voorbeeld te bedenken om te controleren of je het begrepen hebt.

VALKUIL

De termen links en rechts worden ook vaak gebruikt, en gelden steeds vanuit het oogpunt van de anatomische uitgangspositie. Zo ligt de hartpunt altijd links en de lever altijd rechts.

H E R H A L I NG S V R AG E N 1. Hoe ziet de anatomische uitgangshouding eruit?

2. Door welk vlak worden de twee ogen gescheiden?

Ventraal/anterior dorsaal/posterior

Lateraal zicht

Ventraal: meer naar de buikzijde van het lichaam

DORSAAL

De navel ligt ventraal ten opzichte van de ruggengraat

3. Welk vlak loopt evenwijdig met de lippen?

4. Zie de figuur van een wervel hieronder, vanuit superior zicht. Als je weet dat het doorn­ uitsteeksel naar dorsaal wijst, naar waar wijst dan het wervellichaam? En naar waar wijst de dwarsuitsteeksel?

VENTRAAL

Superior/craniaal1 en inferior/ caudaal2

Vooraanzicht/achteraanzicht Lateraal zicht

Dorsaal: meer naar de rugzijde van het lichaam

Het hart ligt dorsaal ten opzichte van het borstbeen

Superior: naar boven

De knie ligt superior ten opzichte van de voet

Inferior: naar onder

De hals ligt inferior ten opzichte van het hoofd

Superficialis: naar de oppervlakte

De huid ligt superficialis ten opzichte van de spieren

Profundus: naar de diepte

De longen liggen profundus ten opzichte van de ribben

Proximaal: dichter bij het aanknopingspunt met de romp

De pols ligt proximaal ten opzichte van de vingers

Distaal: verder van het aanknopingspunt met de romp

De knie ligt distaal ten opzichte van de dij

WERVELLICHAAM

SUPERIOR

INFERIOR

Superficialis3 en profundus4

Proximaal en distaal5 PROXIMAAL

DISTAAL

1 2 3 4 5

22

Doorsneden

Ledematen

DWARSUITSTEEKSEL

DOORNUITSTEEKSEL

‘Cranium’ betekent schedel, afkomstig van het Griekse woord ‘kephale’, wat ‘hoofd’ betekent.

‘Cauda’ is het Latijnse woord voor staart.

Het Engelse woord ‘superficial’ betekent letterlijk ‘oppervlakkig’.

‘Fundus’ is het Latijnse woord voor ‘bodem’. Denk bijvoorbeeld aan de fundamenten van een gebouw.

Denk aan het Engelse woord ‘distance’, wat ‘afstand’ of ‘ver weg’ betekent.

TOT OP HET BOT

23

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

1. 3. N I V E AU S VA N O R G A N I S AT I E VA N H E T L I C H A A M

5. Vul de volgende zinnen aan: a. De neus ligt ………… ten opzichte van de navel. b. De knie ligt ………… ten opzichte van het heupgewricht. c. De longen liggen ………… ten opzichte van het hart. d. De spieren liggen ………… ten opzichte van de huid.

LEERDOELEN • •

De verschillende organisatieniveaus van het menselijk lichaam opsommen.

Begrijpen hoe een organel zich verhoudt ten opzichte van een cel en hoe moleculen zich verhouden ten opzichte van cellen.

6. Benoem de vlakken op deze PET-scan.

1.

2.

VOORKENNIS

3.

•

1 m = 1000 mm, 1 mm = 1000 µm (micrometer), 1 nm (nanometer) = 1000 µm We kijken niet steeds met dezelfde bril naar het menselijk lichaam. Soms bespreken we de macroscopische anatomie, namelijk wat je met het blote oog kunt zien.

Daarnaast is het ook belangrijk om structuren te vergroten met de microscoop, om zo ook te begrijpen wat er op microscopisch niveau in het lichaam gebeurt. Om even die verschillende grootteordes te verduidelijken, bespreken we hier de verschillende organisatieniveaus van het lichaam van klein naar groot: • atomair niveau. Wanneer verschillende atomen zich aan elkaar verbinden, spreken we van een molecule.

Atomen zijn de kleinste bouwstenen van het menselijk lichaam. De meeste atomen zijn 0,3 nm groot; • moleculair niveau. Een organel is opgebouwd uit moleculen. Zo bestaat de membraan van een mitochondrium bijvoorbeeld vooral uit fosfolipiden, een vetachtige molecule. Met uitzonderling van water zijn de meeste moleculen in ons lichaam relatief groot (macromoleculen). Ze zijn 1 tot 10 nm groot. Moleculen zijn niet meer met een eenvoudige lichtmicroscoop zichtbaar, maar enkel met sterke elektronenmicroscopen. De gemiddelde macromolecule is opgebouwd uit enkele tientallen tot honderden atomen; • celniveau. De cellen zijn de kleinste functionerende eenheden van het lichaam. De meeste cellen in het menselijk lichaam zijn tussen de 10 en de 100 µm groot;

24

TOT OP HET BOT

25

•

•

•

weefselniveau. Elk orgaan is opgebouwd uit twee of meer verschillende weefsels. Om weefsels te bestuderen hebben we een microscoop nodig. Zo is de maag bijvoorbeeld vooral opgebouwd uit dekweefsel en spierweefsel. Een weefsel is steeds de som van de cellen in dat weefsel en de stoffen tussen deze cellen (de extracellulaire stoffen of tussencelstof of de matrix). Zo bestaat dekweefsel bijvoorbeeld vooral uit dekcellen, met weinig matrix tussen; orgaanniveau. Elk orgaanstelsel delen we verder op in de verschillende organen waaruit dit stelsel bestaat.

Voor het spijsverteringsstelsel zijn dit bijvoorbeeld de maag, de slokdarm, de keel, de mond…; orgaanstelselniveau. Het menselijk lichaam splitsen we verder op in elf orgaanstelsels, zoals het spijsverteringsstelsel of het zenuwstelsel; organismeniveau. Op dit niveau bestuderen we het gehele organisme. In dit boek zal het natuurlijk altijd over de mens gaan.

WEETJE

De kleinste lichaamscellen zijn de rode bloedcellen.

Die zijn slechts 5 µm groot. In volume is de oöcyt (de voorloper van de eicel) het grootst. Deze cel kan tot 1 mm groot zijn, wat hem dus zichtbaar maakt voor het blote oog!

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

H E R H A L I NG S V R AG E N 1. Rangschik van groot naar klein: spierweefsel, huidcel, hersenen, glucose, water, celkern, natrium.

(1) ATOMEN (2) MOLECULE

2. Bevinden de volgende niveaus zich op microscopische of macroscopische schaal? a. orgaanniveau b. weefselniveau c. moleculair niveau

(3) CEL

(4) WEEFSEL

1 . 4. C H E M I S C H E BA S I S VA N H E T L E V E N LEERDOELEN • • • (5) ORGAAN

• • • • • • •

Chemie ligt aan de basis van het leven. Veel fysiologische processen spelen zich af op het moleculaire niveau.

Daarom is het onontbeerlijk om enkele basisbegrippen van de chemie op te frissen.

Chemie is het studiegebied van de natuurwetenschappen waarin samenstelling, bouw en eigenschappen van de materie en de veranderingen ervan worden bestudeerd. Binnen de chemie bestuderen we dus hoe atomen zich aan elkaar verbinden tot moleculen, maar ook hoe deze verbindingen opnieuw verbroken worden en nieuwe moleculen gevormd kunnen worden.

(7) ORGANISME (6) ORGAANSTELSEL

AFBEELDING 1.7.

De verschillende organisatieniveaus van het lichaam: (1) atomair niveau; (2) moleculair niveau; (3) celniveau; (4) weefselniveau; (5) orgaanniveau; (6) orgaanstelselniveau; (7) organismeniveau

26

De begrippen atoom en molecule van elkaar onderscheiden.

De vier meest voorkomende atomen in het menselijk lichaam opsommen.

Weten wat een proton, een elektron en een neutron is en waar die zich in een atoom bevinden.

Het verschil tussen een ionbinding en covalente binding beschrijven.

De termen polair en apolair definiëren.

Begrijpen hoe de molecule ATP is opgebouwd en hoe die in staat is om energie af te staan.

Het begrip pH of zuurtegraad begrijpen.

De eigenschappen van zuren en basen omschrijven.

De werking van een buffersysteem begrijpen.

De belangrijkste organische moleculen beschrijven.

WEETJE

Eigenlijk doet ons lichaam constant aan chemie (= biochemie, de som van alle chemische processen die in een levend organisme plaatsvinden). Denk maar aan hoe onze lever de overtollige suikers die we opeten kan omzetten naar vet, dat vervolgens in onze vetcellen wordt opgeslagen. Of hoe ons lichaam nieuwe eiwitten kan aanmaken, waardoor spieren groter worden wanneer we ze meer trainen. Of hoe zuurstof (O2) in onze cellen in koolstofdioxide (CO2) wordt omgezet. Al deze processen zijn mogelijk dankzij de talrijke biochemische reacties die constant in ons lichaam plaatsvinden.

Water is een van de kleinste moleculen in je lichaam, slechts drie atomen groot. DNA is een van de grootste moleculen en kan tot 1 miljard atomen bevatten!

TOT OP HET BOT

27

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

1.4.1. B A S I S K E N N I S C H E M I E

a. Atoom In de Griekse oudheid wisten de filosofen al dat alles wat leeft en alles wat niet leeft moest bestaan uit microscopisch kleine bouwstenen. Hoe kan anders een rups veranderen in een vlinder? De term ‘atoom’ is afkomstig van het Griekse woord ‘atomos’, wat ‘ondeelbaar’ betekent. Een atoom is, volgens de definitie, het kleinst mogelijke deeltje waaruit materie is opgebouwd. Een atoom is gemiddeld 0,3 nm groot.

•

Atomaire samenstelling van het lichaam Elk atoom behoort tot een atoomsoort of element.

Het periodiek systeem (of de tabel van Mendeljev) geeft alle 118 gekende elementen weer in een overzichtelijke tabel. In de natuur bestaan er 92 verschillende elementen. In ons lichaam vinden we gek genoeg slechts 26 verschillende atoomsoorten terug, waarvan zuurstof (O), waterstof (H), stikstof (N) en koolstof (C) de belangrijkste zijn.

WEETJE

In 1 g keukenzout zitten ongeveer 2.1022 (20.000.000.000.000.000.000.000) atomen.

TABEL 1.5.

Kenmerken van de verschillende subatomaire deeltjes

ELEKTRON

PROTON

NEUTRON

POSITIE

Op schillen rond de kern

In de kern

In de kern

LADING

–1

+1

0

WEETJE

Heb je ooit al eens per ongeluk een stukje van je haar verbrand? Dan herinner je je zeker dat verbrand haar een zeer onaangename geur heeft. Keratine, een belangrijk eiwit in je haar, bevat veel zwavel en het is de zwavel die zo hard stinkt bij verbranding.

Een atoom heeft steeds evenveel protonen als elektronen, waardoor de nettolading van een atoom altijd nul is. Voorbeeld: een atoom van het element natrium heeft 11 elektronen, 11 protonen en 11 neutronen. Hierdoor is de nettolading van natrium 0.

•

TABEL 1.4.

De meest voorkomende elementen in het menselijk lichaam WAAR VINDEN WE DIT ELEMENT IN HET LICHAAM?

Naast de bovenstaande elementen, komen ook nog fluor, chroom, mangaan, ijzer, kobalt, koper, zink, selenium, jood en molybdeen in minimale hoeveelheden voor in het lichaam. We noemen dit de spoorelementen.

% VAN TOTALE LICHAAMS­M ASSA

ELEMENT

CHEMISCHE NOTATIE

Zuurstof

O

Bouwsteen van water bevindt zich, in de cellen, in het bloed, bouwsteen van vele organische moleculen…

Koolstof

C

Belangrijkste bouwsteen van organische moleculen zoals vetten en suikers

18,5

Bouwsteen van water, bouwsteen van vele organische moleculen, …

9,5

65

Bouw van een atoom Sinds vorige eeuw weten we al dat de term ‘ondeelbaar’ eigenlijk niet meer van toepassing is op atomen.

We zijn er namelijk in geslaagd om atomen te verdelen in nog kleinere partikels, de subatomaire deeltjes genaamd. Het model van Bohr, een Deense chemicus uit de 20ste eeuw, helpt ons om de bouw van een atoom en de positie van die subatomaire deeltjes te begrijpen.

Soms is het echter mogelijk dat een atoom elektronen opneemt of afstaat. Hierdoor ontstaat er wel een lading en spreken we niet meer van een atoom, maar van een ion.

ELEKTRON

Waterstof

H

-

-

NEUTRON

-

Stikstof Calcium

Fosfor

N Ca

P

Bouwsteen van aminozuren

3

99% van alle calcium zit in onze botten. Speelt ook een rol in bloedstolling, spiercontractie en prikkelgeleiding in de vorm van Ca2+

1,5

80% van alle fosfor zit in onze tanden en botten. Fosfaten spelen ook een rol in het bufferen van de pH van het bloed (zie verder)

1

-

Na

PROTON

-

-

Na

Na+

11 elektronen (-11) 11 protonen (+11)

10 elektronen (-10) 11 protonen (+11)

10 elektronen (-10 11 protonen (+11)

Netto lading: 0

Netto lading: 0

Netto lading: +1

Netto lading: +1

ELEKTRONENSCHIL AFBEELDING 1.9.

AFBEELDING 1.8.

Atoommodel van Bohr: de kern bestaat uit protonen en neutronen. Rond de kern zitten schillen die elektronen dragen​.

K

Komt in de vorm van een kation (K+, zie verder) voor in het intracellulaire vocht

0,4

Zwavel

S

Bouwsteen van vele eiwitten, zoals insuline en keratine

0,3

Natrium

Na

Komt in de vorm van een kation (Na+, zie verder) voor in het extracellulaire vocht. Belangrijk voor de verdeling van water over het lichaam. Heeft een grote invloed op de kristalloïde osmotische waarde van het bloed (zie verder)

0,3

Chloor

Cl

Komt in de vorm van een anion (Cl-, zie verder) voor in het extracellulaire vocht. Component van het maagzuur

0,2

Magnesium

Mg

Belangrijk voor het functioneren van spier- en zenuwweefsel

0.1

TOT OP HET BOT

Bohr zegt dat er in de kern van een atoom protonen en neutronen zitten. Protonen hebben een positieve lading, neutronen een neutrale. Naast een kern heeft een atoom ook verschillende schillen rondom zich. Op die schillen zitten de elektronen, negatief geladen sub­ atomaire deeltjes.

29

Na+

11 elektronen (-11) 11 protonen (+11)

Links: het natriumatoom heeft een nettolading van nul.

Kalium

28

+

+ +

Rechts: wanneer het natriumatoom 1 elektron verliest, ontstaat een netto lading van 1+. We spreken dan niet meer van een atoom, maar van een Na+ ion. De lading noteren we steeds in de rechterbovenhoek. Het getal 1 schrijven we niet. ​

b. Chemische bindingen Om stabiliteit te verwerven, hebben de meeste atomen de neiging om chemische bindingen aan te gaan met andere atomen. Er bestaan twee soorten chemische bindingen: de ionbinding en de covalente binding. De covalente binding splitsen we verder op in de polaire covalente binding en de apolaire covalente binding.

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

STUDEERTIP

Door de aard van de chemische binding kunnen we de ionbinding zien als een soort van ‘geven en nemen’ van elektronen, terwijl bij de covalente binding er eerder een ‘broederlijk delen’ van elektronen plaatsvindt.

CHEMISCHE BINDINGEN

COVALENTE BINDINGEN

IONBINDING

POLAIRE COVALENTE BINDINGEN APOLAIRE COVALENTE BINDINGEN

•

Ionbinding De ionbinding ontstaat wanneer één atoom één of meerdere elektronen afgeeft aan een ander atoom.

Beide atomen hebben nu een nettolading verworven en noemen we dus ionen. Het atoom dat een elektron afstaat, wordt een ion met een positieve lading (kation), terwijl het atoom dat een elektron opneemt een ion wordt met negatieve lading (anion).

+

Na

+

Cl

Na+

Cl-

Covalente binding Bij de covalente binding delen atomen de elektronen op hun buitenste schil met elkaar. Twee atomen komen hierbij zeer dicht bij elkaar, waardoor hun buitenste schillen in elkaar samenkomen en de elektronen in deze schillen gedeeld worden. Eén covalente binding wordt gevormd door één gedeeld elektronenpaar, twee covalente bindingen door twee gedeelde elektronenparen... De covalente bindingen zijn zeer sterk en het zijn de meest voorkomende bindingen in ons lichaam.

Wanneer twee of meerdere atomen met een covalente binding verbonden zijn met elkaar, spreken we van een molecule. Doordat deze covalente bindingen zeer sterk zijn, zijn de moleculen die ze vormen vaak zeer stabiel, zoals DNA. Nu is het belangrijk om te begrijpen dat er twee soorten covalente bindingen bestaan: de polaire covalente binding en de apolaire covalente binding.

• Bij de apolaire binding worden de gedeelde elektronen perfect gelijk verdeeld tussen beide atomen die de covalente binding aangaan.

• Bij de polaire6 binding echter worden de elektronen sterker aangetrokken door één van beide atomen, waardoor er dus een ongelijke verdeling van elektronen, en dus van lading ontstaat. Het atoom dat de elektronen het meest naar zich toe trekt, wordt polair negatief (notatie: δ-). Het atoom waarvan de elektronen worden weggetrokken, wordt polair positief (notatie: δ+). Een voorbeeld van een molecule met twee polaire covalente bindingen is de molecule water. De O-H-bindingen zijn telkens polair, met de positieve pool bij waterstof en de negatieve pool bij zuurstof. We zeggen daarom dat water een polaire molecule is.

AFBEELDING 1.10.

δ-

Rechts van de reactiepijl: er ontstaat zo een positief geladen natriumion, en een negatief geladen chloorion​.

Nu hebben anionen en kationen een tegengestelde lading en tegengestelde ladingen trekken elkaar aan.

Deze chemische aantrekking tussen het kation en het anion noemen we de ionbinding. Een ionbinding is relatief zwak en breekt wanneer de molecule zich in water bevindt.

30

In de chemie wordt vaak de term ‘stof ’ gebruikt. Dit is een algemene term voor alles wat een massa heeft en een plaats inneemt. Hierboven hebben we het gehad over atomen, ionen en moleculen. Dat zijn alle drie ‘stoffen’.

1.4.2. AT P A L S E E N E N E R G I E D R A G E N D E MOLECULE

Heel veel processen in onze lichaam hebben energie nodig: groeien, voortbewegen, de lichaamstemperatuur behouden, voedsel verteren… Vanwaar halen onze cellen de energie om al die processen te laten plaatsvinden?

Juist, uit de verbranding van koolhydraten en vetten: verbranding van koolhydraten en vetten energie komt vrij energie kan verbruikt worden Het verhaal is echter iets complexer dan dat. De energie die vrijkomt uit de verbranding van vetten en koolhydraten willen we namelijk opslaan, om dan vervolgens te kunnen verplaatsen naar de plaats waar die energie nodig is. Daarvoor is ATP of adenosinetrifosfaat de geschikte molecule. In de vorm van ATP kunnen we namelijk tijdelijk energie vastleggen en ze gemakkelijk verplaatsen. We krijgen dus de volgende reactie: verbranding van koolhydraten en vetten energie komt vrij energie slaan we op in de vorm van ATP ATP kan verbruikt worden

Energie wordt dus voor korte termijn opgeslagen in een gespecialiseerde chemische molecule: ATP of adenosinetrifosfaat. Chemisch gezien bestaat hij uit een adenosinemolecule en drie fosfaatgroepen, die covalent aan elkaar gebonden zijn. ATP is een energierijke verbinding (‘volle batterij’). Wanneer deze ATP-molecule een fosfaatgroep afsplitst, dan blijft een ADP of adenosinedifosfaat-molecule over. ADP is een energiearme verbinding (‘lege batterij’).

NH2 HOOGENERGETISCHE BINDING

C N

C

HC

C

N CH

N

N O− O C H

H

H2C H

C

C

OH

OH

C

O

P O

O−

O− O

P O

O

P

O

O

H DRIE FOSFAATGROEPEN

ADENOSINE

AFBEELDING 1.12.

De molecule ATP bestaat uit een adenosinemolecule, verbonden met 3 fosfaatgroepen. De covalente binding tussen de tweede en de derde fosfaatgroep is hoog-energetisch.​

Net zoals er energie vrijkomt bij het verbranden van hout, komt er ook energie vrij bij het verbreken van de covalente binding tussen de tweede en de derde fosfaatgroep. Dit is namelijk een covalente binding die uitzonderlijk veel energie bevat.

TABEL 1.6.

Hoe slaan we energie op?

Links van de reactiepijl: het natriumatoom staat één negatief geladen elektron af aan het chlooratoom.

6

WEETJE

•

DEELS NEGATIEVE KANT (POOL)

O

TERMIJN VAN OPSLAG VAN ENERGIE

δ+

δ+ H

H

DEELS POSITIEVE KANT (POOL)

AFBEELDING 1.11.

De twee covalente bindingen in water zijn polaire bindingen, met de positieve pool bij H, en de negatieve pool bij O​

IDEALE OPSLAG­ VORM VAN ENERGIE

Langetermijnopslag van energie (jaren)

Vetten

Middellangetermijnopslag van energie (dagen)

Koolhydraten

Kortetermijnopslag van energie (minuten, seconden)

ATP

‘Polair’ betekent ‘het hebben van een pool’.

TOT OP HET BOT

31

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

1.4.3. A N O R G A N I S C H E C H E M I E

Die energie kan vervolgens rechtstreeks gebruikt worden om een ander proces op gang te brengen, zoals de contractie van spiercellen.

In ons lichaam zitten ontelbaar veel moleculen. Chemici delen deze moleculen op in twee groepen, afhankelijk van hun eigenschappen (zie tabel 1.7).

hout as + energie ATP ADP + P + energie

TABEL 1.7.

Verschillen tussen organische en anorganische chemie

Maar zoals je weet slaat ons lichaam energie op in de vorm van vet (en een beetje in de vorm van koolhydraten). Wat is dan de link tussen vetverbranding en ATP-vorming? Wel, in de mitochondriën7 van onze cellen kunnen koolhydraten en vetten verbrand worden en zo ATP vormen: koolhydraten en vetten + ADP + P + O2 ATP + H2O + CO2

GEBRUIK ZAKLAMP

NH2

N

C

HC

C N

C

ACTIVITEIT

N CH

LEGE BATTERIJ

O− O C

C

N

H

H2C H

C

C

OH

OH

C

O

P O

O

P

N

O−

O− O

O

P

N CH

C

HC

N

H

N O− O

O C

O

H

H

H

H2C H

C

C

OH

OH

ATP

O

C

Groot, tientallen tot duizenden atomen groot

Klein, enkele atomen

CHEMISCHE BINDINGEN

Covalent

Ionbindingen en covalente bindingen

PROCENT LICHAAMS­ GEWICHT

40%

60%, waarvan grootste deel water

C AANWEZIG?

Altijd

Zelden

TOT DEZE GROEP BEHOREN

Suiker, vet, eiwit, nucleïnezuren

Water, O2, CO2, zouten, zuren, basen en mineralen

O− O

P

BIOLOGISCHE FUNCTIE

Complex

Eenvoudig

O

O

ADP

AFBEELDING 1.13.

Je kan ATP dus vergelijken met een volle batterij, en ADP met een lege batterij. ​ Links: je verbruikt een batterij in je zaklamp. Zodra de batterij leeg is, laad je die op door energie uit elektriciteit. De opgeladen batterij kun je opnieuw gebruiken in je zaklamp.

Rechts: lichamelijke processen zoals spieractiviteit zetten ATP om in ADP. ADP wordt naar de mitochondriën gebracht, waar het opnieuw opgeladen kan worden tot ATP dankzij de verbranding van koolhydraten en vetten. ​

32

GROOTTEORDE

H

ENERGIEBRON

7

P O

VERBRANDING VAN KOOLHYDRATEN EN VETTEN IN MITOCHONDRIËN

Nu zou je je het volgende kunnen afvragen: waarom slaat ons lichaam voor lange termijn dan energie op in de vorm van vetten? Waarom niet rechtstreeks in de vorm van ATP, dan is deze tussenstap niet nodig? Het antwoord zit in het gewicht. Een dagelijkse inname van 2500 kcal, opgeslagen in het lichaam in de vorm van ATP, zou 180 kg wegen! Terwijl 2500 kcal opgeslagen in de vorm van vet slechts 266 gram weegt! Vet is dus een compacte manier om energie op lange termijn op te slaan.

ANORGANISCHE MOLECULEN

NH2

C

VOLLE BATTERIJ

ORGANISCHE MOLECULEN

ONTHOUD

Als ons lichaam de energie, opgeslagen in vet en suikers, wil verbruiken, moet dat vet eerst verbrand worden in de mitochondriën tot ATP, en het is die ATP die vervolgens de directe energie naar bijvoorbeeld de spieren brengt.

a. Water Het menselijk lichaam bestaat voor 55-65% uit water.

Water heeft zodanige unieke eigenschappen dat het elke vorm van leven kan ondersteunen. Waar water is, is leven mogelijk, en omgekeerd.

De meeste chemische reacties die eigen zijn aan het leven, vinden enkel plaats in een oplossing. Daarom is het belangrijk dat de moleculen van ons lichaam kunnen oplossen in een oplosmiddel of solvent. Wat water zo uniek maakt, is dat het een excellent solvent is.

Alle polaire moleculen en alle ionen lossen namelijk op in water. Denk maar aan hoe gemakkelijk je kristsuiker of keukenzout in een glas water kunt oplossen. Vele bouwstenen van het lichaam, zoals suikers en eiwitten, zijn polair, lossen dus goed op in water en zijn dan ook compatibel met het water in het lichaam.

Dat kan echter niet gezegd worden van apolaire moleculen zoals vetten. Die lossen een stuk moeilijker op in water. Daarom vormt het voor ons lichaam een uitdaging om apolaire moleculen zoals cholesterol te verplaatsen.

b. pH Er is iets heel unieks aan de eigenschappen van water.

De meeste watermoleculen in ons lichaam komen voor in de gekende H2O-vorm, waarbij twee H-atomen covalent gebonden zijn op één O-atoom (zie afbeelding 1.11). Nu is het zo dat, in elk water op heel de planeet, dus ook het water in je lichaam, de watermolecule voor een klein deel spontaan splitst in ionen (deeltjes met een lading dus!). De volgende formule toont aan hoe: H2O  H+ + OHwater  proton + hydroxide Deze vrijgekomen protonen bepalen de zuurtegraad of de pH van een vloeistof. De concentratie protonen in bloed of andere lichaamsvloeistoffen is belangrijk, omdat waterstofionen buitengewoon reactief zijn. De concentratie aan waterstofionen moet daarom nauwkeurig gereguleerd worden.

Plaats in de cel waar de verbranding doorgaat, zie paragraaf 2.1.5f

TOT OP HET BOT

33

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

VALKUIL

De term proton slaat hier op een positief geladen waterstofatoom. Verwarrend genoeg gebruiken we het woord proton ook voor het subatomaire positief geladen deeltje dat in de kern van een atoom zit.

We kunnen de zuurtegraad (en dus de concentratie protonen) van een oplossing zoals het bloed weergeven aan de hand van de pH-waarde. De pH-waarde is een wiskundige term. Het is het negatieve logaritme van de concentratie aan protonen (de vierkante haakjes in de formule hieronder betekenen ‘concentratie aan’). Dat wil dus zeggen dat hoe hoger de concentratie protonen is, hoe lager de pH zal zijn en omgekeerd. pH = – log [H+] We spreken van een zuur milieu wanneer de pH lager is dan 7, en van een basisch milieu wanneer de pH hoger is dan 7. Neutraal water heeft een pH van 7. In bloed zitten relatief minder protonen dan in water. Daardoor is de pH van bloed iets hoger dan van water, namelijk tussen de 7,35 en 7,45. Een bloed-pH lager dan 7,35 noemen we acidose, hoger dan 7,45 alkalose.

c. Zuren en basen Zuren en basen zijn moleculen die door hun eigenschappen een invloed hebben op die zo belangrijke pH. Zuren zullen de neiging hebben om extra protonen af te geven in een oplossing en dus de pH van die oplossing te verlagen. Hierdoor wordt de oplossing zelf zuurder.

Basen doen net het omgekeerde. Zij nemen protonen op uit een oplossing, waardoor de pH van die oplossing zal stijgen. Hierdoor wordt de oplossing zelf basisch of alkalisch.

Ter illustratie: de pH van ons bloedplasma ligt tussen de 7,35 en 7,45. Een voorbeeld van een zure molecule is acetylsalicylzuur (beter bekend onder de merknaam: Aspirine ®). Acetylsalicylzuur zal in het bloedplasma de neiging hebben om protonen af te geven en zo dus de pH van het bloed verlagen. We spreken dan van een verzuring of acidose van het bloed.

7,35

ACIDOSE

7,45

ALKALOSE

pH

d. Buffers Het lichaam heeft tal van compensatiemechanismen om zo stijgingen en dalingen van de pH te normaliseren.

De longen en de nieren spelen hier een belangrijke rol in, maar ook de pH-buffersystemen, zoals het bicarbonaat-koolzuursysteem, die in staat zijn om een overmaat aan protonen op te nemen of protonen af te staan bij een tekort aan protonen.

Buffersystemen zijn moleculen die zich zowel als base of als zuur kunnen gedragen. Het zijn moleculen die met andere woorden protonen kunnen afstaan, maar evengoed protonen kunnen opnemen. Het gedrag van de buffers in ons bloed hangt af van de pH van ons bloed. Neem als voorbeeld het allerbelangrijkste buffersysteem in ons lichaam: het bicarbonaat-koolzuursysteem (HCO3–/ H2CO3).

Wanneer de pH van ons bloed te hoog is (er zijn dus te weinig protonen in het bloed aanwezig), zal het bicarbonaat-koolzuursysteem dit compenseren door zich als volgt te gedragen:

H2CO3 HCO3– + H+ koolzuur bicarbonaat + proton Door deze reactie worden er meer protonen vrijgesteld in het bloed, wat de initieel verhoogde pH kan doen dalen naar normale waarden.

Wanneer de pH van ons bloed te laag is (er zijn dus te veel protonen in het bloed aanwezig), zal het bicarbonaat-koolzuursysteem dit compenseren door zich als volgt te gedragen: H2CO3  HCO3– + H+ koolzuur  bicarbonaat + proton Door deze reactie worden er protonen uit het bloed weggereageerd doordat ze aan bicarbonaat worden gebonden voor de vorming van koolzuur. Als gevolg van deze reactie zijn er minder protonen aanwezig in het bloed, waardoor de pH zal stijgen.

PROTONEN

AFBEELDING 1.14.

ONTHOUD

een oplossing met een lage pH is een oplossing met veel protonen; • een oplossing met een hoge pH is een oplossing met weinig protonen.

•

De pH drukt uit hoeveel protonen een oplossing bevat.

Wanneer een oplossing een lage pH heeft, betekent dit dat de oplossing veel protonen bevat. Wanneer een oplossing een hoge pH heeft, betekent dit dat de oplossing weinig protonen bevat. De pH van het bloed moet steeds tussen de 7,35 en 7,45 liggen. Wanneer de pH van het bloed lager is dan 7,35 spreken we van acidose of verzuring. Wanneer de pH van het bloed hoger is dan 7,45 spreken we van alkalose.

VALKUIL

De term ‘zuur’ kan dus twee betekenissen hebben: • een zuur is een molecule die protonen afstaat aan een oplossing; of • een zure oplossing is een oplossing waar veel protonen in aanwezig zijn.

Let dus steeds op of de term ‘zuur’ als adjectief of als zelfstandig naamwoord gebruikt wordt.

34

TOT OP HET BOT

35

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

1.4.4. O R G A N I S C H E C H E M I E

a. Koolhydraten Koolhydraten zijn organische moleculen die opgebouwd zijn uit voornamelijk koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen. Ze variëren in grootte van klein (monosachariden en disachariden) tot groot (polysachariden). Het zijn zeer polaire moleculen. Ze zijn ideale energieleveranciers.

Ons lichaam bestaat voor ongeveer 35% uit organische moleculen. Deze organische moleculen, ook wel biomoleculen genoemd, delen we verder op in vier groepen: • koolhydraten; • lipiden; • eiwitten of proteïnen; • nucleïnezuren.

• Monosacharide

WATER: 55 – 65 %

WATER: 55 – 65 %

Monosachariden zijn monomeren (= geheel dat bestaat uit één eenheid) waarvan de koolstofketen drie, vijf of zes koolstoffen lang is. In het lichaam zijn drie monomeren belangrijk: glucose, en in mindere mate fructose en galactose.

• Disacharide

VET: 15 – 20 %

EIWITTEN: 16 – 18 %

VET: 20 – 30 %

EIWITTEN: 14 – 16 %

Disachariden zijn dimeren (= geheel dat bestaat uit twee eenheden). Ze ontstaan doordat twee monosachariden aan elkaar verbonden worden door een covalente binding, die we een glycosidische binding noemen. Via de voeding krijgen we drie soorten disachariden binnen: lactose, maltose en sucrose.

VALKUIL

De voedingsindustrie maakt een onderscheid tussen de term koolhydraten en de term suikers. In de context van voeding zijn suikers enkel mono- en disachariden, en deze hebben een slechte reputatie omdat ze snel de bloedbaan bereiken. Kijk maar eens na op het voedingswaarde-etiket op de verpakking van etenswaren. Puur chemisch gezien zijn zowel mono-, di- als polysachariden suikers.

b. Lipiden De lipiden zijn alle apolaire moleculen, die dus niet gemakkelijk in water oplossen. We bespreken twee belangrijke soorten lipiden: de steroïden en de vetten.

• Vetten

95% van alle vetten in ons lichaam en in onze voeding zijn triglyceriden. Dit zijn moleculen die bestaan uit een glycerolmolecule die covalent gebonden is aan drie vetzuurmoleculen. Deze vetzuren kunnen ook vrij in het lichaam voorkomen.

• Polysacharide 6%

MINERALEN: 5,5 – 6 %

AFBEELDING 1.15.

Samenstelling mannelijk en vrouwelijk lichaam (Bera, 2014)

Vetten en eiwitten maken een groot onderdeel uit van de samenstelling van ons lichaam. Deze samenstelling is voor mannen anders dan voor vrouwen. Een gezond mannenlichaam bestaat voor 16-18% uit eiwit, terwijl dat voor een vrouw 14-16% is. Daarnaast heeft een vrouwenlichaam 20-30% vet, terwijl dat voor een mannenlichaam 15-20% is. De geslachtschromosomen (X en Y) en de geslachtshormonen (waaronder testosteron en oestrogeen) spelen hier een belangrijke rol in, maar de specifieke mechanismes hierachter zijn nog niet volledig gekend (Link, 2017).

36

Ons lichaam bevat ook een minimale hoeveelheid koolhydraten: zo’n 600 gram slechts, zowel voor mannen als voor vrouwen. Dit is erg opvallend, aangezien een gezond dieet volgens de Belgische aanbevelingen voor 50% van de energie-opname uit koolhydraten bestaat.

De reden waarom ons lichaam weinig koolhydraten bevat, is omdat deze moleculen, die voornamelijk de functie van energieleverancier hebben, ideaal zijn om te verbranden tot ATP, maar niet ideaal zijn om voor een lange termijn op te slaan. Vetten daarentegen zijn dat wel. Een normaal lichaam heeft zo’n 2.000 kcal energiereserve in de vorm van koolhydraten en zo’n 100.000 in de vorm van vetten.

TOT OP HET BOT

Polysachariden zijn polymeren. Ze bestaan uit tientallen tot honderden covalent gebonden glucosemoleculen. De volgende polysachariden zijn belangrijk: • zetmeel, een polysacharide dat enkel planten kunnen aanmaken. Zetmeel krijgen we dus binnen via de voeding; • glycogeen, een polysacharide dat enkel dieren (en dus ook de mens) kunnen aanmaken. Overtollige suikers worden in ons lichaam opgeslagen in de vorm van glycogeen in de lever en in de spieren. De lever kan 75g glycogeen opslaan, de spieren kunnen samen 150g glycogeen opslaan.

37

TRICLYCERIDE

VETZUUR

GLYCEROL

AFBEELDING 1.16.

Een triglyceride bestaat uit drie vetzuren die aan één glycerolmolecule verbonden zijn.​

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM

• Steroïden

Steroïden zijn lipiden met een steraanskelet in hun structuur. Het belangrijkste steroïde in ons lichaam is cholesterol, aangemaakt door de lever. Cholesterol is een structurele component van de celmembraan. Ook testosteron en progesteron zijn voorbeelden van steroïden

CHOLESTEROL

koemelk (en moedermelk). Het bestaat uit een galactosemolecule die covalent gebonden is aan een glucosemolecule. Binnen de vertering is het belangrijk, om lactose te kunnen verteren, dat deze covalente binding gebroken wordt.

Wanneer je lactose in een petrischaaltje legt, gebeurt er natuurlijk helemaal niets met de structuur van lactose.

Maar breng lactose in de dunne darm, en daar zal lactose spontaan uiteenvallen in een galactose- en een glucosemolecule. Hoe kan dat nu?

e. Nucleïnezuren Nucleïnezuren bestaan uit lange onvertakte ketens van nucleotiden. ATP is het gekendste nucleotide, DNA en RNA zijn de gekendste nucleïnezuren.

Een DNA-molecule bestaat uit een dubbele streng nucleotiden. Eén enkele DNA-molecule is zeer lang en zit in de celkern verpakt in de vorm van een chromosoom. De verschillende nucleotiden in DNA zijn niet in een toevallige volgorde gerangschikt. De volgorde van nucleotiden bevat alle erfelijke informatie in codevorm.

WEETJE

We kennen de volledige sequentie van het menselijke DNA. Het ‘Human Genome Project’, opgestart in 1990, had als doel om het volledige menselijke DNA in kaart te brengen, meer bepaald om de 70.000 tot 100.000 menselijke genen te lokaliseren op de chromosomen. Dit project is geslaagd, en vandaag kun je op website ensembl.org het menselijke DNA lezen.

LUMEN VAN DE DUNNE DARM LACTASE

H E R H A L I NG S V R AG E N

LACTOSE

GALACTOSE

1. Wat zijn de vier meest voorkomende elementen in het menselijk lichaam?

GLUCOSE

2. Wat is een kation?

3. Welke soort covalente bindingen bestaan er?

WAND VAN DE DUNNE DARM

4. Wat is de functie van ATP in ons lichaam?

AFBEELDING 1.18.

TESTOSTERON

AFBEELDING 1.17.

Structuur cholesterol & testosteron

c. Eiwitten Wanneer tientallen tot honderden aminozuren covalent aan elkaar verbonden worden, noemen we dit een peptide. Een peptide die door de cel op een zeer specifieke driedimensionale structuur wordt opgevouwen, noemen we een eiwit. Eiwitten hebben dankzij hun complexe bouw vaak specifieke functies in ons lichaam.

Bekende eiwitten zijn hemoglobine, collageen, elastine, … d. Enzymen: levensbelangrijke eiwitten Enzymen zijn een soort van eiwitten die een stofwisselingsfunctie uitoefenen. Ze versnellen namelijk de omzetting van een substraat tot een product. We verduidelijken de werking van enzymen aan de hand van een voorbeeld. Lactose, een disacharide, vinden we in 38

5. Wanneer er meer protonen in een oplossing vrijkomen, maakt dat die oplossing dan meer of minder zuur?

In de dunne darm wordt lactose door het enzym lactase gesplitst tot galactose en glucose.

Het antwoord is te vinden in de werking van een enzym, lactase, aangemaakt door de cellen van de dunne darm.

Enzymen laten biochemische reacties ontstaan, zoals in dit geval de chemische omzetting van lactose in galactose en glucose. Zonder lactase was deze omzetting nooit mogelijk en kan lactose dus niet verteerd worden.

6. Ammoniak is een gekende base. Wat gebeurt er met de pH van een oplossing wanneer je er ammoniak aan toevoegt?

7. Welke pH heeft ons bloed?

PATHOLOGIE

Sommige mensen maken geen lastase aan in de dunne darm. Zij kunnen lactose dus niet verteren en lijden aan lactose-intolerantie. Bij het eten van lactose zullen ze dan ook last hebben van krampen, buikpijn en een opgeblazen gevoel.

STUDEERTIP

Je kan enzymen gemakkelijk herkennen! Hun naam eindigt altijd op -ase.

TOT OP HET BOT

39

1. DE STUDIE VAN HET MENSELIJK LICHAAM