Functionele organisatie van het menselijk lichaam

Het doel van fysiologie is het begrijpen en bestuderen van het menselijk lichaam. In de humane fysiologie zijn we bijzonder geïnteresseerd in karakteristieken van het menselijk lichaam die het mogelijk maken onze omgeving waar te nemen, ons zelf voort te kunnen bewegen, kunnen denken en communiceren, voort kunnen planten en alle functies uit te kunnen oefenen die ons drijven. Humane fysiologie is een breed onderwerp, dat houdt ook het functioneren van moleculen en subcellulaire componenten in.

Fysiologie bestudeert moleculen, subcellulaire componenten, weefsels, organen, orgaansystemen (zoals het cardiovasculaire systeem) en de interactie en communicatie tussen deze systemen binnen het lichaam. Fysiologie bekijkt de integratie van functies van alle delen van het lichaam. Leven vertrouwt sterk op de totale functie van het lichaam, die vele malen complexer is, dan de functie van individuele cellen, weefsels en organen. Cellen zijn levende eenheden van het lichaam. Elk orgaan is een verzameling van dezelfde cellen, die bij elkaar worden gehouden door intracellulaire structuren. Het gehele lichaam bestaat uit 75 tot 100 triljoen (100.000 miljard) cellen. De individuele functies van de cel worden beïnvloed door andere cellen, weefsels, organen en orgaansystemen. Hoewel cellen veel van elkaar kunnen verschillen in bepaalde functies, hebben alle cellen algemene karakteristieken. De oxidatieve verbranding van glucose, vetten en aminozuren vindt plaats in bijna elke cel. Bijna alle cellen kunnen delen en dus voortplanten en alle cellen bevinden zich in de extracellulaire vloeistof.

Homeostatische mechanismen van belangrijke functionele systemen
Alle organen en weefsels van het lichaam zorgen ervoor dat de extracellulaire vloeistof relatief constant blijft. Dit wordt homeostase genoemd. Fysiologie bekijkt dus in zekere zin de functies van cellen, weefsels, organen en het menselijk lichaam die de homeostase bewaakt.

Extracellulaire vloeistof transport- en mengsysteem: het bloed en de circulatie
Extracellulaire vloeistof wordt in het lichaam in twee stappen getransporteerd. De eerste stap is het voortstuwen van bloed door de circulatie en de tweede stap is het transporteren van vloeistof van de capillairen naar de cellen. De circulatie zorgt voor het constant verversen van de extracellulaire vloeistof. Wanneer bloed door de capillaire stroomt, diffundeert een groot deel van het bloed heen en weer tussen de interstitiële vloeistof en het bloed. Hierdoor hebben de cellen constant de beschikking over bouw- en brandstoffen en kunnen ze afvalstoffen afgeven.

Waar komen de brandstoffen voor het lichaam vandaan?
• Het ademhalingsstelsel voorziet het lichaam van zuurstof en voert koolstofdioxide af.
• Het spijsverteringsstelsel verteert en absorbeert verschillende voedingsstoffen, zoals: koolhydraten, vetzuren en eiwitten/aminozuren. Deze voedingsstoffen komen in de extracellulaire vloeistof terecht.
De lever kan de chemische structuur van de geabsorbeerde stoffen veranderen tot meer bruikbare stoffen. Ook kan de lever brandstoffen opslaan.
• Het musculoskeletale systeem bestaat uit het skeletspieren, botten, pezen, gewrichten, kraakbeen en ligamenten. Zonder dit systeem kan het lichaam zich niet voortbewegen richting voedsel of bescherming. Ook verzorgt dit systeem de bescherming van interne organen voor steun van het lichaam.

Verwijdering van afvalstoffen
• Het ademhalingsstelsel voorziet de extracellulaire vloeistof niet alleen van zuurstof, maar zorgt ook voor de verwijdering van koolstofdioxide. Koolstofdioxide wordt geproduceerd door de cellen. Uiteindelijk komt het koolstofdioxide via het bloed en de alveoli in de buitenlucht terecht.
De nieren nemen het grootste deel voor het verwijderen van afvalstoffen voor hun rekening. De nieren spelen een zeer belangrijke rol in het constant houden van de extracellulaire vloeistof. De nieren kunnen zouten, water en afvalstoffen uitscheiden. Ook reguleren de nieren het bloedvolume en de bloeddruk.

Regulatie van de lichaamsfuncties
• Het centrale zenuwstelsel reguleert de activiteit van het spierstelsel, waardoor het lichaam zich kan voort bewegen. Het autonome zenuwstelsel beïnvloedt ook de activiteit van de interne organen. Ook maakt het centrale zenuwstelsel het mogelijk om de interne en externe omgeving waar te nemen en doordat mensen zeer intelligent zijn, zijn ze in staat de meest voordelige strategieën voor overleving te kiezen.
• De endocriene klieren scheiden hormonen uit die de stofwisseling van vele cellen beïnvloeden, zoals groei, stofwisselingssnelheid en deling. Hormonen worden in de circulatie (bloed) uitgescheiden en middels het bloed naar de doelorganen vervoerd.
Het immuunsysteem is ook een systeem wat regulatief werkt. Het immuunsysteem verdedigt het lichaam tegen ongewenste binnendringers, zoals bacteriën en virussen.
• De huid beschermt het lichaam tegen verwonding, ongewenste binnendringers, uitdroging en reguleert de lichaamstemperatuur.

Voortplanting
De voortplantingsorganen zorgen ervoor dat er nieuwe nakomelingen komen.

Controlesystemen van het lichaam
Het lichaam heeft duizenden controlesystemen om homeostase te waarborgen. Genetische systemen in alle cellen bijvoorbeeld beïnvloeden intra- en extracellulaire functies. Andere controlesystemen functioneren binnen een orgaan, of binnen het gehele lichaam. De regulatie van de zuurstof- en koolstofdioxideconcentratie van de extracellulaire vloeistof staat onder de invloed van meerdere systemen. Het ademhalingsstelsel werkt samen met het zenuwstelsel. Wanneer de koolstofdioxideconcentratie te hoog wordt, wordt het ademhalingsstelsel in de hersenstam geëxciteerd, waardoor sneller en dieper wordt geademd. De uitademing van koolstofdioxide verloopt sneller en lichaam raakt het ongewenste koolstofdioxide kwijt. De marge waarbinnen concentraties van stoffen in de extracellulaire vloeistof bevinden is zeer nauw.

Karakteristieken van controlesystemen
De meeste controlesystemen werken met negatieve terugkoppeling (negatieve feedback). Een poging om bepaalde waarden in de extracellulaire te beïnvloeden, wordt op den duur tegengegaan door een reactie die tegengesteld is aan de eerste poging. De maat van effectiviteit is afhankelijk van het voordeel van de negatieve feedback. Het voordeel kan bepaald worden met de volgende formule:
• Voordeel = Correctie / Fout
Feed-forward systemen anticiperen veranderingen. Door de vele verbindingen tussen controlesystemen, is de controle van een bepaalde functie te complex om alleen door negatieve feedback te beïnvloeden.

Samenvatting

Het lichaam bestaat uit 75 tot 100 triljoen cellen welke georganiseerd zijn in functionele structuren. Functionele structuren worden organen genoemd. Elk orgaan heeft een rol in de handhaving van de homeostase. Wanneer er sprake is van homeostase kunnen cellen leven en goed functioneren. Elke cel heeft voordeel aan homeostase en draagt bij aan homeostase.

Lees ook:

Loop geen inkomsten mis, schrijf over hobby, werk of studie en verdien extra inkomsten!

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Organen en orgaanstelsels

Kort overzicht werking hart

De dierlijke cel

Longen en ademhaling

Inleiding in de fysiologie van het zenuwstelsel

Bronnen:
JE. Hall, 2006, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology, Elsevier Inc
GA Thibodeau, Patton KT 2007, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2007, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings