Kompendium i anatomi og fysiologi med læringsutbyttebeskrivelse

Transkript

1 Kompendium i anatomi og fysiologi med læringsutbyttebeskrivelse DIGITAL PRØVE

2 Innhold Cellebiologi 7 Cellens oppbygning 9 Metabolisme 12 Cellemembranen og membranproteiner 14 Nerveledning 16 Cellemembranen og membranproteiner 17 Hørselssansen 73 Balanse 74 Øyets anatomi 76 Syn 78 Langsyn og nærsyn 80 Akkomodasjon 81 Cytoplasma og cytoskjelettet 18 Cellekommunikasjon 20 Genetikk og arv 21 DNA - den genetiske koden 22 Proteinsyntesen - fra DNA til protein 23 Celledeling 26 Genetikk og arv 28 Vev og organer 31 Hud 34 Sirkulasjonssystemet 83 Det store og det lille kretsløpet 86 Hjertets grunnleggende anatomi 88 Hjertets elektriske aktivitet 91 Blodårer og lymfekar 92 Sirkulasjonsregulering 96 Regulering av total perifer motstand 98 Blodtrykksregulering og blodtrykksrefleks 100 Nervesystemet 37 Nervesystemets hovedtrekk og hovedoppgaver 40 Nervevev 41 Nerveledning 44 Aksjonspotensialet 46 Synapser 47 Nervesystemets overordnede organisering 48 Hjerneanatomi 50 Ryggmargens anatomi 54 Respirasjonssystemet 101 Respirasjonssystemets oppgaver og anatomi 104 Øvre luftveiers anatomi 105 Nedre luftveier og mediastinum 106 Respirasjonsmuskler og ventilasjon 111 Lungevolumene 114 Gassutveksling 116 Gasstransport og hemoglobinets metningskurve 117 Respirasjonsregulering 120 Reflekser 55 Det autonome nervesystemets oppbygning 58 Det autonome nervesystemets funksjon 61 Nyrene og urinveiene 123 Nyrenes hovedfunksjoner og anatomi 126 Urinveienes hovedfunksjon og anatomi 127 Sansene 63 Perifere reseptorer 66 Signaloverføring 67 Lukt og smak 68 Ørets anatomi 70 Hørsel 72 Nefronet 128 Grunnleggende nyrefysiologi 129 Urinproduksjon 134 Nyrenes endokrine funksjoner 135 Nyrenes regulering av blodtrykk, salt- og væskebalanse 138 Nyrenes rolle i syre-base-reguleringen 140 4

3 Fordøyelsessystemet 143 Fordøyelsessystemets anatomi og fysiologi 146 Fordøyelseskanalens anatomi 149 Kjertelorganenes anatomi 152 Bukhinnene og fordøyelsessystemets blodforsyning 154 Fordøyelseskanalens fysiologi 156 Kjertelorganenes fysiologi 158 Immunsystemet 203 Oversikt over hele immunsystemet 205 Det uspesifikke immunforsvaret 206 Betennelsesreaksjonen 208 Det spesifikke immunforsvaret 209 Immunologiske organer og strukturer 212 Immunsystemets reaksjonshastighet 213 Fordøyelsessystemets regulering 162 Opptak av karbohydrater, proteiner og fett 166 Opptak av væske, salt, vitaminer og sporstoffer 170 Stoffomsetningen 172 Temperaturreguleringen 215 Normal kroppstemperatur og varmebalanse 217 Regulering av kroppstemperatur og feber 219 Endokrinologi 175 Hormonsystemets hovedtrekk og hovedoppgaver 178 Hypothalamus 179 Hypofysen 180 Thyreoidea og parathyreoidea 182 Binyrene 183 Endokrine pancreas 184 Insulin og blodsukker 185 Regulering av blodsukkeret 186 Reproduksjon 221 Mannens anatomi 223 Mannens fysiologi 225 Kvinnens anatomi 227 Kvinnens fysiologi 229 Svangerskap og fødsel 233 Fosterets utvikling 234 Fødsel 235 Melkeproduksjon og amming 236 Gonader og kjønnshormoner 188 Veksthormon 189 Negativ feedback 190 Andre hormoner 191 Bevegelsesapparatet 237 Viktige anatomiske begreper 238 Skjelettanatomi 243 Ledd 246 Blodet 193 Blodets oppgaver og bestanddeler 195 Produksjon og utvikling av blodceller 196 ABO- og rhesussystemet 198 Hemostase 200 Muskelanatomi 249 Skjelettmuskelens oppbygning 252 Muskelproteinene 253 Motoriske enheter 254 Muskelfysiologi 255 Muskelkontraksjon 257 5

4 Cellebiologi I dette kapittelet vil du få en introduksjon til cellen og en oversikt over hvordan en celle er bygd opp, og hvilke arbeidsoppgaver de ulike organellene har. Du får også et innblikk i hvordan cellens arvestoff er oppbygd, og hvordan informasjonen derfra brukes i cellen, og overføres til nye generasjoner. Hjelp til å komme i gang? Følg oss på Instagram SykepleiePluss 7

5 Læringsmål Biokjemi Etter gjennomført emne forventes det at studenten: kan nevne hva som menes med: o atom, molekyl, ion o elektroner, protoner, nøytroner o grunnstoff kan nevne hva som menes med en molekylformel og hvordan en molekylformel skrives kan nevne hvordan et ions ladning uttrykkes kan nevne de kjemiske tegnene for følgende grunnstoffer i kroppen: karbon (C), hydrogen (H), oksygen (O), fosfor (P), nitrogen (N), natrium (Na), klor (Cl), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), jern (Fe) kan nevne hvilke av disse grunnstoffene som inngår i næringsstoffer og makromolekyler som karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer kan beskrive inndeling av karbohydrater i monosakkarider, disakkarider og polysakkarider kan beskrive inndeling av lipider i triglyserider, fosfolipider og steroider kan beskrive at proteiner er bygd opp av aminosyrer, og at aminosyrerekkefølgen bestemmer proteinets egenskaper kan beskrive funksjon til enzymer; at de er proteiner som kan katalysere kjemiske prosesser i kroppen kan beskrive oppbygning av DNA (deoksyribonukleinsyre); at det er bygd opp av nukleotider bestående av en fosfatgruppe, en sukkergruppe (deoksyribose), og en nitrogenbase (adenin, guanin, cytosin eller tymin) kan definere syre og base kan forklare ph-begrepet Celler Etter gjennomført emne forventes det at studenten: kan beskrive oppbygning og struktur av cellen, og navngi dens tilhørende celleorganeller kan beskrive følgende celleorganellers funksjon: o mitokondrier o ribosomer o lysosomer o endoplasmatisk retikulum glatt og kornet o golgiapparatet o celleskjelettet o cellekjernen kan beskrive mitokondrienes funksjon; at de er hovedansvarlig for cellens energiomsetning og er cellens kraftverk som frigjør energien i næringsstoffene ved å danne ATP (adenosintrifosfat) kan beskrive strukturen til DNA molekylet; at det er en dobbelt helix-struktur der rekkefølgen av nukleotidene i DNA fungerer som oppskrifter på proteiner i cellen kan beskrive at et gen utgjør et område av DNA med oppskriften på et bestemt protein kan nevne at proteiner produseres på ribosomene ut fra «oppskriftene» i genene kan beskrive trinnene i proteinsyntese med transkripsjon og translasjon: o kan beskrive transkripsjon med dannelse av et mrna-molekyl (messenger-rna) som en «kopi» av et gen og en budbringer for genetisk informasjon fra DNA-molekylet til ribosomene for translasjon til ferdig protein o kan beskrive translasjon på ribosomer hvor baserekkefølgen i mrna- molekylet bestemmer aminosyrerekkefølgen til et protein, hvis egenskaper bestemmes av aminosyrerekkefølgen kan nevne ulike ioner i intracellulærvæske og ekstracellulærvæske: Na +, Cl -, K +, Mg 2+, Ca 2+, H +, HCO 3 - kan nevne at Na + dominerer ekstracellulært (også i plasma), og at K + dominerer intracellulært kan definere begrepet homeostase og forklare homeostatiske mekanismer og deres betydning (eksempler på homeostatiske mekanismer: regulering av temperatur, blodtrykk, ph, blodglukose, blodgasser, blodets osmolaritet osv). kan forklare cellemembranen sin oppbygning og funksjon ut fra følgende momenter: o skiller mellom intracellulær og ekstracellulær væske o består av to lag fosfolipider som gir en hydrofil (vannelskende) utside og hydrofob (vannavvisende) innside o har membranproteiner reseptorer, ionekanaler, enzymer, ionepumper og visse antigener o regulerer transport inn og ut av cellen o kommunikasjon med omgivelsene kan nevne hva som menes med aktiv og passiv transport over cellemembranen kan forklare diffusjon av gasser og andre stoffer i væsker og over membraner kan beskrive hva som menes med osmose kan beskrive hva som menes med osmolaritet kan beskrive hvordan ionekanaler og transportproteiner er med på å regulere passasje av ioner og molekyler gjennom cellemembranen kan beskrive natrium-kalium-pumpen sin funksjon og hvordan den bidrar til å opprettholde membranpotensialet kan beskrive hva som menes med membranpotensialet; at det er en spenningsforskjell mellom utsiden og innsiden av cellemembranen kan beskrive eksocytose og endocytose over cellemembranen og hvilke funksjoner disse aktive transportformene har i cellen kan beskrive at fagocytose er en form for endocytose som noen hvite blodceller benytter for å fjerne mikroorganismer, vevsrester og fremmed materiale kan nevne oppbygning av ATP (adenosintrifosfat); at ATP er satt sammen av én sukkergruppe (ribose), én nitrogenbase (adenin) og tre fosfatgrupper kan beskrive cellens energiomsetning ut fra følgende momenter: o hvilke næringsstoffer cellen kan benytte i energiomsetningen o aerob og anaerob metabolisme o glukosemetabolisme kan beskrive at ved glykolyse (i cytosol) brytes glukose ned til pyruvat/pyrodruesyre og det dannes ATP (2 ATP per glukosemolekyl). ved fravær av oksygen brytes pyruvat/pyrodruesyre videre ned til melkesyre/laktat kan beskrive at ved tilgang til oksygen brytes pyruvat/ pyrodruesyre videre ned i mitokondriene til vann (H2O) og karbondioksid (CO2) og det dannes store mengder ATP (opptil 36 ATP per glukosemolekyl) kan nevne at prosessene som foregår i mitokondriene kalles sitronsyresyklus og oksidativ fosforylering o fettsyremetabolisme aerob prosess som produserer store mengder ATP medfører dannelse av CO2 og H2O o aminosyremetabolisme aerob prosess som under normale forhold ikke er vesentlig for energiproduksjonmedfører dannelse av urea o at cellens metabolisme medfører produksjon av varme o funksjonen til ATP o at ved glukosemangel i cellene må energi skaffes ved økt nedbryting av fettsyrer, som kan overbelaste mitokondriene i lever slik at det dannes ketonlegemer (ketoacidose) 8

6 Cellens oppbygning Cellemembran «Fabrikkgjerdet» Ribosomer «Arbeidere» Cellekjernen «Sjefen» Endoplasmatisk retikulum «Fabrikken» Golgiapparat «Postsentral» Mitokondrier «Kraftverk» Lysosomer «Securitas» Cellekjernen ("Sjefen") Inneholder den genetiske koden, eller "oppskriften", som styrer alle funksjoner i cellen. Arvestoffet kalles oftest bare DNA (deoksyribonukleinsyre). Et DNA-molekyl er 1,5-2 meter langt. Totalt inneholder kjernen 22 kromosompar + 2 kjønnskromosomer. Ribosomer ("Arbeidere") Ribosomer er "arbeidere" som bruker en kopi av "oppskriften" fra kjernen (mrna) til å bygge proteiner ved å sette sammen aminosyrer. Lysosom ("Securitas") Spesielle vesikler som inneholder kraftige fordøyelsesenzymer (hydrolaser) som dreper utslitte organeller og fremmede inntrengere. DIGITAL PRØVE Autofagi: Nedbrytning av cellens egne bestanddeler. Fagocytose: Nedbrytning av fremmede stoffer og skadet vev. Bilde: 9

7 Cellens oppbygning Ru ER ("Fabrikken") Endoplasmatisk retikulum (ER) + ribosomer kalles for ru ER. ER er forbundet med kjernen og har ribosomer bundet til overflaten. Ru ER fungerer som en "fabrikk" hvor ribosomene effektivt kan bygge proteiner etter instruksjon fra kjernen. Ru ER sørger også for at de ferdigproduserte proteinene brettes i riktig form og fasong (viktig for proteinenes funksjon). Glatt ER Glatt ER har i motsetning til ru ER ikke bundet ribosomer i overflaten, og har derfor fått betegnelsen glatt. Høy forekomst av glatt ER i testikler, eggstokker og svettekjertler. Ansvarlig for fettsyntese og syntese av steroider. I muskelceller kalles glatt ER for sarkoplasmatisk retikulum, og er ansvarlig for lagring og regulering av kalsiumkonsentrasjonen i muskelcellen. Golgiapparatet ("Postsentralen") Består av tett i tett med lange og flatklemte vesikler (blærer). Mottar, modifiserer, merker og videretransporterer proteiner som blir produsert i ER. Proteiner kan: 1 Sendes internt i cellen 3 Integreres i cellemembranen DIGITAL PRØVE 2 Sendes ut av cellen Golgiapparatet er også involvert i transport av fett i kroppen. 10

8 Cellens oppbygning Mitokondrier ("Kraftverk") Cellenes energiproduserende "kraftverk". Består av en ytre og en indre membran. Inneholder også eget arvestoff fra mor som er annerledes enn det som finnes i cellekjernen. Ytre rom Indre rom (matriks) Ytre membran Indre membran Produserer energi (ATP) via celleånding, som består av tre deler: 1 Sitronsyresyklusen 2 Elektrontransportkjeden 3 Oksidativ fosforylering I disse prosessene vil næringsstoffer og oksygen omgjøres til karbondioksid, vann og ATP (adenosintrifosfat). 11

9 Metabolisme Metabolisme Metabolisme er en fellesbetegnelse for alle kjemiske prosesser i kroppen der næringsstoffer enten brytes ned (katabolisme), eller brukes til å bygges opp større molekyler (anabolisme). Katabolisme Energifrigjørende prosesser Kjemiske reaksjoner Anabolisme Energikrevende prosesser DIGITAL PRØVE Nedbrytning og forbruk Oppbygging, lagring og vedlikehold Aerob og anaerob metabolisme Aerob metabolisme er energiproduksjon, hovedsakelig som ATP, når O2 er til stede. Anaerob metabolisme er energiproduksjon uten tilstrekkelig tilførsel av O2. Dette medfører mindre effektiv energiproduksjon og opphoping av laktat (melkesyre). Aerob metabolisme av glukose Anaerob metabolisme av glukose Glukose brytes ned til pyrodruesyre. Glukose brytes ned til pyrodruesyre. Oksygen er til stede for celleåndingen, som da består av tre trinn: Det er ikke tilstrekkelig oksygen til stede for sitronsyresyklus. Pyrodruesyre omdannes da direkte til melkesyre, og man får frigjøring av ATP. - Sitronsyresyklus (Krebs' syklus) - Elektrontransportkjeden - Oksidativ fosforylering med frigjøring av ATP Resultat: 1 glukosemolekyl " 38 ATP-molekyler. 12 Resultat: 1 glukosemolekyl " 2 ATP-molekyler.

10 Metabolisme Energikrevende prosess i kroppen ADP ATP Adenosin Fosfat Fosfat Fosfat ADP ATP ATP er kroppens viktigste energibærer Mitokondrie - Bevegelse * Muskelkontraksjon - ATP = Adenosin-tri-fosfat * Bevegelse av flimmerhår - ADP =Adenosin-di-fosfat Adenosintrifosfat (ATP) er kroppens viktigste molekyl for overføring av energi, og kan på mange måter sammenlignes med et batteri * Transport langs motorproteiner - Vekst DIGITAL PRØVE Består av adenosin og tre fosfatgrupper * ATP er nødvendig for vekst og vedlikehold av kroppens vev - Metabolisme - Hvis én fosfatgruppe fjernes, dannes molekylet ADP - Hvis to fosfatgrupper fjernes, dannes molekylet AMP * ATP er nødvendig som energibærer i flere livsviktige kjemiske reaksjoner i kroppen Mellom de to ytterste fosfatgruppene er det såkalte høyenergibindinger - Elektronene i bindingen er i en høyenergitilstand - Dersom bindingen brytes, vil det frigjøres energi ATP brukes i kroppen til f.eks: Varme (70 %) Næringsstoffer + Oksygen Energi 100% Basalmetabolisme ATP (30 %) Bevegelse Energi Kjemiske reaksjoner «på batteri» CO2 + H2O Mitokondrier Bilde av batteri: 2007 Nuno Pinheiro & David Vignoni & David Miller & Johann Ollivier Lapeyre & Kenneth Wimer & Riccardo Iaconelli / KDE / LGPL 3 Bilde: og enkeltelementer bearbeidet fra OpenStax Colleges/ Wikimedia Commons/CC-BY

11 Cellemembranen og membranproteiner Cellemembranen og membranproteiner Cellemembranen består av: Et dobbelt fosfolipidlag (med hydrofilt hode og hydrofobe haler) 2. Kolesterol (gir styrke til membranen) 3. Ulike proteiner: L FOSFO 1. FOSFAT + GLYSEROL - Transportproteiner (aktive og passive) R - Forankringsproteiner (knytter naboceller sammen) IPID - Proteiner som virker som enzymer (LIKER VANN) FETTSYRE - Reseptorproteiner (mottar informasjon fra andre celler) Hydrofilt hode Hydrofobe haler (HATER VANN) Kolesterol DIGITAL PRØVE Membranproteiner Cellemembranens hovedfunksjoner 1. Avgrenser cellens cytoplasma fra ekstracellulærvæsken. 2. Regulerer passasjen av stoffer inn og ut av cellen. 3. Har reseptorer på overflaten som kan være mottakere for hormoner. 4. Sanseceller kan ha membranreseptorer i overflaten som påvirkes av ulike sansestimuli. 5. Noen membranproteiner er enzymer som kan katalysere kjemiske reaksjoner (øke hastigheten). 6. Naboceller kan bindes sammen av proteiner i membranen. 7. Membranen er en forutsetning for å kunne skape kjemiske og elektriske gradienter, som for eksempel er helt nødvendig for å kunne sende nervesignaler. Bilde cellemembranen: Ladyofhats/Public Domain/ Wikimedia Commons og 14

12 Cellemembranen og membranproteiner Konsentrasjonsforskjeller over cellemembranen Det er store forskjeller mellom konsentrasjonene av ulike ioner på inn- og utsiden av cellen. Disse konsentrasjonsforskjellene benyttes av en rekke prosesser i cellen. Konsentrasjonsforskjellene må holdes relativt stabile, og derfor har cellen ionepumper som kompenserer for lekkasje inn og ut av cellen. Natrium-kalium-pumpen (Na + K + -pumpen) Den viktigste ionepumpen i cellemembranen krever energi, og kalles Na + K + -pumpen. - Pumper tre Na + -ioner ut og to K + -ioner inn for hvert ATP-molekyl som forbrukes. - Dette medfører at det blir mye Na + på utsiden av cellen (ekstracellulært) og mye K + inne i cellen (intracellulært). - Det vil oppstå en balansetilstand mellom membranens totale pumpeaktivitet og lekkasje som vi kaller hvilemembranpotensialet, og denne verdien vil variere mellom ulike celletyper. 15

13 Cellemembranen og membranproteiner Transport over cellemembranen Aktiv transport - Krever ATP (energi) 1. Primæraktiv transport: 2. Sekundæraktiv transport: Bruker ATP direkte Bruker ATP for å frakte stoffer over membranen. Bruker ATP indirekte Bruker konsentrasjonsforskjeller fra primæraktiv transport som energikilde (bruker ATP indirekte). 1) Primær aktiv transport Na+ 2) Sekundær aktiv transport Na+ Na+ Na+ Glukose Na+ [Na+] Ekstracellulært Na+/K+pumpe Symport Antiport Intracellulært H+ ATP ADP K+ K+ [K+] DIGITAL PRØVE Passiv transport - Krever ikke ATP 1. Direkte diffusjon 2. Ionekanaler 3. Transportproteiner Diffusjon av ioner gjennom vannfylte kanaler. Transport av små vannløselige molekyler og ioner. Transport av større molekyler gjennom binding til transportmolekyler. Bindingen forandrer transportmolekylets form. Kapasiteten er begrenset, og det må derfor konkurreres om plassene. Fettløselige molekyler kan diffundere direkte gjennom cellemembranen helt uavhengig av kanaler. Gassmolekyler (O2 og CO2), og delvis også vannmolekyler, er så små at de kan snike seg gjennom fosfolipidlagene. Bilde: 16

14 Cellemembranen og membranproteiner Transport over cellemembranen Blæretransport - Transport i vesikler 1. Eksocytose (transport ut av cellen) - Transport av stoffer fra cytoplasma til cellens utside. - Transport av nytt materiale til cellemembranen. 2. Endocytose (transport inn i cellen) - Opptak av stoffer som ikke kan fraktes gjennom cellemembranen på annen måte. Diffusjon Defineres som spredning av partikler fra et område med høy konsentrasjon, til et område med lav konsentrasjon i væske eller gass. Diffusjon er et resultat av alle molekylers tilfeldige egenbevegelser (termisk bevegelse). Diffusjon Bevegelse av partikler Eksempel: gassutveksling mellom kapillærer i lunge og alveoler. Osmose Defineres som diffusjon av vann gjennom en semipermeabel membran, hvilket fører til at konsentrasjonsforskjellene mellom to løsninger vil utlignes. Osmose Bevegelse av vann Eksempel: reabsorpsjon av væske i nyrene. Semipermeabel membran: En membran som tillater passasje av vann, men som holder tilbake oppløste stoffer. Osmotisk trykk: Et mål på trykket som trengs for å hindre at vann beveger seg over til løsningen med høyest konsentrasjon. Isotone løsninger - To løsninger med samme partikkeltetthet kalles for isotone løsninger. - Dersom det er ulik partikkeltetthet i to løsninger, gjelder følgende begreper: - Hyperton løsning: Løsningen med høyest partikkeltetthet (høy osmolaritet). - Hypoton løsning: Løsningen med lavest partikkeltetthet (lav osmolaritet). Bilde blæretransport: Bilder diffusjon/osmose: OpenStax College/ Wikimedia Commons / CC-BY