Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche

I°ANNO II° Semestre A.A. 2016-17

“Modulo di Fisiologia”

Dott.ssa Rossana Scuri, PhD

Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle

Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia

Via S.Zeno, 31 Pisa

rossana.scuri@unipi.it

TESTI CONSIGLIATI

1) Fisiologia Umana di D.U. Silverthorn, Pearson

Education Italia

2) Fisiologia per la Pratica Infermieristica di S.

Hinchliff et al. Casa Editrice Abrosiana, 2004

(Ristampa 2012)

Prova di esame finale

Prova scritta: domande a risposta multipla

Date appello esame

Sito iscrizioni esami

FISIOLOGIA

studio delle funzioni e delle attività degli organi

e dei tessuti

il mantenimento di condizioni

che

consentano la vita

l’interazione con

l’ambiente

la riproduzione e lo

sviluppo

Fisiologia

Studio del normale funzionamento di un organismo

vivente e delle parti che lo compongono,

inclusi i processi chimici e fisici

Relazioni struttura – funzione Omeostasi

Come è organizzato

un organismo

•La cellula è la più piccola

unità strutturale capace di

effettuare tutti i processi vitali

• I tessuti e gli organi sono

formati da un insieme di

cellule che eseguono funzioni

correlate

• Il corpo umano è composto

da 10 sistemi organici o

apparati

Perché

Mantenimento dell’ambiente interno in

condizioni relativamente costanti.

Le variabili che sono regolate in

maniera omeostatica sono:

• temperatura

• pH

• concentrazione ionica

• acqua

Fisiologia

Studio del normale funzionamento di un organismo

vivente e delle parti che lo compongono,

inclusi i processi chimici e fisici

Relazioni struttura – funzione Omeostasi

Come è organizzato

un organismo

•La cellula è la più piccola

unità strutturale capace di

effettuare tutti i processi vitali

• I tessuti e gli organi sono

formati da un insieme di

cellule che eseguono funzioni

correlate

• Il corpo umano è composto

da 10 sistemi organici o

apparati

Perché

Mantenimento dell’ambiente interno in

condizioni relativamente costanti.

Le variabili che sono regolate in

maniera omeostatica sono:

• temperatura

• pH

• concentrazione ionica

• acqua

Controllo locale: avviene a

livello cellulare o tissutale

Cambiamenti sistemici

necessitano di sistemi di controllo

Circuiti di risposta

riflessa

Stimolo → sensore →

segnale d’ingresso →

centro di integrazione

→ segnale in uscita →

bersaglio → risposta

FEEDBACK NEGATIVO: una risposta viene

arrestata quando la risposta del sistema si

oppone allo stimolo originale o interrompe il

circuito di risposta (es. regolazione liberazione

ormoni)

FEEDBACK POSITIVO: la

risposta rinforza lo stimolo

originale invece di diminuirlo

o rimuoverlo (es. controllo

ormonale delle contrazioni

dell’utero durante il parto)

CONTROLLO ANTICIPATORIO: consente all’organismo di

prevedere il verificarsi di una variazione e di avviare il circuito

di risposta in anticipo rispetto al cambiamento (es. riflesso

della salivazione)

RITMI BIOLOGICI: le variabili cambiano in modo

prevedibile. Se cambiano secondo il ciclo luce-buio, si parla di

RITMI CIRCADIANI

L’organismo umano si è adattato ad un ambiente esterno mutevole, mentre le cellule che lo

compongono possono tollerare molto meno le variazioni

La legge dell’equilibrio di massa dice che la quantità di una sostanza nell’organismo deve

rimanere costante

ogni apporto deve essere compensato da un’uguale perdita

Sia le cellule sia LEC mantengono l’omeostasi, ma non hanno uguale composizione. La loro

condizione di stabilità è dovuta a uno stato stazionario dinamico

Il corpo umano è un sistema aperto che scambia calore e materiali con l’ambiente esterno. Per

mantenere uno stato di omeostasi l’organismo utilizza il principio dell’equilibrio di massa

INGRESSO DI UNA

SOSTANZA

USCITA DI UNA

SOSTANZA

• Metabolismo

• dall’ambiente

esterno

• Metabolismo

• escrezione

CLEARANCE: velocità con la

quale una sostanza viene

rimossa dal sangue mediante

escrezione, metabolismo o

entrambi

Fegato, reni, polmoni e pelle eliminano sostanze dal sangue

BASI CHIMICHE della VITA

Composizione del corpo umano

Acqua 65%

Grasso 15%

Proteine 15%

Minerali 5%

Carboidrati <1%

CARATTERISTICHE CHIMICHE

delle SOSTANZE DI INTERESSE BIOLOGICO

CARBOIDRATI (GLUCIDI):

- Zuccheri nella dieta

- Glucosio nel sangue

- Glicogeno immagazzinato nel fegato e nei muscoli

MONOSACCARIDI Cn(H2O)n

ESOSI C6H12O6

Glucosio, fruttosio, galattosio

PENTOSI C5H10O5

Ribosio (acidi nucleici)

DISACCARIDI Cn(H2O)n-1

-Due monosaccaridi uniti insieme da un legame

glicosidico:

perdita di una molecola di

acqua: condensazione

DURANTE la DIGESTIONE

processo inverso: idrolisi

2C6H12O6 H2O + C12H22O11

LATTOSIO: galattosio + glucosio, demolito nei due monosaccaridi

dalla lattasi nel digiuno

Intolleranza al latte

MALTOSIO: 2 molecole di glucosio, prodotto dalla scissione

dell’amido e decomposto a glucosio a livello intestinale dalla

maltasi

SACCAROSIO: glucosio + fruttosio, scisso nei due

monosaccaridi dalla saccarasi nel digiuno

POLISACCARIDI C6(H10O5)n

Lunghe catene di monosaccaridi (esosi) uniti insieme attraverso la

perdita di una molecola di acqua.

CELLULOSA: (lunghe catene di glucosio) costituisce la membrana cellulare

delle piante. Componente delle fibre alimentari.

AMIDO: amilosio + amilopectina

(forma di riserva nelle piante).

Componente fondamentale della dieta

(cereali).

Demolito in maltosio dalla amilasi

pancreatica nel duodeno.

Le ramificazioni della amilopectina

viene demolita dalla isomaltasi nel

digiuno per ottenere glucosio.

GLICOGENO: simile all’amilopectina permette l’immagazzinamento del

glucosio in eccesso nei muscoli e nel fegato per mezzo dell’insulina

GLICOGENO

GLUCOSIO

fosforilasi

cAMP

Nel fegato: il glicogeno viene scisso in risposta al glucagone e all’adrenalina

Nei muscoli: il glicogeno viene scisso in risposta all’azione dell’adrenalina

LIPIDI:

- OLI a temperatura ambiente sono liquidi

- GRASSI a temperatura ambiente sono solidi

forniscono il 40% dell’energia

Acidi grassi:

acidi organici formati da catene di idrocarburi legati a gruppi

carbossilici (R-COOH)

FORMAZIONE DEI LIPIDI

GLICEROLO +

TRIGLICERIDI SONO I PIU’

ABBONDANTI

MOLECOLE CORRELATE AI LIPIDI

EICOSANOIDI

STEROIDI

FOSFOLIPIDI

COLESTEROLO

Vitamina D,

ormoni sessuali,

ormoni

corticosteroidi e

acidi biliari)

PROTEINE

Polimeri organizzate in catene formate legando insieme unità più piccole:

Aminoacidi (n=20)

Gruppo amminico

Gruppo carbossilico

*

*

*

* *

**

*

Amminoacidi

Essenziali

(assunti con il cibo)

Amminoacidi

Non essenziali

(sintetizzati all’interno

del corpo)

PROTEINE

Corte catene polipeptidiche

pepsina

tripsina

aminoacidi

Amine

(istamina, adrenalina, noradrenalina)

decarbossilazione

PROTEINE:

✓ Strutturali

✓ Proteine di

membrana

✓ Enzimi

✓ Ormoni

ACIDI NUCLEICI

ACIDO DESOSSIRIBONUCLEICO (DNA)

ACIDO RIBONUCLEICO (RNA)

- Sono polimeri di nucleotidi

Base: purina o pirimidina

Zucchero pentoso: ribosio

I vari compartimenti corporei sono in equilibrio osmotico

L’acqua è in grado di muoversi liberamente tra le cellule e il LEC e si

ridistribuisce fino a che le concentrazioni di acqua sono uguali in tutto il

corpo

Si crea una pressione osmotica

In chimica, le concentrazioni delle soluzioni sono espresse come molarità,

ovvero il numero delle moli di soluto disciolto in un litro di soluzione (1

mole= 6,02 x 1023 particelle)

Osmolarità: numero di particelle osmoticamente attive per litro di soluzione

espressa in osmoli (OsM) per litro

Osmolarità = molarità x numero di particelle/molecole

Esempi:

Il glucosio non si dissocia in soluzione, quindi

1M glucosio x 1 particella per ogni molecola = 1 osmole/ L

NaCl si dissocia quando è in soluzione (fattore di dissociazione 1,8)

1 M NaCl x 1,8 particelle per ogni molecola = 1,8 osmoli/L

L’osmolarità è una proprietà di tutte le soluzioni. È possibile paragonare le

osmolarità di soluzioni diverse e se:

due soluzioni contengono lo stesso numero di particelle per unità di volume

sono → isoosmotiche

una soluzione ha osmolarità maggiore rispetto all’altra si dice → iperosmotica

una soluzione ha osmolarità minore rispetto all’altra si dice → ipoosmotica

Si usa anche il termine tonicità per descrivere una soluzione e come questa

potrebbe influenzare il volume cellulare se la cellula venisse posta in essa

Se una cellula posta nella soluzione acquista acqua e si gonfia, si dice che la

soluzione è → ipotonica

Se la cellula perde acqua e riduce il suo volume, si dice che la soluzione è →

ipertonica

Se la cellula in soluzione non cambia di volume, si dice che la soluzione è →

isotonica

Membrana plasmatica

Proteine di membrana

Porzioni

intramembranali

ad α-elica

• Proteine strutturali

• Enzimi

• Recettori

• Trasportatori

Glicoproteine Glicolipidi

Glicocalice

• Protezione

• Interazioni da

contatto

Proteine di membrana: proteine strutturali

Proteine di membrana: recettori

Proteine di membrana: proteine di trasporto

liquido extracellulare

citosol

I processi con i quali avvengono gli scambi tra l’interno e

l’esterno delle cellule, vengono definiti TRASPORTI

trasporto passivo trasporto attivo

H2O: si muove liberamente attraverso canali ionici

pieni di H2O detti acquaporine

La diffusione (o diffusione netta) è lo spostamento di molecole

secondo gradiente di concentrazione.

Permeabilità di membrana

Permeabilità di membrana

Trasporti attraverso la membrana

Molecole

apolari

Ormoni

steroidei

e tiroidei

Piccole

molecole

polari

H2O

urea

O2, CO2

Grandi

molecole

polariglucosio

saccarosio

IoniNa+ K+ Cl-

Ca++ etc

Diffusione semplice - Legge di Fick

Trasporto mediato

Trasportatori (carrier)

Canali

Gradiente

elettrochimico

Diffusione

semplice

Diffusione

mediata da

canali

Diffusione

mediata da

carrier

Diffusione facilitata

TRASPORTO PASSIVO TRASPORTO ATTIVO

Energia

(ATP)

Proteina

canale

Proteina

carrier

Trasporto passivo e trasporto attivo

Trasporto accoppiato di soluti

Trasporto mediato da carrier

Interazione soluto - carrier come substrato - enzima

• Saturazione

• Vmax

• Km

Gradiente

elettrochimico

[molecola trasportata]Km

Vmax

1/2 Vmax Diffusione semplice

Trasporto mediato

Trasporto attivo

La pompa sodio - potassio

(ATPasi Na+, K+- dipendente)

1

2

3

4

5

Na+Na+

GLUGLU

Gradienti

di Na+ e GLUTrasporto attivo secondario

Il cotrasporto sodio - glucosio(in cellule della parete dell’intestino o dei tubuli renali)

Trasporto attivo secondario

Trasporto transepiteliale del glucosio

Un particolare tipo di proteine di membrana è rappresentato dai CANALI IONICI

Questi si dividono in:

•CANALI APERTI, comuni nella membrana di tutte le cellule dove possono passare

molecole di H2O e ioni inorganici.

•CANALI A CANCELLO, che sono rappresentati dai canali ionici voltaggio e dai canali

ionici chemio-dipendenti

Nei primi il passaggio dallo stato di “pervietà” a quello di “impervietà” è operata da una

variazione del potenziale di membrana ai due lati della membrana. Negli altri invece il

passaggio dallo stato di pervietà a quello di impervietà è svolto dalla combinazione della

molecola-canale con una molecola messaggera.

Infine, ci sono particolari tipi di canali detti canali ionici meccano-sensibili.

Si trovano nei recettori sensoriali tattili e, il passaggio dallo stato di pervietà a quello di

impervietà si ha in seguito ad uno stimolo meccanico, quando ad esempio la membrana

viene sottoposta ad una distorsione.

CANALI IONICI

Canali ionici chemio- e voltaggio-dipendenti

Canale chemio-

dipendente

Canale voltaggio-

dipendente

Stati dei canali ionici voltaggio e chemio-dipendenti

Gli stati possibili in un canale ionico possono essere tre:

1.STATO CHIUSO (canale impervio agli ioni)

2.STATO APERTO O ATTIVATO (in cui è pervio agli ioni)

3.STATO INATTIVATO (in cui il canale torna ad essere impervio agli ioni)