La Fisiologia è la disciplina che studia il funzionamento dell’ organismo nel suo insieme e lo svolgimento delle funzioni corporee in condizioni di omeostasi, ovvero di benessere. Coglie l’aspetto dinamico del fenomeno vita differenziandosi dall’Anatomia rivolta a descrivere la morfologia e dalla Patologia che studia le anomalie del normale funzionamento corporeo.

Caratteristica della fisiologia è che comprende molteplici livelli di organizzazione, dal livello molecolare fino a quello delle popolazioni di una specie

•Testi consigliati: Stanfield. - Fisiologia. Edises. Ganong. - Fisiologia medica. Piccin Silverthorn. - Fisiologia. Casa Editrice Ambrosiana. Guyton, Hall. –Fisiologia Medica. Masson, Elsevier •Appunti dalle lezioni

•Consultazione: Taglietti – Casella. - Fisiologia e Biofisica della Cellule. Edises Kandel, Schwartz, Jessel. – Fondamenti delle Neuroscienze e del Comportamento. Casa Editrice Ambrosiana

Negli organismi pluricellulari, a parte i tessuti tegumentari e gli epiteli assorbenti e secernenti, la maggior parte delle cellule non è in contatto diretto con l’ambiente ma

con il mezzo interno (liquido extracellulare o interstiziale) .

L’ambiente extra-cellulare è, pertanto, l’ambiente in cui vivono le cellule di un organismo.

Poiché i parametri fisico-chimici del mezzo interno variano continuamente a causa dell’attività metabolica delle cellule, essi devono essere continuamente riportati ai valori ottimali che garantiscono la sopravvivenza cellulare. A questo provvedono organi di scambio o apparati regolatori molto perfezionati (apparato respiratorio,

circolatorio, digerente ed escretore).

Omeostasi = mantenimento di una condizione costante del mezzo interno

Solo una piccola quota di cellule

dell’organismo è in grado di scambiare

materiale con l’ambiente esterno. La

maggior parte delle cellule è in contatto

con l’ambiente interno, costituito dal liquido

extracellulare.

Tutte le cellule dell’organismo sono immerse nel liquido extracellulare (ambiente interno) i cui costituenti sono controllati in maniera precisa.

Da un punto di vista funzionale distinguiamo due compartimenti liquidi

Da un punto di vista funzionale distinguiamo due compartimenti liquidi

Nonostante la composizione di entrambi i compartimenti organici sia relativamente stabile, i singoli soluti nei due compartimenti non sono in equilibrio.

Preservare questi gradienti significa mantenere in vita le cellule e rendere possibile il trasporto e la generazione di segnali elettrici che sono alla base della comunicazione

cellulare e neuronale.

Le funzioni svolte dai diversi organi ed apparati dell’organismo sono

finalizzate a mantenere costanti le condizioni fisico-chimiche

dell’ambiente interno

CELLULE Hanno bisogno dell’omeostasi per

la propria sopravvivenza e per compiere le funzioni specializzate essenziali per la sopravvivenza dell’intero organismo

Hanno bisogno di continuo apporto di nutrienti e O2 e dell’eliminazione

continua di CO2 che forma acido carbonico, per generare l’energia necessaria per

alimentare le attività cellulari che sostengono la vita, come segue:

nutrienti + O2 CO2 + H2O + energia

OMEOSTASI Uno stato stazionario dinamico dei costituenti

dell’ambiente liquido interno che circonda e scambia materiali con le cellule

I parametri mantenuti omeostaticamente sono: • Concentrazione delle molecole nutrienti • Concentrazione di O2 e CO2 • Concentrazione dei prodotti di scarto • pH • Concentrazione di acqua, sali e altri elettroliti • Temperatura • Volume e pressione

SISTEMA RESPIRATORIO Preleva O2 dall’esterno ed elimina

in esso CO2; contribuisce a regolare il pH

regolando la velocità di rimozione della CO2 che forma

l’acido carbonico

SISTEMA URINARIO È importante nel regolare il volume, la composizione elettrolitica e il pH

dell’ambiente interno; rimuove le sostanze di rifiuto e l’eccesso di acqua, sale, acidi e altri elettroliti dal plasma e li elimina

nell’urina

SISTEMA DIGERENTE Ottiene nutrienti, acqua ed elettroliti

dall’ambiente esterno e li trasferisce al plasma; elimina i residui di cibo indigerito

nell’ambiente esterno

SISTEMA CIRCOLATORIO Trasporta nutrienti, O2, CO2, prodotti di rifiuto,

elettroliti e ormoni in tutto il corpo

SISTEMA NERVOSO Agisce mediante segnali elettrici per regolare

le reazioni rapide del corpo; è anche responsabile delle funzioni superiori –

per esempio, coscienza, memoria e creatività

SISTEMA ENDOCRINO Agisce mediante ormoni secreti nel sangue

per regolare i processi che richiedono la durata anziché la velocità–per esempio attività

metaboliche e bilancio idrico ed elettrolitico

SISTEMA TEGUMENTARIO Funziona da barriera protettiva tra

l’ambiente esterno e il resto del corpo; le ghiandole sudoripare e la regolazione del flusso ematico

cutaneo sono importanti nella termoregolazione

SISTEMA MUSCOLARE E SCHELETRICO Sostiene e protegge le parti del corpo e permette

i movimenti corporei; le contrazioni muscolari che generano calore sono importanti

nella termoregolazione; le ossa sono riserva di calcio

I sistemi di regolazione omeostatica possono essere raggruppati in:

-regolazioni intrinseche o locali

-regolazioni estrinseche o sistemiche (effettuate dai due principali sistemi di regolazione, il nervoso e l’endocrino)

I meccanismi di controllo omeostatico agiscono con un meccanismo di feedback negativo, ovvero con un meccanismo che induce una variazione opposta alla variazione iniziale.

Tutti i riflessi omeostatici sono controllati da riflessi di retroazione negativa, in modo che la variabile regolata rimanga entro un ambito di valori normali

Feedback positivo: la risposta rinforza lo stimolo, spingendo la variabile ancora più lontano dal proprio valore di riferimento. I feedback positivi non sono omeostatici

Controllo ormonale a feedback positivo delle contrazioni uterine durante il parto

Membrana citoplasmatica è sede di scambio di materia, energia e informazione con l‘ambiente esterno

membrana epiteliale

ambiente interno dell’organismo

ambiente esterno all’organismo

giunzione intercellulare membrana apicale

membrana basolaterale

Tipi di membrane biologiche

membrana plasmatica ambiente

interno

ambiente esterno ambiente esterno

ambiente interno membrane

intracellulari

CELLULA PROCARIOTE: membrana plasmatica

CELLULA EUCARIOTE: membrana plasmatica

membrane intracellulari

Tipi di membrane biologiche Tipi di membrane biologiche

Membrana epiteliale 10-4 cm

Membrana cellulare 10-7cm

Tipi di membrane biologiche

STRUTTURA DELLA MEMBRANA CAPILLARE

I fosfolipidi sono molecole anfipatiche

ambiente acquoso

ambiente acquoso

Organizzazione dei fosfolipidi in acqua

http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lecturesf04am/lect08.htm�

PROTEINE DI MEMBRANA 1) CANALI: proteine integrali (generalmente glicoproteine), che funzionano come pori per consentire l’entrata e l’uscita di determinate sostanze in cellula.

2) TRASPORTATORI (o carriers): proteine che, mediante cambiamenti conformazionali, consentono il passaggio selettivo di determinate molecole o ioni.

3) RECETTORI: proteine integrali che riconoscono specificatamente determinate molecole (ormoni, neurotrasmettitori, nutrienti ecc.).

4) ENZIMI: proteine integrali o periferiche che catalizzano reazioni enzimatiche sulla superficie della membrana.

5) ANCORAGGIO DEL CITOSCHELETRO: proteine periferiche, affacciate dal lato citoplasmatico della membrana, che servono per ancorare i filamenti del citoscheletro.

6) MARCATORI DI IDENTITA’ CELLULARE: glicoproteine o glicolipidi caratteristici di ciascun individuo, che permettono l’identificazione delle cellule provenienti da altri organismi (es. marcatori ABO).

COMUNICAZIONE INTERCELLULARE E TRASDUZIONE DEL SEGNALE