Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche I°ANNO II ...Corso di Laurea in Scienze...
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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
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)