FISIOLOGIA UMANA

Dalla molecola …

… all’uomo

… alla cellula …

ambiente interno

omeostasi

controllo

condizioni basali, variazioni, limiti fi siologici e patologici

attività coordinate

Le cellule sono le unità viventi: sono racchiuse da una membrana cellulare che mantiene la diff erenza di composizione e governa gli scambi f ra il liquido intracellulare e il liquido extracellulare

L’ambiente interno si altera per eff etti esterni ed interni (metabolismo cellulare)

Le cellule vivono in un mezzo liquido (extracellulare) a composizione costante: l’ambiente interno

L’ambiente esterno interagisce con quello interno (es.: temperatura)

OMEOSTASI: i processi che mantengono la costanza dell’ambiente interno e si basano su continui scambi:

cellula

membrana

ambiente interno

trasporto

ambiente esterno

SONO COSTANTI (es.): temperatura, composizione elettrolitica (ioni), volumi, gas (O2, CO2), pH, materiali nutritizi.

Tutte le variabili tendono a modificarsi: è necessario un sistema di controllo automatico.

Set point

sensore

Variabile controllata

effettore+-

Perturbazione

Feedback negativo

Set point

sensore

Variabile controllata

effettore++

Perturbazione

Feedback positivo

Elementi del sistema di controllo

Controllore: in genere nel SNCEffettore: in genere cellule muscolari scheletriche, lisce (viscerali e vascolari) e cardiache

Variabile regolata dipende dal sistema: es. temperatura, press. arteriosa, peso corporeo, posizione ...

Sensore: recettore, vie afferenti

Punto di riferimento (set point): elemento (in genere nervoso) non bene identificato.

La fisiologia studia le condizioni basali: condizioni da creare artificialmente in

cui l’ambiente esterno non si modifica e l’attività è ridotta

al minimo

La fisiologia studia gli adattamenti ad ogni deviazione

dallo stato basale: per lo studio è necessario isolare singole

deviazioni. Per la conoscenza bisogna integrare i singoli

elementi

La fisiologia studia i limiti delle possibilità di

adattamento: possono aumentare (allenamento) o

diminuire (età, malattia)

Ogni funzione fisiologica integrata (reale) richiede il coordinamento di molte funzioni. Esempio: il camminare

Testi consigliati: Fisiologia dell’uomo, P.E. di Prampero e A. Veicsteinas,

Edi-ermes Milano, 2002

•Dagli Abissi allo Spazio, Ambienti e limiti umani, a cura di G. Ferretti e C Capelli, Edi-ermes, Milano, 2008.

•Fisiologia Generale ed Umana II edizioen sulla IV americana, Rhoades – Pflanzer, Piccin, Italia

•Per consultazione: Fisiologia Medica, a cura di F Conti, aa.vv. Edi.ermes, Milano 2010.

MEMBRANA PLASMATICA - MEMBRANE DEGLI ORGANELLI

COMPOSIZIONE: bistrato fosfolipidico contenente enzimi, recettori, antigeni; proteine integrali ed estrinseche.

LIPIDI: fosfolipidi, colesterolo, glicolipidiPROTEINE: asimmetria funzionale (pompe ioniche)

TRASPORTO

SENZA ATTRAVERSAMENTO DI MEMEBRANA : Fagocitosi, pinocitosi, esocitosi: formazione di vacuoli, fusione delle membrane anche fra vacuoli;

E Iendocitosi

E I

esocitosi

TRASPORTO MEDIATO DA PROTEINEPiù rapido; cinetica di saturazione; specificità; inibizione competitiva; possibile inibizione da altri fattori;

TRASPORTO (DIFFUSIONE ) FACILITATO: non avviene contro gradiente (non consuma energia), ma è operato da proteine specificheTRASPORTO ATTIVO: crea gradienti di concentrazione; consuma energia;

trasporto attivo secondario (cotrasporto).

DIFFUSIONE

leggi:

1) (x)2 = 2Dt x = distanzat = tempoD = coefficiente di diffusione

il tempo necessario per percorrere la distanza x è proporzionale a D; il tempo di diffusione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza.

2) D = kT/(6r) (equazione di STOKES EINSTEIN)

kT = energia cinetica media

r = raggio molecolare

= viscosità del mezzo

Il coefficiente di diffusione D è proporzionale alla temperatura e inversamente proporzionale al raggio della molecola e alla viscosità del mezzo. Per molecole con PM (peso molecolare) > a 300 D è inversamente proporzionale a ( 3 PM) e a (2 PM) per le molecole più piccole

DIFFUSIONE ATTRAVERSO UNA MEMBRANA

3) J= DA*(c/ x) (prima legge di FICK)

J = velocità netta di diffusione

D = coefficiente di diffusione

A = area della membrana c = gradiente di

concentrazione x = spessore della

membrana

La velocità netta di diffusione attraverso una membrana è proporzionale al coefficiente di diffusione, all'area della membrana e al gradiente di concentrazione; è inversamente proporzionale allo spessore della membrana.

Le molecole idrosolubili attraversano la membrana solo se sono molto piccole (acqua), altrimenti la membrana è impermeabile, così come lo è per le molecole ionizzate. Per l'ingresso di queste molecole sono necessari trasportatori, in genere rappresentati da proteine (es. canali ionici, trasportatori di zuccheri e amino acidi).

PERMEABILITA' DELLA MEMBRANA: alle molecole liposolubili; alle molecole idrosolubili. Le molecole liposolubili sono permeabili in funzione della loro liposolubilità e seguono le leggi sopra enunciate.

OSMOSI: si verifica quando due ambienti contenenti molecole in soluzione sono separati da una membrana semipermeabile

E’ semipermeabile una membrana che consenta il passaggio del solvente, non del solutoQualunque membrana può comportarsi come semipermeabile nei confronti di alcune molecole e non di altre

soluzione solvente

membrana semipermeabile

010

mmHg

PRESSIONE OSMOTICA (PO) è la pressione che si oppone al passaggio del solvente ed è uguale e contraria alla forza di attrazione delle molecole del soluto su quelle del solvente. La PO è proporzionale alla differenza nel numero assoluto di particelle presenti in ogni ambiente, non al gradiente di concentrazione. A parità di concentrazione sono più attive le molecole più piccole (sono più numerose) e quelle dissociate (gli ioni aumentano il numero di particelle).

CONSEGUENZE FISIOLOGICHE DEI FENOMENI OSMOTICI

Le membrane cellulari si comportano come semipermeabili nei confronti delle molecole di cui non consentono il passaggio (sono permeabili all'acqua): in un ambiente povero di soluti (ipoosmotico) le cellule si rigonfiano, mentre si raggrinzano in ambiente iperosmotico.

CONSEGUENZE FISIOLOGICHE DEI FENOMENI OSMOTICI

Nell’organismo avvengono continui ed importanti scambi di acqua. Le forze che spostano l’acqua sono:Pressione idrostaticaPressione osmotica