Riassunto esame Fisiologia medica, Prof. Di Raddo Elena, libro consigliato Fisiologia, Stanfield

1.INTRODUZIONE ALLA FISIOLOGIA

La fisiologia è lo studio dei meccanismi con i quali un organismo animale interagisce con

l’ambiente in cui vive e mantiene costante il proprio ambiente, CELLULE, LIQUIDI e

OMEOSTASI.

APPARATI CELLULA TESSUTI GIA SAI

L’omeostasi è la tendenza dell’organismo a mantenere lo stato stazionario e quindi opporsi

alle modifiche dell’ambiente esterno , quindi la tendenza naturale al raggiungimento di una

relativa stabilità interna delle proprietà chimico fisiche che accomuna tutti gli organismi

viventi, tramite dei precisi MECCANISMI AUTOREGOLATORI.Se c’è uno stimolo che cambia

l’equilibrio del sistema , un recettore percepisce le condizioni esterne e il corpo decide di

comportarsi dopo aver confrontato la condizione rilevata con quella ottimale eseguono

l’ordine del centro di controllo. È fondamentale avere la presenza di MECCANISMI A

FEEDBACK che può essere positivo quindi intensificando l’effetto qui serve un fattore esterno

che destabilizza il sistema siano a quando un evento esterno al circuito arresta la risposta

dell’organismo, o negativo attenuando l’effetto controbilancia il cambiamento riportando il

sistema in un equilibrio. La regolazione dell’ambiente interno caratterizzato da cellule che

vanno a formare tessuti organi e apparati, liquidi intra ed extracellulare, l’omeostasi di queste

dipendono da un rapporto ematico quindi ossigeno e glucosio e da un ambiente liquido

normale. L’omeostasi regola quindi:

- Concentrazione dell’acqua e degli elettroliti

- Concentrazione delle molecole nutrienti

- Concentrazione di ossigeno e anidride carbonico

- Concentrazione dei prodotti del metabolismo cellulare

- Valore del PH dei compartimenti dell’organismo

- Temperatura corporea

I COMPARTIMENTI IDRICI DELL’ORGANISMO sono:

- LIQUIDÒ INTRACELLULARE contenuto dentro le cellule

- LIQUIDO EXTRACELLULARE ovvero il liquido interstiziale all’esterno dei vasi inibisce

tutte le cellule costituenti dei vari organi, LIQUIDO PLASMATICO contenuto all’interno

dei vasi sanguigni .

Questi sono costituiti prevalentemente da ACQUA e SOLUTI sia elettroliti che non elettroliti,

l’acqua è una delle componenti più importanti passata per osmosi in quanto tutte le

membrane del nostro organismo sono permeabili all’acqua ma non a tutti i soluti , l’acqua si

sposta tra compartimenti idrici separati dalla membrana plasmatica per osmosi, il

movimento dell’acqua si chiama PRESSIONE OSMOTICA generata dalla concentrazione delle

molecole piccole e grandi non diffusibili. Gli elettroliti invece si distinguono in CATIONI carica

positiva e ANIONI carica elettrica negativa, questi si misurano in MILLEQUIVALENTI o MOLI.

Nei compartimenti idrici dell’organismo sono equilibrate poiché la quantità di ioni positivi

equivale a quella negativa, quindi i liquidi sono elettricamente neutri. Gli elettrroliyi anno una

distribuzione differente tra :

-LIQUIDÒ INTRACELLULARE predominanza di ioni K FOSFATI E PROTEINE

- LIQUIDO EXTRACELLULA predominanza tra ioni Na e Cl

Gli elettroliti hanno la funzione di:

- Regolare equilibrio acido-base

- Mantenimento dell’equilibrio idroelettrico

- Trasmissione degli impulsi nervosi

- Concentrazione muscolare

- Attività contrattile del miocardio

I non elettroliti sono sostanze poste in acqua che non si dissociano in ioni , non vengono

disciolte in acqua ma disperse in COLLOIDI questi sono misurati in mg/dL o g/dL. Questo

hanno la funzione di :

- Fornire alle cellule un continuo apporto di nutrienti quindi funzione metaboliche ,

produrre energia

I comportamenti idrici formati da anioni e cationi , i più presenti SODIO presente più nel

liquido interstiziale e POTASSIO nel liquido intracellulare.

La dinamica dei comprartimenti idrici dell’organismo è legata da alcuni fenomeni:

- EQUILIBRIO DI GIBBS-DONNAN si stabilisce in due fasi separate da una membrana

permeabile al solvente e a piccoli ioni , ma impermeabile agli ioni colloidali, secondo

gradiente di conentrazione , all’equilibrio i prodotti delle concentrazioni degli ioni

diffusibili aventi segno opposto sono uguali ai due lati della membrana , le proteine

intracellulari attraggono cationi diffusibili e respingolo anioni diffusibili

- OSMOSI E PRESSIONE OSMOTICA è il trasporto di acqua attraverso una membrana

semipermanente che separa due soluzioni con differente concentrazione di soluti,

l’acqua passa da una soluzione a minor concentrazione a una a maggiore

concentrazione , la pressione necessaria per arrestare il fllusso è pressione osmotica,

l’eccesso di acqua penetra nella soluzione e crea una pressione idrostatica. L’unità di

misura della pressione osmotica è atmosfera o mmHg, la pressione osmotica è

l’altezza della colonna di liquido.

- MECCANISMI OMEOSTATICI DI REGOLAZIONE DEL VOLUME questi agiscono sul

volume dei fluidi corporei sono assunzione di acqua , escrezione renale di acqua e

ipotalamo (ex. Sete si beve e il rene invece conserva acqua e poi la elimina)

- MISURA DELLA CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI nelle soluzioni chimiche

parliamo di EQUIVALENTE o NORMALITÀ peso devono di uno ione, la MOLE unità di

misura del SI ovvero il peso degli equivalenti per esempio : SODIO=peso atomico 23g 1

mole è 23g e un equivalente è 23g, invece il CALCIO =peso atomico 40g una mole è

40g ma un trivalente è 40/2=20g. Per quanto riguarda i fluidi corporei parliamo di

OSMOLARITA per 1 litro di soluzione E OSMOLALITA’ per 1 kg di solvente ,ovvero il

numero di osmosi per litro di soluzione , la misura più precisa è il kg, una OSMOLE è il

numero di particelle che contribuiscono alla pressione osmotica della soluzione. Altro

concetto è la TONICITA’ ovvero la misura comparativa della pressione osmotica di due

soluzioni separate da una membrana semi permeabile , la tonicità dipende dai soluti

che non possono superare la membrana poiché solo questi esercitano una pressione

osmotica, OSMOLI INATTIVE= OSMOLARITA particelle diffusibili non esercitano una

forza osmotica , OSMOLI ATTIVE=TONICITA particelle non diffusibili esercitano una

forza osmotica per movimento dell’acqua.

Qualsiasi processo che gli organismi viventi usano per mantenere le loro condizioni stabili per

la loro sopravvivenza , in condizioni normali i meccanismi assicurano un bilancio neutro di

fluidi , in stato di malattia c’è un definì e una somministrazione di FLUIDI ENDOVENOSI, UNA

SOLUZIONE INFUSIONALE può essere :

- IPOTONICA <280 mOsm/kg

- ISOTONICA 280-300 mOsm/kg

- IPERTONICA >300 mOsm/kg

La fluido terapia ha effetti sui globuli rossi, se una soluzione è ipertonica avviene il

reggrinzimento e la morte cellulare, in normotonica c’è scambio di acqua , nelle soluzioni

ipotoniche avviene il rigonfiamento e la lisi cellulare.

MEMBRANA CELLULARE E CITOPLASMA

La membrana cellulare o plasmatica circonda il citoplasma costituito da molecole e

organelli, ha uno spessore di 7/10 nanometri, le due facce di una membrana sono

assimmetriche e differiscono per composizione lipidica e proteica, queste inducono la

PLASTICITÀ. All’interno della membrana troviamo il citoplasma ovvero un liquido chiaro nel

quale ci sono gli organelli. La membrana cellulare è comporta da proteine lipidi e glucidi , ed

ha una organizzazione precisa:

- DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO struttura portante della membrana , impermeabile e

sufficientemente fluida da consentire lo scorrimento laterale delle proteine

- PROTEINE INTRINSECHE ED ESTRINSECHE , quelle intrinseche sono ancorate ai lipidi

tra queste ci sono le proteine tras membrana fondamentali per la comunicazione

,quelle estrinseche sono associate alla membrana ma non ne fanno parte

- GLICOLIPIDI E GLICOPROTEINE per riconoscimento e comunicazione

Le funzioni di questa membrana sono:

- Barriera selettiva per mantenere all’interno della cellula le sue componenti

- Contiene i sistemi enzimatici per le proteine

- Contiene sistemi di trasporto sempre per proteine

- Contiene siti specifici di riconoscimento permettendo scambi di informazioni

Le proteine INTRINSECHE o integrali si dissociano solo dopo trattamenti drastici e possono

rapidamente diffondere o ruotare sull’asse perpendicolare, hanno tre consumazioni:

- MONOPASSO che attraversano il doppio strato una sola volta

- MULTIPASSO attraversa il doppio strato più volte

- MONOTOPICHE associate a un solo lato della membrana

Le proteine ESTRINSECHE o periferiche si dissociano facilmente e non contengono lipidi ,

sono solubili in acqua e sono associate menìdiante interazioni elettrostatiche deboli.

In generale le proteine hanno la funzione di:

- PROTEINE DEI PORI la loro apertura conferisce criteri selettività e sono dotate di

cariche elettriche

- PROTEINE CARRIER legano il soluto e lo trasportano da un lato della membrana

all’altro

- PROTEINE TRASPORTATRICI catalizzano specifiche reazioni e sono proteine integrali di

membrana

- PROTEINE ENZIMATICHE catalizzano processi biologici

- PROTEINE STRUTTURALI stabilizzano la membrana e di adesione alle cellule vicine

- PROTEINE RECETTORIALI per ormoni neurotrasmettitori e farmaci

Il doppio strato di lipidi è composto per la maggior parte di fosfolipidi una molecola anfipatica

in parte da colesterolo , sono costituite da una testa apolare e una coda polare , questo strato

si definisce BILAYER LIPIDICO , conferisce stabilità fluidità e assimmetria.

Le membrane sono plastiche e si deformano continuamente , le proteine si comportano

come se galleggiassero nello strato di lipidi. Fatte in un modello a MOSAICO FLUIDO proteine

e lipidi stabilizzate da interazioni idrofobiche e interazioni elettrostatiche.

La membrana cellulare è costituita anche da glucidi che costituiscono il GLICOCALICE è un

rivestimento formato dai carboidrati dei glicoproteine e proteocglicani localizzati sul lato

esterno della membrana plasmatica formata da GLICOLIPIDI nello strato esterno,

GLICOPROTEINE proteine che legano piccoli oligosaccaridi abbondanti nella membrana

plamsatica , e da PROTEOGLICANI che hanno una o più catene lunghe. Questi hanno la

funzione di:

- Stabilità della membrana

- Inibizione delle proteostasi extracellulari

- Conformazione tridimensionale

- Siti di riconoscimento

RIPETI ORGANELLI CELLULARI

Le cellule sono uniti tra loro tramite GIUNZIONI CELLULARI e sono una specializzazione della

superficie della cellula che si trovano nei punti di contatto sia tra cellule che tra cellula e

matrice extracellulare, e sono GIUNZIONI STRETTE, GIUNZIONI COMUNICANTI e

DESMOSOMI.

TRASPORTO TRASMEMBRANA

Tra membrana si comunica tramite TRASPORTO TRAS MEMBRANA che avviene in tutte le

membrane biologiche queste sono selettivamente permeabili e permettono il passaggio di

alcune molecole , tutte le proteine di trasporto sono proteine integrali di membrana. Il

trasporto può essere di due tipi e ha bisogno di uno stimolo energetico, può essere quindi:

- PASSIVO procede in direzione dei gradienti

- ATTIVO avviene contro gradiente di concentrazione ed elettrico

Durante il trasporto passano GAS, PICCOLE MOLECOLE POLARI , MOLECOLE SOLUBILI NEI

LIPIDI, GROSSE MOLECOLE POLARI e IONI.

Il trasporto trasmembrana si distingue in tre tipi:

- UNIPORTO consente il passaggio di un solo ione o molecola

- SIMPORTO consente il passaggio contemporanea nella stessa direzione di due o più

molecole ex) il carrier secondo gradiente di sodio nella cellula contemporaneamente a

una molecola di glucosio contro gradiente nella cellula

- ANTIPORTO consente il passaggio in direzione opposte di più molecole differenti , una

delle due sostanze si muove secondo gradiente a bassa concentrazione , questo

genera energia necessaria per il trasporto dell’altro soluto contro gradiente

Le proteine di trasporto di membrana sono quella canale , carrier e trasportatrici ed hanno il

compito di trasportare ioni o molecole specifiche all’interno o all’esterno e permettono di

mantenere costante l’ambiente interno della cellula.

Le proteine canale creano dei canali ionici passivi che sono sempre aperti , e attivi che

consentono l’apertura e la chiusura regolate da stimoli specifici di natura elettrica , chimica o

meccanica , quelli attivi possono essere voltaggio dipendenti in cui l’apertura dipendono dal

valore del potenziale elettrico , ligando dipendenti quindi consentono l’apertura per il legame

di una sostanza chimica , dipendenti da deformazione meccanica qui l’apertura dipende da

stimoli di distensione o stiramento.

Le proteine trasportatrici consumano molta energia costituiscono un gruppo particolare di

carrier non guidati dalla diffusione usano energia dall’ATP. Il trasporto attivo riguarda

molecole , sostanze tossiche eliminate dalla cellula , e ioni.

Le proteine ricettoriali invece sono costituite da tre parti:

- PORZIONE EXTRACELLULARE situata fuori dalla cellula e ha la funzione di legare il

ligando

- PORZIONE TRASMEMBRANA ad alfa elica costituita da amminoacidi idrofobici

- PORZIONE INTRACELLULARE costituita da amminoacidi idrofili che interagisce con

l’interno della cellula

I recettori di queste proteine in base all’organismo si distinguono in:

- RECETTORI IONOTROPICI i più rapidi che permettono il passaggio di ioni e convertono

i segnali chimici in segnali elettrici a livello di neuroni e cellule muscolari

- RECETTORI METABOTROPICI accoppiati a proteine e rispondono all’arrivo di ligando

eextracellulari attivando una cascata di processi metabolici , la proteina attiva i canali

ionici e si producono dei secondi messaggeri e il rilascio di calcio che innescano delle

reazioni intracellulari che inducono la risposta cellulare

I principali esempi di trasporto PASSIVO sono:

- DIFFUSIONE le sostanze disciolte in acqua o in qualsiasi solvente si spostano secondo

gradiente di concentrazione , legata alla presenza di proteine canale, la diffusione

dipende quindi dal gradiente , dalla dimensione delle particelle , spessore della

membrana da attraversare e da proteine canale, come per esempio a livello dei

polmoni e dei tessuti

- DIFFUSIONE FACILITATA legata alla presenza di proteine carrier della membrana

plasmatica , grazie alle acqua porine che permettono il passaggio rapido dell’acqua , e

il GLUCOSIO che aumenta la permeabilità

- OSMOSI è il trasporto di acqua attraverso una membrana semipermeabile che spara

due soluzioni con differente concentrazione di soluto

- FILTRAZIONE e ASSORBIMENTO forme di trasporto passivo in cui a differenza di

pressione idrostatica avviene il passaggio , a livello capillare avvengono questi due

meccanismi, la filtrazione in flusso in uscito , e assorbimento nel flusso in entrata

Il TRASPORTO ATTIVO può essere :

- PRIMARIO quindi avviene contro gradiente di concentrazione con consumo di ATP

- SECONDARIO mediato da proteine trasmembrana

Il trasporto attivo può avvenire per:

- ESOCITOSI trasporto di grandi molecole al di fuori della cellula , le molecole vengono

rilasciate direttamente in circolo o racchiuse in vescicole che si fondono con la

membrana cellulare , meccanismo per il quale anche le ghiandole rilasciano in loro

secreto

- ENDOCITOSI è caratterizzata da due aspetti la FAGOCITOSI ovvero l’inclusione di

molecole solide da parte di una cellula , e la PINOCITOSI che è un processo che

prevede il trasporto all’interno della cellula , ovvero l’assunzione non specifica di

piccole quantità di fluido e delle sostanze in esso disciolte

Questo avviene grazie a POMPE IONICHE come:

- H o K ATPasi la pompa idrogeno potassio ha il ruolo di pompa protonica principale

responsabile dell’acidità del secreto gastrico

- Ca ATPasi la pompa calcio induce il trasporto attivo primario , mantiene basse le

concentrazioni di calcio e introduce calcio nel RE e mitocondrio

- Na /k ATPasi meccanismo di azione della sodio potassio è presente sulla membrana

plasmatica di tutte le cellule genera corrente ionica in uscita , va per

cotrasporto,questa genera il potenziale di azione di cellule nervose e muscolari , e

mantiene il gradiente del sodio , hanno recettori per farmaci , aldosterone , ormoni

tiroidei e insulina.

2.FISIOLOGIA DELLA CELLULA

Il POTENZIALE DI MEMBRANA oserei anche POTENZIALE A RIPOSO è la differenza di energia

potenziale elettrica tra il versante interno e il versante esterno della membrana cellulare

ovvero la tensione elettrica misurabile in una cellula usando il voltmetro , la membrana è

polaizzata con la differenza di potenziale elettrico misurabile tra il citosol e lo spazio

extracellulare , è misurabile in millivolt. Tutte le cellule di un organismo hanno un potenziale

di membrana , nelle cellule nervose a riposo è di -70 mV e nelle cellule muscolari -90 mV, la

separazione di cariche avviene solo a lati della membrana , e la soluzione intra ed extra

cellulare sono neutre. Il potenziale di membrana a riposo si modifica e ritorna allo stato di

riposo , consente la regolazione dei processi del trasporto di ioni molecole e acqua.il

potenziale di membrana è l’espressione di una differenza di concentrazione di ioni sui due lati

della membrana cellulare prodotta da:

- Trasporto attivo delle pompe ioniche per esempio quella sodio potassio

- Potenziale di diffusione , permeabilità

- Equilibrio di fonda donnan

Infatti prima la pompa ionica mantiene una differenza di concentrazione continua tra interno

ed esterno , si crea un flusso continuo di ioni Na verso l’interno e ioni K verso l’esterno, dopo

di che la permeabilità della membrana è la capacità di diffusione degli ioni attraverso i canali

e dipende dalla quantità di questi, i prodotti delle concentrazioni degli ioni diffusibili aventi

segno opposto sono uguali sui due lati della membrana , le cariche si equivalgono e i due

compartimenti sono elettricamente neutri.

Sugli ioni presenti sui due lati della membrana agiscono due forze:

- GRADIENTE