Riassunto esame Fisiologia, Prof. Masala Carla, libro consigliato Fisiologia ., D.U. Silverthorn – VIII edizione – Pearson

Cellule e tessuti

Il corpo umano è articolato in tre principali cavità: la cavità cranica, comunemente nota come cranio, la cavità toracica, anche denominata torace, e la cavità addomino-pelvica, come illustrato nella figura 3.1a. Queste cavità sono separate tra loro mediante ossa e tessuti, e sono rivestite da membrane tissutali.

Oltre a queste cavità, esistono vari compartimenti anatomici distinti, riempiti di liquido. Il sistema circolatorio, composto dai vasi sanguigni e dal cuore, forma un particolare compartimento. Inoltre, gli organi cavi, come cuore, polmoni, vasi sanguigni e intestino, definiscono ulteriori compartimenti all'interno del corpo. L'interno di ogni organo cavo è chiamato "lume" (o "lumen"), che può essere completamente o parzialmente riempito d'aria o liquido. Ad esempio, il lume dei vasi sanguigni è occupato da un fluido noto come sangue.

Compartimenti liquidi del corpo

Se consideriamo l'insieme delle cellule del corpo come un'unica entità, è possibile suddividere il corpo in due ampi compartimenti liquidi:

• Il liquido extracellulare (LEC), situato all'esterno delle cellule.
• Il liquido intracellulare (LIC), localizzato all'interno delle cellule.

La membrana cellulare funge da barriera tra il LEC e il LIC. Il liquido extracellulare può essere ulteriormente suddiviso in plasma, la componente liquida del sangue, e liquido interstiziale, che circonda molte cellule del corpo.

Peculiarità dei compartimenti

Nel nostro organismo, identifichiamo tre compartimenti principali caratterizzati da diverse peculiarità. L'acqua costituisce il principale componente del nostro organismo, con 28 litri nel liquido intracellulare e 14 litri nel liquido extracellulare. Nel liquido cellulare, il 25% dell'acqua si trova nel plasma, mentre il 75% è presente nel liquido interstiziale.

La presenza di proteine è predominante nel liquido intracellulare e nel plasma, ma assente nel liquido interstiziale. Nel liquido intracellulare, la presenza di sodio è minima, mentre è più elevata nel liquido interstiziale e nel plasma, cioè al di fuori delle cellule. Al contrario, la concentrazione di potassio all'interno delle cellule è notevolmente alta, ma è significativamente bassa nel liquido interstiziale e nel plasma.

Membrana plasmatica

La membrana plasmatica costituisce una barriera selettiva che separa l’ambiente interno dall’ambiente esterno.

Funzioni

• Isolamento fisico: La membrana cellulare funge da barriera fisica, separando il liquido intracellulare all'interno della cellula dal liquido extracellulare circostante.
• Regolazione degli scambi con l'ambiente: La membrana cellulare controlla l'ingresso di ioni e nutrienti nella cellula, la rimozione dei cataboliti e il rilascio di prodotti dalla cellula.
• Comunicazione tra la cellula e il suo ambiente: Le proteine presenti nella membrana cellulare consentono alla cellula di riconoscere segnali provenienti da molecole o variazioni nell'ambiente esterno, facilitando una risposta adeguata. Eventuali alterazioni della membrana cellulare possono influenzare le attività cellulari.
• Supporto strutturale: Alcune proteine della membrana cellulare sono ancorate al citoscheletro, la struttura di supporto interna della cellula, contribuendo a mantenerne la forma. Inoltre, le proteine di membrana formano giunzioni specializzate tra cellule adiacenti o tra le cellule e la matrice extracellulare, costituita da materiale sintetizzato e secreto dalle cellule. Queste giunzioni, sia cellula-cellula che cellula-matrice, stabilizzano la struttura dei tessuti.
• Trasporto di sostanze: La membrana cellulare, costituita da un doppio strato fosfolipidico, regola il passaggio di sostanze dentro e fuori dalla cellula.
• Comunicazione cellulare: Le cellule comunicano attraverso messaggeri chimici come ormoni, sostanze paracrine (che agiscono nelle immediate vicinanze), neurotrasmettitori, e altri.
• Giunzioni cellulari: La membrana di una cellula forma giunzioni con la membrana delle cellule adiacenti e con la matrice extracellulare della stessa cellula, contribuendo alla coesione e stabilità dei tessuti.

Composizione chimica dei liquidi extracellulare e intracellulare

La proporzione tra lipidi e proteine nelle membrane varia notevolmente a seconda dell'origine della membrana stessa. In generale, la quantità di proteine nella membrana cellulare è direttamente correlata alla sua attività metabolica; in altre parole, le membrane più metabolicamente attive tendono ad avere una maggiore presenza di proteine. Ad esempio, la membrana mitocondriale interna, che contiene gli enzimi responsabili della produzione di ATP, è costituita per circa tre quarti da proteine.

La componente glucidica, legata ai fosfolipidi, forma i glicolipidi e le glicoproteine che conferiscono stabilità strutturale alla membrana. In effetti, la forma della cellula è determinata in gran parte dalla membrana plasmatica. Le glicoproteine e i glicolipidi svolgono un ruolo cruciale anche nell'identificazione cellulare, contribuendo al complesso di istocompatibilità. Questo complesso è in grado di distinguere tra cellule "self" (prodotte dal nostro organismo) e "non-self" (che provengono da fonti esterne), svolgendo un ruolo fondamentale nei processi di riconoscimento e difesa dell'organismo.

Modello a mosaico fluido

I fosfolipidi, costituenti fondamentali delle membrane biologiche, sono capaci di spostarsi lungo il loro foglietto, così come le proteine, seppur con movimenti più lenti, possono migrare e muoversi all'interno di questo mosaico fluido, specialmente a temperatura corporea.

Le membrane biologiche sono principalmente composte da fosfolipidi organizzati in un doppio strato. In questa disposizione, le "teste" contenenti gruppi fosfato, idrofile, si trovano sulla superficie esterna della membrana, mentre le "code" lipidiche idrofobiche sono collocate all'interno, al centro della membrana. La membrana cellulare è inoltre arricchita da molecole proteiche, con presenza di glicoproteine e glicolipidi sulla superficie extracellulare. Tutte le membrane cellulari presentano uno spessore relativamente uniforme, approssimativamente di 8 nm.

Le teste polari dei fosfolipidi sono orientate nel versante liquido, sia intra che extracellulare, mentre le code idrofobiche, formate da catene carboniose, sono associate tra loro e evitano il contatto con l'acqua.

Il colesterolo, con la sua struttura ad anello ingombrante, è situato tra le code dei fosfolipidi, limitandone il movimento. Le molecole di colesterolo sono anfipatiche, con una testa polare rappresentata dall'ossidrile dell'anello, mentre il resto dell'anello è idrofobico. Questo contribuisce a rendere la membrana...