Domande aperte esame Fisiologia umana

FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

Fisiologia umana

Domande e risposte ordinate secondo la sequenza degli appunti di Fisiologia

Ordine di riferimento: domande da appunti, da “Omeostasi e meccanismi omeostatici” a “Sonno e

veglia”. Totale attuale: 473 domande/quiz.

Indice degli argomenti

1. Omeostasi e meccanismi omeostatici — 11 domande

2. Membrana plasmatica e trasporti — 14 domande

3. Potenziale di membrana — 20 domande

4. Potenziali graduati e potenziale d’azione — 19 domande

5. Le sinapsi — 35 domande

6. Fisiologia muscolare — 17 domande

7. Meccanica muscolare — 6 domande

8. Metabolismo muscolare — 5 domande

9. Muscolo liscio — 2 domande

10. Muscolo cardiaco — 16 domande

11. Meccanica cardiaca — 19 domande

12. Sistema cardiovascolare — 22 domande

13. Sangue — 14 domande

14. Sistema respiratorio — 36 domande

15. Sistema renale — 44 domande

16. Sistema digestivo — 20 domande

17. Sistema endocrino — 79 domande

18. Gonadi — 30 domande

19. Sistema nervoso — 15 domande

20. Sistema sensitivo — 4 domande

21. Visione — 8 domande

22. Udito e sistema vestibolare — 6 domande

23. Gusto — nessuna domanda raccolta

24. Olfatto — 1 domanda

25. Dolore — 2 domande

26. Processi corticali — nessuna domanda raccolta

27. Sistema motorio — 12 domande

28. Cervelletto e gangli della base — 1 domanda

29. Sonno e veglia — 18 domande

1. Omeostasi e meccanismi omeostatici

Domanda — Elenca i componenti dei circuiti omeostatici.

Risposta corretta

Un circuito omeostatico comprende: una variabile regolata; un sensore/recettore che rileva

la variazione; una via afferente; un centro integratore che confronta il segnale con il valore di

riferimento; una via efferente; uno o più effettori; e una risposta che modifica la variabile.

Nella maggior parte dei casi la risposta opera mediante feedback negativo.

Pagina 1 FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

Domanda — I compartimenti fluidi dell’organismo sono in equilibrio osmotico?

Risposta corretta

In condizioni stazionarie il liquido intracellulare e quello extracellulare sono praticamente in

equilibrio osmotico, perché l’acqua attraversa facilmente le membrane cellulari. La loro

osmolarità è quindi molto simile, in genere circa 285-295 mOsm/kg H2O. Se compare una

differenza osmotica, l’acqua si sposta finché l’equilibrio viene ristabilito.

Domanda — I compartimenti fluidi dell’organismo sono in equilibrio chimico?

Risposta corretta

No. Liquido intracellulare ed extracellulare hanno osmolarità simile ma composizione

chimica diversa. Nel liquido extracellulare prevalgono Na+ e Cl-, mentre nel liquido

intracellulare sono più abbondanti K+, fosfati e proteine anioniche. I gradienti vengono

mantenuti da membrane selettivamente permeabili e sistemi di trasporto come la Na+/K+-

ATPasi.

Domanda — Cosa si intende per meccanismo a feedback negativo? Fate un esempio.

Risposta corretta

Nel feedback negativo la risposta del sistema si oppone alla variazione iniziale della variabile

regolata, riportandola verso il valore di riferimento. Per esempio, un aumento della glicemia

stimola la secrezione di insulina, che favorisce l’ingresso e l’immagazzinamento del glucosio

e tende così a ridurre la glicemia.

Domanda — Che cos’è la fisiologia e perché viene definita una materia di sintesi?

Risposta corretta/rivista

La fisiologia studia le funzioni degli esseri viventi e collega cellule, tessuti, organi e sistemi. È

una materia di sintesi perché non basta sapere la nozione, ma bisogna capire come una

funzione dipenda dall’interazione tra più apparati.

Domanda — Che cosa si intende per omeostasi e perché è fondamentale?

Risposta corretta/rivista

L’omeostasi è il mantenimento di un ambiente interno relativamente stabile. È essenziale

perché le cellule possono sopravvivere solo se variabili come temperatura, liquidi, glucosio,

ossigeno e pH restano entro limiti fisiologici.

Domanda — Come funzionano i sistemi di regolazione omeostatica?

Risposta corretta/rivista

Possono essere locali, cioè interni a un organo, oppure sistemici, controllati da sistema

nervoso ed endocrino. Il feedback negativo riporta la variabile verso la normalità, mentre il

feedback positivo amplifica la risposta.

Domanda — Qual è il concetto finale che collega tutti gli apparati studiati?

Risposta corretta/rivista

Il concetto centrale è l’omeostasi: ogni apparato svolge una funzione specifica, ma nessuno

lavora da solo. Sistema nervoso, endocrino, cardiovascolare, respiratorio, renale, digerente e

riproduttivo cooperano per mantenere stabile l’ambiente interno e permettere sopravvivenza

e riproduzione.

Domanda — Qual è la conclusione generale degli appunti di fisiologia?

Risposta corretta/rivista

La fisiologia studia come l’organismo mantiene l’equilibrio interno attraverso sistemi

integrati. Ogni funzione — nervosa, endocrina, cardiaca, respiratoria, renale, digestiva,

muscolare e riproduttiva — contribuisce all’omeostasi, cioè alla sopravvivenza dell’individuo.

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Pagina 2 FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

Domanda — Il liquido extracellulare differisce da quello intracellulare in quanto

Risposta corretta

ha volume minore

Domanda — Avendo sodio 120 mM e glucosio 60 mM che tipo di soluzione è

Risposta corretta

Se si intende NaCl 120 mM + glucosio 60 mM: circa 300 mOsm, quindi iso-osmotica; la

tonicità dipende dalla permeabilità del glucosio e dal riferimento. Voce ambigua.

2. Membrana plasmatica e trasporti

Domanda — Inibizione e saturazione influenzano la cinetica di quali meccanismi di

attraversamento della membrana?

Risposta corretta

Saturazione e competizione sono caratteristiche tipiche dei trasporti mediati da proteine

carrier, perché il numero di trasportatori è finito. Perciò interessano la diffusione facilitata e i

trasporti attivi carrier-mediati. La diffusione semplice attraverso il doppio strato lipidico,

invece, non presenta una saturazione dovuta a un numero limitato di trasportatori.

Domanda — Durante il processo di esocitosi le sostanze attraversano la membrana

cellulare?

Risposta corretta

Non attraversano direttamente il doppio strato lipidico. Le sostanze sono contenute in

vescicole intracellulari; la membrana della vescicola si fonde con la membrana plasmatica e

il contenuto viene liberato all’esterno. L’esocitosi è quindi un trasporto vescicolare che

consente la secrezione di molecole anche molto grandi o idrofile.

Domanda — Qual è il ruolo della membrana plasmatica nella fisiologia cellulare?

Risposta corretta/rivista

La membrana separa ambiente intra- ed extracellulare e regola gli scambi. Non è solo un

doppio strato lipidico, ma contiene proteine, canali, trasportatori, colesterolo e giunzioni che

determinano proprietà diverse nei vari tessuti.

Domanda — Quali sono i principali meccanismi di trasporto attraverso la membrana?

Risposta corretta/rivista

I principali meccanismi sono: diffusione semplice attraverso il doppio strato lipidico;

diffusione attraverso canali; diffusione facilitata mediata da carrier; osmosi; trasporto attivo

primario, che usa direttamente ATP (per esempio la Na+/K+-ATPasi); trasporto attivo

secondario, che sfrutta il gradiente di un altro soluto tramite simporti o antiporti; trasporto

vescicolare mediante endocitosi ed esocitosi.

Domande aggiunte dal file “Domande fisiologia umana - risposte controllate”

Domanda — pH intracellulare

Risposta corretta

7,1

Domanda — pH extracellulare

Risposta corretta

7,4

Domanda — Che cos’è la connessina

Risposta corretta

La connessina e una proteina transmembrana. Sei connessine si assemblano a formare un

connessone (emicanale); due connessoni di cellule adiacenti formano una gap junction, che

permette il passaggio diretto di ioni e piccole molecole tra le cellule.

Pagina 3 FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

Domanda — Spessore della membrana

Risposta corretta

La membrana plasmatica ha uno spessore tipico dell'ordine di circa 7-10 nm. Il valore

dipende dal metodo di misura e dalla composizione della membrana; non esiste una regola

generale per cui sia 8 nm nel globulo rosso e 10 nm in tutte le altre cellule.

Domanda — Citoscheletro è costituito da

Risposta corretta

Il citoscheletro comprende tre sistemi principali: microfilamenti di actina, filamenti intermedi

e microtubuli.

Domanda — Il doppio strato fosfolipidico è impermeabile a

Risposta corretta

Il doppio strato fosfolipidico e praticamente impermeabile agli ioni e molto poco permeabile

alle molecole polari grandi. Piccole molecole polari non cariche, come l'acqua, possono

attraversarlo in misura limitata; nelle cellule l'acqua passa soprattutto attraverso le

acquaporine.

Domanda — Velocità dei canali ionici

Risposta corretta

10^6/10^8 ioni/secondo

Domanda — Caratteristiche della membrana nucleare

Risposta corretta

fori di grandi dimensioni, doppio strato fosfolipidico, continuità con il RER

Domanda — Cos’è la probabilità di apertura di un canale ionico

Risposta corretta

La probabilità di apertura (P_o) e la probabilità che, in determinate condizioni di voltaggio,

ligando o stimolo, un canale si trovi nello stato aperto e conduttivo. In una registrazione

prolungata corrisponde anche alla frazione di tempo trascorsa nello stato aperto.

Domanda — Quali sono le subunità maggiore e minore dei ribosomi?

Risposta corretta

Nei procarioti il ribosoma 70S e formato da una subunità 50S e una 30S; negli eucarioti il

ribosoma citosolico 80S e formato da una subunità 60S e una 40S. La S indica l'unità

Svedberg, cioè il coefficiente di sedimentazione, non il peso molecolare.

3. Potenziale di membrana

Domanda — Potenziale di equilibrio di un ione, potenziale di membrana a riposo e perchè

esso è più vicino al potassio

Risposta

Il potenziale di equilibrio di uno ione e il valore di potenziale al quale la forza chimica e quella

elettrica sullo ione si bilanciano; si calcola con l'equazione di Nernst. In un neurone tipico EK

e circa -90/-95 mV, mentre ENa e circa +60 mV. Il potenziale di riposo e in genere circa -70 mV

ed e più vicino a EK perché a riposo la membrana e molto più permeabile al K+ che al Na+. La

Na+/K+-ATPasi mantiene i gradienti ionici e contribuisce solo in piccola parte direttamente al

potenziale.

Domanda — Che cosa si intende per potenziale di riposo?

Risposta corretta

Il potenziale di membrana a riposo è la differenza di potenziale elettrico tra interno ed esterno

della cellula quando non sta generando un segnale. Nei neuroni è in genere circa -70 mV.

Pagina 4 FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

Deriva dai gradienti ionici, dalla permeabilità selettiva della membrana - soprattutto al K+ a

riposo - e dal mantenimento dei gradienti operato dalla pompa Na+/K+-ATPasi.

Domanda — Che cosa permette di calcolare l’equazione di Nernst?

Risposta corretta

L’equazione di Nernst calcola il potenziale di equilibrio elettrochimico di un singolo ione, cioè

il valore di potenziale di membrana al quale la forza elettrica e quella chimica che agiscono

su quello ione si bilanciano e non vi è flusso netto dello ione attraverso la membrana.

Domanda — Quali sono i principali fattori che determinano il potenziale di riposo della

membrana cellulare?

Risposta corretta

Sono fondamentali i gradienti di concentrazione degli ioni, la diversa permeabilità della

membrana ai vari ioni e la presenza di anioni intracellulari non diffusibili. A riposo la

permeabilità al K+ è molto maggiore di quella al Na+, perciò il potenziale è vicino al potenziale

di equilibrio del K+. La Na+/K+-ATPasi mantiene nel tempo i gradienti di Na+ e K+ e

contribuisce direttamente con un piccolo effetto elettrogenico.

Domanda — Quale ione è maggiormente responsabile del potenziale di membrana a

riposo?

Risposta corretta

Il K+ è l’ione che contribuisce maggiormente al potenziale di riposo nella maggior parte delle

cellule eccitabili, perché a riposo la membrana possiede una permeabilità molto elevata al

K+ attraverso canali leak. Per questo il potenziale di membrana si avvicina al potenziale di

equilibrio del K+.

Domanda — Descrivete il meccanismo d’azione della pompa sodio/potassio e l’effetto

che produce sul potenziale di membrana.

Risposta corretta

La Na+/K+-ATPasi usa l’energia di una molecola di ATP per espellere 3 Na+ dalla cellula e far

entrare 2 K+ contro i rispettivi gradienti. Mantiene quindi elevato il Na+ extracellulare e il K+

intracellulare, gradienti indispensabili per il potenziale di riposo e per molti trasporti

secondari. Poiché espelle una carica positiva netta per ciclo, è elettrogenica e rende l’interno

della cellula leggermente più negativo.

Domanda — L’equazione di Nernst permette di misurare il potenziale di membrana?

Risposta corretta

Non il potenziale di membrana complessivo quando più ioni sono permeanti. L’equazione di

Nernst calcola il potenziale di equilibrio di un singolo ione. Per stimare il potenziale di

membrana considerando contemporaneamente più ioni e le rispettive permeabilità si usa

l’equazione di Goldman-Hodgkin-Katz.

Domanda — Da cosa dipende il potenziale di membrana?

Risposta corretta/rivista

Dipende dalla diversa distribuzione degli ioni e dalla permeabilità selettiva della membrana,

soprattutto al K⁺ e al Na⁺. La pompa Na/K mantiene i gradienti, mentre i canali ionici

determinano le variazioni elettriche.

Quiz a scelta multipla

Opzioni riportate come nel materiale originale; non viene aggiunta una chiave di risposta se non

era già presente.

9. Il potenziale di membrana a riposo è più vicino al potenziale di equilibrio del K⁺ perché:

A. La membrana a riposo è più permeabile al K⁺

Pagina 5 FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

B. La membrana a riposo è più permeabile al Na⁺

C. Il K⁺ non attraversa mai la membrana

D. La pompa Na⁺/K⁺ funziona solo durante il potenziale d’azione

Domande aggiunte dal file “Domande fisiologia umana - risposte controllate”

Domanda — L’equazione di GHK relaziona il potenziale di membrana con

Risposta corretta

L'equazione di Goldman-Hodgkin-Katz mette in relazione il potenziale di membrana con le

concentrazioni intra- ed extracellulari di più ioni e con le loro permeabilità relative.

Domanda — Concentrazioni intra/extra cellulari

Risposta corretta

Valori intracellulari/extracellulari indicativi per molte cellule di mammifero: Na+ circa 10-

15/140-145 mM; K+ circa 120-150/4-5 mM; Cl- circa 5-30/100-120 mM. I valori esatti,

soprattutto del Cl- intracellulare, dipendono dal tipo cellulare.

Domanda — Come può essere modellizzata la membrana cellulare, senza canali

Risposta corretta

Il doppio strato lipidico si comporta principalmente come un condensatore; i canali aperti

introducono conduttanze/resistenze e batterie ioniche.

Domanda — La costante di spazio è direttamente o inversamente proporzionale alla

resistenza di membrana e alla resistenza assiale

Risposta corretta

La costante di spazio aumenta all'aumentare della resistenza di membrana e diminuisce

all'aumentare della resistenza assiale. In forma semplificata: lambda e proporzionale alla

radice quadrata del rapporto tra resistenza di membrana e resistenza assiale.

Domanda — Proprietà elettriche della membrana cellulare

Risposta corretta

Dal punto di vista elettrico il doppio strato lipidico si comporta come un condensatore, con

capacità specifica tipica di circa 1 microF/cm2, mentre i canali ionici forniscono

conduttanze. A riposo la membrana ha una resistenza relativamente elevata e l'interno

cellulare e in genere negativo rispetto all'esterno nelle cellule eccitabili.

Domanda — Conduttanza dei canali ionici

Risposta corretta

La conduttanza e il reciproco della resistenza: G = 1/R. Si misura in siemens (S); per i singoli

canali si usano spesso picosiemens (pS). Per esempio, una conduttanza di 500 pS

corrisponde a una resistenza di circa 2 Gohm.

Domanda — Dal punto di vista elettrico il doppio foglietto fosfolipidico della membrana si

comporta come un dielettrico?

Risposta corretta

Vero

Domanda — Qual è la differenza di potenziale tra matrice e spazio intermembrana mitocondriale?

Risposta corretta

La membrana mitocondriale interna mantiene la matrice negativa rispetto allo spazio

intermembrana, tipicamente di circa -150/-180 mV. Insieme al gradiente di pH, questo

potenziale costituisce la forza proton-motrice utilizzata dall'ATP sintasi.

Domanda — Unità di misura della conduttanza di un canale

Risposta corretta

siemens 1/ohm Pagina 6 FISIOLOGIA • DOMANDE E RISPOSTE PER ARGOMENTO

Domanda — Cos’è la resistenza di membrana passiva (o leak)

Risposta corretta

È la resistenza elettrica della membrana a riposo, determinata soprattutto dai canali leak;

non coincide con la differenza di potenziale.

Domanda — La concentrazione di potassio passa da 4.5mM a 2.5 mM, come cambia il

potenziale di membrana della cellula?

Risposta corretta

Diventa più negativo

Domanda — Qual è il potenziale a riposo

Risp