Paniere Fisiologia umana e dello sport (2026) - Risposte aperte corrette

PANIERE APERTE FISIOLOGIA UMANA DELLO SPORT

LEZIONE 2

Descrivi come la regolazione della temperatura corporea possa essere definito un

maccanismo di regolazione anticipatoria (feedforward).

Oltre ai sistemi di tipo feedback, un altro meccanismo spesso utilizzato

dall’organismo umano è quello basato sulla regolazione anticipatoria

(feedforward), in cui le modifiche delle variabili omeostatiche anticipano il

cambiamento al fine di preparare l’organismo. Il controllo della temperatura

corporea è un buon esempio di un meccanismo anticipatorio. Le cellule

neuronali termosensibili (termocettori) che attivano la regolazione a feedback

della temperatura corporea sono posizionate all’interno del corpo. Oltre a questi

termocettori ne esistono però altri che sono localizzati a livello della cute; la

funzione di questo tipo di termocettori periferici consiste nel monitorare la

temperatura dell’ambiente esterno. Quando la temperatura esterna diminuisce,

queste cellule nervose recettoriali reagiscono prontamente e inviano

informazioni al cervello. A sua volta il cervello reagisce inviando comandi al

sistema circolatorio e ai muscoli per ridurre la dispersione e aumentare la

produzione di calore. Mediante questo meccanismo le risposte di

compensazione termoregolatoria vengono attivate in anticipo rispetto alla

diminuzione della temperatura corporea interna.

Cosa si intende per sistemi ad azione retroattiva?

I meccanismi di termoregolazione rappresentano un tipico esempio di sistema di

regolazione retroattiva negativa (feedback negativo) in cui un aumento o una

diminuzione della variabile oggetto di regolazione induce risposte che tendono a

opporsi alla variazione stessa. La diminuzione della temperatura corporea

induce la comparsa di brividi la cui conseguenza principale è la produzione di

calore necessario per riportare la temperatura corporea al suo valore iniziale.

Cosa si intende per sistemi a regolazione anticipatoria?

Oltre ai sistemi di tipo feedback, un altro meccanismo spesso utilizzato

dall’organismo umano è quello basato sulla regolazione anticipatoria

(feedforward), in cui le modifiche delle variabili omeostatiche anticipano il

cambiamento al fine di preparare l’organismo. Il controllo della temperatura

corporea è un buon esempio di un meccanismo anticipatorio.

Spiega cos'è il concetto di omeostasi in relazione alla regolazione della temperatura

corporea

Originalmente l’omeostasi fu definita una condizione di stabilità delle variabili fisiologiche

come quelle appena descritte, tuttavia questa semplice definizione non è esaustiva di che cosa

sia in realtà l’omeostasi. La realtà è infatti assai complessa in quanto non esiste una variabile

fisiologica che sia perfettamente costante in un lungo periodo di tempo. L’omeostasi è quindi

da considerarsi come un processo dinamico e non statico.

Consideriamo come esempio la

regolazione della temperatura corporea. Si immagini un soggetto normalmente vestito e in

condizioni di riposo posto in una stanza con temperatura di 20 °C e umidità moderata. La sua

temperatura corporea interna sarà di 37 °C; la presenza di una differenza di temperatura

determinerà una continua dispersione di calore dal soggetto verso l’ambiente. Nonostante la

perdita netta di calore, il nostro soggetto manterrà una temperatura interna costante grazie

alla

presenza delle reazioni chimiche che avvengono all’interno delle cellule del corpo che

producono calore. In queste condizioni sperimentali si può quindi affermare che il calore

prodotto dalle reazioni chimiche è esattamente uguale al calore disperso dal corpo e pertanto

la temperatura corporea rimane costante. Il soggetto è quindi in una condizione di stato

stazionario (steady state), cioè in uno stato in cui la variabile oggetto di interesse– la

temperatura – non è sottoposta a variazioni: tuttavia per mantenere stabile questa variabile al

valore di riferimento è necessario fornire continuamente energia sotto forma di calore.

LEZIONE 4

12. Cosa si intende per ritmo biologico?

Un’importante caratteristica di molte funzioni del corpo umano consiste nella loro ritmicità. Il tipo

più comune di ritmicità è costituito dal ritmo circadiano, il cui ciclo si ripete circa ogni 24 ore.

L’avvicendarsi del ciclo sonno-veglia, la temperatura corporea, le concentrazioni ormonali nel

sangue, l’escrezione di ioni nell’urina e molte altre funzioni sono soggette al ritmo circadiano; una

questione assai importante riguarda quindi l’analisi delle interazioni tra ritmi biologici e processi

omeostatici. I processi ritmici di tipo intrinseco (cioè i ritmi biologici) aggiungono una componente

anticipatoria ai sistemi di controllo omeostatico, costituendo in pratica un sistema di tipo

feedforward senza però la presenza di sistemi recettoriali.

Le risposte omeostatiche basate su un meccanismo a feedback negativo svolgono una funzione di

tipo correttivo; queste risposte vengono infatti attivate dopo che la condizione di stazionarietà

dell’individuo è stata perturbata. Al contrario, i ritmi biologici permettono ai meccanismi

omeostatici di venire velocemente utilizzati ogni volta che è probabile che una certa perturbazione

possa avvenire, prima quindi della perturbazione stessa. Per esempio, in un tipico ciclo di sonno-

veglia, in un individuo la temperatura corporea si innalza prima del risveglio

LEZIONE 5

Cos'è una giunzione di membrana e quali sono le sue principali caratteristiche?

Molte cellule sono fisicamente unite lungo la loro membrana, a moderati intervalli di distanza, grazie a tipi

di giunzioni specializzate, tra cui i desmosomi, le giunzioni occludenti e le giunzioni comunicanti. Queste

giunzioni forniscono un altro eccellente esempio a livello cellulare del principio generale della fisiologia

secondo cui la struttura e la funzione sono correlate.

os'è una membrana cellulare e quali sono le sue principali caratteristiche?

C

Le membrane costituiscono la maggior parte degli elementi strutturati all’interno delle cellule. Nonostante

svolgano una varietà di funzioni importanti per la fisiologia, la loro funzione universale è quella di costituire

una barriera selettiva al passaggio di molecole, permettendo ad alcune molecole di attraversarle ed

escludendone altre. La membrana plasmatica regola il passaggio di sostanze verso l’interno o verso

l’esterno della cellula, mentre le membrane che circondano gli organuli cellulari permettono il movimento

selettivo di sostanze tra gli organuli e il citosol.

Oltre ad agire come barriera selettiva, la membrana plasmatica svolge l’importante funzione di percepire

segnali chimici provenienti da altre cellule, ancorando le cellule a cellule adiacenti o alla matrice

extracellulare costituita da proteine del tessuto connettivo.

LEZIONE 6

Cos'è il citoscheletro? Descrivine le principali caratteristiche e funzioni

Oltre agli organuli delimitati dalla membrana, il citoplasma della maggior parte

delle cellule contiene una varietà di filamenti proteici. Questa rete di filamenti

viene chiamata citoscheletro cellulare e, come lo scheletro osseo dell’organismo,

è associata a processi che mantengono la forma della cellula e producono i

movimenti cellulari. Le tre classi di filamenti citoscheletrici sono classificate in

base al loro diametro e alle proteine che li compongono. In ordine di

dimensione, iniziando dai più sottili, sono presenti (1) i microfilamenti, (2) i

filamenti intermedi, (3) i microtubuli.

Cos'è un ribosoma? Descrivine le principali caratteristiche e funzioni

I ribosomi sono la fabbrica delle proteine di una cellula. Sul ribosoma, le

molecole proteiche sono sintetizzate a partire dagli aminoacidi, utilizzando

l’informazione genetica fornita dalle molecole di RNA messaggero che

provengono dal DNA nucleare. I ribosomi sono organuli di notevoli dimensioni,

circa 20 nm di diametro, costituiti da circa 70-80 proteine e da diverse molecole

di RNA.

I ribosomi sono formati da due subunità che si possono trovare sia libere nel

citoplasma sia assemblate durante la sintesi proteica. Una tipica cellula può

contenere fino a 10 milioni di

ribosomi. Le proteine sintetizzate su ribosomi liberi vengono rilasciate nel

citoplasma, dove svolgono le loro diverse funzioni. Le proteine sintetizzate dai

ribosomi legati al reticolo endoplasmatico ruvido attraversano il lume del

reticolo e vengono poi trasferite a un altro organulo, l’apparato di Golgi.

Verranno poi secrete dalla cellula o distribuite ad altri organuli cellulari.

Cos'è un nucleo cellulare? Descrivine le principali caratteristiche e funzioni

Quasi tutte le cellule contengono un singolo nucleo, l’organulo cellulare, di

maggiori dimensioni e delimitato da membrana. Le cellule specializzate, come

quelle della muscolatura scheletrica, contengono più nuclei, mentre, al contrario,

i globuli rossi maturi non ne possiedono alcuno. La funzione principale del

nucleo è quella di conservare e trasmettere l’informazione genetica alla

generazione cellulare successiva. Questa informazione, codificata nelle molecole

di DNA, è anche utilizzata per la sintesi di proteine che determinano la struttura

e la funzione della cellula.

Cos’è il Reticolo endoplasmatico? Descrivine le principali caratteristiche.

L’organulo citoplasmatico di dimensioni maggiori è costituito dalla rete di

membrane che forma il reticolo endoplasmatico. Queste membrane racchiudono

uno spazio che è in continuità per tutta la rete. Si possono distinguere due forme

di reticolo endoplasmico: quello ruvido e quello liscio. Il reticolo endoplasmatico

ruvido possiede i ribosomi che si legano alla superficie citosolica, e ha un aspetto

che ricorda delle sacche appiattite. Il reticolo endoplasmatico ruvido è coinvolto

nella formazione di proteine che, una volta processate nell’apparato di Golgi,

vengono secrete dalla cellula o distribuite ad altri organuli cellulari. Il reticolo

endoplasmatico liscio non possiede ribosomi sulla sua superficie e ha una

struttura ramificata e tubulare. È il luogo in cui vengono sintetizzate alcune

molecole lipidiche, partecipa alla detossificazione di alcune molecole idrofobiche

e, infine, immagazzina e rilascia ioni calcio coinvolti in varie attività della cellula,

come per esempio nella contrazione muscolare.

LEZIONE 7

Cos'è la glicolisi?

La glicolisi (dal greco: glykys = zucchero, e lysis = scissione) è una via che catabolizza parzialmente i

carboidrati, principalmente il glucosio. Consiste in 10 reazioni enzimatiche che convertono una molecola di

glucosio a sei atomi di carbonio in due molecole di piruvato, la forma ionizzata dell’acido piruvico, a tre

atomi di carbonio. Le reazioni producono un guadagno netto di due molecole di ATP e quattro atomi di



idrogeno, due trasferiti al NAD+ e due rilasciati come ioni idrogeno: Glucosio + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2

Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O Queste 10 reazioni, nessuna delle quali utilizza molecole di

ossigeno, avvengono nel citosol.

Cos'è la fosforilazione ossidativa?

La fosforilazione ossidativa fornisce il terzo e, dal punto di vista quantitativo, il più importante meccanismo

attraverso il quale l’energia derivata dalle molecole energetiche può essere trasferita all’ATP. Il principio

base di questa via metabolica è semplice: l’energia trasferita all’ATP è derivata dall’energia rilasciata

quando gli ioni idrogeno si combinano con l’ossigeno molecolare per formare l’acqua. L’idrogeno proviene

dai coenzimi NADH+ H+ e FADH2 generati nel ciclo di Krebs, dal metabolismo degli acidi grassi (vedi la

discussione seguente) e, in minor quantità, durante la glicolisi aerobica. La reazione netta è: ½ O2 + NADH +



H+ H2O + NAD+ + ENERGIA Al contrario degli enzimi del ciclo di Krebs, che sono enzimi solubili nella

matrice mitocondriale, le proteine coinvolte nella fosforilazione ossidativa sono immerse nella membrana

mitocondriale interna

Cos'è il ciclo di Krebs?

Il ciclo di Krebs, così chiamato in onore di Hans Krebs, che ha scoperto i passaggi intermedi di questa via

metabolica (conosciuta anche come ciclo dell’acido citrico o ciclo degli acidi tricarbossilici), è la seconda

delle tre vie coinvolte nel catabolismo energetico e nella produzione di ATP. Utilizza frammenti di molecole

che si sono formati durante la degradazione di carboidrati, proteine e grassi, e produce anidride carbonica,

atomi di idrogeno (metà dei quali sono legati a coenzimi), e piccole quantità di ATP. Gli enzimi di questa via

sono localizzati nel compartimento più interno del mitocondrio, la matrice. La prima molecola che entra

all’inizio del ciclo di Krebs è l’acetil coenzima A (acetil CoA) Il coenzima A (CoA) deriva dalla vitamina B,

acido pantotenico, e serve principalmente per trasferire un gruppo acetile, che contiene due atomi di

carbonio, da una molecola a un’altra. Questi gruppi acetili provengono o dal piruvato – prodotto finale della

glicolisi aerobica – o dalla scissione degli acidi grassi o di alcuni aminoacidi.

LEZIONE 9

Cosa sono le vitamine? Descrivi le loro principali funzioni

Le vitamine sono un gruppo di 14 nutrienti essenziali organici la cui presenza è necessaria nella nostra

dieta, seppure in minime quantità; Il catabolismo delle vitamine non fornisce energia chimica, anche se

alcune di esse partecipano come coenzimi nelle reazioni chimiche che determinano il rilascio di energia da

altre molecole. Aumentando oltre un certo livello la quantità di una vitamina nella dieta, non aumenta

necessariamente l’attività degli enzimi per i quali le vitamine funzionano da coenzimi. Solo quantità molto

piccole di coenzimi partecipano nelle reazioni chimiche che le richiedono, e aumentando la concentrazione

oltre questo livello la velocità della reazione non aumenta. Il destino delle abbondanti quantità di vitamina

ingerita varia a seconda che la vitamina sia idrosolubile o liposolubile. Se si aumenta la quantità di vitamina

idrosolubile ingerita, aumenterà anche la sua quantità escreta nelle urine; perciò l’accumulo di queste

proteine nell’organismo è limitato. D’altro canto, le vitamine liposolubili possono accumularsi nel corpo

perché vengono difficilmente escrete dai reni e anche perché si dissolvono nelle riserve lipidiche all’interno

del tessuto adiposo. L’ingestione di grandi quantità di vitamine liposolubili può produrre effetti tossici.

LEZIONE 11

Descrivi le principali caratteristiche del muscolo scheletrico

I muscoli scheletrici, composti da fibre (cellule) muscolari cilindriche, sono collegati alle ossa da tendini

situati a ciascuna estremità del muscolo. Le fibre muscolari scheletriche presentano un pattern striato

ripetitivo di bande chiare e scure a causa della disposizione dei filamenti spessi e sottili all’interno delle

miofibrille. I filamenti sottili contenenti actina sono ancorati alle linee Z a ciascuna estremità di un

sarcomero. Le loro estremità libere si sovrappongono parzialmente ai filamenti spessi, contenenti miosina,

nella banda A al centro del sarcomero.

Descrivi e sintetizza i meccanismi molecolari che danno origine ad una contrazione

muscolare

La contrazione inizia in seguito a un aumento della concentrazione citosolica di Ca2+ . Gli ioni calcio si

legano alla troponina, provocando un cambiamento di forma che è trasmesso mediante la tropomiosina

per scoprire i siti di legame sull’actina, permettendo ai ponti trasversi di legarsi ai filamenti sottili.

1.L’aumento della concentrazione citosolica di Ca2+ è innescato da un potenziale d’azione della membrana

plasmatica. Il potenziale d’azione è propagato all’interno della fibra lungo i tubuli trasversi fino al reticolo

sarcoplasmatico, dove i recettori della diidropiridina avvertono il cambiamento di voltaggio e aprono i

recettori della rianodina, rilasciando ioni calcio dal reticolo. 2. Il rilassamento di una fibra muscolare, dopo

la contrazione, è il risultato del trasporto attivo di ioni calcio dal citosol nuovamente nel reticolo

sarcoplasmatico.

Quando una fibra muscolare scheletrica si accorcia attivamente, i filamenti sottili sono spinti verso il centro

del loro sarcomero dai movimenti dei ponti trasversi miosinici che si legano all’actina.

Durante una contrazione i ponti trasversi vanno incontro a cicli ripetuti, ciascuno dei quali produce solo un

piccolo incremento del movimento.

LEZIONE 12

Descrivi i principali adattamenti muscolari in seguito a esercizio fisico

La regolarità con cui un muscolo viene usato, come pure la durata e l’intensità della sua attività, influenza le

proprietà del muscolo. Se i neuroni che innervano un muscolo scheletrico vengono distrutti o le giunzioni

neuromuscolari perdono la loro funzione, il diametro delle fibre muscolari denervate diventa

progressivamente più piccolo e la quantità di proteine contrattili in esse contenuto si riduce. Questa

condizione è detta atrofia da denervazione. Un muscolo può atrofizzarsi anche con un apporto nervoso

intatto, se non viene usato per molto tempo, come quando un braccio o una gamba fratturati sono

immobilizzati nel gesso. Questa condizione è detta atrofia da disuso. Contrariamente alla diminuzione di

massa muscolare che risulta dall’assenza di stimolazione nervosa, un aumento dell’attività contrattile – in

altre parole, l’esercizio fisico – può causare un aumento delle dimensioni (ipertrofia) delle fibre muscolari,

oltre a modificazioni della loro capacità di produrre ATP.

Quali sono gli adattamenti che coinvolgono il muscolo scheletrico in seguito a un

allenamento di forza svolto ad alta intensità?

In un esercizio di breve durata e alta intensità (comunemente detto “