Esame Fisiologia

FISIOLOGIA 1

Cerca di rispondere alla domanda “come funziona un sistema vivente?”

● La fisiologia si occupa dei meccanismi di come funziona un sistema vivente, mentre

● anatomia spiega come è fatto

È una scienza sperimentale, cioè i risultati derivano dal fatto che qualcuno ha fatto degli

● esperimenti su soggetti umani o animali: bisogna far variare una variabile e vedere com’è

l’effetto

Cerca e vuole spiegare meccanismi di funzionamento di un sistema vivente applicando a

● esso le leggi della chimica e della fisica

Molti dei risultati della fisiologia vengono

● rappresentati con dei grafici relazione tra

→

una variabile indipendente e quella dipendente

(quella va a variare)

I due andamenti sono in accordo, quindi ci sono

● delle conferme alla nostra teoria. Se

l’andamento non segue quello sperimentale i

motivi sono: teoria è sbagliata o l’esperimento

è stato fatto male

la fisiologia studia un organismo a molti

● livelli di organizzazione: si occupa partendo dalle molecole fino al livello della

popolazione

a questi livelli sono associati dimensioni diverse: molecole (nm), cellule (micron)

● AMBIENTE INTERNO

Un aspetto fondamentale per l’evoluzione della fisiologia è il concetto di “ambiente interno”

● le nostre cellule sono tutte circondate da un liquido, quindi si può ridurre il nostro

→

organismo come un insieme di tutte le cellule bagnato da un ambiente interno (liquido

interstiziale)

Questo liquido scambia energia e materia con le

● nostre cellule e l’ambiente interno scambia

energia e materia con l’ambiente esterno

Questo ambiente è il liquido extracellulare in

● parte movimentato dal sistema cardiovascolare e

dove vivono le nostre cellule e svolgono le loro

funzioni

Viene mantenuto in maniera attiva in uno “stato

● stazionario dinamico” le caratteristiche

→

chimico-fisico sono stabili nel tempo

(stazionario), dinamico perché scambia materia

ed energia con ambiente esterno e cellule

Si pensa al bilancio idrico come un continuo

● ingresso di acqua e una continua uscita, ma il livello di acqua è sempre lo stesso

Per mantenere questo stato stazionario dinamico l’organismo spende energia

● Il meccanismo che mantiene questo ambiente costante è l’”omeostasi” meccanismo per

● →

cui viene mantenuto ambiente interno costante, può essere soggetto a variazioni derivanti

2

dall’esterno o dall’interno (tutte le cellule hanno un metabolismo, producono CO2 che deve

essere eliminata)

Quando ci sono queste variazioni, perdiamo questa stabilità e l’organismo va a

● compensare: se questa compensazione va a buon fine abbiamo la salute dell’organismo,

altrimento ci sono a lungo tempo malattie o disturbi

I meccanismi di omeostasi si dividono in:

● Intrinseca prevedono un meccanismo di compensazione che risiede che

→

➔ nell’organo che ha visto avvenire la scompensazione (se al cuore arriva più

sangue, questo ne inietta nell’aorta di più)

Estrinseca prevede una risposta a livello di tutto l’organismo ed è

→

➔ mediata dal sistema nervoso ed endocrino (l’adrenalina aumenta la

frequenza cardiaca)

Il meccanismo più diffuso atraverso cui viene mantenuto l’omeostasi:

● Feedback Negativo

➔ c’è uno stimolo (variazione dell’ambiente interno) che viene rilevato

★ da un sensore

questo dirà quanto vale uno stimolo e

★ genera un “segnale di ingresso”, viene

mandato a un “centro di integrazione”

che confronta il valore di quel parametro

fisiologico con quello che viene dal

sensore

in base a questa differenza, si genera un

★ “segnale di uscita”, questo va a

bersagliare su un bersaglio e genera una

risposta che minimizza lo stimolo iniziale

(uscire in una giornata fredda, il sensore

★ sono le cellule termosensibili che ricevono

la temperatura, mandano un messagio al

centro termoregolatore nell’ipotalamo e

questo confronta la temperatura che gli

arriva dalle cellula con il set point che è

37°, se c’è differenza manda un messaggio

a chi produce calore, quindi i muscoli scheletrici che producono più

calore, la temperatura si rialza e le cellule non rilevano nessuna

differenza)

Feedback Positivo

➔ la risposta che viene fuori dal centro integratore fa aumentare lo

★ stimolo

Questo serve per far cambiare l’ambiente interno, ma in molti casi

★ ha un ruolo importante

Per fermare questo loop ci vuole uno stimolo esterno che lo

★ blocchi 3

(durante il parto il feto che scende nel canale del parto induce la

★ dilatazione delle pareti dell’utero che rilasciano ossitocina che induce

la contrazione dell’utero che spinge il feto nel canale del parto che

rilascio ancora ossitocina e così via. Questo si ferma quando il

bambino è nato e la placenta è espulsa, l’utero diventa insensibile

all’ossitocina)

FISIOLOGIA CELLULARE

MEMBRANA PLASMATICA

Membrana che separa interno ed esterno della cellula

● Il liquido intracellulare ha una composizione diversa da quello esterno

● il liquido intracellulare contiene degli ioni in concentrazione rispetto al liquido

● extracellulare

L’acqua è polare: ha una parziale divisione di carica, i lipidi sono invece apolari

➔ In chimica il simile scioglie il simile

➔ Le soluzioni acquose non si possono sciogliere nei lipidi

➔

La membrana plasmatica è costitutita da un doppio strato lipidico, quindi i soluti non

● possono attraversare liberamente la membrana plasmatica

Questa contiene delle proteine:

● Integrali che interagiscono e attraversano la membrana

→

➔ Periferiche interagiscono meno con la membrana

→

➔

Le proteine di membrana si dividono in:

● Trasportatrici ci sono i canali ionici e i trasportatori

→

➔ Strutturali

➔ Recettori

➔ 4

Enzimi

➔

Il trasporto attraverso la membrana è di due tipi:

● Attivo la cellula spende energia

→

➔ Passivo non richiede l’utilizzo di energia. Può avvenire attraverso 2

→

➔ meccanismi:

Diffusione semplice passano attraverso la membrana alcune

→

★ sostanze senza l’utilizzo di proteine, passano le sostanze apolari

come: ormoni steroidei. Passano i gas piccoli (CO2, H2O, O2)

Diffusione Facilitata mediata da proteine o da canali ionici

→

★

la diffusione può essere descritta dalla legge di Fick il flusso (quantità di sostanza che

● →

passa in unità di tempo) è direttamente proporzionale all’area della membrana * la

permeabilità * il gradiente di concentrazione (un gradiente è una differenza. Se ci sono due

comparti, la molecola passa da dove è più concentrata a meno concentrata. Quando si

raggiunge l’equilibrio, c’è un flusso netto nullo che significo che tante molecole vanno da 2 a

1, e tante da 1 a 2)

tipi di diffusione facilitata

● Mediato

➔

dipende dalle proteine che non trasportano

★

tutto Nel grafico si dice che la concentrazione del

★

substrato in funzione della velocità di trasporto

A un certo punto, anche se si aumenta la

★

concentrazione all’esterno, la velocità arriva a un

valore stabile di saturazione dove tutte le proteine

sono occupate

Canali Ionici

➔ proteine che attraversano completamente la membrana e creano

★ pori acquosi che attraversano la membrana, attraverso questi pori

passano ioni

Questi si dividono in quelli che sono controllati (c’è un meccanismo

★ che controlla l’apertura o la chiusura del canale) o sempre aperti (il

foro è sempre aperto) 5

Trasportatori

➔ proteine che attraversano la membrana, ma non creano mai un

★ collegamento diretto interno-esterno (ci sono due conformazione,

una aperta verso l‘esterno, poi si chiude la proteina e si riapre

dall’altra parte)

il trasporto attivo può avvenire con due meccanismi:

● Primario

➔ la cellula spende ATP per trasportare delle sostanze perché va

★ contro gradiente di concentrazione (la protiena che fa il trasporto

spende direttamente ATP)

Un ex. è la pompa NA+-K+ spinge il sodio verso l’esterno (fuori

→

★ ce ne è tanto) e pompa all’interno potassio (che ce n’è tanto).

Quando la proteina è aperta verso l’interno è molto affine al sodio,

viene spesa energia e idrolizzato ATP, l’energia liberata fa chiudere

la pompa e si riapre all’esterno, quando si riapre cambia la sua

forma, l’affinità per il sodio diminuisce che viene rilasciato, ma

aumenta l’affinità per il potassio, quando si lega il potassio la

pompa si apre dall’altra parte (la pompa sodio-potassio spende il

40% dell’energia delle nostre cellule)

Secondario

➔ non viene utilizzata direttamente ATP, ma viene utilizzata quella di

★ un’altra sostanza (nel simporto una sostanza entra secondo il suo

gradiente, un’altra sostanza entra contro il suo gradiente)

Per trasportare contro gradiente viene utilizzato il gradiente di

★ un’altra sostanza

un ex. è il trasportatore del glucosio c’è un’alta concentrazione

→

★ di glucosio nella cellula e una bassa all’esterno. Quando è aperta

verso l’interno, la proteina è altamente affine al sodio, aumenta

l’affinità del trasportatore per il glucosio, quando si legano tutte e

due, la proteina si chiude e si riapre all’esterno, cambia l’affinità e

6

vengono rilasciate entrambe (usando la forza trainante del sodio,

viene tirato dentro al il glucosio)

Per l’acqua esistono delle proteine “acquaporine”, sono dei pori che fanno passare l’acqua

● Trasporto Vescicolare le vescicole sono strutture sferiche utilizzate per portare dentro

● →

(endocitosi membrana plasmatica si invagina e raccoglie ciò che si trova nell’ambiente

→

extracellulare) o fuori (eoscitosi) delle sostanze

OSMOSI

l’osmosi è il movimento dell’acqua in risposta a un gradiente di concentrazione di soluto

● nell’osmosi l’acqua si sposta per diluire la soluzione più concentrata, appena le

● concentrazioni si uguagliano, lo spostamento netto di acqua si fermo

in figura due compartimento di ugual volume sono

●

separati da una membrana semipermeabile all’acqua, ma

non al glucosio

il compartimento B ha più soluto (glucosio) e perciò

●

è la soluzione più concentrata

però, poiché la membrana non è permeabile al

●

glucosio, questo non può diffondere per equilibrare la

propria distribuzione, e sarà l’acqua che si muoverà per

osmosi dal compartimento A a quello B

l’acqua si muove quindi per diluire la soluzione più

●

concentrata

nella terza figura, la soluzione da

● misurare è posta nel compartimento

B, mentre quello A contiene solo

acqua pura

poiché nel compartimento B, la

● concentrazione del soluto è più alta

rispetto a quella di A, l’acqua fluirà

da A a B

spingendo su pistone è possibile impedire all’acqua di entrare nel compartimento B

● la pressione che deve essere applicata al pistone per opporsi al movimento osmotico

● dell’acqua è nota come “pressione osmotica”

osmolarità numero di particelle osmoticamente attiva per litro di soluzione

● →

l’osmolarità nelle soluzioni fisiologiche è di 300 mOsM

● Prendiamo dei globuli rossi e mettiamoli in una soluzione:

● Isotonica la cellula in soluzione non cambia di volume (tanta acqua entra,

→

➔ tanta esce)

Ipotonica la cellula situata nella soluzione acquista acqua e si gonfia fino

→

➔ ad esplodere in emolisi

Ipertonica la cellula perde acqua e si restringe quando messa in soluzione

→

➔ 7

POTENZIALE DI MEMBRANA

Una delle caratteristiche della materia è la presenza di cariche elettriche

● Le cariche elettriche possono essere positive e negative, dello stesso segno si respingono,

● quelle discordi si attraggono

La separazione di cariche di segno opposto richiede energia, la separazione genera un

● potenziale elettrico che provoca una riserva di energia. Questo poteziale elettrico si misura

in Volt (V) Si definisce conduttore un materiale che permette il moviemtno delle cariche

➔ elettriche

Si definisce isolante un materiale che impedisce il movimento delle cariche

➔ elettriche

Prendiamo una cellula e mettiamo un

● elettrodo dentro la cellula e un altro

elettrodo fuori dalla cellula collegato con

un voltmetro, questo voltmetro legge un

potenziale stabile di -70mV

Nei sistemi biologici i portatori di carica

● non sono gli elettroni, ma sono gli ioni

(atomi cariche elettricamente), gli ioni fisiologici più importanti sono:

Positivi (cationi) sodio (Na+), potassio (K+), calcio (Ca2+) e magnesio

→

➔ (Mg2+)

Negativi (anioni) cloro (Cl-) e bicarbonato (HCO3)

→

➔

I conduttori nei sistemi biologici sono il liquido intracellulare (LIC) ed extracellulare (LEC)

● L’isolante è la membrana plasmatica

● Questi ioni non sono distribuiti uniformemente tra interno ed esterno

● Si parte da una situazione in cui c’è potassio all’interno e sodio all’esterno

● Se sulla membrana metto un canale ionico che fa passare potassio (il potassio va verso

● l’esterno per grandiente di concentrazione), quando si fa uscire una carica positiva, la

parete interna della cellula inizia ad avere un eccesso di cariche negative. Le cariche

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negative iniziano a tirare dentro il potassio (il potassio si muove seguendo un gradiente

elettrochimico). La forza che spinge il potassio fuori e quella che lo spinge dentro si

equivalgono, quindi tanto potassio entra e tanto esce

Il valore di questo potenziale viene determinato da un’equazione “equazione di Nernst”

● secondo cui il potenziale che si ottiene è uguale a

Il potenziale dipende non solo dai canali di potassio, ma ci sono anche canali del sodio e

● cloro

Quindi il potenziale è uguale al potenziale di equilibrio degli ioni * la loro permeabilità

● In condizioni di riposo, il numero di canali del potassio aperti sono maggiore di quelli del

● sodio

le variazioni del potenziale di membrana vengono utilizzate come meccanismo di

● comunicazione, in particolare quando il potenziale diventa più negativo si parla di

“iperpolarizzazione”, quando il potenziale va verso valori più positivi si parla di

“depolarizzazione” 9

SISTEMA NERVOSO

Il sistema nervoso si divide in SNC e SNP

● SNC midollo spinale e l’encefalo

→

➔ SNP nervi

→

➔

SNP ha due funzioni

● 1) portare informazioni verso il centro (nervi afferenti)

2) portare informazioni verso la periferia (nervi efferenti)

si divide in

➔ Somatico controlla i muscoli scheletrici

→

★ Autonomo non è sotto il nostro controllo volontario e controlla

→

★ l’attività vegetativa come il muscolo cardiaco, liscio... Questo si

divide in simpatico e parasimpatico

Il sistema nervoso è formato da tessuto nervoso, costituito dai neuroni e cellule gliali

● Neuroni (10%) sono quelli che elaborano le informazioni

→

➔ Cellule Gliali (90%) hanno solamente funzioni di supporto e nutrimento

→

➔ dei neuroni

I neuroni sono cellule particolari che hanno forme diverse. Formati da un soma (cropo

● cellulare) con dei prolungamenti che sono di due tipi: dendriti e assone. Il soma contiene il

nucleo della cellula e organelli intracellulari

I dendriti portano l’informazione dalla periferia verso il corpo cellulare, l’assone porta

● l’informazione dal corpo cellulare alla periferia

SISTEMA NERVOSO CENTRALE

È costituito dall’encefalo che si trova nella scatola cranica formato al suo interno da varie

● componenti: emisferi cerebrali, tronco dell’encefalo (diencefalo, mesencefalo, ponte e bulo)

Nell’encefalo si individuano due strutture una materia bianca (formata dagli assoni

● →

mielinizzati. Si trova all’interno dell’encefalo) e una grigia (nell’encefalo sta all’esterno.

Formata dai corpi cellulari dei neuroni)

Il midollo spinale decorre nel canale vertebrale, si ferma a livello lombare

● La distribuzione della materia grigia e bianca è inversa rispetto all’encefalo: grigia

● all’interno e bianca all’esterno

L’informazione al midollo arriva con i nervi arriva nella parte dorsale della materia

● →

grigia che ha funzione sensoriale

La parte ventrale della materia grigia ha funzione motoria (dentro ci sono neuroni che

● escono, si ricollegano a quelli che portano l’informazione al midollo e vanno a innervare i

muscoli)

Nella materia bianca ci sono gli assoni che arrivano dall’encefalo (vie discendenti o le vie

● ascendenti da midollo verso l’encefalo)

SISTEMA NERVOSO AUTONOMO

Esistono due branche del sistema nervoso autonomo: simpatica e parasimpatica

● Serve per le funzioni vegetative

● 10

Queste due parti vengono attivati in stati diversi il simpatico si attiva in situazione

● →

attacco-fuga; il parasimpatico si attiva in situazione di riposo

Questi due vengono attivati sempre, quello che cambia è il bilancio dei due. Quando uno è

● attivato, l’altro è sempr