Fisiologia

FISIOLOGIA

Laurea in scienze motorie, sport e

salute Secondo semestre anno

2024/25

Alessio

PIZZI

Sommario

INTRODUZIONE ALLA FISIOLOGIA........................................................................4

CELLULE NERVOSE E COMPORTAMENTO..............................................................4

STRUTTURA DEL NEURONE..............................................................................4

CLASSIFICAZIONE NEURONALE........................................................................5

DIFFERENZA DI POTENZIALE...............................................................................6

POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO..............................................................6

POTENZIALE DI EQUILIBRIO DEL K E DEL Na....................................................6

MA COS’È CHE GENERA UN SEGNALE ELETTRICO?...........................................8

POTENZIALE POST-SINAPTICO ECCITATORIO.................................................9

POTENZIALE POST-SINAPTICO INIBITORIO.....................................................9

SOMMAZIONE SPAZIALE E TEMPORALE.........................................................9

CONDUZIONE ELETTRONICA................................................................................9

LA RESISTENZA DI MEMBRANA A RIPOSO.......................................................10

CAPACITÀ DELLA MEMBRANA.........................................................................10

POTENZIALE D’AZIONE......................................................................................12

SINAPSI..............................................................................................................13

SINAPSI ELETTRICHE.......................................................................................13

SINAPSI CHIMICHE..........................................................................................14

NEUROTRASMETTITORE.....................................................................................14

RUOLO DEL CALCIO NEL RILASCIO VESCICOLARE..........................................15

PRINCIPI DI BASE DELL’ORGANIZZAZIONE DEI SISTEMI SENSORIALI.................17

COSTITUZIONE SNC........................................................................................18

MIDOLLO SPINALE...........................................................................................18

CODIFICA DELLE INFO SENSORIALI.................................................................20

ORGANIZZAZIONE DEI PRINCIPALI SISTEMI FUNZIONALI CEREBRALI.............23

CORTECCIA CEREBRALE..................................................................................24

SISTEMA SOMESTETICO..................................................................................25

TATTO.............................................................................................................26

SISTEMA DORSALI-LEMNISCO MEDIALE.......................................................26

PROPRIOCEZIONE-PROPRIOCETTORI.................................................................28

FUSI NEUROMUSOLARI...................................................................................28

1

ORGANO TENDINEO DEL GOLGI.....................................................................29

IL DOLORE.........................................................................................................29

MECCANISMI DEL CONTROLLO DEL DOLORE..................................................31

COME IL CERVELLO COSTRUISCE L’IMMAGINE VISIVA (vie centrali)..................32

FOTORECETTORI.............................................................................................33

MECCANISMI DI FOTOTRASDUZIONE..............................................................34

NUCELO GENICOLATO LATERALE....................................................................36

COME SI CREANO CAMPI RECETTIVI SENSIBILI ALL’ORIENTAMENTO..............38

Analisi in serie e in parallelo...........................................................................38

SISTEMA MOTORIO............................................................................................39

MIDOLLO SPINALE E UNITÀ MOTORIA.............................................................40

MOVIMENTI RIFLESSI......................................................................................41

MOVIMENTI RITMICI........................................................................................42

MOVIMENTI VOLONTARI..................................................................................43

VIE DISCENDENTI...........................................................................................43

AREE MOTORIE...............................................................................................45

FISIOLOGIA DEI MUSCOLI...................................................................................47

CELLULE MUSCOLARI......................................................................................47

GIUNZIONE NEUROSMUSCOLARE (PLACCA MOTRICE)....................................50

POTENZIALE DI PLACCA ED ECCITAZIONE DELLA FIBRA MUSCOLARE

SCHELETRICA..............................................................................................51

CARATTERISTICHE DELLA CONTRAZIONE MUSCOLARE..................................53

PRESTAZIONE MUSCOLARE................................................................................53

RELAZIONE TENSIONE-LUNGHEZZA...............................................................58

ENERGETICA MUSCOLARE..............................................................................58

FATICA MUSCOLARE........................................................................................59

FISIOLOGIA DELL’APPARATO CARDIOVASCOLARE..............................................60

CUORE............................................................................................................60

FISIOLOGIA DEL CUORE..................................................................................61

CELLULE MIOCARDIACHE AUTORITMICHE...................................................62

CELLULE CONTRATTILI MIOCARDIACHE.......................................................62

EFFETTO DEL SISTEMA NERVOSO AUTONOMO SULLA F. CARDIACA...............63

ELETTROCARDIOGRAMMA..............................................................................64

2

CICLO CARDIACO............................................................................................65

PRESSIONE ARTERIOSA..................................................................................68

BAROCETTORI E CHEMOCETTORI...................................................................71

SCAMBIO A LIVELLO DEI CAPILLARI................................................................72

FISIOLOGIA DELL’APPARATO RESPIRATORIO......................................................72

VIE AREE INFERIORI........................................................................................73

RESISTENZE RESPIRATORIE............................................................................75

MODIFICAZIONE DELLA Pa DURANTE LA RESPIRAZIONE TRANQUILLA...........78

I VOLUMI POLMONARI.....................................................................................78

COMPOSIZIONE ARIA ALVEOLARE...............................................................80

TRASPORTO DEI GAS RESPIRATORI.................................................................82

3

INTRODUZIONE ALLA FISIOLOGIA

COS’È LA FISIOLOGIA studio delle

Letteralmente significa studio della natura o dei fenomeni naturali, è lo

funzioni di tutti gli animali e piante.

l’anatomia=disciplina che studia la struttura con un

Correlata alla fisiologia c’è

minimo di riferimento alla funzione di ciò che prende in considerazione, la fisiologia si

è sviluppata per fornire un’efficiente base fisica all’anatomia.

 Tema chiave è l’omeostasi: integrazione dei sistemi corporei e la loro capacità

di cooperare tra loro per mantenere l’omeostasi e realizzare le funzioni

dell’organismo.

CELLULE NERVOSE E COMPORTAMENTO

FUNZIONI

Mette in comunicazione int. Ed ex., riceve stimoli ed elabora risposte, apprende e

memorizza nuove info., elabora processi mentali complessi, è costituito da neuroni che

messi insieme costituiscono delle sorte di reti, l’attività di base è creare delle attività

motorie, controlla l’ambiente interno.

TEORIA DEL NEURONE

Neuroni elaborano info. E danno un output.

Tutto ciò si scoprì da fine ‘800 grazie prima alla colorazione Missel che colorando di blu

RNA delle cell. nervose notò dei puntini che erano i corpi cell. dei neuroni, e di

conseguenza distingue i neuroni dalle cell. della glia.

Con Golgi poi tramite la sua colorazione cromoargentica, inizialmente si pensava che i

neuroni fossero attaccati a livello anatomico, Santiago Ramòn Cajal scoprì invece che i

neuroni non hanno un contatto fisico e inoltre scopre le sinapsi.

STRUTTURA DEL NEURONE

Corpo cellulare/soma, con all’interno il nucleo.

 Estroflessioni del corpo cellulare, che costituiscono l’albero dendritico, che

 genera segnali.

Dendriti apicali che ricevono le info.

 Dalla parte opposta ai dendriti c’è l’assone che invia l’informazione=composta

 da nodi di Ranvier, e coperto da guaine mieliniche, può essere lungo anche un

metro e comunica con neuroni post-sinaptici.

Albero dendritico e assoni prendono il nome di neuriti.

Processo: i neurotrasmettitori vengono rilasciati da un altro neurone nello spazio

presinaptico, nei dendriti vengono generati dei segnali, il segnale viene integrato in

corrispondenza del corpo cellulare, il segnale inizia a viaggiare lungo l'assone (lunghi 4

anche un metro), prende contatto chimico con altri neuroni postsinaptici e manda un

messaggio.

Segnali chimici, leganti molecole segnale, attraverso un meccanismo paracrino

vengono rilasciati nello spazio, il segnale chimico viene trasformato in segnali elettrici,

questo segnale elettrico viaggia lungo la membrana del neurone e determina il rilascio

di nuovi neurotrasmettitori.

Sinapsi: costituita da una parte presinaptica e una post-sinaptica. Questi

 neurotrasmettitori vengono rilasciati dal neurone e il segnale chimico vengono

tradotti in segnali elettrici e poi liberati.

Corpo cellulare: nucleo, R.E.R; R.E.L; apparato Golgi, mitocondri, citoscheletro.



I neuroni maturi non vanno in mitosi, motivo per cui nel momento di una lesione non si

può rigenerare. In essa abbiamo trascrizione e traduzione, produzione di proteine.

Assone: diametro piccolo (da 1 a 25 micron), ci sono zone importanti. Una prima

 parte dell’assone=cono di emergenza, poi successivamente abbiamo l’assone e

infine gli assoni laterali che mettono in comunicazione più neuroni.

Citoscheletro: nell’assone all’interno abbiamo i microtubuli ma fungono

o da binari su cui viaggiano vescicole che contengono i neurotrasmettitori

che viene trasportato fino ai terminali presinaptici. (chinesia).

Bottone terminale: struttura terminale dell’assone in cui abbiamo tanti

o mitocondri, importante produzione di atp, dove troviamo tutte le

vescicole.

I dendriti li troviamo sia nel neurone a che nel b.



CLASSIFICAZIONE NEURONALE

1)per organizzazione anatomica; 2) per ruolo funzionale.

1. In base al numero dei neuriti: cell. unipolare; bipolariretina;

pseudounipolarigangli delle radici dorsali; altri 3 tipi di cell. multipolari:

piramidali dell’ippocampo; monte neurone del midollo spinale; del

cervelletto. I neuroni determinano la trasmissione dei segnali e coinvolti nei

processi cognitivi.

2. Cell. gliali che possiamo dividerle in 4 per funzione:

oligodendrocita→ cellula che avvolge le cellule neuronali creando la

o guaina mielinica, accelerare le trasmissioni.

cellula di Schwann→ stessa funzione con una differenza che avvolgono

o un solo assone e si trovano nel sistema nervoso periferico.

astrociti→ mettono in contatto un capillare che è in prossimità con un

o neurone, fungono da cellule di nutrimento, trasporta glucosio per le

cellule nervose.

microglia→ specializzate a difendere il sistema nervoso centrale.

o

I segnali elettrici sono alla base della comunicazione cellulare.

Il motivo per cui sulle cellule nervose e cellulari si generano segnali elettrici perché si

ha una membrana cellulare, con delle proteine transmembrana che attraversano la

membrana. 5

Il potenziale della membrana è una conseguenza della separazione di carica

positive e negative sulle due facce della membrana cellulare.

DIFFERENZA DI POTENZIALE

Si definisce come l'energia potenziale elettrica posseduta da una carica (q) posta in un

punto A all'interno di un campo elettrico, diviso il valore della carica stessa.

V(a)=U(a)/q

Poiché il potenziale è un valore non misurabile in termini assoluti, per convenzione si

assume pari a 0 il valore di potenziale all'esterno della cellula per cui:

Vm= Vi - Ve

Nei liquidi biologici la corrente elettrica è trasportata dagli ioni (cationi e anioni) e

convenzionalmente la direzione del flusso è definita come quella del movimento netto

delle cariche positive. Per cui le cariche positive si muoveranno in direzione della

corrente, mentre gli anioni si sposteranno nel verso opposto.

Ogni situazione che porta alla diminuzione di Vm cioè ad una diminuzione della

differenza di potenziale è detta depolarizzazione, la situazione inversa è chiamata

iperpolarizzazione.

POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO

L’organismo è in uno stato di squilibrio elettrico, il gradiente elettrico tra il liquido

extracellulare e quello intracellulare è noto come differenza di potenziale di membrana

a riposo che è di -70mV nelle cellule nervose mentre di -90mV nelle cellule muscolari.

Gradiente di concentrazione: ci sono più ioni positivi all'interno della cellula che

 all'esterno.

Gradiente elettrico: si crea questo gradiente perché in questo caso l'interno

 della cellula e diventato più negativo rispetto all'esterno.

Gradiente elettrochimico: combinazione di gradienti di concentrazione ed

 elettrico.

Differenza di pot. A riposo: gradiente elettrico che c'è ai lati della membrana.



POTENZIALE DI EQUILIBRIO DEL K E DEL Na

La differenza di potenziale di membrana alla quale il gradiente elettrico è esattamente

opposto al gradiente di concentrazione è nota come Potenziale di equilibrio di un certo

ione (EI). 6

Il potenziale di equilibrio di uno ione si misura con la Equazione di Nernst

Potenziale di equilibrio del potassio è di -75/-80mV.

Potenziale di equilibrio del sodio è di +55mV.

La membrana cellulare ha canali sempre aperti sia per il Sodio che per il Potassio

anche se quelli per il potassio sono considerevolmente di più.

Il potenziale di riposo di una cellula è determinato dalla proporzione relativa dei

diversi tipi di canali ionici che sono aperti e dal valore del loro potenziale di equilibrio.

Potenziale di membrana di una cellula nervosa è di circa - 70 mV mentre quello di una

cellula muscolare è di circa - 90 mV e si calcola attraverso l'equazione di Goldman:

Il potenziale di equilibrio di membrana è dato dal flusso di ioni potassio verso l'esterno

e di ioni sodio verso l'interno.

PER QUALE MOTIVO IL POT. DI MEMBRANA HA VALORE DI CIRCA -70 mv?

Perché in condizioni di riposo la maggior parte dei canali sempre aperti sono

permeabili selettivamente al Potassio K+ e solo una minoranza per gli ioni Sodio Na+.

La membrana cellulare di un neurone può essere comparata ad un circuito elettrico,

che classicamente li identifichiamo e troviamo:

Conduttori o resistori

Conduttanza→ è la misura della facilità con cui una carica elettrica può migrare da un

punto all'altro, data dai canali sempre aperti.

Resistenza→ è la misura della difficoltà con cui può migrare una carica elettrica. Con

pochi canali aumento la mia resistenza, perché non riesco ad attraversare la

membrana. La resistenza è l'inverso della conduttanza.

Batteria

Con la differenza dei gradienti degli ioni tra l’interno e l’esterno della cellula questo fa

sì che si formi una sorgente di potenziale elettrica che viene detta forza

elettromotrice e la forza elettromotrice generata da una differenza di potenziale

chimico viene detta batteria. 7

Le popolazioni dei canali ionici per gli Nat, I K* o i Cl- possono venir rappresentate da

una batteria in serie con un conduttore.

Condensatore

Un condensatore è un sistema costituito da due conduttori detti armature posti ad

una distanza molto piccola rispetto alle loro dimensioni e separati tra di loro da un

isolante o dal vuoto.

Lo scopo principale è quello di accumulare carica elettrica immagazzinando dunque

una certa energia proprio per il fatto di tenere le cariche separate.

Generatori di corrente

Circuito equivalente che rappresenta le correnti passive e attive di un neurone.

Segnali elettrici

Potenziale graduato o elettronico o potenziale post-sinaptico.

Potenziale graduatovariazioni di potenziale di membrana che non viaggiano

 per lunghe distanze.

Potenziale d’azionevariazioni di potenziale di membrana che viaggiano per

 lunghe distanze senza mai ridursi in intensità.

I canali passivi (sempre aperti) generano il potenziale di equilibrio di riposo di

 -65/-70 mV <.

MA COS’È CHE GENERA UN SEGNALE ELETTRICO?

La variazione della permeabilità ionica e quindi un’alterazione del potenziale di

equilibrio.

I canali che sono chiusi permettono la generazione di segnali elettrici.

I principali canali chiusi del neurone sono principalmente 4:

Canali chiusi selettivi per il Na+.

 Canali chiusi selettivi per il K+.

 Canali chiusi selettivi per il Ca2+.

 Canali chiusi selettivi per il Cl-.



I canali chiusi possono essere aperti:

Meccanicamentestimoli fisici com