Introduzione alla fisiologia e appunti sulla cellula

Il principio dell'omeostasi nella fisiologia

ESSentimento, pensiero… non possono essere compresi studiando semplicemente il sistema nervoso).Uno dei principi chiave della fisiologia è l’omeostasi. L’omeostasi (omoios, simile + stasis, condizione) è unsistema di autoregolazione intrinseca degli esseri viventi: è l’insieme dei processi fisiologici che correggonorapidamente le perturbazioni, mantenendo la stabilità dell’ambiente interno nonostante forzeinterne/esterne che tendono ad alterarla. Infatti, quando vi sono delle variazioni interne/esterne,l’organismo esce dal suo stato di omeostasi e cercherà di compensare/correggere queste variazioni al fine diripristinare l’equilibrio: se questo processo di compensazione ha successo, viene ripristinata l’originalefisiologia del corpo/l’omeostasi è ristabilita; se non riesce, entra in una condizione fisiopatologica, di malattia.[Molte patologie sono infatti frutto di questo mancato

Ripristino delle condizioni originarie]. Un'altra capacità fondamentale degli organismi viventi è l'allostasi, un termine che indica "stabilità dinamica" (proprietà di un sistema in costante evoluzione che riesce comunque a mantenere l'equilibrio interno. Infatti, se l'omeostasi è un sistema di autoregolazione che assicura il normale funzionamento dell'organismo, mantenendo costanti determinati parametri, l'allostasi è la capacità di alterare questi parametri per far fronte a eventi esterni in maniera funzionale. [ES. Estate, sono in una stanza col condizionatore: sto bene. Il condizionatore si rompe: intervengono dei meccanismi allostatici che abbassano il metabolismo, per far sì che la temperatura del corpo non aumenti ulteriormente. L'organismo in omeostasi si trova in uno stato stazionario, termine che indica un ininterrotto operare di reazioni chimiche e fisiche che, attraverso lo

scambio di energia, permette la persistenza di una situazione stabile. Stato stazionario non è tuttavia sinonimo di equilibrio: lo stato di equilibrio indica infatti la massima entropia in accordo con il 2° principio della dinamica, ossia una situazione stabile verso la quale il sistema si muove passivamente in assenza di forze esterne. L'organismo è dunque un sistema in uno stato stazionario non in equilibrio, esso deve perdurare/conservarsi a tal fine ha due strade davanti: - Minimizzare le interazioni con l'esterno - Mettere in atto il massimo numero di interazioni con l'esterno. La scelta dipende dal tipo e dalla complessità dell'organismo in questione: più l'organismo è semplice, più sarà favorita la prima strada; più l'organismo è complesso, maggiore è il numero di interazioni con l'esterno che deve mettere in atto. La Cellula È la più piccola struttura

Definibile come organismo vivente, nonché l'unità funzionale di base negli organismi viventi e una singola cellula può attuare tutti i processi vitali. A seconda dell'organizzazione del DNA all'interno della cellula stessa, le cellule vengono classificate in due famiglie: procariotiche ed eucariotiche.

Nelle cellule procariotiche (che sono cellule più ancestrali, come i batteri) il DNA è sparso nell'ambiente intracellulare. In più, la riproduzione avviene per scissione o gemmazione; sono più piccole, 1-10nm.

Nelle cellule eucariotiche il DNA si trova relegato in un nucleo, separato dall'esterno da una membrana. La riproduzione avviene per mitosi/meiosi; sono in grado di formare organismi multicellulari; sono più grandi, 10-100nm.

Entità delimitata da una struttura detta membrana plasmatica o membrana cellulare, che funge da barriera che separa la cellula dall'ambiente circostante. Delimita lo spazio intracellulare.

sintesi proteica. Oltre al nucleo, nel citoplasma si trovano anche altri organelli come il reticolo endoplasmatico rugoso e liscio, l'apparato del Golgi, le mitocondri, i lisosomi e i perossisomi. Ogni organello ha una funzione specifica all'interno della cellula e contribuisce al suo corretto funzionamento. Il citosol, invece, è il liquido gelatinoso che riempie lo spazio tra gli organelli e svolge diverse funzioni, come il trasporto di sostanze e la regolazione del pH. Inoltre, nel citosol avvengono molte reazioni metaboliche fondamentali per la vita della cellula.sintesi.
Ribosomi possono essere liberi nel citosol oppure associati al reticolo endoplasmatico rugoso. Il reticolo endoplasmatico è costituito da una rete di tubi membranosi interconnessi, in continuità con la membrana esterna, che si trovano intorno al nucleo e che lo avvolgono. Il reticolo endoplasmatico può essere di due tipi, liscio (non ha ribosomi) e rugoso, così chiamato perché vi sono associati i ribosomi e ha dunque un aspetto granuloso. Il RER è adibito alla sintesi proteica. Il REL si occupa di neutralizzare sostanze tossiche ma è anche coinvolto nel metabolismo dei carboidrati e la sintesi lipidi. Proteine, carboidrati, lipidi hanno funzione strutturale e funzionale fondamentale per la cellula. Troviamo poi i microtubuli, un elemento citosolico caratteristico: si tratta di strutture proteiche che fungono da elemento di sostegno per la cellula, ed è anche un elemento a cui molti organelli vengono ancorati; "scheletro".utilizzate in laboratorio riuscì a identificarlo) è un complesso di membrana che si trova nelle cellule eucariote. È coinvolto nella sintesi, nella modifica, nel trasporto e nel rilascio di proteine e lipidi. L'apparato del Golgi è composto da una serie di saccule appiattite chiamate cisterne, che sono impilate una sopra l'altra. Le proteine e i lipidi che entrano nell'apparato del Golgi vengono modificati e smistati alle diverse destinazioni cellulari. L'apparato del Golgi svolge anche un ruolo importante nella produzione di lisosomi. Reticolo endoplasmatico, è una rete di tubuli e sacculi membranosi che si estende in tutto il citoplasma della cellula. Esistono due tipi di reticolo endoplasmatico: il reticolo endoplasmatico ruvido (RER), che ha ribosomi associati alla sua superficie esterna, e il reticolo endoplasmatico liscio (REL), che non ha ribosomi associati. Il RER è coinvolto nella sintesi delle proteine e nella loro modifica, mentre il REL è coinvolto nella sintesi dei lipidi e nel metabolismo dei farmaci e delle tossine. Centrosoma, è una struttura presente nelle cellule animali che gioca un ruolo importante nella divisione cellulare. È composto da due centrioli, che sono cilindri formati da microtubuli. Durante la divisione cellulare, i centrosomi si separano e si spostano verso i poli opposti della cellula, formando il fuso mitotico che aiuta a separare i cromosomi. Mitocondri, sono organelli di forma sferica o ellittica che sono la sede principale della produzione di energia nella cellula. Attraverso un processo chiamato respirazione cellulare, i mitocondri generano ATP, la principale fonte di energia utilizzata dalla cellula per svolgere le sue funzioni. Vacuoli, sono cisternette rotondeggianti che si trovano principalmente nelle cellule vegetali, ma sono presenti anche in alcune cellule animali. I vacuoli sono utilizzati per l'accumulo e la riserva di acqua e di sostanze come sali e zuccheri disciolti. Lisosomi, sono organelli che contengono enzimi digestivi. Questi enzimi sono responsabili della degradazione delle sostanze che entrano nella cellula, trasformandole in molecole più semplici che possono essere utilizzate per il metabolismo cellulare. I lisosomi hanno un ambiente estremamente acido, che favorisce la degradazione delle sostanze. Apparato del Golgi, è un complesso di membrana che svolge un ruolo chiave nella sintesi, nella modifica e nel trasporto delle proteine e dei lipidi all'interno della cellula. L'apparato del Golgi è composto da una serie di saccule appiattite chiamate cisterne, che sono impilate una sopra l'altra. Le proteine e i lipidi che entrano nell'apparato del Golgi vengono modificati e smistati alle diverse destinazioni cellulari. L'apparato del Golgi svolge anche un ruolo importante nella produzione di lisosomi. Reticolo endoplasmatico, è una rete di tubuli e sacculi membranosi che si estende in tutto il citoplasma della cellula. Esistono due tipi di reticolo endoplasmatico: il reticolo endoplasmatico ruvido (RER), che ha ribosomi associati alla sua superficie esterna, e il reticolo endoplasmatico liscio (REL), che non ha ribosomi associati. Il RER è coinvolto nella sintesi delle proteine e nella loro modifica, mentre il REL è coinvolto nella sintesi dei lipidi e nel metabolismo dei farmaci e delle tossine. Centrosoma, è una struttura presente nelle cellule animali che gioca un ruolo importante nella divisione cellulare. È composto da due centrioli, che sono cilindri formati da microtubuli. Durante la divisione cellulare, i centrosomi si separano e si spostano verso i poli opposti della cellula, formando il fuso mitotico che aiuta a separare i cromosomi. Mitocondri, sono organelli di forma sferica o ellittica che sono la sede principale della produzione di energia nella cellula. Attraverso un processo chiamato respirazione cellulare, i mitocondri generano ATP, la principale fonte di energia utilizzata dalla cellula per svolgere le sue funzioni. Vacuoli, sono cisternette rotondeggianti che si trovano principalmente nelle cellule vegetali, ma sono presenti anche in alcune cellule animali. I vacuoli sono utilizzati per l'accumulo e la riserva di acqua e di sostanze come sali e zuccheri disciolti. Lisosomi, sono organelli che contengono enzimi digestivi. Questi enzimi sono responsabili della degradazione delle sostanze che entrano nella cellula, trasformandole in molecole più semplici che possono essere utilizzate per il metabolismo cellulare. I lisosomi hanno un ambiente estremamente acido, che favorisce la degradazione delle sostanze.individuò una serie di elementi intracellulari e cellule (ad esempio, cellule gliali) mediante queste tecniche di colorazione dei tessuti. Se osservazione al microscopio, egli scoprì questo sistema di cisterne spesso associato al RER (reticolo endoplasmatico ruvido) e al REL (reticolo endoplasmatico liscio); importante perché qui avviene la maturazione delle proteine che vengono immagazzinate e poi rilasciate e usate dalla cellula quando necessario. In ambito fisiologico (condizione fisiologica, contrapposta a condizione fisiopatologica) i compiti della cellula possono essere schematizzati come una sovrapposizione di tre attività fondamentali: 1. Produrre energia (necessaria per svolgere qualsiasi altra funzione): funzione che guida tutte le altre. 2. Svolgimento di programmi complessi come il differenziamento, la riproduzione, ecc. Ci sono anche programmi complessi specifici, come la produzione di sostanze (tipo ormoni) che vengono rilasciate (tipica delle ghiandole). 3. Sintesi, regolazione e trasporto di enzimi e proteine, che permettono alla cellula di svolgere le sue funzioni.

La cellula è in grado di mantenere la propria organizzazione biochimica e strutturale. Le interazioni con l'ambiente esterno avvengono mediante la membrana plasmatica, che rappresenta la frontiera chemiofisica e molecolare dell'interazione fisiologica. Si tratta di una struttura molto sottile, spessa circa 8nm, che è stata visualizzata solo recentemente mediante la telescopia elettronica.

La struttura della membrana plasmatica è composta da tre strati: due strati esterni scuri e uno interno chiaro, formando una struttura a sandwich. La differenza di colore tra gli strati esterni e quello interno è dovuta a particolari colorazioni utilizzate, come il tetrossido di osmio, una sostanza che lega molecole idrofile e impedisce alla luce di passare.

Gli strati esterni della membrana plasmatica sono idrofili, mentre quello interno è costituito da una parte lipidica, formata da code amminoacidiche apolari, che non è legata dal tetrossido di osmio.

prende il nome di modello a mosaico fluido: (substrato) formatada un mare di lipidi in continuo movimento, all'interno di questo mare lipidico sono immerse delle strutture di natura proteica (diverse da cellula a cellula in base alla funzione della cellula stessa) che caratterizzano le funzioni della membrana.

Neuroni, canali ionici; muscolo liscio, proteine di supporto meccanico; cellule coinvolte nella filtrazione renale, proteine che agiscono nella formazione di pre-urine. Le proteine caratterizzano la cellula in base alla funzione di quest'ultima. Le proteine sono organizzate in microstrutture che si spostano vicino al posto in cui servono. Proteine enzimatiche si spostano a gruppo nel punto dove devono catalizzare. Lipid Rafts.

2° elemento fondamentale: citoscheletro, impalcatura che sostiene, da forza e sul quale vengono ancorati gli organelli cellulari. I microtubuli (proteine fibrose più grandi), i microfilamenti e i filamenti intermedi sono tre tipi di

proteine che costituiscono citoscheletro.

I lipidi costituiscono +50% della massa totale della membrana, si tratta, in particolare, di:

• Fosfolipidi (glicerofosfolipidi)