Appunti di fisiologia.

FISIOLOGIA

Studia le funzioni degli organismi viventi (1542, Fernel, studio della natura

 dell’uomo sano) determina cause-condizioni-leggi che regolano fenomeni



vitali

Organismo unicellulare: sistema aperto che dipende da ambiente esterno x

 scambi ambiente interno è isolato ma soggetto a variazioni esterne scarsa

 

possibilità di adattamento

Organismo pluricellulare: ambiente interno costante e indipendente da

 variazioni esterne, grazie a strutture coordinate garantite da specializzazione

cellulare capacità di comunicare in ambiente acquoso alta necessità e

 

possibilità di adattamento:

Liquido extracellulare (LEC) = ambiente acquoso che circonda le cellule

o suddiviso in plasma (1/4) e liquido interstiziale (3/4) interfaccia tra



ambiente esterno e liquido intracellulare (LIC), rimane invariato grazie

all’omeostasi

H O corporea (ACT) = 0.6*peso // LIC = 0.4*peso // LEC = 0.2*peso

o 2

Caratteristiche comuni a organismi mono e pluricellulari:

 Capacità di duplicarsi x mitosi/meiosi

o Ambiente acquoso interno separato dall’ambiente esterno acquoso o

o gassoso (solo in organismi pluricellulari) da una superficie (membrana

cellulare)

Consumare O e nutrienti produzione energia x le proprie funzioni



o 2

Liberare prodotti di scarto (CO )

o 2

Lavoro di coordinazione con altre cellule

o OMEOSTASI

Aristotele: corretto bilanciamento delle forze in un organismo è fondamentale x

 buona salute Bernard: fondamentale che ambiente interno sia stabile

 

1929, Cannon: omeostasi = tendenza dell’organismo a mantenere stato

stazionario a fronte di modificazioni ambientali

Mantenimento di condizioni costanti dell’ambiente interno a fronte di

 perturbazioni interne o esterne variabili regolate: temperatura corporea,



pressione arteriosa, osmolarità plasmatica, pH plasmatico, concentrazione

2+

ematica di molecole come glucosio o Ca

SISTEMI DI CONTROLLO

Mantengono le variabili regolabili entro valori ottimali x organismo (condizione

 stazionaria dinamica, perché non si può avere una completa costanza dei

parametri):

Recepiscono modificazioni di condizioni e attivano meccanismi di

o compensazione

Stabilità di variabile interna dipende dal bilancio tra input e output 

o importa il valore netto del processo complessivo

Interni alla cellula, a un organo, all’organismo o che integrano organi ≠

 

ridondanti o capaci di adattamento

Feedback negativo: risposta contrasta stimolo, controbilanciando la

 perturbazione iniziale variazione della variabile rilevata da sensore che



informa integratore che invia istruzioni all’effettore che determina la risposta

compensativa che fa ritornare la variabile nella norma (set point) es:



mantenimento pressione arteriosa

Feedback positivo: risposta rinforza stimolo, spingendo la variabile ancora +

 lontano dal suo valore ottimale es: stimolazione secrezione di LH da parte di



estrogeni in ovulazione

Controllo anticipatorio (feedforward): capacità di attivare funzioni prima che

 avvenga un cambiamento

Se modificazioni ambientali esterne sono a lungo termine, sistemi di controllo

 hanno capacità di adattamento sopportazione di caldo/freddo delle



popolazioni equatoriali/artiche + bradicardia in atleta + disattivazione sensori

della pressione di O in vita ad alta quota

2

TERMOREGOLAZIONE

Meccanismo fisiologico che tende a mantenere costante la temperatura interna

 dell’organismo adattando processi di produzione (termogenesi, x attività

metabolica dei tessuti) e dispersione (x irraggiamento, conduzione, convezione

ed evaporazione) del calore a variazioni della temperatura ambientale:

Conduzione: trasferimento energia termica tra oggetti a diretto contatto

o Convezione: trasferimento calore causato da gas/liquido in movimento

o Irraggiamento: energia trasferita da corpo all’ambiente sotto forma di

o onde elettromagnetiche

Evaporazione: calore usato x conversione di liquido in gas

o Velocità di dispersione del corpo dipende da velocità di conduzione del

o calore dall’organo da cui viene prodotto fino alla cute + velocità di

trasferimento dalla cute all’ambiente

Dispersione calore indipendentemente da T corporea: sudore 

o sottrazione a pelle di calore latente necessario x vaporizzare 1g di H O a

2

1atm limiti: umidità dell’aria



Percezione variazione temperatura: termocettori esterni (cute x T ambiente) e

 interni (ipotalamo per T sangue) fibre nervose sensitive sistema di

 

rilevazione ipotalamico (area PO) centri di confronto con set point fibre

 

nervose efferenti (SNA) risposta



Distribuzione di calore ≠ nel corpo:

 GUSCIO INTERNO (nucleo centrale, core): organi vitali, temperatura 37-

o 37.5°C aumenta di estensione se c’è caldo x vasodilatazione,



diminuisce se c’è freddo x vasocostrizione conduzione aumenta di 8



volte da vasocostrizione a vasodilatazione

GUSCIO ESTERNO: dipende da ambiente e necessità di conservare calore

o del corpo

Se compensazione omeostatica non riesce si ha ipotermia (processi metabolici

 rallentano + rischio morte a 27°C + blocco sistemi regolatori a 30°C) o

ipertermia (collasso o colpo di calore: denaturazione proteica + emorragia e

danno celebrale a 42°C + morte a 44°C)

FEBBRE = risposta patologica dell’organismo a variazione di T interna cause:

 

anomalie funzionali celebrali + sostanze tossiche su centri termoregolatori +

proteine (pirogeni) che alzano punto di regolazione del centro ipotalamico

Vampate di calore in menopausa = risposta fisiologica dell’organismo a

 variazione di T interna il set point diminuisce



TRASPORTI E COMUNICAZIONE

X svolgere funzioni, organismo necessita di energia, da nutrienti e da O ATP

 

2

usata x sintesi macromolecole + lavoro meccanico (contrazione muscolare) +

trasporti attivi attraverso membrane

MEMBRANA PLASMATICA

Doppio strato lipidico costituito da fosfolipidi ordinati con teste all’esterno e

 code idrocarburiche in movimento all’interno + proteine integrali (attraversano

lo strato a pieno spessore) o periferiche (solo sul versante interno) + carboidrati

legati sulla superficie esterna alle proteine proteine libere di muoversi



lateralmente e ruotare in 1 strato

TEORIA DEL MOSAICO FLUIDO: membrane simile a cristalli liquidi che si

 comporta da fluido bidimensionale, la cui fluidità deve essere ottimale

Barriera semipermeabile capacità di diffusione varia in funzione di

 

dimensione delle molecole e dell’idrofobicità (solubilità in mezzo idrofobico) 

H O può passare

2

Trasporto: uniporto (1 molecola) + simporto (2 molecole, = direzione) +

 antiporto (2 molecole, ≠ direzione)

PROTEINE DI MEMBRANA

Canale ionico: permette a ioni specifici di muoversi attraverso pori contenenti

 H O:

2 Specificità x ioni determinata da ≠ filtri selettivi

o Chiusi, si aprono in risposta a segnali elettrici, meccanici o chimici

o

Vettore (trasportatore): trasporta sostanze specifiche modificando la propria

 forma

Recettore: riconosce un particolare ligando e altera una funzione cellulare

 

ADH si lega a recettori nei reni e modifica permeabilità di membrane

plasmatiche all’H O

2

Enzima: catalizza reazione all’interno o esterno della cellula

 Connettore: si ancora ai filamenti all’interno e all’esterno della membrana,

 garantendo stabilità strutturale e morfologica contribuisce a movimento della



cellula e al legame tra cellule

Marcatore di identità cellulare: glicoproteina che distingue tra cellule

 dell’organismo ed estranee

SCAMBI

Tra ambiente interno ed esterno avvengono attraverso epiteli polarizzati, che

 hanno proteine di trasporto ≠ su membrane apicale e basolaterale permette



trasporto selettivo direzionale:

ASSORBIMENTO = trasporto dal lume al LEC SECREZIONE = trasporto



o da LEC a lume

Attraverso membrana plasmatica scambi devono soddisfare necessità fisiche

 

(grandezza, solubilità nei lipidi, spessore membrana, ampiezza superficie di

scambio) ed energetiche (gradiente di concentrazione o elettrico)

LEGGE DI FICK: flusso netto = P*A*C con P = coefficiente di permeabilità, A =

 C

area superficie della membrana, = differenza di concentrazione ai 2 lati della

membrana x elettroliti, diffusione netta influenzata anche da differenza di



potenziale LIC/LEC

DIFFUSIONE FACILITATA (mediata da un trasportatore)

Una specifica proteina trasportatrice facilita la diffusione di una sostanza da un

 lato all’altro della membrana

Velocità tende a un valore max e dipende da: numero di trasportatori (glucosio,

 amminoacidi) + specificità e affinità del trasportatore x molecola

OSMOSI

Quando soluto separato dall’H O attraverso membrana semipermeabile, che

 2

permette passaggio di H O ma non di soluto H O attraversa membrana verso



2 2

regione a > concentrazione di soluto

Movimento x osmosi continua finché l’opposta pressione idrostatica

 controbilancia esattamente la pressione osmotica, misura indiretta della

concentrazione di soluto espressa in unità di pressione, che dipende dal numero

di particelle x unità di volume di liquido, indipendentemente dalla massa delle

particelle

Cellula in mezzo isotonico è in equilibrio osmotico in mezzo ipertonico cede

 

H O e raggrinzisce in mezzo ipotonico acquista H O e si gonfia fino a



2 2

scoppiare (LISI OSMOTICA)



Equazione di Van’t Hoff: = g*C*R**T con g = num particelle osmoticamente

 

attive/mole soluzione, C = concentrazione soluto, = coefficiente osmotico (0 =

permeabile al soluto, 1 = impermeabile al soluto)

Unità di misura della concentrazione di soluzione in funzione del numero di

 particelle = OSMOLE (Osm) 1Osm = 1mol di molecola che non si dissocia,



1Osm = 2mol di molecola che si dissocia in 2 ioni osmolalità normale dei



liquidi cellulari è 300 mOsm/kg di H O

2

Se soluzioni = di soluto non permeante (= osmolarità) sono separate da

 membrana permeabile solo all’H O, non ci sarà differenza di concentrazione

2

quindi non ci sarà movimento di H O

2

Tonicità = effetto che la concentrazione dei soluti non permeanti di una

 soluzione ha sul volume cellulare no unità di misura, differisce da osmolarità



perché questa misura anche soluti permeanti

TRASPORTO ATTIVO

Consuma energia perché avviene contro gradiente elettrochimico

 Trasporto attivo primario: energia liberata da idrolisi di ATP utilizzata

 direttamente x trasporto es: pompe ioniche, pompa sodio-potassio, pompa



protonica

Trasporto attivo secondario: energia necessaria deriva dal trasporto passivo di

 +

un’altra molecola es: simporti o antiporti Na dipendenti



Elettroneutro se non si ha trasferimento netto di cariche, altrimenti elettrogeno



TRASPORTO TRAMITE VESCICOLE processo attivo



ENDOCITOSI = ingresso di sostanze in una cellula tramite vescicole:

 Mediata da recettore: complessi recettore-ligando inducono invaginazione

o di una fossetta rivestita di clatrina che forma una vescicola contenente i

ligandi

FAGOCITOSI: ingresso di particella solida in cellula dopo che pseudopodi

o la circondano x formare un fagosoma

PINOCITOSI: ingresso di LEC in cellula dopo invaginazione della

o membrana plasmatica a formare una vescicola

ESOCITOSI = uscita di sostanze da una cellula tramite vescicole secretorie che

 si fondono con la membrana plasmatica e rilasciano i loro contenuti nel LEC

TRANSCITOSI = passaggio di sostanza attraverso cellula in seguito a endocitosi

 da un lato ed esocitosi dal lato opposto

POTENZIALI E SINAPSI

POTENZIALE ELETTRICO DI MEMBRANA

Cause: ≠ distribuzione di specie ioniche tra i 2 capi della membrana + ≠

 permeabilità (conduttanza) della membrana alle ≠ specie ioniche + presenza di

pompe elettrogeniche:

CONDUTTANZA dipende da: numero di canali specifici x ogni ione + stato

o di apertura canali + isoforma della proteina canale

Organismo elettricamente neutro ma ioni non distribuiti uniformemente

o tra LIC e LEC (lieve eccesso di cariche negative all’interno, positive

all’esterno)

Polarità stabilita dalle cariche in eccesso nel LIC potenziale negativo



o

+

K tende a uscire da cellula, facendo diventare LEC positivo ma LIC negativo

 

+

K rientrano in cellula fino a che gradiente elettrico e di concentrazione si

+

bilanciano e K non si muovono +

+

Na tende a entrare in cellula, facendo diventare LIC positivo ma LEC negativo

 +

Na riescono da cellula fino a che gradiente elettrico e di concentrazione si

 +

bilanciano e Na non si muovono +

Pompa sodio-potassio elettrogenica: contribuisce al potenziale di membrana a

 + +

riposo portando fuori 3Na e dentro 2K

POTENZIALE DI EQUILIBRIO = potenziale di membrana che si oppone

 esattamente a un dato gradiente di concentrazione x cellula permeabile a 1



solo ione alla volta si usa equazione di Nernst: E = (61/z) * log ([Ione ] /

ione est

[Ione ]) con z = carica dello ione

int

 Per calcolare POTENZIALE A RIPOSO (varia tra -10mV e -90mV) non si usa

+

somma algebrica ma si tiene conto della conduttanza di ogni ione (K influisce

+ -

tanto perché ha > permeabilità, Na poco perché < permeabilità, Cl influisce



minimamente o zero in cellule eccitabili) equazione di Goldman-Hodgkin-

Katz:

Potenziale di membrana si misura ponendo un elettrodo nella cellula e un altro

 nel bagno extracellulare (a questo viene dato valore di 0mV) voltmetro



misura V :

m

Se V meno negativo del potenziale di riposo: cellula si depolarizza

o m

Se V più negativo del potenziale di riposo: cellula si iperpolarizza

o m

CELLULE ECCITABILI

ECCITABILITA’ = modificazione transitoria, grazie alla presenza di canali

 regolabili, della permeabilità della membrana cellulare in risposta a uno stimolo

Apertura e chiusura di canali genera depolarizzazione poi ripolarizzazione della

 membrana generando un potenziale d’azione o graduato:

Potenziale a punta: fase rapida in cui potenziale di membrana positivo

o Potenziale postumo iperepolarizzante: fase che segue la ripolarizzazione

o PERIODO REFRATTARIO: intervallo di tempo in cui non si può avere

o (assoluto) o si ha solo per stimoli più intensi (relativo) un 2° potenziale

d’azione in = punto limitano la frequenza massima del potenziale



d’azione (FOTO3):

Assoluto: causato da chiusura di cancelli di inattivazione di canali

 +

Na

Relativo: innalzamento della soglia perché rimangono aperti canali

 + +

K che contrastano depolarizzazione e sono pochi i canali Na

tornati a riposo

POLARIZZAZIONE = ogni volta che potenziale di membrana ≠ 0mV

 

DEPOLARIZZAZIONE = processo che rende potenziale di membrana – negativo

grazie alla corrente d’ingresso (flusso di cariche + nel LIC) 

IPERPOLARIZZAZIONE = processo che rende potenziale di membrana +

negativo grazie a corrente in uscita (flusso di cariche + nel LEC) 

RIPOLARIZZAZIONE = membrana torna a potenziale di membrana di riposo

TIPI DI CANALI IONICI

Canali ligando dipendenti:

Cambiano forma in risposta al legame tra messaggero chimico extracellulare

 proveniente da altri neuroni e recettore di membrana

Dove: sinapsi su dendriti e soma, placca neuromuscolare, cellule cardiache

 nodali

Generano risposte cellulari o POTENZIALI GRADUATI = segnali elettrici di

 intensità variabile che si propagano x brevi distanze e man mano diminuiscono

di intensità:

+ intenso è lo stimolo, > è il potenziale > è la durata dello stimolo +,



o > è la durata del potenziale

Potenziale diminuisce x dispersione di corrente (membrana non è un

o buon isolante con canali ionici aperti) e resistenza del citoplasma (si

oppone al flusso di elettricità)

Sono eccitatore quando sono depolarizzanti, inibitori quando sono

o iperpolarizzanti

Canali voltaggio dipendenti (VOC): (FOTO2)

Si aprono/chiudono in risposta a variazioni del potenziale di membrana

 Dove: assoni (trasmissione anterograda del segnale neuronale), zona

 presinaptica (accoppiamento segnale elettrico e contrazione muscolare) , cellule

autoritmiche (trasmissione elettrica nel cuore)

Generano POTENZIALI D’AZIONE (spike) = segnali elettrici di intensità costante,

 rapidi e ampi, che viaggiano, senza attenuarsi, dalla zona trigger del neurone

all’estremità dell’assone (FOTO1):

ZONA TRIGGER = centro di integrazione del neurone tra soma e assone

o +

contiene alta concentrazione di canali Na voltaggio dipendenti



Depolarizzazione continua finché non raggiunge valore critico tutto o

o nulla (SOGLIA, tra

-60mV e -50mV, a cui si aprono i canali) stimolo sotto-soglia non



induce potenziale d’azione, stimolo sopra-soglia non fa aumentare il

potenziale d’azione

Può propagarsi alle zone adiacenti senza modificarsi

o +

Canali Na voltaggio dipendenti:

 Canali a doppio cancello (1 di attivazione, 1 di inattivazione) che

o permette al segnale elettrico di essere condotto in 1 sola direzione

Sensore di voltaggio = segmento S IV ricco di amminoacidi+ che

o mantengono segmento ancorato verso interno membrana quindi canale

chiuso quando si depolariz