Appunti fisiologia, prima parte

OMEOSTASI

ARCO RIFLESSO → meccanismo generale che riguarda il controllo a feedback negativo

dell’omeostasi. Fatto da un RECETTORE → VIA AFFERENTE → CENTRO INTEGRATORE,

VIA EFFERENTE e ORGANO EFFETTORE. (esempio → PRESSIONE (120/80): nel momento in

cui scende (durante l’esercizio fisico ad esempio, poiché c’è una vasodilatazione delle arteriole)

*BAROCETTORI → generano POTENZIALE D’AZIONE e informano le cellule del

CENTRO INTEGRATORE che la pressione sta scendendo, allora confrontano la pressione

con quella teorica, quindi se la pressione sta scendendo mettono in azione dei meccanismi

che la fanno risalire (feedback negativo)

MEZZO INTERNO:FLUIDO EXTRACELLULARE LIQUIDO INTERSTIZIALE → tra le

cellule

COSA è IL MEZZO INTERNO? Liquido nel quale le cellule galleggiano

LA COSTANZA DELL’AMBIENTE INTERNO E’ LA CONDIZIONE PER UNA VITA LIBERA

ED INDIPENDENTE.

L’ESERCIZIO FISICO METTE IN MOTO I MECCANISMI OMEOSTATICI.

LA FISIOLOGIA DELL’ESERCIZIO E’ FATTA DA AGGIUSTAMENTI, che sono connessi

all’OMEOSTASI e da ADATTAMENTI che sono connessi alla SINMORFOSI.

OMEOSTASI → processo attraverso il quale gli organismi viventi sono in grado di mantenere la

costanza dei caratteri chimici e fisici del MEZZO INTERNO a dispetto delle sfide a questo

apportate dall’AMBIENTE ESTERNO.

ARCO RIFLESSO → in un sistema a retroazione (feedback) negativa la variazione di un

parametro attiva delle risposte che tendono a far modificare il valore della variabile in direzione

opposta rispetto alla perturbazione iniziale.

FEEDBACK NEGATIVO → un aumento o una diminuzione della variabile oggetto di

regolazione induce risposte che tendono a opporsi alla variazione stessa.

FEEDBACK POSITIVO → esempio: ossitocina (ormone messo in circolo durante il parto),

invece di far smettere le contrazioni le amplifica.

FISIOLOGIA (2 LEZIONE)

RIPASSO OMEOSTASI

** esame → che cos’è l’OMEOSTASI? Insieme dei meccanismi che costituiscono il

mantenimento .. / cosa è il MEZZO INTERNO? Da cosa è costituito?? cosa è l’ARCO RIFLESSO?

Cosa vuol dire FEEDBACK NEGATIVO? FEED-FORWARD?

POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO

DEFINIZIONE → E’ una DIFFERENZA DI POTENZIALE che si misura fra l’interno di una

cellula e l’esterno di una cellula (o MEZZO INTERNO) ed è pari a -70 milli Volt (a riposo) ,

fenomeno che si osserva in tutte le cellule dell’organismo (muscolo, neurone, ….) anche quelle non

eccitabili (quelle eccitabili sono neuronali, cardiache e muscolari).

Questa differenza di potenziale fa si che ci siano delle cariche che si muovono secondo un certo

gradiente energetico.

Si misura attraverso il VOLTMETRO, mettendo un elettrodo all’interno della cellula e uno nel

mezzo interno, e ci darà una differenza di potenziale.

Perché osservo questo fenomeno? Cosa spiega?

Questa diff. Di potenziale è dovuta a una serie di fenomeni complessi, dipende da (in questo

ordine):

DIFFERENZA DI PERMEABILITA DELLA MEMBRANA CELLULARE RISPETTO A

1. DIVERSE SPECIE IONICHE (ci sono quelle che passano, quelle che passano meno e

quelle che non passano, come ad esempio gli anioni proteici che sono di grandi dimensioni);

DIVERSA DISTRIBUZIONE DI ALCUNI IONI FRA L’INTERNO DELLA CELLULA E

2. IL SUO ESTERNO;

POMPA SODIO POTASSIO.

3.

PUNTO 1 → IONE POTASSIO (determinante per questo fenomeno), IONE SODIO, ANIONI

ORGANICI. Cosa fanno questi ioni??

IONE POTASSIO

POTENZIALE DI EQUILIBRIO DEL POTASSIO → in condizioni di riposo la membrana è molto

permeabile al potassio (a riposo passa anche il SODIO, ma meno facilmente), ANIONI

INORGANICI non passano.

all’interno della cellula le concentrazioni di POTASSIO sono molto elevate mentre quelle di

SODIO sono basse, quindi si crea un GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE per lo ione

POTASSIO fra l’interno e l’esterno della cellula.

Quindi il POTASSIO tende ad uscire, ma c’è un’altra forza dovuta al gradiente

ELETTROCHIMICO, in opposizione a quella che fa fuoriuscire il potassio, quindi lo fa rientrare

perché il POTASSIO ha segno positivo ma nella cellula c’è segno negativo.

Quindi ci sono due forze, una che lo fa uscire (gradiente di concentrazione) e una che lo fa rientrare

(gradiente elettrochimico).

all’equilibrio tanto POTASSIO esce lungo il gradiente di concentrazione e tanto rientra lungo il

gradiente elettrochimico, quindi si dice che quando la cellula sta a DELTA V = -90 milli Volt, la

cellula sta in equilibrio.

IONE SODIO

Se invece misuriamo il POTENZIALE DI EQUILIBRIO per lo IONE SODIO, che a differenza del

potassio la membrana non è così tanto permeabile in condizioni di riposo, quindi ne esce e ne

rientra di meno. Il sodio è molto concentrato all’esterno e meno all’interno della cellula, quindi il

GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE (da una zona a maggiore a minore concentrazione) lo fa

entrare, mentre il GRADIENTE ELETTROCHIMICO, siccome le cariche opposte si attraggono e

dentro alla cellula predomina una carica negativa, e il sodio è carica positiva, allora il SODIO entra

anche verso il GRADIENTE ELETTROCHIMICO, quindi serve anche un’altra forza per farlo

uscire, quindi La cellula per il SODIO deve stare a DELTA V = +65 e non a -90 come per il

POTASSIO per avere l’EQUILIBRIO.

Quindi: POT.EQ.SODIO → +65 POT.EQ.POTASSIO → -90

Durante questo equilibrio c’è quindi un movimento di ioni che entrano e escono dalla membrana.

DIVERSA DISTRIBUZIONE DI IONI FRA ESTERNO E INTERNO DELLA CELLULA (2)

POTASSIO → molto all’interno e poco all’esterno;

SODIO → poco all’interno e molto all’esterno.

Le forze in gioco che regolano il movimento di questi ioni, che sono liberi di passare attraverso la

membrana, sono il GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE e il GRADIENTE

ELETTROCHIMICO.

Il POT.EQ.del POTASSIO è -90, quello della membrana è -70, quindi non è abbastanza forte per far

rientrare il POTASSIO, quindi non basterebbe la concentrazione di POTASSIO nella cellula, quindi

a questo punto la descrizione del fenomeno viene completata attraverso la POMPA SODIO

POTASSIO, che fa entrare POTASSIO (quello che manca per raggiungere la situazione di

EQUILIBRIO) e butta fuori il SODIO. (PUNTO 3).

La POMPA SODIO POTASSIO fa si che rientri quel POTASSIO che non riesce a entrare grazie al

GRADIENTE ELETTROCHIMICO, e qui abbiamo un dispendio di ATP.

Per ogni IONE POTASSIO che entra ne escono 3 di SODIO, e li scambia perché la situazione del

sodio è ben diversa, siccome è meno libero rispetto al POTASSIO, e soprattutto il SODIO entra

nella cellula secondo il GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE ma entra anche secondo il

GRADIENTE ELETTROCHIMICO, quindi rischiamo che si accumuli all’interno della cellula,

quindi ne abbiamo in sovrabbondanza.

A questo punto la POMPA SODIO POTASSIO rimette tutto il sistema in equilibrio facendo uscire

gli ioni SODIO ed entrare gli ioni POTASSIO, che deve entrare perché non ce la fa a rientrare tutto

da solo senza spesa energetica solo grazie al GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE.

EQUAZIONE DI NERNST

In elettrochimica, l'equazione di Nernst esprime il potenziale di riduzione (E), relativamente al

potenziale di riduzione standard (E0), di un elettrodo o di un semielemento o di una coppia redox di

una pila. In altre parole serve per calcolare il potenziale dell’elettrodo in condizioni diverse da

quelle standard.

Dentro ala cellula predomina la negatività perché ci sono le proteine, ioni a carica negativa, che non

penetrano all’interno della membrana, il SODIO e POTASSIO li raffiguro come cariche positive

che si spostano in prossimità della membrana.

POLARIZZAZIONE → la determinano i movimenti delle cariche di SODIO e POTASSIO che si

muovono attraverso la membrana.

CELLULE ECCITABILI (MUSCOLARI E NERVOSE)

Quando due cellule eccitabili devono comunicare tra loro vanno a modificare la loro differenza di

potenziale di membrana. Riesce però a comunicare con un’altra cellula solo scaturendo un

POTENZIALE D’AZIONE.

Su un NEURONE TARGET ci sono altri neuroni che parlano con questo neurone, creando

SINAPSI tra loro attraverso gli ASSONI, passando da uno stato di riposo a uno stato eccitato (-30

millivolt, invece di -70).

POTENZIALE GRADUATO è diverso dal POTENZIALE D’AZIONE.

POTENZIALE GRADUATO → lieve DEPOLARIZZAZIONE della membrana cellulare, dovuta

ad un aumento della permeabilità a SPECIFICO della membrana sia verso gli ioni SODIO che

POTASSIO, quindi il SODIO entra più facilmente, causando questa lieve depolarizzazione (rende

più positivo).

Quindi ci sono dei neuroni ECCITATORI, neuroni INIBITORI, e quindi si può avere un

POTENZIALE POST-SINAPTICO ECCITATORIO o ENIBITORIO.

A un certo punto succede che supponendo che ci siano tanti neuroni dove complessivamente

proviamo a sommare tutti gli impulsi che arrivano a una cellula targhet, che raggiunge i -55

millivolt dove a quel punto scatta il POTENZIALE D’AZIONE e si aprono dei canali che fanno

entrare massivamente SODIO nella cellula che fa diventare la cellula da -70 a +30.

Finora abbiamo descritto la situazione a riposo, ma solo dei cambiamenti nello stato della

membrana plasmatica consentono la trasmissione dell’informazione.

 Questi cambiamenti si verificano con due modalità:

POTENZIALI LOCALI o GRADUATI;

1. POTENZIALI DI AZIONE.

2.

POTENZIALI LOCALI o GRADUATI

Essi sono eventi locali confinati a piccole distanze dal punto di origine (1-2 mm).

POSSONO:

 Indurre sia una DEPOLARIZZAZIONE che una IPERPOLARIZZAZIONE;

 Essere di grandezza differente;

 sono decrementali;

 dar luogo a processi di sommazione.

SOMMAZIONE TEMPORALE

La cellula sta a -70 millivolt (riposo), ma appena arriva uno STIMOLO (alla cellula targhet) si

innesca un potenziale di azione quando la sommazione temporale (l’entità del POTENZIALE

GRADUATO è in grado di raggiungere da solo quella soglia di -55mv) a questo punto si aprono i

canali del SODIO e si arriva immediatamente a +30 mv e in un millisecondo torna a -70 mv, dopo

una IPERPOLARIZZAZIONE POSTUMA che gli fa superare la soglia dei -70 mv.

SOMMAZIONE SPAZIALE

Somma algebrica allo stesso istante temporale degli input che arrivano da diversi neuroni che fanno

arrivare a -55 mv.

** STIMOLO → al neurone targhet parla il neurone 1 che stimola la membrana che a sua volta

reagisce con la depolarizzazione.

POTENZIALE GRADUATO → fenomeno elettrico della membrana caratterizzato dal passaggio

di uno stato di RIPOSO a ECCITATO e caratterizzato da DEPOLARIZZAZIONE o

IPERPOLARIZZAZIONE (fuoriuscita di POTASSIO) di ampiezza variabile e modesta e di durata

variabile e possono dar luogo a processi di SOMMAZIONE.

POTENZIALI DI AZIONE → hanno un’ampiezza costante che va da -70 a +30, una durata

costante (1 ms), si propagano e non decrementano, hanno un periodo refrattario, conducono senz