Basi fisiche e fisiologiche dell'organismo umano - Appunti

13-1-2014

[FISIOLOGIA]----> STUDIO DELLA LOGICA DELLA VITA

studia il funzionamento biologico :

fisiologia:

-di membrana

-cellulare

- d organo

-umana

-comparata-----> esperimenti su animali necessari per studio

-vegetale

la [FISIOLOGIA]---> non ha approccio finalistico

esempio: il neurone non invia un potenziale d azione PER far contrarre il muscolo. lo fa

perche è costruito in modo tale da funzionare cosi ma non c'è nessun FINALISMO, a noi

interessano i fenomeni a monte e non a valle

-------------------------------------------

-Tra le cellule vi è SEMPRE [LIQUIDO EXTRACELLULARE]

[LIQUIDO EXTRACELLULARE]-->

. INTERSTIZIALE --> tra le lacune cellulare

. CONTENUTO TRA MEMBRANE --> esempio contenuto nel pericardio , tra membrane

FATTE DA CELLULE piu o meno permeabili

-Nelle cellule vi è sempre il [LIQUIDO INTRACELLULARE]

------------------

il [LIQUIDO EXTRACELLULARE] contenuto nelle membrane --> MEDIA E LIMITA il

passaggio tra PLASMA E TESSUTO

--> Questa separazione deve essere mantenuta in un certo range senno puo diventare

patologica

---> le cellule non possono MAI ESSERE PIU DISTANTI DA UN CAPILLARE DI 100

MICRON !!!!!

.A seconda del livello di fenestrazione dell ENDOTELIO dei capillari cambia il passaggio

di sostanze da PLASMA a LIQUIDO INTERSTIZIALE

[100 MICRON] è un limite dettato soprattutto dall OSSIGENO ---> Le cellule non

possono stare senza ossigeno e una variazione di distanza comporta un aumento

enorme del tempo per raggiungere la meta

--------------------------

[40%] del peso corporeo ---> [LIQUIDO INTRACELLULARE]

[15%] del peso corporeo ---> [LIQUIDO EXTRACELLULARE]

[5%] del peso corporeo ---> Liquido in COMPARTIMENTI DELIMITATI (PLASMA NEI VASI )

------------------------------

.è soprattutto importante il SOLUTO disciolto all interno dell acqua non l acqua stessa

che e facilmente eliminabile .

LIVELLI:

[PLASMA] : -ELEVATO SODIO (150meq)

-ELEVATO CLORO

-BASSO POTASSIO

-DISCRETO BICARBONATO

-PROTEINE

diffusione libera attraverso l endotelio dei capillari per le fenestrature TRANNE

PROTEINE

---IN EQUILIBRIO CON

[LIQUIDO INTERSTIZIALE]15% (tranne proteine )

--- IN EQUILIBRIO CON

ma la membrana cellulare è molto selettiva e mantiene concentrazioni diverse tra

[LIQUIDO INTRACELLULARE] e [LIQUIDO INTERSTIZIALE]

[LIQUIDO INTRACELLULARE] 40%

- BASSO SODIO (10 volte di meno di liquido interstiziale)

- ALTO POTASSIO ( 10 volte in piu di liquido interstiziale )

- PROTEINE NEGATIVE (no in liquido interstiziale)---> hanno molti equivalenti !!

-----------------------

.Le molecole in acqua si distribuiscono autonomamente e liberamente con

MOVIMENTO BROWNIANO

[DIFFUSIONE]

- una molecola viaggia casualmente in soluzione

TEMPO DI VIAGGIO: distanza2/2D D= coefficiente di diffusione relativo al raggio

(10-5 cm/s)

con una distanza di un millimetro il tempo sale a MINUTI !!

----> ecco spiegato il limite di distanza di [100 micron] dai capillari ---> Se aumenta

come EDEMA POLMONARE l ossigeno ci mette troppo tempo a fluire al plasma

[FLUSSO NETTO]

---> Secondo il gradiente da piu concentrato a meno le molecole si muovono con

FLUSSO NETTO SECONDO :

FLUSSO NETTO = D*A*(c1-c2)/distanza x

---> MOLI AL SECONDO!

[FLUSSO NETTO] attraverso la membrana semipermeabile :

P*A*(c1-c2)

.Il gradiente è quindi una forma di energia potenziale che serve a compiere lavoro

senza fornire energia ---> aumenta l entropia !!!

-------------------

[ACQUA]

.In condizioni normali l acqua fluisce abbastanza liberamente tra i fosfolipidi

.i tessuti che hanno necessita di maggiore permeabilita hanno [ACQUAPORINE ]

. Esistono tessuti molto impermeabili (ANSA ASCENDENTE DI HENLE NEFRONE) --->

grazie a una composizione specifica cellulare della membrana --> MOLTI SFINGOLIPIDI

.Esistono tessuti che possono regolare la permeabilita mediante INTERAZIONI

ORMONALI

.Passaggio di acqua attraverso una superficie-->

[FILTRAZIONE]

--> Dpressione* L (coefficiente di filtrazione)

--------------------------

[OSMOSI] --> dovuto al guscio di idratazione del soluto

R*T*I*DC

osmolarita : il plasma e il liquido interstiziale hanno circa 300 mosmoli .

.Le cellule sono in CONTINUA E PERENNE LOTTA per mantenere bassa la pressione

osmotica

Se sono immerse in una soluzione con soluti permeabili ed essi entrano nella cellula

che contiene molte proteine e soluti che non possono uscire, per ristabilire l equilibrio

osmotico entrera acqua dall esterno (iposmotico) ---> La cellula animale si gonfia e va

incontro a LISI .

.PROBLEMA ! --> La cellula contiene molte proteine CARICHE NEGATIVAMENTE che non

sono permeabili e non possono diffondere all esterno, pertanto si crea un disequilibrio

con il liquido interstiziale e la cellula lotta contro la pressione osmotica .

---> La cellula tenderebbe all [EQUILIBRIO DI GIBBS DONNAN]--> essa pero non puo

raggiungerlo perche esploderebbe ---> Per questo esiste un trasporto attivo all esterno

di ioni (non regge pressione osmotica esterna di 1 atm)

---> [POMPA SODIO POTASSIO] che dissipando 1 ATP per ogni ciclo espelle ioni sodio e

importa ioni potassio

. SENZA POMPA SODIO POTASSIO SOPRAGGIUNGE LA MORTE CELLULARE PER

FENOMENO OSMOTICO .

*GRAZIE A QUESTI FENOMENI L INTERNO CELLULARE E CARICO NEGATIVAMENTE !!!

--> Cellula vegetale puo tollerarlo grazie a equilibrio fornito da PARETE CELLULARE che

resiste al fenomeno del gonfiarsi .

[RIEPILOGO FORMULE]

.TEMPO DI DIFFUSIONE : distanza2/2D d=10-5 cm/s

.FLUSSO NETTO : D*A*(c1-c2)/X distanza

.FLUSSO NETTO MEMBRANA : P*A*(c1-c2)

.FILTRAZIONE ACQUA : DP*L

.Pressione osmotica : R*T*I*DC

------> ricordando osmolarità !

.

21-1-2014

FISIOLOGIA

. I canali ionici voltaggio dipendenti per il sodio raggiunto il valore soglia (mediamente

50Mv) si aprono lasciano passare NA +

i canali hanno

-CANCELLO M--> la sua apertura determina l apertura del canale 7

-CANCELLO DI INATTIVAZIONE H : struttura a [PALLA E CATENA ]

---> catena amminoacidica,palla INATTIVA il canale ponendosi al centro

--> il poro puo essere APERTO ma contemporanemanete INATTIVO a causa di cancello

di inattivazione H

---> IL [CANCELLO DI INATTIVAZIONE H ] è responsabile del [PERIODO REFRATTARIO

ASSOLUTO]

ciclo

-raggiungimento di valore soglia

- apertura canali (cancello M)---> cancello di inattivazione H palla e catena aperto

-chiusura [H PALLA E CATENA ] --> periodo refrattario assoluto

ioni non passano piu anche se il poro (PORTONE M) è aperto

---------------------

[CANALI]

6 DOMINI TRANSMEMBRANA con 4 SUBUNITA

---> 1 subunita è responsabile del RICONOSCIMENTO DEL [POTENZIALE]

--> Cambia confomrazione al raggiungimento di un valore soglia e apre il canale

(cancello M)

.[CANCELLO DI INATTIVAZIONE H] --> si [CHIUDE IN MODO TEMPORIZZATO]

--> STRUTTURA A PALLA E CATENA

-----> il meccanismo di chiusura non è chiaro ma [non risponde a comando di

depolarizzazione] --> si chiude dopo un tot di tempo e determina il PERIODO

REFRATTARIO ASSOLUTO .

---------------------

.Anche nelle cellule eccitabili vi sono porzioni di cellula NON ECCITABILE (soma

neuronale e dendriti ad esempio )!

-->[è LA PRESENZA DI CANALI SODIO VOLTAGGIO DIPENDENTI A DETERMINARE L

ECCITABILITA DI UNA CELLULA O NO !!!!]

---> rimangono attivi circa [1-2 millesecondi ]!

TUTTE LE MISURAZIONI SONO [STATISTICHE ] e [SPERIMENTALI]

--> non vi è una correlazione diretta tra potenziale e canali APERTI o chiusi , vi e una

percentuale o una probabilita che il canale sia aperto o chiuso

ESEMPIO

[CELLULA A RIPOSO]

-0.01 % CANALI APERTI M

-70% CANCELLI H PALLA E CATENA aperti

[INIZIO STIMOLO]

-15% CANALI APERTI M

-55 % CANCELLI H PALLA E CATENA aperti

[AGGETTO POSITIVO ]

- CANALI SOSTANZIALMENTE APERTI

-7 % o meno SEGMENTI DI INATTIVAZIONE H PALLA e CATENA APERTI

---> Quando si torna al valore di soglia i canali si chiudono (cancelli M) e i segmenti di

inattivazione palla e catena (CANCELLI H) si spostano dal canale (aperti)

[IL CANCELLO DI INATTIVAZIONE PALLA E CATENA H è il RESPONSABILE DEL PERIODO

REFRATTARIO ASSOLUTO ]

---> nonostante i canali siano APERTI (M) H impedisce il passaggio

.Nel periodo REFRATTARIO RELATIVO devo avere almeno il 7% dei CANCELLI H palla e

catena aperti in modo da poter stimolare seppur con uno STIMOLO MOLTO MAGGIORE i

canali (ho bisogno di stimolo piu alto per stimolare i pochi canali stimolabili)

------------------------------

[CANALI DEL POTASSIO]

--->tendono a essere molto piu lenti

. si aprono con ritardo e si [CHIUDONO CON RITARDO]--> questo determina

IPERPOLARIZZAZIONE perche il potassio tende a portarsi al suo potenziale di equilibrio

(-90mv)

--> FENOMENO CORRETTO DA NA/K ATPASI

--------------------

[CICLO]

- [POTENZIALE DI RIPOSO] (neuroni circa -60 Mv nei miociti e circa -90Mv)

.ARRIVO DELLO STIMOLO SOVRASOGLIA

-[APERTURA CANALE SODIO]--> M APERTO H PALLA E CATENA aperto

- AGGETTO POSITIVO OVERSHOOT [CANALI APERTI E ATTIVI]

-[CHIUSURA SEGMENTO DI INATTIVAZIONE PALLA E CATENA H --> inattivazione canali

sodio]

-[ENTRATA DEL POTASSIO]

--> IPERPOLARIZZAZIONE potassio tende al suo equilibrio(-90Mv) causa lentezza

canali --> (lentezza dei cambiamenti conformazionali )

-[CHIUSURA CANALI DEL POTASSIO] e recupero da NA/K ATPASI del potenziale di

equilibrio

.ANCHE i canali del potassio hanno una [DIPENDENZA DAL TEMPO] e non solo dal

potenziale senno non si spiegherebbe la IPERPOLARIZZAZIONE

--> Questo perche richiedono un tot di tempo per eseguire il [CAMBIAMENTO

CONFORMAZIONALE ]

ricordiamo : [PERIODO REFRATTARIO ASSOLUTO] --> dovuto all INATTIVAZIONE dei

canali aperti da [CANCELLO H PALLA E CATENA]

----------

[CONDUTTANZA] --> passaggio di ioni nel tempo

DIPENDE DA :

.Quantita di CANALI presenti per superficie in una data sezione cellulare (varia da zona

a zona della cellula )

.N di canali APERTI e ATTIVI (segmento di inattivazione H palla e catena )

.[Gradiente ionico] della concentrazione (se non c e gradiente non vi e diffusione!! )

[G CONDUTTANZA ] ---> SI MISURA IN [SIEMENS] --> a livello cellulare [PICOSIEMENS

10-12 siemens]

---------------

. Il potenziale d azione non resta fermo ma viene [CONDOTTO ]---> fino a 100 M/S

---> questo dipende dalla proprieta della singola fibra

. nei neuroni è piu veloce

. nei miociti e miocardiociti è piu lento

SEQUENZA TIPO :

- recettore capta segnale --> depolarizzazione

- si trasmette come POTENZIALE GRADUATO al [SOMA ] del neurone che non è

eccitabile

-IL [POTENZIALE GRADUATO ] si trasforma in [POTENZIALI D AZIONE ] nell

[ASSONE ]--> treno di potenziali d azione

-Raggiungendo il soma di un altro neurone si ritrasforma in [POTENZIALE GRADUATO ]

-Attraverso l assone ridiventa [TRENO DI POTENZIALI D AZIONE ]

---> L assenza di potenziale d azione è dovuta all [ASSENZA O SCARSITA DI CANALI

DEL SODIO VOLTAGGIO DIPENDENTI ]

--> esso procede dunque come un normale potenziale graduato che si dissipa a causa

della resistenza della fibra.

---------------

[COME FA UN POTENZIALE D AZIONE A ESSERE CONDOTTO SENZA DECREMENTO ?]

--->

.Una corrente di ioni positivi entra in un punto della cellula

--> essa fa diventare positivo l interno in quel punto (aggetto positivo )

--> le cariche positive vengono attirate verso le parti interne ancora negative -->

questo innesca l apertura dei canali del sodio voltaggio dipendenti in quel punto e la

[RICREAZIONE AUTONOMA ] del potenziale d azione

--> [ si crea un flusso di depolarizzazione ]---> [CORRENTE ELETTROTONICA !!!!]

.la [CORRENTE ELETTROTONICA ] è cosi [AUTORIGENERANTE ]

. non puo tornare indietro perche i canali del sodio indietro sono INATTIVI a causa del

[CANCELLO DI INATTIVAZIONE H PALLA e CATENA ] --> Procede lungo direzione

obbligata

--> il PERIODO REFRATTARIO ASSOLUTO assume cosi valore FISIOLOGICO --> un suo

difetto causa scompensi che portano ad esempio nel cuore a ARITMIE per la

[conduzione errata della corrente elettrotonica ]--> si creano circoli all indietro

[VELOCITA ]--> è in ogni caso influenzata dalla resistenza opposta dalla fibra

. La velocita è sostanzialmente influenzata da :

-[DIAMETRO DELLA FIBRA ] --> maggiore e il diametro maggiore e la velocita della

fibra

-[GUAINA MIELINICA ] --> la fibra mielinizzata e piu veloce (10x)

.La guaina mielinica e un isolante interrotto dai NODI DI RANVIER e creata da cellule di

schwann .

--> La conduzione dell impulso avviene solo TRA UN NODO E L ALTRO -->

[CONDUZIONE SALTATORIA ]

RIASSUMENDO : [+ DIAMETRO + MIELINIZZAZIONE = + VELOCITA ]

DA PIU VELOCE A MENO VELOCE :

-NEURONE A ALFA velocita 42 M/S diametro 20 micron ---> spesso sono

ALFAMOTONEURONI

-NEURONE A BETA velocita 25 M/S diametro 14 micron

-NEURONE A GAMMA velocita 18 M/S

-NEURONE B NON MIELINIZZATO : velocita 3 M/S

---> La velocita di una fibra mielinizzata è 10 VOLTE SUPERIORE RISPETTO A QUELLA

DI UNA FIBRA NON MIELINIZZATA

23-1-2014

FISIOLOGIA

[NEURONI]

.Il soma e i DENDRITI non sono eccitabili e presentano un POTENZIALE GRADUATO con

costante LAMBDA

---> L assone (inizio nel cono d azione ) è eccitabile --> trasformazione in treno di

potenziali d azione

-[SENSORIALI]

.(mielinici) ---> PSEUDOUNIPOLARI ( 2 assoni uno normale uno derivante dalla

mielinizzazione di un dendrite )

.(amielinici)--> BIPOLARI (2 assoni reali )

.[SENSO ANTIDROMICO]----> DALLA PERIFERIA AL SOMA

.[SENSO ORTODROMICO ] ---> DAL SOMA ALLA PERIFERIA

-[INTERNEURONI]

.Situati nel SNC

. puo essere molto complesso individuare i DENDRITI e l ASSONE --> se non si trova li

definiamo privi di assone

-[EFFERENTI ]

. posseggono diversi [DENDRITI ]

.un [SOMA] non eccitabile

.un [ASSONE ] mielinizzato che perde guaina mielinica all approssimarsi del bottone

sinaptico .

---------------------------------------------------------------------------------

.Quando viene creato a livello dei [DENDRITI] e poi del [SOMA ] un potenziale graduato

questo si dissipa secondo la LUNGHEZZA LAMBDA --> pertanto per arrivare a livello di

[CONO