Compendio di fisiologia - Appunti

Fisiologia: barriere fisiche nei sistemi biologici e fenomeni di trasporto

La fisiologia è una scienza integrata che studia il funzionamento degli organismi viventi a partire dai meccanismi molecolari per passare alle funzioni di cellule, organi e all'integrazione delle funzioni d'organo nell'organismo.

La fisiologia più semplice è quella cellulare.

Un sistema biologico può essere considerato come un sistema termodinamico aperto, cioè in grado di scambiare energia e materia con l'ambiente.

Un sistema termodinamico si definisce una quantità di materia ed energia contenuta in uno spazio fisico definito da una barriera fisica.

Nel caso di un sistema cellulare la barriera fisica è la membrana e lo studio della fisiologia a questo livello equivale allo studio della permeabilità di barriere cellulari ed epiteliali e al trasporto di soluti.

Per studiare questi fenomeni bisogna, oltre a considerare un sistema biologico come un termodinamico, anche trattare soluzioni biologiche come soluzioni ideali nelle quali, in soluzione, una soluzione, l'approssimazione di un gas che diffonde fino a occupare tutto il volume di solvente a sua disposizione.

Queste assunzioni ci permettono di adottare un approccio idrostatico (termodinamico) laddove l'approccio cinetico non è obbligatorio e applicare le leggi per ogni singola molecola considerando che una mole di soluto contiene 10²³ molecole, le leggi delle cinetiche risultano inservibili.

In un sistema termodinamico possiamo dire che esso evolve spontaneamente nella direzione di ΔG'₂ [ΔG₁ = G_B - G_A] perché tra i compartimenti A e B in A esiste una differenza di potenziale chimico del soluto a cui è associabile una forza di tipo chimico che è responsabile dell'evoluzione del sistema.

Possiamo descrivere quindi un flusso come φ < mol e limitato ad una porzione della superficie J = mol / (s * cm²) detta flusso normalizzato.

Possiamo anche intuitivamente dire che un flusso è direttamente proporzionale alla forza che lo genera (è quindi ed al potenziale termodinamico esistente).

Questa affermazione deriva dall’osservazione diretta del fenomeno ed è detta equazione fenomenologica.

Può essere espressa come: φ = ^dn/_dt = k * AF, where φ^t σ → A = area.

φ = kF^constant oppure φ = U c F_F^F′.

Equazione di Teorell

U = coefficiente di mobilità; c = concentrazione; F_effetto = forze coniugate per mole di soluto.

Fisiologia: barriere fisiche nei sistemi biologici e fenomeni di trasporto

La fisiologia è una scienza integrata che studia il funzionamento degli organismi viventi, a partire dai meccanismi molecolari per passare alle funzioni di cellule, organi e all'integrazione delle funzioni d'organo nell'organismo.

La fisiologia più semplice è quella cellulare.

Un sistema biologico può essere considerato come un sistema termodinamico aperto, cioè in grado di scambiare energia e materia con l'ambiente.

Un sistema termodinamico si definisce una quantità di materia ed energia contenuta in uno spazio fisico definito da una barriera fisica.

Nel caso del sistema cellulare la barriera fisica è la membrana e lo studio della fisiologia a questo livello equivale allo studio della permeabilità di barriere cellulari ed epiteliali e al trasporto di soluti.

Per studiare questi fenomeni bisogna, oltre a considerare un sistema biologico come una termodinamico, anche trattare soluzioni biologiche come soluzioni ideali nelle quali, in soluzione, l'approssimazione di un gas che diffonde fino a occupare tutto il volume di solvente a sua disposizione.

Queste assunzioni ci permettono di adottare un approccio riduttivo (termodinamica) laddove l'approccio cinetico-molecolare ed applicare le leggi per ogni singola molecola considerando che una mole di soluto contiene 10²³ molecole e le leggi della cinetica risultano inverosimili.

Possiamo descrivere quindi un flusso come φ mol e limitato ad una porzione della superficie J = mol/(s·cm²) detta flusso normalizzato.

Possiamo anche intuitivamente dire che un flusso è direttamente proporzionale alla forza che lo genera (φ quindi al potenziale termodinamico esistente).

Questa affermazione deriva dall'osservazione diretta del fenomeno ed è detta equazione fenomenologica.

Può essere espressa come: φ = _dn/_dt = k AF.

Equazione di Teorell

J = kF oppure J = UC_.F_m.

Ma come esprimere F_M?

Così come in cinematica, una forza può essere espressa come F = -dW/dz.

La forza coniugata al flusso di soluto, può essere espressa come F_M = -dμ/dx, ovvero come la derivata del potenziale termodinamico rispetto alla direzione del flusso stesso implicante J = -Uc dμ/dx.

Equazione di Teorell

Questo potenziale termodinamico μ_i si definisce per an.

Elettroliti: μ_i = μ₀(T) + RT ln c_i.

Elettroliti: μ_i = μ₀(T) + RT ln c_i +