Omeostasi, fisiologia della membrana

COSA E’ L’ANATOMIA?

L’anatomia è la scienza che studia la forma e la struttura degli organismi (morfologia)

COSA E’ LA FISIOLOGIA?

La fisiologia è la scienza che studia il normale funzionamento di un organismo e delle parti che la

compongono

La fisiologia è la scienza integrata che utilizza principi chimici-fisici per studiare e spiegare le funzioni vitali

degli organismi viventi in condizioni normali

“…gli animali hanno davvero due ambienti: un ambiente esterno, in cui si trova l’organismo, e un ambiente

interno in cui si trovano gli elementi essenziali di organi e tessuti. Tutte le funzioni vitali, seppur molto

diverse tra loro, hanno uno scopo: quello di conservare costante delle condizioni di vita dell’ambiente

interno.”

Claude Bernard

L’essere umano è quindi da considerare un animale che ha due ambienti:

- ambiente esterno al corpo che è il pianeta

- ambiente interno che è l’ambiente dove si trovano le cellule che sono gli

elementi fondamentali di organi e tessuti

Tutte le funzioni (es: filtrazione renale, meccanica cardiaca, respirazione,..) hanno un unico scopo quello di

mantenere costante l’ambiente interno cioè l’ambiente in cui vive la cellula

L’organismo umano è quindi un organismo complesso che vive nell’ambiente esterno e lo scopo principale

dell’uomo è quello di sopravvivere. Per sopravvivere il corpo umano deve svolgere le funzioni vitali che

sono le funzioni essenziali per consentire a tutte le cellule che compongono gli organi e tessuti di svolgere

correttamente le loro funzioni. Lo scopo delle funzioni vitali è quello di consentire alle cellule di vivere in un

ambiente che consente di far svolgere al meglio le loro funzioni e questo è possibile grazie al mantenimento

dell’ambiente che circonda le cellule in uno stato stabile (OMEOSTASI)

Omeostasi = stato costante

L’ambiente esterno può perturbare il corpo umano e quindi a lungo andare anche l’ambiente interno e può

provocare una perturbazione omeostatica per questo il corpo deve produrre risposte adattative

Es: freddo ambiente esterno da 10°C a -2°C l’ambiente interno da 37°C a 36°C, l’ambiente esterno cambia

quindi condizione e provoca una perturbazione interna del corpo umano potrebbe compromettere le funzioni

e quindi l’organismo umano da delle risposte adattative allo scopo di mantenere l’omeostasi

LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE

la fisiologia si occupa di:

- MOLECOLE

- CELLULE più piccola unità strutturale in grado di realizzare tutti i processi vitali

- TESSUTI

- ORGANI

- APPARATI O SISTEMI

- ORGANISMI

- POPOLAZIONE DI UNA SPECIE

FUNZIONI CELLULARI FONDAMENTALI:

- ottenere nutrienti e O dall’ambiente: fosforilazione ossidativa nutrienti+O 

2 2

CO +H O+energia (da ossigeno si produce energia)

2 2

- eliminare CO e sostanze di rifiuto eliminare cataboliti perché diventano

2

tossici per l’organismo perché troppa CO acidosi metabolica



2

perché acidosi? perché CO +H O H CO (acido carbonico)



2 2 2 3

+

H CO si dissocia e diventa H +HCO = più idrogeno = PH si abbassa

2 3 3

1 - sintesi proteica a formare canali, enzimi, recettori,.. proteine fondamentali per

normale funzionamento cellulare

- regolazione degli scambi con l’ambiente: secernere ormoni, avere nutrienti e O 2

(scambi)

- trasporto di materiale all’interno o all’esterno della cellula fondamentali



canali, carrier,..

- percepire e rispondere agli stimoli ambientali recettori



- duplicarsi

FUNZIONI CELLULARI SPECIALIZZATE

Le funzioni cellulari specializzate sono delle caratteristiche fondamentali per le cellule degli organismi

pluricellulari dove le cellule svolgono una funzione specifica. Le cellule si specializzano a formare tessuti,

infatti i tessuti sono composti da cellule specializzate che hanno il compito di svolgere una determinata

funzione.

TESSUTI

I tessuti che compongono il corpo umano sono:

muscolare (scheletrico, miocardio e liscio)

o nervoso

o epiteliale

o connettivo (sangue, tendini e ossa)

o

Nello stesso organo si possono avere tutte e quattro le tipologie di tessuto

Es: stomaco

Es: stomaco

Vicino al lume troviamo l’epitelio, sotto l’epitelio c’è uno strato di tessuto connettivo (sottomucosa), al di



sotto della sottomucosa troviamo il tessuto muscolare (muscolatura liscia uno strato circolare e uno

longitudinale), nei fasci muscolari troviamo il tessuto nervoso (controllo)

Più organi formano apparati:

- sistema circolatorio: cuore, vasi, sangue trasporto di materiale a tutte le



cellule del corpo

- sistema digerente: bocca, faringe stomaco, intestino tenue, intestino crasso,

ghiandole salivari, pancreas esocrino, fegato e cistifellea trasformazione del



cibo in particelle più piccole che possono essere trasportate nell’organismo e

eliminazione delle scorie

- sistema respiratorio: naso, faringe, laringe, trachea, bronchi polmoni scambio



di ossigeno e anidride carbonica tra l’ambiente interno e esterno

- sistema urinario: reni, ureteri, vescica urinaria, uretra

- sistema scheletrico: ossa, cartilagini, articolazioni mantenimento di acqua e



soluti nell’ambiente interno, eliminazione di scorie sostegno



- sistema muscolare: muscoli scheletrici movimento



- sistema tegumentario: pelle, capelli, unghie protezione dell’ambiente esterno



- sistema nervoso: encefalo, midollo spinale, nervi periferici, organi di senso

specifici coordinazione delle funzioni attraverso segnali elettrici e rilasciando



molecole regolatrici

- sistema endocrino: tutti i tessuti secernenti ormoni, ipotalamo, ipofisi, tiroide,

ghiandole surrenali, pancreas endocrino, gonadi, reni, epifisi, timo, parotidi,

intestino, cuore, pelle e tessuto adiposo coordinazione delle funzioni corporee



attraverso sintesi e rilascio di molecole coordinatrici

- sistema riproduttivo: M testicoli, pene, ghiandola prostatica, vescicole seminali,

ghiandole bulbouretrali e dotti F ovaie, ovidotti, utero, vagina, mammelle 

mantenimento della specie

2

INTERAZIONE TRA I SISTEMI DELL’ORGANISMO

Tutti i sistemi cooperano fra loro per mantenere l’omeostasi e lo stato stazionario.

Gli organismi sono sistemi termodinamicamente aperti, infatti, si interfacciano con l’ambiente esterno

scambiando energia e materiale di rifiuto con l’ambiente circostante.

AMBIENTI: INTERNO E ESTERNO



Protezione pelle 

Liquido extracellulare scambia informazioni con l’ambiente esterno e le cellule

Il corpo umano è costituito dal 65-70% acqua, la maggior parte dell’acqua è contenuto nelle cellule (LIC) e

nel liquido interstiziale (liquido che bagna le cellule)

Il liquido extracellulare forma la zona cuscinetto formata da 1/3 H 0 cioè una forma di protezione interna che

2

cerca di smorzare tutte le perturbazioni che arrivano da fuori e che non permettano di farle entrare nel corpo

es: mantenimento temperatura costante (esterno 3°C interno 37°C)

LO STATO STAZIONARIO DINAMICO

La costanza dell’ambiente interno è una condizione per la vita liberapotersi andare a insediare ad esempio

in campagna e potersi muovere nell’ambiente es: città

la costanza dell’ambiente interno è definito lo stato stazionario dinamico

OMEOSTASI

L’omeostasi è la capacità degli organismi animali di mantenere costanti, almeno entro un certo livello (range

normalità), molti parametri chimico-fisici dei propri organi (es: temperatura corporea, livelli di O e CO , pH

2 2

del sangue, frequenza cardiaca,..)



Omeostasi mantenere in equilibrio il nostro corpo mantenere costanti le variabili e quindi l’interno del

corpo

equilibrio non propriamente corretta perché è una condizione statica

OMEOSTASI

organismo è in omeostasivariabili controllate

avviene una perturbazione può avvenire:

- ambiente interno può esserci qualcosa internamente che generi una

perturbazione

es: tumore che nasce da dentro, cellule cambiano da dentro e provoca dolori e

sintomi da questa perturbazione

- ambiente esterno e che provochi quindi una variazione interna e il risultato è

una perdita di omeostasi momentanea

l’organismo da delle risposte e tenta di compensare e quindi di tornare in omeostasi

la compensazione può:

- avere successobenessere (variabili rientrano)

- la compensazione fallisce o malattia (variabili non rientrano)

disordine

OMEOSTASI E SISTEMI DI CONTROLLO

I sistemi controllano le variabili e reagiscono quando vengono informati di una variazione

Il segnale in ingresso: rilevazione variabile, la variabile viene letta e mandata al centro di integrazione che

guarda il valore di riferimento se è nei range stabiliti non deve attuare nessuna risposta se il valore che

riceve, invece, non è nei range stabiliti, dal sistema di controllo esce un segnale in uscita che va verso la

periferia per riportare il valore nel range di riferimento attraverso una risposta

3 

se il range è nella normalità non si ha la risposta inutile spesa di energia, i livelli sono costantemente

controllati anche quando i range sono normali

FEEDBACK O RETRO-AZIONE

feedback = risposta = ritorno di informazioni

Il feedback o retro-azione può essere:

- negativo

- positivo

FEEDBACK NEGATIVO

a uno stimolo iniziale si innesca una risposta e la risposta tende a spegnere lo stimolo che ha mandato la

risposta, quando si spegne lo stimolo iniziale si blocca la risposta

risposta viene spenta per risparmiare energia

1. stimolo iniziale

2. risposta

3. diminuzione stimolo fino a annullarlo questo provoca no risposta

Es: acquario con pesciolino

Il pesce è molto sensibile alla temperatura dell’acqua, l’acqua, infatti, deve essere mantenuta costante a 30°C

Temperatura di riferimento = 30°C

Quando apro la finestra, la temperatura di casa diminuisce e così diminuisce anche la temperatura

dell’acquario e scende a 25°C. Il termometro nell’acquario è un sensore, cioè rileva la temperatura dell’acqua

all’interno dell’acquario e tramite un filo elettrico manda le informazioni relative alla temperatura

dell’acquario al centro di controllo. Il centro di controllo è tarato a 30°C con un range di temperatura che

varia di 1° (29-31°C). Essendo che il termometro ha rilevato 25°C, le informazioni ricevute al centro di

controllo sono differenti rispetto al range compreso tra i 29 e 31°C. La temperatura è molto bassa e il

pesciolino morirebbe dopo poco se non rientra velocemente nei range della normalità. Il centro di controllo

invia un segnale in uscita attraverso un cavo elettrico, il segnale va verso la serpentina, essendo che la

temperatura è troppo bassa la serpentina si accende fino a che non torna al range di normalità. Appena

raggiunta la temperatura di 30°C la serpentina si spegne e quindi non consuma più energia.

La risposta ha spento lo stimolo e quindi non serve continuare a rispondere

Fondamentale per il feedback negativo il SET POINT sono i valori di riferimento dentro il quale i valori

fisiologici devono rimanere

Es: temperatura corporea

La temperatura corporea centrale deve rimanere costante a 37°C il range di normalità si discosta di 1°C (36-

38°C), la temperatura esterna quindi quella ambientale è di 30°C, la persona entra in casa dove ha acceso il

condizionatore e la temperatura esterna di casa è di 15°C (variazione temperatura da 30°C a 15°C). La

temperatura corporea non si abbassa di 15°C ma si abbassa di 2°C quindi scende a 35°C, il range di

normalità della temperatura però è tra i 36 e i 38°C. I termocettori che rilevano la temperatura interna,

rilevano la variazione di temperatura, i quali tramite le fibre nervose mandano le informazioni all’ipotalamo

che è il centro di controllo della temperatura del corpo umano. Il set point impostato nell’ipotalamo è di

37°C, essendo che la temperatura rilevata è di 35°C, l’ipotalamo invia delle risposte per:

- diminuire la dispersione di calore: ghiandole sudoripare (-sudore+ calore),

limitare il sangue vada in periferia, verso la periferia c’è una perdita di calore

tramite la vasocostrizione

- produzione calore: muscoli scheletrici=brividi

Tutto questo fa aumentare la temperatura corporea, appena la temperatura corporea raggiunge il set point la

riposta si interrompe e quindi la risposta ha spento lo stimolo.

FEEDBACK POSITIVO

4

Lo stimolo aumenta la risposta, questa tipologia di controllo è poco utilizzata dal nostro organismo perché lo

stimolo aumenta e quindi alimenta la risposta e quindi richiede al nostro organismo un grande quantità di

energia.

Il feedback positivo comprende:

1. stimolo iniziale

2. risposta

3. stimolo aumento e richiede risposta, risposta, risposta,… questo stimolo cessa a

causa di un fattore esterno

Es: parto

Quando inizia il travaglio la testa del bambino spinge sulla cervice (stimolo iniziale), provocando il rilascio

di un ormone: l’ossitocina, che innesca la prima contrazione.

La testa del bambino a seguito della contrazione spingerà sempre di più sulla cervice, l’ossitocina verrà

rilasciata nuovamente provocando una contrazione sempre più intensa

Questo circolo si auto-alimenta e quindi continuerà fino a quando lo interrompe un fattore esterno: la nascita

del bambino.

Perché la nascita del bambino interrompe il ciclo?

Perché la testa del bambino non spinge più sulla cervice provocandone lo stiramento

Questa tipologia di feedback richiede molto dispendio di energia per questo dopo il parto le madri sono

molto stanche

RISPOSTA OMEOSTATICA

La risposta locale può essere:

- locale variazione locale = risposta locale

- sistemica variazione locale = risposta sistemica

VARIABILI CONTROLLATE OMEOSTATICAMENTE

- volume dei liquidi corporei (PA)

- composizione dei liquidi corporei, cioè:

osmolarità

o + +

concentrazione degli elettroni (es: Na e K )

o concentrazione dei nutrienti (es: glucosio)

o concentrazione di prodotti di scarto (es: CO )

o 2

+

concentrazione degli ioni H (pH)

o

- temperatura corporea

OLTRE AL CONCETTO DI OMEOSTASI C’E’ DI PIU’

- relazione tra funzione e struttura funzione di organo dipende dalla forma e



dalla struttura

Es: cuore la disposizione a spirale del muscolo ventricolare permette alla

contrazione ventricolare di spingere l sangue verso l’alto, dall’apice del cuore

verso la base)

- ridondanza più sistemi che si possono occupare di una variabile

Es: PA è regolata dalla risposta vascolare (vasocostrizione e vasodilatazione) ma anche il sistema

urinario può regolare PA (+liquidi = +PA)

- pleiomorfismo stessa molecola che svolge più funzioni

Es: emoglobina che ha il compito di trasportare O a tutte le cellule del corpo,

2 +

ma funge da tampone intracellulare legando a se gli H dal sangue, quindi

l’emoglobina contribuisce anche all’equilibrio acido-base del sangue

- riconoscere segnali

5 Es: trasduzione. I segnali del corpo umano possono avere varia natura, ma quando

indipendentemente dal tipo di energia quando vengono percepiti vengono trasdotti dal dalle fibre

nervose in un linguaggio comprensibile al sistema nervoso, cioè vengono trasdotti in segnali elettrici

nonché in potenziali graduati e potenziali di azione (es: sensi = vista, dolore, olfatto, gusto,..)

- comunicazione tra cellule

Es: recettori. La comunicazione tra cellule permette la coordinazione cellule. Per

far comunicare due cellule però abbiamo bisogno di trasportare le informazioni

tramite segnali, i recettori di membrana hanno il compito di far passare le

informazioni idrofile che non possono passare la membrana a causa del doppio

strato lipidico (membrana selettivamente permeabile)

- natura dinamica dell’omeostati

Legge della conservazione della materia stabilisce che per mantenere l’omeostasi occorre mantenere

un equilibrio di liquidi tra ciò che entra, ciò che viene prodotto e ciò che esce

Es: bilancio idrico. In estate sudiamo tanto e quindi abbiamo una dispersione di

liquidi maggiore rispetto all’inverno, se il bilancio idrico che è la differenza delle

entrate e delle uscite di acqua è negativo, significa che tramite la sudorazione

abbiamo perso molta acqua che però è legata a sali minerali.

Se il volume dei liquidi corporei diminuisce anche la PA e i Sali minerali

La quantità totale di sostanza x nell’organismo = entrate + produzione - uscite

Omeostasi non significa equilibrio delle concentrazioni.

Perché? Perché l’omeostasi non è sempre in equilibrio

es: disequilibrio liquidi intra e extracellulare fuori più sodio dentro più potassio

ma disequilibrio mantenuto allo stato stazionario cioè allo stato costante

mantenere disequilibrio costa energia

flusso di materia es: si muove in base al gradiente di concentrazione se si parla

di soluti (es: cellula ha bisogno di glucosio se fuori ce densità maggiore dentro

meno e il glucosio entra) di pressione se si parla di sangue e apparato

circolatorio, gradiente elettrico ogni volta che ce una carica elettrica di segno

opposto si possono muovere perché si attraggono es: calamite

FISIOLOGIA DELLA MEMBRANA

fisiologia che si occupa come funziona la cellula

funzione della membrana cellulare:

- isolamento fisico

- regola scambi

- comunicazione cellula cellula/ambiente

- supporto strutturale le proteine di membrana hanno rapporto con il