Principi di Fisiologia

LAVORO

 esterno: E consumata durante contrazione muscolare necessaria per spostare un o ggetto o se

stessi nell’ambiente

 interno E spesa per termoregolazione, postura, pompa cardiaca, pompe ioniche etc etc

Non tutte le forme di E sono capaci di produrre lavoro FISIOLOGICO! Dove per lavoro fisiologico si intende

la capacità di incrementare l’ordine di un organismo.

Per comodità potremmo dividere l’E in due diverse categorie:

 E di grado superiore: permette di compiere lavoro fisiologico: chimica, meccanica, elettrica

 E di grado inferiore: non utilizzabile per compiere lavoro fisiologico: calore

Degradazione di E da parte dell’organismo significa trasformare una E di grado superiore in calore

Siti di deposito dell’energia

 lipidi (trigliceridi)

 carboidrati (glicogeno)

 proteine

Gli animali usano E chimica assimilata per 3 scopi principali:

1. biosintesi:

2. mantenimento

3. generazione di lavoro esterno 40

Tasso metabolico/metabolismo

Si definisce metabolismo la velocità con cui un organismo trasforma l’E in calore e lavoro esterno.

 E si misura in calorie o joule

 metabolismo si misura in calorie/tempo watt (joule/s)

Cosa e’ il Metabolismo Basale (durante il sonno)? Spesa

energetica ridotta ai minimi termini. Pompa cardiaca,

scambiatori, respirazione

dispersione calore + attività elettrica

Resting Metabolic Rate: se invece il Metabolismo viene

misurato sempre nelle stesse condizioni di cui sopra, ma la

persona è sveglia (è ca il 10-15 % in ipù del MB)\

M Energetico = RMB + digestione + attività

Nell’h adulto sedentario il metabolismo energetico giornaliero è

2300 Kcal /die e consumo O2 circa 250 ml O2 /min.

Quali sono i parametri che influenzano il metabolismo:

 Principali: Attività fisica, Temperatura ambientale

 Minori: ingestione di cibo, età, sesso, dimensioni corporee,

stato riproduttivo, stress emotivo.

Dispendio energetico di un uomo di 70 kg.

Quando il nostro corpo lavora sugli zuccheri riesce ad estrarre

tutta l’energia disponibile. Quando lavora a lipidi anche in questo caso il nostro corpo riesce ad estrarre

tutta l’energia disponibile, mentre ciò non è applicabile alle proteine.

24/10/2017

Calorimetria diretta: metodo per misurare il metabolismo. È un metodo molto preciso. In assenza di lavoro

estero, tutta l’energia che il corpo produce diventa calore. Le bombe calorimetriche sono delle

stanze/contenitori dove si ha uno strato confinato di ghiaccio e un secondo strato più esterno anche questo

di ghiaccio. Il ghiaccio, man mano che si scioglie viene raccolto in un contenitore e in base all’acqua rilasciata,

si procede al calcolo del calore.

Calorimetria indiretta: analisi più fine che si basa sui gas espiratori ed è in grado di dire qual è il tasso

metabolico corporeo. Metodi meno costosi e più semplici.

Spirometria: che misura tasso di scambio gassoso con ambiente tramite respirazione

41

Bilancio materiale: che misura il contenuto di E chimica della materia organica che entra e esce

dall’organismo. Si misura il quantitativo eliminato sottoforma di feci ossidabili.

Mediante uno strumento che viene posto sulla bocca del paziente (analisi spirometrica) convoglia l’aria

espirata in un analizzatore di gas, il quale fornisce la quantità di ossigeno consumata in un certo intervallo di

tempo, permettendo di calcolare la quantità di energia prodotta. Durante le analisi

spirometriche bisogna

misurare il quoziente

respiratorio R, che è dato dal

rapporto tra le moli di anidride

carbonica prodotti e le moli di

ossigeno consumate. Il

rapporto CO2 su O2 è 1. Se il

rapporto dell’analisi

spirometrica è simile a 1 si può

dedurre che sia applicabile

anche ai carboidrati.

Nel caso dei lipidi il rapporto

CO2/O2 non è pari a 1, è pari a

0,7. Si può procedere con lo

stesso calcolo con le proteine,

che non vengono mai ossidate

completamente, si ha che il

quoziente respiratorie è di 0,8.

Questo metodo è ampiamente

utilizzato e ha un errore del 5%.

Questo tipo di analisi viene

effettuata in ambito sportivo,

ma anche in condizioni di

alterazioni metaboliche.

Se animale mostra R =1 allora

sta ossidando solo zuccheri. Se R

è circa 0.7 allora ossida grassi

Per ogni grammo di zucchero si

hanno 4,1 Kcal, per i lipidi si

hanno 9,3 Kcal su grammo. Il nostro corpo

non fa omeostasi del peso, ma di energia che

cerca di mantenerla costante. Anche il

contenuto energetico è altamente regolato

dall’organismo, ecco che le diete non sono

ottimali in quanto cambiando le abitudini

42 alimentari. Anche se non ritorno alle

abitudini alimentari precedenti

comunque ritorno alla spesa energica di

partenza. Le diete sono efficaci solo se si

riesce a modificare il set-point e per fare

ciò si hanno bisogno di anni. Pertanto le

diete dovrebbero solo garantire il

metabolismo giornaliero.

ADS azione dinamico specifica

Consumo metabolici dell’organismo causati dall’ingestione del cibo. Quando si mangia si attivano una serie

di processi di assorbimento e di anabolismo che dissipano calore, in quanto non abbiamo una resa massima.

-> termogenesi obbligatoria

la termogenesi regolatoria (Diet Induced Thermogenesis): ha scopo di eliminare sostanze nutritive in

eccesso bruciando E non necessaria è una modalità di consumo dell’energia in eccesso. Parte dei meccanismi

di bypass dell’ATP sono intrinseci al corpo. Si ha quindi un meccanismo di omeostasi in feedback negativo se

si associato entrambi i metodi di termogenesi. Le diete proteiche prevedono una spesa energetica più alta

rispetto alle spese metaboliche degli zuccheri e dei grassi. Questi tipi di diete portano a problemi epatici e

gastrici.

Il punto centrale che dà origine ai concetti di sazietà, fame e appetito sono a livello ipotalamico, amigdala e

nuclei della base del tronco, grazie alla presenza del centro della fame e un centro dalla sazietà. Il centro della

fame è tonicamente attivo che è in grado di mandare una serie di informazioni neuroormonali allo stomaco,

intestino. Una volta che il cibo è stato introdotto nell’organismo si ha l’attivazione del centro della sazietà

che è inibitoria sul centro della fame.

peso totale = h2o, proteine, grassi, carboidrati e minerali.

il contenuto energetico viene mantenuto stabile intorno ad un set point di riferimento in base a

caratteristiche genetiche e ambientali grazie a sistema omeostatico che regola assunzione di cibo in fx della

spesa energetica. tale regolazione è gestita dalla sensazione di appetito, fame e sazietà

 appetito: desiderio di assumere cibo prediligendo odori e sapori

 fame: esigenza impellente associata a contrazioni dello stomaco che generano irrequietezza

 sazietà: appagamento 43

Regolazione del pH ematico

Il pH del sangue è di 7.4, mentre a livello citoplasmatico è di 7.2. alterazioni a livello del pH sono dannose per

l’organismo. Esistono 3 meccanismi di regolazione del pH.

La quantità di idrogenioni è molto bassa a pH

-8

fisiologico, è di 4x10 M. L’omeostasi deve

assolutamente mantenere, istante per istante

e per quantità molto piccole, qualsiasi

perturbazione è significativa. Si devono avere

dei sistemi che siano in grado di tamponare il

pH e devono essere veloci, nel caso essere

anche prolungati, quantitativamente rilevanti.

Mantenere costante il pH è importante perché tutti i processi biologici sono dipendenti da questo.

 Attività enzimatica (enzimi, citocromi, emoglobina etc) a causa dei numerosi legami H

 Contrazione muscolare

 Regolazione canali ionici

 Secrezione ghiandole endocrine

 Divisione e proliferazione cellulare

25/10/2017

 pH> alcalosi: si ha ipereccitazione del SNC con firing alla minima eccitazione (fascicolazioni

incontrollate) che può portare a tetano dei muscoli respiratorie morte,

 pH< acidosi: si ha inibizione del sistema nervoso centrale. Iniziale confusione e disorientamento e poi

morte in stato di coma

In entrambi i casi il SN può essere danneggiato in quanto il pH arterioso (dipendente dalla CO2) influenza il

pH del liquido cefalo rachidiano, che è in grado di passare la BEE.

I sistemi di controllo del pH ematico sono molteplici:

1. Sistema tamponi chimici: sono ad azione immediata (frazioni di secondo). L’azione di questo sistema

dipende dalle caratteristiche del tampone e dalla sua quantità questo tipo di sistema non elimina la

causa della variazione del pH. 44 2. Centri respiratori del tronco

cerebrale: dove viene gestito lo scambio di

CO2, che viene idratata a formare acido

carbonico e dissociandosi libera H+ andando

quindi a controllare il pH. Agisce nell’arco di

secondi-minuti. Anche con questo sistema

non si elimina la causa della variazione.

3. Meccanismi renali: intervento lento,

ma potente e risolte le cause

dell’alterazione del pH.

La regolazione del pH deve far fronte

all’ingestione e produzione metabolica di

-3

circa 80mmoli (10 ) acido. Dobbiao

tamponare una quantità di acido è circa

mille di volte più alta dell’organismo.

SAPERE BENE ACIDi-BASI E HENDERSON

HASSELBALCH

Sistema dei tamponi chimici

I principali acidi che devono essere

tamponati sono:

1) acido carbonico

2) acidi non carbonici

- acido solforico (H2SO4)

- acido fosforico (H3PO4)

- acido lattico

- acido acetoacetico

- acido beta-idrossibutirrico (presenti solo in condizioni patologiche: diabete)

I principali tamponi sono:

 -tamponi di tipo proteico

 -tampone bicarbonato

 -tampone fosfato

Pka=-logKa dove ka è la costante di dissociazione allo

stato stazionario oppure definita anche come il

rapporto K1/k-1. È il valore del pH dove il rapporto [A-

]/[HA] sono in eguaglianza di concentrazione.

Il tampone deve essere presente in quantità

significative per poter tamponare la concentrazione di

H+ presente in eccesso.

Quando la frazione di A- è 0,5 ottengo i valori di pKa. Sapendo che il sangue deve rimanere a 7.4 i tamponi

che si usano devono massimizzare l’uguaglianza tra [A] e[HA]. Il tampone ideale dovrebbe avere pKa uguale

al pH che voglio tamponare. Il tampone deve essere in grado di tamponare in entrambe le direzioni, sia in

condizioni acidi sia in condizioni basiche. 45

Il punto centrale delle curve è la parte lineare che ha una pendenza massima, in modo da tamponare molta

sostanza variando di poco il pH. pH = pKa + log [A-]