Transcript 01-Generalità
FISIOLOGIA UMANA
Dr.Ernesto Rampin
INTRODUZIONE E PRINCIPI GENERALI REVISIONE A.A. 2007-2008
LA FISIOLOGIA: Studia il funzionamento degli apparati che costituiscono l’organismo umano e il modo in cui interagiscono per mantenere condizioni ottimali per la vita: OMEOSTASI
Per OMEOSTASI si intendono le variazioni dinamiche per il mantenimento delle condizioni ottimali di tutto il nostro organismo attraverso fattori di controllo e di integrazione.
Un ruolo essenziale acquistano i liquidi che circolano nel corpo umano.
COMPONENTI ESSENZIALI
Protidi: derivati dagli aminoacidi. Costituenti fondamentali della cellula e dei tessuti.
Carboidrati: derivati dagli esosi (glucosio, fruttosio). Fornitori energetici per i processi metabolici.
Lipidi o grassi: trigliceridi, derivati del colesterolo. Materiale di riserva e costituente delle cellule.
Acidi nucleici: DNA, RNA. Depositari del contenuto genetico e promotori della sintesi proteica.
ORGANIZZAZIONE GENERALE
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Cellula (Citologia) : organo più piccolo dell’essere vivente dotato di una propria autonomia (es.: cellula epiteliale, nervosa, ecc.) Tessuto (Istologia): insieme di cellule, correlate tra di loro, aventi forma analoga e medesima funzione (es.: tessuto muscolare, osseo, ecc.) Organo: insieme di tessuti differenti che contribuiscono alla stessa funzione (es.: polmoni, fegato, ecc.) Sistema o apparato: insieme di vari organi preposti alla medesima funzione (es.: respiratorio, digerente, ecc.)
APPARATI
respiratorio cardiovascolare digerente urinario riproduttivo endocrino nervoso - organi di senso
muscolo-scheletrico tegumentario (pelle e annessi)
FUNZIONE DEGLI APPARATI
VITA VEGETATIVA:
MISTO: DIGERENTE RESPIRATORIO UROGENITALE CARDIOVASCOLARE
VITA DI RELAZIONE: MUSCOLARE NERVOSO E ORGANI DI SENSO TEGUMENTARIO (pelle e annessi) SCHELETRICO ENDOCRINO
CELLULA: GENERALIT À
CELLULA: CICLO CELLULARE
COMPONENTI LIQUIDI Il liquido corporeo, si suddivide in: 1. Liquido intracellulare: contenuto all’interno delle cellule.
2. Liquido plasmatico: contenuto all’interno dei vasi sanguigni, costituisce circa il 50% del sangue 3.
Liquido interstiziale: all’esterno dei vasi, imbibisce tutte le cellule costituenti i vari organi.
LIQUIDI CORPOREI
COMPOSIZIONE DEI LIQUIDI
Il liquido nei tre distretti costituisce un sistema in equilibrio dinamico perchè vi è un continuo passaggio fra i tre sistemi.
Il liquido è costituito prevalentemente da acqua, che rappresenta il solvente, e da soluti siano essi elettroliti e non elettroliti. Tra i non elettroliti possiamo trovare colloidi sotto forma di sol e a volte sotto forma di gel reversibile.
Il passaggio dei liquidi da un distretto all’altro presuppone l’attraversamento di barriere costituite da:
membrane cellulari (passaggio tra compartimento intracellulare ed extracellulare);
strutture organizzate, quali gli endoteli nel passaggio tra liquido plasmatico e liquido interstiziale.
COMPOSIZIONE DEI LIQUIDI I COMPONENTI DEI LIQUIDI CORPOREI SONO QUALITATIVAMENTE ANALOGHI E COMPRENDONO:
ACQUA
ELETTROLITI: Na + H 2 PO 4 ………….
PROTEINE K + Ca ++ Mg ++ Cl HCO 3 SO 4 - Si ricorda che il sangue contiene una aliquota corpuscolata pari a circa il 50% e quindi la valutazione deve essere effettuata sul plasma
ELETTROLITI
Per elettroliti si intendono sostanze che poste in acqua di dissociano in ioni positivi (cationi) e negativi (anioni): NaCl -------> Na + + Cl H 2 CO 3 -------> H + HCO 3 -------> 2H + + CO 3 - QUANTITATIVAMENTE VENGONO MISURATI IN MILLIEQUIVALENTI PER LITRO DI SOLUZIONE mEq/l
NON ELETTROLITI Sono considerati NON ELETTROLITI le sostanze che poste in acqua non si dissociano in ioni.
In biologia le pi ú importanti sono le proteine, i lipidi, le macromolecole e in generale tutte le molecole ad alto peso molecolare. Non sono sciolte nell’acqua ma disperse come colloidi.
Vengono misurate in mg/dl o g/dl
POLARIT À 1 Per polarità si intende la presenza di cariche elettriche in un composto chimico o biochimico.
Sostanza polare in acqua:
neutro acido CH 3 H 2 0 ---> H + OH COOH --- > CH basico NaOH ---- > Na + OH 3 COO NaCl --- > Na anfotero NH 2 CH 2 COOH --- > NH 3 + CH 2 COO + Cl H + H 3 PO 4 --- > H NaHCO 3 ---- > Na + + H HCO 3 2 PO 4 Le sostanze polari sono solubili nei solventi polari, in particolare in acqua.
Sono insolubili nei grassi.
POLARIT À 2 I composti chimici o biochimici privi di cariche elettriche sono considerati non polari.
I più rappresentati in biologia sono i lipidi:
trigliceridi, colesterolo e derivati steroidei Le sostanze non polari sono solubili nei solventi non polari (etere etilico, benzene, ecc). Sono solubili nei grassi e sono insolubili in acqua.
ACIDO BASE
SOSTANZE TAMPONE
MEMBRANE PERMEABILI Per membrana si intende un sistema biologico che permette la separazione di due soluzioni. La membrana è permeabile quando permette il passaggio dei soluti attraverso formazioni porose.
H 2 O Na + Cl Na + Cl H 2 O
MEMBRANE PERMEABILI - DIFFUSIONE Il passaggio di soluti attraverso membrane permeabili avviene secondo il fenomeno della DIFFUSIONE. Il soluto più concentrato attraversa la membrana concentrando il soluto più diluito fino ad arrivare alla stessa concentrazione
MEMBRANE SEMIPERMEABILI La membrana è semipermeabile quando, a causa delle piccole dimensioni dei pori, permette il passaggio del solo solvente (acqua).
H 2 O Na + Cl H 2 O
MEMBRANE SEMIPERMEABILI - OSMOSI Il passaggio attraverso membrane semipermeabili avviene secondo il fenomeno della OSMOSI. Il soluto non può attraversare la membrana, quindi è il solvente che migra nella soluzione più concentrata fino all’equilibrio delle concentrazioni.
PRESSIONE OSMOTICA Quando le particelle di soluto urtano la membrana semipermeabile, sulla membrana stessa si esercitano delle forze che saranno tanto più grandi quanto più numerosi saranno gli urti.
Si arriva, in analogia con i gas, al concetto di pressione quando si calcolano le forze d’urto per unità di superficie.
Questa pressione viene chiamata PRESSIONE OSMOTICA e segue le stesse leggi applicate ai gas.
L’unità di misura della pressione osmotica è l’atmosfera (atm) o meglio il suo sottomultiplo mmHg (millimetri di mercurio). Si ricorda che 1 atm = 760 mmHg a 0 °C e a livello del mare.
FAGOCITOSI PINOCITOSI
FAGOCITOSI: fenomeno per cui molecole solide di grandi dimensioni vengono incorporate all’interno di una cellula attraverso invaginazione della parete cellulare e successivo inserimento nel contenuto cellulare stesso. PINOCITOSI: fenomeno analogo alla fagocitosi ma il materiale inglobato è liquido, in genere grassi ad alto peso molecolare
MEMBRANA CELLULARE La membrana cellulare è un sistema attivo che consente la vita della cellula attraverso scambi di sostanze nutritizie e di rifiuto tra i liquidi intracellulare ed extracellulare.
Ciò è consentito dalla struttura della membrana cellulare, costituita da due strati di catene fosfolipidiche.
Le molecole fosfolipidiche presentano una estremità polare e idrofila (fosfatica) e una catena non polare e idrofoba (lipidica).
La membrana possiede delle formazioni porose che possono facilitare o meno gli scambi.
La membrana è semipermeabile a permeabilità variabile.
STRUTTURA MEMBRANA CELLULARE
RECETTORI DI MEMBRANA Nella membrana cellulare si osservano delle strutture proteiche disposte casualmente sulla superficie che possono legarsi con varie sostanze (enzimi, ormoni, ecc….). Questo legame modifica la permeabilità di membrana e permette l’ingresso delle varie sostanze presenti nel liquido extracellulare. In alcuni casi può inviare, attraverso messaggeri, segnali agli organuli preposti al metabolismo cellulare modificandone l’attività.
RECETTORI DI MEMBRANA
AZIONE DEI RECETTORI
POTENZIALE DI MEMBRANA 1 In tutte le cellule esiste una differenza di potenziale elettrico tra i due lati della membrana, cioè la membrana cellulare si comporta come la piastra di un condensatore. L’interno è negativo mentre il lato esterno è positivo. Per convenzione il potenziale è negativo ed è misurato in mV (milliVolt)
POTENZIALE DI MEMBRANA 2 Il potenziale di membrana dipende essenzialmente dallo squilibrio tra le concentrazioni degli ioni sodio e potassio all’interno e all’esterno della cellula, cioè tra il liquido intracellulare e extracellulare. Gli ioni negativi sono il cloro ione nel liquido extracellulare e il fosfato ione nel liquido intracellulare
Si precisa che in un sistema biochimico il numero delle cariche positive deve corrispondere a quello delle cariche negative, quindi in valore numerico gli equivalenti positivi dei cationi devono corrispondere agli equivalenti negativi degli anioni.
Nella slide precedente non si osserva tale uguaglianza perché tra gli anioni non si sono considerati gli ioni bicarbonato, solfato e gli ioni degli acidi organici. Inoltre non si sono considerati tra gli ioni positivi il calcio, il magnesio e altri cationi in quantità trascurabili.
POMPA SODIO POTASSIO La diversa concentrazione degli ioni sodio potassio intra extracellulare è un processo che avviene con consumo di energia, fornita dall’ATP cellulare Il sistema è chiamato pompa sodio potassio
2^ CELLULE MUSCOLARI E NERVOSE
FIBRA MUSCOLARE La cellula muscolare o fibra muscolare si è specializzata per la contrazione (fase attiva) e successivamento rilassamento di recupero (fase passiva).
Le fibre muscolari sono parallele tra di loro.
La cellula o fibra muscolare è costituita da fibrille formate da due filamenti fondamentali di natura proteica: Miosina, actina La tropomiosina e la troponina sono altre strutture proteiche che permettono la funzione di miosina e actina L’unità funzionale è il SARCOMERO.
CONTRAZIONE DEL MUSCOLO
SCHEMA CONTRAZIONE MUSCOLO
TIPI DI CONTRAZIONI MUSCOLARI La contrazione muscolare può essere: Isometrica quando il muscolo in toto subisce un accorciamento trascurabile o nullo.
Isotonica quando l’accorciamento muscolare è evidente e apprezzabile.
Qualsiasi muscolo è sotto il controllo del sistema nervoso.
PLACCA MOTRICE
CELLULA NERVOSA La cellula nervosa o neurone, è specializzata nella conduzione di cariche elettriche e presiede alla comunicazione, al controllo e alla integrazione tra cellule, tessuti, organi e apparati. Consente quindi l’omeostasi oltre che la vita di relazione.
La sua azione è rapida e si esaurisce in breve tempo In generale il neurone è costituito da un corpo dal quale si diparte un processo principale – assone e uno o più processi secondari – dendriti.
POTENZIALE DI MEMBRANA La cellula nervosa, come le altre cellule dell’organismo, quando è a riposo, presenta un potenziale di membrana che nel caso specifico presenta un valore di -70 mV, con la superficie esterna caricata positivamente. La cellula è polarizzata.
POTENZIALE D’AZIONE 1 Quando si applica uno stimolo sulla superficie della cellula, la pompa sodio-potassio viene meno. Il Na + diffonde all’interno della cellula ed esce il K + .
L’inversione della polarizzazione genera un flusso di corrente verso la regione adiacente con formazione di un impulso che procede lungo la parete cellulare: la cellula è depolarizzata.
La depolarizzazione procede dal corpo cellulare e dai dendriti verso l’assone, fino a raggiungere la sua estremità.
POTENZIALE D’AZIONE 2
POTENZIALE D’AZIONE 3
Lo stimolo applicato deve essere adeguato, al di sotto del quale non avviene la depolarizzazione.
Se lo stimolo è esaltato non viene modificata la depolarizzazione.
Quando la membrana è depolarizzata, ulteriori stimoli non provocano alcun fenomeno, fino alla ripolarizzazione (periodo refrattario)
TRASMISSIONE SINAPTICA