FISIOLOGIA UMANA Dalla molecola alla cellula alluomo ambiente

FISIOLOGIA UMANA Dalla molecola … … alla cellula … … all’uomo

ambiente interno

Le cellule vivono in un mezzo liquido (extracellulare) a composizione costante: l’ambiente interno L’ambiente esterno interagisce con quello interno (es. : temperatura)

OMEOSTASI: i processi che mantengono la costanza dell’ambiente interno e si basano su continui scambi: cellula membrana ambiente interno trasporto ambiente esterno

SONO (es. ): a temperatura, Tutte le. COSTANTI variabili tendono modificarsi: composizione volumi, è necessario elettrolitica un sistema (ioni), di controllo gas (O 2, CO 2), p. H, materiali nutritizi. automatico.

Perturbazione Set point + - effettore sensore Feedback negativo Variabile controllata

Perturbazione Set point + + effettore sensore Feedback positivo Variabile controllata

Elementi del sistema di controllo Controllore: in genere nel SNC Effettore: in genere cellule muscolari scheletriche, lisce (viscerali e vascolari) e cardiache Variabile regolata dipende dal sistema: es. temperatura, press. arteriosa, peso corporeo, posizione. . . Sensore: recettore, vie afferenti Punto di riferimento (set point): elemento (in genere nervoso) non bene identificato.

La fisiologia studia le condizioni funzione fisiologica La. Ogni fisiologia studia gli adattamenti La fisiologia studiada i limiti delle basali: condizioni creare (reale) richiede il ad integrata ogni deviazione dallo stato basale: possibilità diinadattamento: artificialmente cui l’ambiente coordinamento di molte funzioni. per lo studio è necessario isolare possono aumentare (allenamento) esterno non si modifica e Esempio: il camminare singole deviazioni. Per la conoscenza o diminuire (età, malattia) l’attività è ridotta al minimo bisogna integrare i singoli elementi

MEMBRANA PLASMATICA - MEMBRANE DEGLI ORGANELLI COMPOSIZIONE: bistrato fosfolipidico contenente enzimi, recettori, antigeni; proteine integrali ed estrinseche. LIPIDI: fosfolipidi, colesterolo, glicolipidi PROTEINE: asimmetria funzionale (pompe ioniche) TRASPORTO SENZA ATTRAVERSAMENTO DI MEMEBRANA : Fagocitosi, pinocitosi, esocitosi: formazione di vacuoli, fusione delle membrane anche fra vacuoli;

E endocitosi I

E I esocitosi

TRASPORTO MEDIATO DA PROTEINE Più rapido; cinetica di saturazione; specificità; inibizione competitiva; possibile inibizione da altri fattori; TRASPORTO (DIFFUSIONE ) FACILITATO: non avviene contro gradiente (non consuma energia), ma è operato da proteine specifiche TRASPORTO ATTIVO: crea gradienti di concentrazione; consuma energia; trasporto attivo secondario (cotrasporto).

DIFFUSIONE leggi: 1) ( x)2 = 2 Dt x = distanza t = tempo D = coefficiente di diffusione il tempo necessario percorrere la distanza x è proporzionale a D; il tempo di diffusione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza.

2) D = k. T/(6 r ) (equazione di STOKES EINSTEIN) k. T = energia cinetica media r = raggio molecolare = viscosità del mezzo Il coefficiente di diffusione D è proporzionale alla temperatura e inversamente proporzionale al raggio della molecola e alla viscosità del mezzo. Per molecole con PM (peso molecolare) > a 300 D è inversamente proporzionale a ( 3 PM) e a (2 PM) per le molecole più piccole

DIFFUSIONE ATTRAVERSO UNA MEMBRANA 3) J= DA*( c/ x) (prima legge di FICK) J = velocità netta di diffusione D = coefficiente di diffusione A = area della membrana c = gradiente di concentrazione x = spessore della membrana La velocità netta di diffusione attraverso una membrana è proporzionale al coefficiente di diffusione, all'area della membrana e al gradiente di concentrazione; è inversamente proporzionale allo spessore della membrana.

PERMEABILITA' DELLA MEMBRANA: alle molecole liposolubili; alle molecole idrosolubili. Le molecole liposolubili sono permeabili in funzione della loro liposolubilità e seguono le leggi sopra enunciate. Le molecole idrosolubili attraversano la membrana solo se sono molto piccole (acqua), altrimenti la membrana è impermeabile, così come lo è per le molecole ionizzate. Per l'ingresso di queste molecole sono necessari trasportatori, in genere rappresentati da proteine (es. canali ionici, trasportatori di zuccheri e amino acidi).

OSMOSI: si verifica quando due ambienti contenenti molecole in soluzione sono separati da una membrana semipermeabile E’ semipermeabile una membrana che consenta il passaggio del solvente, non del soluto Qualunque membrana può comportarsi come semipermeabile nei confronti di alcune molecole e non di altre

membrana semipermeabile soluzione solvente

mm. Hg 0 10

PRESSIONE OSMOTICA (PO) è la pressione che si oppone al passaggio del solvente ed è uguale e contraria alla forza di attrazione delle molecole del soluto su quelle del solvente. La PO è proporzionale alla differenza nel numero assoluto di particelle presenti in ogni ambiente, non al gradiente di concentrazione. A parità di concentrazione sono più attive le molecole più piccole (sono più numerose) e quelle dissociate (gli ioni aumentano il numero di particelle).

CONSEGUENZE FISIOLOGICHE DEI FENOMENI OSMOTICI Le membrane cellulari si comportano come semipermeabili nei confronti delle molecole di cui non consentono il passaggio (sono permeabili all'acqua): in un ambiente povero di soluti (ipoosmotico) le cellule si rigonfiano, mentre si raggrinzano in ambiente iperosmotico.

CONSEGUENZE FISIOLOGICHE DEI FENOMENI OSMOTICI Nell’organismo avvengono continui ed importanti scambi di acqua. Le forze che spostano l’acqua sono: Pressione idrostatica Pressione osmotica

COMPARTIMENTI LIQUIDI DELL’ORGANISMO Acqua 60% Intracellulare 60% (25 l) Extracellulare (comprende plasma) Transcellulare (membrane speciali: articolazioni, occhio …)

Glomerulo: (filtrazione) Tubulo contorto prossimale: Tubulo contorto distale: (riass. Facoltativo) L’unità funzionale del rene è il nefrone (riass. obbligatorio) Dotto collettore: (riass. acqua) Ansa di Henle: (concentrazione)

CLEARANCE (DEPURAZIONE) DI UNA SOSTANZA: VOLUME DI PLASMA DAL QUALE LA SOSTANZA E’ RIMOSSA PER AZIONE DEL RENE NELL’UNITA’ DI TEMPO [ ] urinaria x Volume di urina escreto nell’unità di tempo

SE UNA SOSTANZA W: FILTRA “LIBERAMENTE” LA SUA CLEARANCE CI DÀ LA MISURA DELLA FILTRAZIONE GLOMERULARE

I PROCESSI TUBULARI (RIASSORBIMENTO E SECREZIONE)

IL RIASSORBIMENTO DI SODIO È IL “MOTORE”

RIASSORBIMENTO DI ACQUA E SODIO

IL TRATTAMENTO RENALE DEL POTASSIO

LA QUOTA PRINCIPALE DEL SODIO È RIASSORBITA NEL TUBULO PROSSIMALE IN MODO “OBBLIGATORIO”…

…ASSIEME ALL’ACQUA

LA QUOTA DEL SODIO REGOLATA È QUELLA CHE RIMANE NEL TUBULO DISTALE E NEL DOTTO COLLETTORE: IL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINAALDOSTERONE

L’APPARATO JUXTAGLOMERULARE

IL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA

IL SISTEMA RENINAANGIOTENSINAALDOSTERONE

IL TRATTAMENTO RENALE DEL POTASSIO

Volume riassorbito (mg/min) Volume escreto mg/min Trasporto tubulare massimo split Volume filtrato (mg/min)

IL RIASSORBIMENTO DEL SODIO E QUELLO DELL’ACQUA POSSONO ESSERE DISACCOPPIATI: IL RUOLO DELL’ANSA DI HENLE E DELL’ORMONE ADH

MECCANISMO A CONTRO CORRENTE: condizioni iniziali 300 300 Na H 2 O 300 300 300 Na 300 Na H 2 O Na Na H 2 O

Meccanismo contro corrente (“effetto singolo”

Moltiplicazione controcorrente

300 300 300 320 280 300 100 320 320 280 320 150 300 320 280 400 300 300 320 280 700 600 300 320 320 280 1100 1000 300 320 320 1200

IPOTALAMO E IPOFISI 1) ADH (Ormone Antidiuretico, Adiuretina, Vasopressina) 2) OSSITOCINA

Tubulo contorto distale: Glomerulo: (filtrazione) (riass. Facoltativo) Aldosterone Tubulo contorto prossimale: (riass. obbligatorio) L’unità funzionale del rene è il nefrone 150 -300 300 Dotto collettore: (riass. acqua) 100 Ansa di Henle: (concentrazione) 1200 ADH 150 -1200