FISIOLOGIA UMANA Dalla molecola … … alluomo … alla cellula …

ambiente interno

Le cellule vivono in un mezzo liquido (extracellulare) a composizione costante: lambiente interno Lambiente esterno interagisce con quello interno (es.: temperatura)

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

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

Set point sensore Variabile controllata effettore + - Perturbazione Feedback negativo

Set point sensore Variabile controllata effettore + + Perturbazione Feedback positivo

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

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;

EI endocitosi

EI 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 = 2Dt x = distanza t = tempo D = coefficiente di diffusione il tempo necessario per percorrere la distanza x è proporzionale a D; il tempo di diffusione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza.

2) D = kT/(6 r ) (equazione di STOKES EINSTEIN) kT = 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.

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). 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.

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

soluzionesolvente membrana semipermeabile

0 10 mmHg

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 Nellorganismo avvengono continui ed importanti scambi di acqua. Le forze che spostano lacqua sono: Pressione idrostatica Pressione osmotica

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

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

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

FILTRA LIBERAMENTE SE UNA SOSTANZA W: 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 ALLACQUA

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

LAPPARATO JUXTAGLOMERULARE

IL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA

IL SISTEMA RENINA- ANGIOTENSINA- ALDOSTERONE

IL TRATTA- MENTO RENALE DEL POTASSIO

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

IL RIASSORBIMENTO DEL SODIO E QUELLO DELLACQUA POSSONO ESSERE DISACCOPPIATI: IL RUOLO DELLANSA DI HENLE E DELLORMONE ADH

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

Meccanismo contro corrente (effetto singolo

Moltiplicazione controcorrente

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

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