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
• 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:
DIGERENTE
RESPIRATORIO
UROGENITALE
CARDIOVASCOLARE
VITA DI RELAZIONE:
MUSCOLARE
NERVOSO E ORGANI DI SENSO
MISTO:
TEGUMENTARIO (pelle e annessi)
SCHELETRICO
ENDOCRINO
CELLULA: GENERALITÀ
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+ K+ Ca++ Mg++ Cl- HCO3- SO4-H2PO4- ………….
PROTEINE
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 + + ClH2CO3 -------> H + HCO3- -------> 2H+ + CO3-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 piú 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
POLARITÀ 1
Per polarità si intende la presenza di cariche elettriche in
un composto chimico o biochimico.
Sostanza polare in acqua:
neutro
H20 ---> H+ OHNaCl --- > Na+ Clacido
CH3COOH --- > CH3COO- H+
H3PO4 --- > H+ H2PO4basico NaOH ---- > Na+ OHNaHCO3 ---- > Na+ HCO3anfotero NH2CH2COOH --- > NH3+CH2COO-
Le sostanze polari sono solubili nei solventi polari, in
particolare in acqua.
Sono insolubili nei grassi.
POLARITÀ 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.
Na+
Na+
H 2O
H 2O
Cl-
Cl-
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).
Na+
H 2O
H 2O
Cl-
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 – assonee 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
SINAPSI
