Fisiologia Fisiologia umana

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1 Atomi Molecole Cellule Tessuti Organi Apparati Sistemi CHIMICA BIOLOGIA MOLECOLARE BIOLOGIA CELLULARE FISIOLOGIA Obiettivo della Fisiologia è quello di spiegare il funzionamento degli organismi viventi e dei loro componenti. La Fisiologia umana analizza le caratteristiche del corpo umano che consentono all individuo di analizzare l'ambiente in cui vive, di muoversi in esso, di pensare, di comunicare, di riprodursi e di svolgere tutte quelle funzioni che consentono la sopravvivenza. Organismi

2 Tutte le cellule dell organismo sono immerse nel liquido extracellulare (ambiente interno) i cui costituenti sono controllati in maniera precisa. Le funzioni svolte dai diversi organi ed apparati dell organismo sono finalizzate a mantenere costanti le condizioni fisico-chimiche dell ambiente interno

3 E l ambiente liquido con il quale scambiano le cellule dell'organismo Mezzo interno E protetto dall'ambiente esterno da cellule che lo schermano e lo racchiudono Ha una composizione ottimale per il metabolismo cellulare Mantiene una relativa costanza delle sue caratteristiche chimico-fisiche (equilibrio dinamico) Il mantenimento della costanza del mezzo interno viene definito omeostasi. I diversi meccanismi fisiologici che operano per mantenere le condizioni ottimali del mezzo interno e per ristabilirle in caso di alterazione sono quindi meccanismi omeostatici.

4 Cambiamenti marcati ambiente esterno Organismo in omeostasi Perdita omeostasi Disfunzione interna Tentativo di compensazione Alterazioni marcate e durature del mezzo interno Fallimento compensazione Successo della compensazione Recupero delle condizioni ottimali del mezzo interno Condizioni patologiche Malattia Benessere Condizioni fisiologiche Sofferenza cellulare Ridotta efficienza di organi ed apparati Incapacità dell organismo di svolgere funzioni vitali Morte cellulare Morte dell organismo

5 L organismo è un sistema aperto che scambia energia e materia con l ambiente esterno. Per mantenere uno stato di omeostasi l organismo utilizza il principio dell equilibrio di massa: La costanza di una data sostanza è mantenuta se le entrate sono uguali alle uscite dall organismo. ENTRATE = Assunzione o produzione metabolica USCITE = Escrezione o rimozione metabolica

6 La maggior parte dei sistemi di controllo dell'organismo agiscono mediante un meccanismo a feedback negativo feedback negativo: la variazione di un parametro da controllare attiva una risposta che contrasta la perturbazione iniziale, riportando il parametro controllato al valore originale.

7 Per mantenere un equilibrio omeostatico sono richiesti: un sistema di sensori, che misurano la variabile controllata. un centro di integrazione dove la misura è paragonata ad un valore di riferimento (set point). un sistema di effettori capaci di modificare il parametro da controllare, riportandolo al valore di riferimento ogni volta che esso si modifica.

8 Circuito a feedback negativo Centro di integrazione Confronta il valore misurato con un valore di riferimento Effettori Modificano il parametro controllato riportandolo al valore di riferimento Variabile regolata Sensori Misurano il valore del parametro da controllare

9 Il grado di efficienza con il quale un sistema di controllo mantiene condizioni costanti è stabilito dal guadagno del feedback negativo. Se il parametro controllato si è scostato dai valori normali (valore di riferimento, VR) i meccanismi di compenso correggono la variazione (valore corretto, VC). La differenza tra VR e VC rappresenta l errore (E) del sistema a feedback. Il guadagno (G) = VR/E Minore è l errore maggiore è il guadagno del sistema Se il parametro controllato viene riportato al valore normale non esiste errore, il guadagno è infinito.

10 La temperatura dell acqua diminuisce Stimolo Termometro La temperatura dell acqua aumenta Sensore Risposta Cavo Via afferente Riscaldatore Effettore Cavo Via efferente Centralina Centro integrazione

11 Feedback positivo: la risposta rinforza lo stimolo, spingendo la variabile ancora più lontano dal proprio valore di riferimento. I feedback positivi non sono omeostatici

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13 Controlli anticipatori (feedforward) Modificano il valore di riferimento per evitare la correzione di variazioni che sono funzionali e comunque conosciute dall'organismo. L ambito di operazione del sistema a feedback è diverso da quello normalmente considerato. Controllo anticipatorio Modifica il valore di riferimento Centro di integrazione Confronta il valore misurato con un valore di riferimento Effettori Modificano il parametro controllato riportandolo al valore di riferimento Circuito a feedback negativo Variabile regolata Sensori Misurano il valore del parametro da controllare

14 Meccanismi di comunicazione intercellulare Giunzioni comunicanti: Comunicazione diretta tra due cellule

15 Segnali autocrini o paracrini Messaggero chimico autocrina Recettore paracrina Recettore

16 Neurone Recettore sinaptico Cellula bersaglio Neurotrasmettitore Trasmissione nervosa: Un neurotrasmettitore viene rilasciato dal terminale nervoso ed agisce sulla cellula bersaglio, legandosi a recettori specifici

17 Ormone Cellula Endocrina Recettore per l ormone Cellula Bersaglio Risposta Trasmissione ormonale: Un ormone, rilasciato da una cellula endocrina, raggiunge, attraverso il sangue, l organo bersaglio, dove agisce legandosi a recettori specifici

18 Neurone Recettore Cellula Bersaglio Risposta Trasmissione neuro-ormonale: La cellula che produce l ormone è un neurone

19 Sistema endocrino Trasmissione informazione lenta Ormoni Sistemi di informazione Sistema nervoso Trasmissione informazione rapida Autonomo, non soggetto al controllo volontario Somatico, può essere soggetto al controllo volontario

20 Organizzazione generale del sistema nervoso Ingresso sensitivo Sensore Integrazione Uscita motoria

21 Sistema afferente Invia informazioni relative alle condizioni dell'ambiente esterno ed interno Centrale Integra le informazioni periferiche e genera una risposta Sistema efferente Invia informazioni agli effettori