Fisiologia Umana - 6 CFU Docente: Loriana Castellani PROGRAMMA

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1 Fisiologia Umana - 6 CFU Docente: Loriana Castellani PROGRAMMA Fisiologia cellulare: Membrana cellulare. Trasporto di ioni e molecole attraverso la membrana cellulare. Canali ionici, pompe e proteine vettrici. Potenziale di riposo e sue basi ioniche. Potenziali locali e potenziali d azione. Conduzione del potenziale. Sinapsi e trasmissione sinaptica. Giunzione neuromuscolare. Muscolo scheletrico: Sarcomeri e filamenti. Reticolo sarcoplasmatico e ruolo del Calcio. Ciclo dei ponti trasversali. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Classificazione delle fibre muscolari scheletriche. Scossa semplice e tetano. Contrazione isometrica e isotonica: relazione tensione-lunghezza e velocità-carico. Innervazione dei muscoli scheletrici: Unità motoria e rapporto di innervazione. Modulazione della forza. Propiocettori: fuso muscolare e organo tendineo del Golgi. Unità miotatica e arco riflesso. Riflessi spinali e controllo dei muscoli opposti. Muscolo cardiaco: Struttura, accoppiamento eccitazione-contrazione e potenziali cardiaci. Proprietà meccaniche del muscolo cardiaco. Contrattilità. Origine e propagazione dell attività elettrica cardiaca. Segnapasso fisiologici. Apparato Cardio-Circolatorio ed Emodinamica: Relazioni pressione, volume, flusso e resistenza. Il cuore come pompa. Il ciclo cardiaco. Curve pressione volume. Gittata cardiaca. Controllo della frequenza cardiaca e della gittata sistolica. Contollo della pressione: Pressione nel sistema cardiocircolatorio Pressione sistolica e diastolica. Complianza vascolare. Regolazione della pressione arteriosa. Apparato respiratorio: Il sistema respiratorio e la legge dei gas. Ventilazione e complianza e elasticità polmonare. Scambio gassoso nei polmoni. Scambio gassoso nei tessuti. Trasporto dei gas nel sangue. Curva di saturazione dell emoglobina. Regolazione della ventilazione. Il rene ed equilibrio idroelettrico: Funzione dei reni. Processi renali:filtrazione, riassorbimento, secrezione e escrezione. Clearance renale. Bilancio idrico e la concentrazione dell urina. Regolazione del volume del liquido extracellulare. Equilibrio acido-base. Sistema nervoso: Cenni sull organizzazione del sistema nervoso. Neuroni e vie di conduzione. Sistema somatomotore e corteccia motoria. Proprietà generali dei sistemi sensoriali e corteccia somatosensoriale. 1

2 Membrane Biologiche Caratteristiche delle membrane biologiche 1. Le membrane sono strutture a foglio che formano setti di separazione tra compartimenti con composizione diversa tra loro. 2. Sono costituite principalmente da lipidi e proteine (1:4-4:1); contengono carboidrati legati sia ai lipidi che alle proteine. 3. I lipidi sono molecole relativamente piccole e formano spontaneamente strati bimolecolari in mezzo acquoso. Costituiscono una barriera che impedisce il flusso di molecole grandi polari neutre e ioni. 4. Proteine specifiche mediano funzioni caratteristiche della membrana in cui si trovano. 5. Le membrane sono aggregati non-covalenti fluidi. 2

3 Proprietà dei fosfolipidi Proteine di membrana 3

4 Permeabilità del doppio strato lipidico Idrofobiche O 2, CO 2, N 2 Piccole, polari, neutre H 2 O, Urea, glicerolo Coefficiente di permeabilità Grandi, polari neutre Glucosio, saccarosio Ioni H +, Na +, HCO 3-, K + Ca 2+, Cl -, Mg 2+ Caratteristiche del trasporto attraverso doppio strato lipidico 4

5 Meccanismi di trasporto attraverso le membrane 1. Diffusione semplice: richiede gradiente di concentrazione a favore 2. Diffusione facilitata: richiede gradiente di concentrazione a favore e trasportatori proteici 3. Diffusione attraverso canali ionici: richiede gradiente elettrochimico a favore. 4. Trasporto attivo: richiede energia e una pompa a) primario b) secondario 5. Endocitosi: richiede stimolo + energia 6. Esocitosi: richiede stimolo + energia 7. Fagocitosi: richiede stimolo + energia Diffusione semplice 5

6 Permeabilità del doppio strato lipidico Idrofobiche O 2, CO 2, N 2 Piccole, polari, neutre H 2 O, Urea, glicerolo Coefficiente di permeabilità Grandi, polari neutre Glucosio, saccarosio Ioni H +, Na +, HCO 3-, K + Ca 2+, Cl -, Mg 2+ Diffusione facilitata: trasportatori L entità della diffusione dipende dal numero dei trasportatori (fattore limitante) Necessità di un gradiente di concentrazione. Al raggiungimento dell equilibrio la diffusione si arresta 6

7 Trasporto del glucosio Il doppio strato lipidico è per lo più impermeabile agli ioni Idrofobiche O 2, CO 2, N 2 Piccole, polari, neutre H 2 O, Urea, glicerolo Grandi, polari neutre Glucosio, saccarosio Ioni H +, Na +, HCO 3-, K + Ca 2+, Cl -, Mg 2+ 7

8 Gli ioni diffondono attraverso i canali Costituiscono un poro nella membrana che permette il passaggio di ioni, cioè trasferimento di cariche. I canali sono selettivi. I canali possono essere non regolati o regolati. Canali regolati 1. Voltaggio-dipendenti 2. Chemio-dipendenti 3. Meccano-dipendenti 8

9 Trasportatori proteici: co-trasporto 9

10 POMPE: trasporto attivo primario contro gradiente Sinporto sodio-glucosio: trasporto attivo secondario 10

11 FAGOCITOSI Meccanismo utilizzato dai fagociti per distruggere agenti infettanti quali batteri e altre particelle estranee 11

12 Endocitosi mediata da recettore e esocitosi TRASPORTO TRANS-EPITELIALE 12

13 Transcitosi: endotelio capillare La permeabilità selettiva delle membrane biologiche da origine a compartimenti (intracellulare e extracellulare) chimicamente e elettricamente differenti (disequilibrio chimico), ma con la stessa concentrazione totale di soluti. mm Na + K + Cl - HCO 3 - grandi anioni proteine Liquido intracellulare Liquido extracellulare Le cellule viventi utilizzano energia per mantenere il disequilibrio chimico, ma sono in equilibrio osmotico (cioè l acqua è distribuita omogeneamente) 13

14 Diffusione dell acqua: pressione osmotica L acqua è il solvente per tutta la materia vivente e si sposta liberamente tra le cellule e il liquido extracellulare Volumi dei vari compartimenti per un uomo di 70 Kg (25 anni) 60% del peso corporeo è dovuto all acqua Concentrazione di una soluzione Quantità di soluto per unità di volume o di peso della soluzione o del solvente Mole = 6,02 X atomi, ioni o molecole di sostanza Peso di una mole = peso molecolare della sostanza espresso in grammi Molarità = numero di moli/litro di soluzione Equivalenti = molarità dello ione X numero di cariche Molarità = numero di molecole/litro Osmolarità = numero di particelle/litro Esempio: 1M NaCl = 58,5g/litro = 2 OsM 1M glucosio = 180g/litro =1 OsM 14

15 Tonicità: dipende dalla concentrazione dei soluti non diffusibili Equilibrio osmotico 15

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