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Bruno Pizzi
5 anni fa
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1 Fisiologia Cellulare e Molecolare Obiettivi del Corso: - Fornire approfondite competenze di Fisiologia Cellulare e Molecolare - Fornire approfondite competenze di Fisiologia Cardiovascolare - Affrontare lo studio di alcune Patologie Cardiovascolari dal punto di vista cellulare e molecolare Programma del primo modulo A) Fisiologia cellulare - Meccanismi di trasporto - Trasduzione del segnale - Canali ionici: concetti fondamentali - Tecniche elettrofisiologiche per la misura delle correnti ioniche: il patch clamp -Il Ca 2+ come messaggero intracellulare: concetti fondamentali - Tecniche fluorimetriche per la misura della concentrazione intracellulare di Ca 2+

2 B) Fisiologia Cardiovascolare: il cuore - anatomia del cuore e struttura delle cellule muscolari cardiache - il potenziale d'azione cardiaco - la contrazione della fibra muscolare cardiaca: accoppiamento eccitazionecontrazione - le cellule pacemaker e la propagazione dell'eccitamento - attività meccanica del cuore: il ciclo cardiaco - meccanismi di controllo della gettata sistolica - meccanismi di controllo della frequenza cardiaca C) Fisiologia Cardiovascolare: il sistema circolatorio - organizzazione generale e struttura dei vasi sanguigni - alcuni principi di idrodinamica - la pressione sanguigna nelle arterie, nelle arteriole, nei capillari e nelle vene - il flusso sanguigno: meccanismi di controllo - i capillari: scambi di nutrienti e di scarti D) Alcune patologie cardio-vascolari -L'aterosclerosi - Il diabete - L'ipertensione E) - Seminari - Esercitazioni teoriche-pratiche

3 La diffusione attraverso una membrana ? 0 M 1 M 0.5 M 1 M? ?? 2 M 1 M 130mM 3 mm Q= K x (C 1 -C 2 ) x Superficie x time x T/spessore membrana Q= numero netto di molecole che passano dal compartimento 1 al compartimento 2 C= concentrazione; S= area della superficie di scambio; time=tempo; T=temperatura (Kelvin); K= costante dipendente dal materiale di cui è costituita la membrana. La diffusione, in ambito fisiologico, è molto o poco dipendente da T?

4 Se un compartimento è molto più grande dell altro? 0 M 1 M? 5 M 1 M? Che cosa vuol dire 1 M?

5 La cinetica: i fenomeni osservati col passar del tempo. In quest'esempio la cinetica è esponenziale. CA= 10 x (1-e -t/k )

6 C i = C o x (1-e -t/k ) - K è detta costante di tempo; per t=3k, C i =... - K dipende -anche- dal quadrato della distanza; ci vogliono pochi secondi perchè Ci sia quasi uguale a Co se la distanza da percorrere è 10 µ, 11 anni se la distanza è di 10 cm. Ecco perchè è evoluto il sistema cardiocircolatorio e respiratorio

7 La pressione colloido-osmotica od oncotica P 1 P 2 P 2 P 1 P=P 2 -P 1 Prot. Prot. La pressione colloido-osmotica od oncotica (π) è proporzionale alla concentrazione delle proteine. E quantificata tramite la differenza di pressione idrostatica (P 2 -P 1 ) che equilibra la tendenza dell acqua ad andare nel comparto dove esistono le proteine. La Pressione P è la Forza diviso la superficie su cui agisce la forza P = peso della colonna di liquido/superficie Che cosa sono le acquaporine?

8 La differenza di potenziale ( V) 1) La v è quel parametro che si misura con il voltmetro (definizione operativa) 2) La v origina da un asimmetrica distribuzione spaziale delle cariche Q 3) Se c è una v, sulle cariche agisce una forza, la forza di Coulomb, attrattiva o repulsiva. + v 2 + v R 1 v 1 v 2 -V 2 -V 1 =R 1 x I (legge di Ohm) - I=Q/t (Q=numero di cariche che passano attraverso un filo elettrico, attraverso la membrana plasmatica,...).

9 Alcuni dati fondamentali In tutte le cellule vi è una membrana, di natura lipidica, che separa l ambiente interno da quello esterno. In tutte le cellule la concentrazione delle molecole, all interno ed all esterno, è differente. In tutte le cellule vi è una V ( mv) tra l interno e l esterno. Interno Esterno (mm) (mm) Na K Ca (10-4 ) 2 Cl HCO ATP 2 tracce Le proteine sono presenti solo all interno delle cellule o nel plasma e, al ph normale (circa 7.3), sono cariche negativamente. ph= log(1/[h + ]), ph 7= 10-7 M ; ph extrac.=7.4, ph intrac.=7.2

10 La legge di Nerst K + = 0 M K += 1 M V 1 V 2 K += 1 M K += 1 M V 1 V 2 K += 0 M K += 1 M A sinistra, gli ioni si muovono solo per differenza di concentrazione A destra, gli ioni si muovono per differenza di concentrazione e per V Nel centro, gli ioni si muovono solo per V??? K + 0.5M K + 1 M V 1 V 2 K + 1 M K + 1 M Qual è il potenziale che equilibra i flussi causati dalla C? V= V E =RT/ZF x lnc1/c 2 Qual è la concentrazione all equilibrio? V=V 1 -V 2 =RT/ZF x lnc 1 /C 2

11 La legge di Nerst V E =RT/ZF*ln (C 1 /C 2) = x logc 1 /C 2 (a 37 C, Z=1) Che cosa è la differenza di potenziale? Che cosa è la differenza di potenziale elettrochimico?

12 Le molecole si muovono disordinatamente a causa dell agitazione termica Le molecole si muovono semi-ordinatamente secondo gradiente di concentrazione Le molecole si muovono ordinatamente secondo gradiente elettrico Ma, le membrane, sono permeabili alle molecole??? Ed il vocabolo gradiente, qual è il suo significato?

13 Gradiente X K + 1 M K + 0 M K + Supponiamo di avere una C tra due comparti separati da un setto di spessore X Come varia la concentrazione dentro il setto, cioè lungo l asse x? La concentrazione continua a diminuire? La concentrazione può essere uguale tra due punti qualsiasi di X? La concentrazione diminuisce, aumenta e poi scende? Gradiente di concentrazione: dc/dx

14 Alcuni richiami di Fisica F=m*a Se applico una forza ad una molecola, questa si muove Se la molecola si muove, agiscono degli attriti, che esercitano una forza che si oppone al movimento. La forza di attrito è proporzionale alla velocità. Si raggiunge una velocità costante quando la forza applicata è uguale alla (contro)-forza esercitata dagli attriti. Nella diffusione, non vi è una forza netta che agisce sulle molecole, spingendole da un compartimento all altro, ma è un fenomeno probabilistico. P=F/S La pressione è il rapporto tra la forza e la superficie di applicazione della forza L=F x dl Il lavoro è il prodotto di F per lo spostamento dl del punto di applicazione di F nella direzione di F (prodotto vettoriale)

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