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6° incontro. L’Anatomia umana e la Fisiologia cellulare:                     permeabilità e trasporto; meccanismi sensoria...
La centralità della membrana plasmatica• compartimentalizzazione• gradienti   di concentrazione• gradienti   di potenziale...
Regolazione fine della concentrazione  citoplasmatica di ioni e molecole
Dall’ambiente intracellulare dipende l’equilibrio       delle attività metaboliche cellulari
• attività   enzimatica (es. sintesi di cAMP)• trasporto     di elettroni• fosforilazione    ossidativa• genesi     e prop...
Permeabilità e trasporto: la diffusione e il trasporto                       attivo
Prendiamo in considerazione solo i processi che avvengono senza diretto dispendio energetico
Tasso di diffusione = f (grad, D)
Maggiore permeabilità di membrana = maggior               flusso netto
La permeabilità delle diverse membrane alle    diverse sostanze varia notevolmente
La permeabilità può essere modificata dagliormoni (es. insulina nei confronti del glucosio, ADH  nei confronti dell’acqua o...
Osmosi
Movimento dell’acqua lungo il suo gradiente diconcentrazione: si genera un gradiente di pressione                    idros...
La differenza di pressione provoca uninnalzamento del livello della soluzione man mano        che l’acqua diffonde nella s...
... finché il flusso netto dell’acqua diventa zero
La pressione idrostatica contraria è detta pressione                     osmotica
Pressione osmotica = f ([soluto])
L’osmolarità di una soluzione dipende dalla        concentrazione del soluto
La tonicità dipende dalla risposta di una cellula in                    soluzione
Nella cellula ‘ideale’ l’osmolarità e la tonicità    sarebbero due concetti equivalenti
Ma la tonicità di una soluzione dipende anche  (oltre che dalla [soluto]) dalla capacità di              accumulare il sol...
Per le specie ionizzate, il flusso netto attraverso la membrana dipende (oltre che dal gradiente di     concentrazione) anc...
Gradiente elettrochimico
Omeostasi e stato stazionario ionico
• lo   ione più concentrato nel citosol è il   K+• Na+  e    Cl sono 10 volte meno concentrati nel               - citosol...
Ma tutte le cellule presentano all’interno unapreponderanza di soluti osmoticamente attivi    (principalmente proteine e p...
Come evitare il rigonfiamento osmotico?
Eliminazione dei soluti permeanti, principalmente il                        Na+
Trasporto di acqua attraverso gli epiteli:          osmoregolazione
• sul   ‘confine’ tra il compar timento interno  dell’organismo e l’ambiente esterno• le   cellule sono unite da giunzioni ...
Trasporto di acqua attraverso gli epiteli:              secrezione
• stomaco• plesso   corioideo• cistifellea• intestino• tubuli   renali
L’acqua non viene mai trasportata per trasporto attivo, ma ‘trascinata’ dal trasporto di un soluto
Meccanismi sensoriali
“nihil est in intellectu quod prius non fuerit in sensu”
Ogni recettore risponde ad una determinataqualità di stimolo, cioè ad una determinata forma                      di energia
Trasduzione di uno stimolo in un impulso elettrico
Cinque sensi???!E i propriocettori...?
• chemorecettori• meccanorecettori• fotorecettori• termorecettori• elettrorecettori
La ricezione sensoriale (= elaborazione dellostimolo) avviene nelle membrane dei recettori
Selettività del recettore
Lo stimolo viene trasdotto in variazioni di        potenziale di membrana
Amplificazione del segnale
L’intensità dello stimolo viene trasdotta in una              frequenza di impulso
• recettoridi tipo tonico (al crescere dell’intensità dello stimolo, aumenta la frequenza dell’impulso) - A LENTO ADATTAME...
Organo dell’equilibrio
I tre canali semicircolari rilevano le variazioni nella      velocità dei movimenti della testa (cioè                    l...
Quando la testa si muove lungo un piano spaziale, l’inerzia dell’endolinfa la fa spostare verso una              sporgenza...
La cupola stimola poi delle cellule cigliate, poste in               aree dette maculae
Associate alle maculae ci sono gli otoliti, chesegnalano la posizione relativa rispetto alla forza di                     ...
Organo dell’udito
Timpano >> catena di ossicini >> finestra ovale   >> liquido cocleare >> finestra rotonda
La vibrazione del liquido cocleare fa vibrare lamembrana tectoria, alla quale sono agganciate le                 cellule c...
Le cellule cigliate fanno un contatto sinaptico con  le fibre sensitive dell’VIII nervo cranico (nervo                     ...
L’amplificazione del segnale (provocata dallafinestra ovale) è fondamentale poiché l’inerzia deiliquidi cocleari è molto mag...
Fotorecettori: coni e bastoncelli
Presenza di pigmenti fotoeccitabili in membrana
La fovea è una piccola zona della retina in cui sono  presenti solo coni: è la zona di massima acuità                     ...
Massima sensibilità per una luce debole quando la    sua immagine cade al di fuori della fovea
Il meccanismo della visione è unaiperpolarizzazione della membrana, causata da una       diminuzione della conduttanza al ...
Rodopsina = opsina + retinale
Al buio, il carotenoide è nella conformazione 11-cis: esso si adatta perfettamente al sito dell’opsina
Con lo stimolo luminoso, si ha l’isomerizzazione a 11-trans: il retinale non si adatta più all’opsina
Si ha una modificazione conformazionaledell’opsina, che determina l’apertura dei canali del             Ca2+ presenti in me...
Il   Ca2+ entra massivamente in cellula e va a       bloccare i canali del Na+: si genera        iperpolarizzazione di mem...
Il retinale viene sintetizzato a partire dal retinolo, la                      vitamina A
Elaborazione neurale e comportamento
Il sistema nervoso centrale (SNC)
Encefalo           Sostanza grigia in periferia
Cervello
Cervelletto• controllo   postura
Tronco encefalico (midollo allungato)• controllo   funzioni vegetative primarie
Midollo spinale                  Sostanza grigia al centro
• le   fibre nervose afferenti sono le vie sensitive• le   fibre nervose efferenti sono le vie motorie• lefibre afferenti ent...
Le vie efferenti sono quelle che conducono dalsistema nervoso all’organo innervato, e prevedono  sempre l’intervento di al...
Nel midollo spinale• la   sostanza grigia è organizzata centralmente, a forma di H• lefibre sensitive originano da corpi ce...
Il più semplice circuito nervoso: un arco riflesso                  monosinaptico
Un neurone sensitivo fa sinapsi (all’interno delSNC) con un neurone di moto, che poi va ad          innervare un muscolo
Circuiti nervosi più complessi: archi riflessi                polisinaptici
Il sistema nervoso autonomo (SNA)
Il sistema nervoso autonomo• controlla   le funzioni viscerali, attraverso l’instaurazione di archi  riflessi tipici, simil...
Mentre le vie efferenti nel SNC sono sempre   costituite da un solo motoneurone...
... nel SNA esse sono determinate da due                          neuroni:• il   primo neurone ha il corpo cellulare all’i...
Il sistema nervoso autonomo       in sistema nervoso autonomo simpatico e sistema• diviso nervoso autonomo parasimpatico• ...
Eccezione: tubo digerente!
Sistema nervoso simpatico e parasimpatico sono        distinguibili anche in base al tipo di           neurotrasmettitore ...
Sistema endocrino
Classificazione in base alla struttura• amine• prostaglandine• steroidi• ormoni     proteici
Classificazione in base agli effetti• effetticinetici (contrazione muscolare e secrezione ghiandolare) - adrenalina, ossito...
Relazioni neuroendocrine• Surrene
Surrenali• distinte   in una parte midollare ed in una parte corticale• la   parte corticale secerne ormoni steroidi (cort...
Relazioni neuroendocrine• Ipofisi
Lobo anteriore: adenoipofisiLobo posteriore: neuroipofisi
Ormoni del lobo anteriore
Ormoni del lobo posteriore• ADH   (stimola la ritenzione idrica nel nefrone)• ossitocina   (stimola le contrazioni uterine)
Ormoni con funzioni metaboliche• ACTH     (stimola la parte corticale del surrene a produrre glucocorticoidi, i quali agis...
Gli essenziali della fisiologia_parte II
Gli essenziali della fisiologia_parte II
Gli essenziali della fisiologia_parte II
Gli essenziali della fisiologia_parte II
Gli essenziali della fisiologia_parte II
Gli essenziali della fisiologia_parte II
Gli essenziali della fisiologia_parte II
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  1. 1. 6° incontro. L’Anatomia umana e la Fisiologia cellulare: permeabilità e trasporto; meccanismi sensoriali; elaborazione neurale; sistema endocrinoANATOMIA UMANA E FISIOLOGIA
  2. 2. La centralità della membrana plasmatica• compartimentalizzazione• gradienti di concentrazione• gradienti di potenziale elettrico• generazione di impulsi nervosi• sensibilità
  3. 3. Regolazione fine della concentrazione citoplasmatica di ioni e molecole
  4. 4. Dall’ambiente intracellulare dipende l’equilibrio delle attività metaboliche cellulari
  5. 5. • attività enzimatica (es. sintesi di cAMP)• trasporto di elettroni• fosforilazione ossidativa• genesi e propagazione di segnali elettrici• rilascio di neurotrasmettitori
  6. 6. Permeabilità e trasporto: la diffusione e il trasporto attivo
  7. 7. Prendiamo in considerazione solo i processi che avvengono senza diretto dispendio energetico
  8. 8. Tasso di diffusione = f (grad, D)
  9. 9. Maggiore permeabilità di membrana = maggior flusso netto
  10. 10. La permeabilità delle diverse membrane alle diverse sostanze varia notevolmente
  11. 11. La permeabilità può essere modificata dagliormoni (es. insulina nei confronti del glucosio, ADH nei confronti dell’acqua o neurotrasmettitori nei confronti di Na + e Ca2+)
  12. 12. Osmosi
  13. 13. Movimento dell’acqua lungo il suo gradiente diconcentrazione: si genera un gradiente di pressione idrostatica
  14. 14. La differenza di pressione provoca uninnalzamento del livello della soluzione man mano che l’acqua diffonde nella soluzione
  15. 15. ... finché il flusso netto dell’acqua diventa zero
  16. 16. La pressione idrostatica contraria è detta pressione osmotica
  17. 17. Pressione osmotica = f ([soluto])
  18. 18. L’osmolarità di una soluzione dipende dalla concentrazione del soluto
  19. 19. La tonicità dipende dalla risposta di una cellula in soluzione
  20. 20. Nella cellula ‘ideale’ l’osmolarità e la tonicità sarebbero due concetti equivalenti
  21. 21. Ma la tonicità di una soluzione dipende anche (oltre che dalla [soluto]) dalla capacità di accumulare il soluto
  22. 22. Per le specie ionizzate, il flusso netto attraverso la membrana dipende (oltre che dal gradiente di concentrazione) anche dalla differenza di potenziale transmembrana
  23. 23. Gradiente elettrochimico
  24. 24. Omeostasi e stato stazionario ionico
  25. 25. • lo ione più concentrato nel citosol è il K+• Na+ e Cl sono 10 volte meno concentrati nel - citosol rispetto all’ambiente esterno• [Ca2+] viene mantenuta circa 3 ordini di grandezza inferiore al suo valore extracellulare! (sia per fuoriuscita per trasporto attivo sia per sequestro nel reticolo)
  26. 26. Ma tutte le cellule presentano all’interno unapreponderanza di soluti osmoticamente attivi (principalmente proteine e peptidi)
  27. 27. Come evitare il rigonfiamento osmotico?
  28. 28. Eliminazione dei soluti permeanti, principalmente il Na+
  29. 29. Trasporto di acqua attraverso gli epiteli: osmoregolazione
  30. 30. • sul ‘confine’ tra il compar timento interno dell’organismo e l’ambiente esterno• le cellule sono unite da giunzioni serrate• lesostanze trasportate devono seguire una via di passaggio transcellulare• il trasporto di cationi è controbilanciato dal trasporto di anioni, rendendo minimo lo sviluppo di potenziali elettrici
  31. 31. Trasporto di acqua attraverso gli epiteli: secrezione
  32. 32. • stomaco• plesso corioideo• cistifellea• intestino• tubuli renali
  33. 33. L’acqua non viene mai trasportata per trasporto attivo, ma ‘trascinata’ dal trasporto di un soluto
  34. 34. Meccanismi sensoriali
  35. 35. “nihil est in intellectu quod prius non fuerit in sensu”
  36. 36. Ogni recettore risponde ad una determinataqualità di stimolo, cioè ad una determinata forma di energia
  37. 37. Trasduzione di uno stimolo in un impulso elettrico
  38. 38. Cinque sensi???!E i propriocettori...?
  39. 39. • chemorecettori• meccanorecettori• fotorecettori• termorecettori• elettrorecettori
  40. 40. La ricezione sensoriale (= elaborazione dellostimolo) avviene nelle membrane dei recettori
  41. 41. Selettività del recettore
  42. 42. Lo stimolo viene trasdotto in variazioni di potenziale di membrana
  43. 43. Amplificazione del segnale
  44. 44. L’intensità dello stimolo viene trasdotta in una frequenza di impulso
  45. 45. • recettoridi tipo tonico (al crescere dell’intensità dello stimolo, aumenta la frequenza dell’impulso) - A LENTO ADATTAMENTO -• recettori di tipo fasico (la scarica di potenziale elettrico si produce solo per variazioni di energia dello stimolo) - A RAPIDO ADATTAMENTO -
  46. 46. Organo dell’equilibrio
  47. 47. I tre canali semicircolari rilevano le variazioni nella velocità dei movimenti della testa (cioè l’accelerazione)
  48. 48. Quando la testa si muove lungo un piano spaziale, l’inerzia dell’endolinfa la fa spostare verso una sporgenza, detta cupola
  49. 49. La cupola stimola poi delle cellule cigliate, poste in aree dette maculae
  50. 50. Associate alle maculae ci sono gli otoliti, chesegnalano la posizione relativa rispetto alla forza di gravità
  51. 51. Organo dell’udito
  52. 52. Timpano >> catena di ossicini >> finestra ovale >> liquido cocleare >> finestra rotonda
  53. 53. La vibrazione del liquido cocleare fa vibrare lamembrana tectoria, alla quale sono agganciate le cellule cigliate
  54. 54. Le cellule cigliate fanno un contatto sinaptico con le fibre sensitive dell’VIII nervo cranico (nervo acustico)
  55. 55. L’amplificazione del segnale (provocata dallafinestra ovale) è fondamentale poiché l’inerzia deiliquidi cocleari è molto maggiore di quella dell’aria
  56. 56. Fotorecettori: coni e bastoncelli
  57. 57. Presenza di pigmenti fotoeccitabili in membrana
  58. 58. La fovea è una piccola zona della retina in cui sono presenti solo coni: è la zona di massima acuità visiva
  59. 59. Massima sensibilità per una luce debole quando la sua immagine cade al di fuori della fovea
  60. 60. Il meccanismo della visione è unaiperpolarizzazione della membrana, causata da una diminuzione della conduttanza al Na +
  61. 61. Rodopsina = opsina + retinale
  62. 62. Al buio, il carotenoide è nella conformazione 11-cis: esso si adatta perfettamente al sito dell’opsina
  63. 63. Con lo stimolo luminoso, si ha l’isomerizzazione a 11-trans: il retinale non si adatta più all’opsina
  64. 64. Si ha una modificazione conformazionaledell’opsina, che determina l’apertura dei canali del Ca2+ presenti in membrana
  65. 65. Il Ca2+ entra massivamente in cellula e va a bloccare i canali del Na+: si genera iperpolarizzazione di membrana
  66. 66. Il retinale viene sintetizzato a partire dal retinolo, la vitamina A
  67. 67. Elaborazione neurale e comportamento
  68. 68. Il sistema nervoso centrale (SNC)
  69. 69. Encefalo Sostanza grigia in periferia
  70. 70. Cervello
  71. 71. Cervelletto• controllo postura
  72. 72. Tronco encefalico (midollo allungato)• controllo funzioni vegetative primarie
  73. 73. Midollo spinale Sostanza grigia al centro
  74. 74. • le fibre nervose afferenti sono le vie sensitive• le fibre nervose efferenti sono le vie motorie• lefibre afferenti entrano nel SNC lungo le radici dorsali dei nervi cranici e spinali• le fibre efferenti lasciano il SNC con le radici ventrali
  75. 75. Le vie efferenti sono quelle che conducono dalsistema nervoso all’organo innervato, e prevedono sempre l’intervento di almeno un motoneurone
  76. 76. Nel midollo spinale• la sostanza grigia è organizzata centralmente, a forma di H• lefibre sensitive originano da corpi cellulari situati nella catena dei gangli paravertebrali• le fibre motorie si originano da cellule situate nelle corna anteriori, cioè ventrali
  77. 77. Il più semplice circuito nervoso: un arco riflesso monosinaptico
  78. 78. Un neurone sensitivo fa sinapsi (all’interno delSNC) con un neurone di moto, che poi va ad innervare un muscolo
  79. 79. Circuiti nervosi più complessi: archi riflessi polisinaptici
  80. 80. Il sistema nervoso autonomo (SNA)
  81. 81. Il sistema nervoso autonomo• controlla le funzioni viscerali, attraverso l’instaurazione di archi riflessi tipici, simili agli archi riflessi somatici (che agiscono cioè sui muscoli scheletrici)• ilneurone effettore di tali archi riflessi è situato fuori dal SNC: è un motoneurone situato nella catena laterale gangliare (simpatico) oppure addirittura all’interno dell’organo bersaglio (parasimpatico)
  82. 82. Mentre le vie efferenti nel SNC sono sempre costituite da un solo motoneurone...
  83. 83. ... nel SNA esse sono determinate da due neuroni:• il primo neurone ha il corpo cellulare all’interno del SNC• il secondo neurone ha il corpo cellulare nel ganglio spinale o nell’organo bersaglio (fuori dal SNC)
  84. 84. Il sistema nervoso autonomo in sistema nervoso autonomo simpatico e sistema• diviso nervoso autonomo parasimpatico• le due branche innervano gli stessi organi ma hanno funzioni opposte
  85. 85. Eccezione: tubo digerente!
  86. 86. Sistema nervoso simpatico e parasimpatico sono distinguibili anche in base al tipo di neurotrasmettitore utilizzato:ACETILCOLINA > parasimpaticoNORADRENALINA > simpatico
  87. 87. Sistema endocrino
  88. 88. Classificazione in base alla struttura• amine• prostaglandine• steroidi• ormoni proteici
  89. 89. Classificazione in base agli effetti• effetticinetici (contrazione muscolare e secrezione ghiandolare) - adrenalina, ossitocina, ACTH, TSH -• effettimetabolici (variazione delle velocità di reazione) - insulina, glucagone, ADH - morfogenetici (crescita e differenziamento cellulari) -• effetti GH, FSH, LH, estrogeni, androgeni - comportamentali (interazione con SN) - estrogeni,• effetti progesterone, androgeni, prolattina -
  90. 90. Relazioni neuroendocrine• Surrene
  91. 91. Surrenali• distinte in una parte midollare ed in una parte corticale• la parte corticale secerne ormoni steroidi (cortisone)• la parte midollare, in risposta all’attivazione da parte del SNA simpatico, secerne adrenalina e noradrenalina•> risposta ‘lotta e fuga’: effetto glicogenolitico nei muscoli, accelerazione della frequenza cardiaca, innalzamento della pressione arteriosa
  92. 92. Relazioni neuroendocrine• Ipofisi
  93. 93. Lobo anteriore: adenoipofisiLobo posteriore: neuroipofisi
  94. 94. Ormoni del lobo anteriore
  95. 95. Ormoni del lobo posteriore• ADH (stimola la ritenzione idrica nel nefrone)• ossitocina (stimola le contrazioni uterine)
  96. 96. Ormoni con funzioni metaboliche• ACTH (stimola la parte corticale del surrene a produrre glucocorticoidi, i quali agiscono sul fegato per promuovere la sintesi di glucosio)• ormoni tiroidei (tiroxina e triiodotironina) (sensibilizzano fegato, cuore, rene e muscoli scheletrici all’azione dell’adrenalina, inducendo una generica accelerazione del metabolismo)• catecolamine (prodotte dalla parte midollare del surrene)• insulina (stimola l’assunzione di glucosio all’interno delle cellule e la glicogenesi nel fegato) [azione opposta viene esercitata dal glucagone]

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