Fisiologia umana: principi e apparati del corpo

Fisiologia e Omeostasi

FISIOLOGIA
PROF.ssa Gabriella CERRI"
gli animali hanno davvero due ambienti: un ambiente esterno, in cui
si trova l'organismo, e un ambiente interno in cui si trovano gli elementi
essenziali di organi e tessuti. Tutte le funzioni vitali , seppur molto
diverse tra loro, hanno un solo scopo: quello di conservare costanti le
condizioni di vita dell'ambiente interno.“
Claude BernardPUNTO DI PARTENZA
L'essere umano è un organismo complesso che vive nell'ambiente esterno ...
... con lo scopo
principale di:
SOPRAVVIVERE.

3596Per poter SOPRAVVIVERE il corpo umano deve svolgere le cosiddette
"FUNZIONI VITALI"
i.e. funzioni essenziali per consentire tutte le cellule che compongono gli organismi di svolgere
correttamente le loro capacità di sopravvivenza.
Lo scopo principale:
mantenere l'ambiente che circonda le cellule in uno stato stabile
Questo prende il nome di
OMEOSTASI

Mantenimento dell'Omeostasi

Come può il corpo umano garantire la condizione di
OMEOSTASI?
ABBIAMO DIVERSI ORGANI E SISTEMI
Necessari per trasformare e trasportare gli elementi essenziali dall'ambiente esterno
alle cellule.
Ogni sistema/apparato è specializzato nel controllo di una particolare funzione vitale,
perciò ciascun apparato è necessario per la sopravvivenza dell'intero organismo.
E' ABBASTANZA PER ASSICURARE LA CONDIZIONE DI
OMEOSTASI?

Variazioni Ambientali e Omeostasi

COSA ACCADE ALL'AMBIENTE ESTERNO
DURANTE LA VITA?
L'AMBIENTE ESTERNO MUTA CONTINUAMENTE CONDIZIONE
Interagendo con il corpo e perturbandolo
Mettendo a rischio l'OMEOSTASI

COSA ACCADE ALL'AMBIENTE INTERNO DURANTE LA
VITA?
L'AMBIENTE INTERNO MUTA CONTINUAMENTE CONDIZIONE
IN CONDIZIONI
FISIOLOGICHE O A
SEGUITO DI PATOLOGIA
DI ORGANI E SISTEMI
Interagendo con il corpo e potenzialmente perturbandolo
Mettendo a rischio l'OMEOSTASI

Risposte Adattative del Corpo

L'AMBIENTE INTERNO
CAMBIA CONDIZIONE
L'AMBIENTE ESTERNO
CAMBIA CONDIZIONE
PERICOLO PER OMEOSTASI
I
IL CORPO UMANO METTE IN
ATTO LE
RISPOSTE ADATTATIVE
ALLO SCOPO DI MANTENERE L' OMEOSTASI

SE LE RISPOSTE ADATTATIVE SONO CORRETTE,
LA PERTURBAZIONE (ESTERNA O INTERNA) NON RISULTA IN UN
CAMBIAMENTO SIGNIFICATIVO DELLE CONDIZIONI DELL'AMBIENTE
INTERNO DAI VALORI OMEOSTATICI
perturbazione
Rilevamento ed IMMEDIATA correzione
(l'omeostasi non viene nemmeno perduta)
L'OMEOSTASI viene PRESERVATA
Es la pressione sanguigna passando dalla posizione seduta a quella eretta

Organi e Sistemi per l'Omeostasi

ORGANISMO UMANO È COMPOSTO DI ORGANI E SISTEMI OGNUNO
SPECIALIZZATO NEL CONTROLLARE UNA FUNZIONE VITALE
PARTICOLARE E QUINDI NECESSARIO PER GARANTIRE OMEOSTASI
OGNI SISTEMA HA IL SUO RUOLO SPECIFICO NEL GARANTIRE
OMEOSTASI
TUTTI GLI ORGANI ED APPARATI SONO NECESSARI PER MATENERE IN
VITA L'INTERO ORGANISMO.

Apparati del Corpo Umano: I

• Sistema tegumentario
• Sistema
  nervoso
• Sistema
  endocrino
• Sistema
  muscoloscheletrico
• Sistema
  respiratorio
• Sistema circolatorio -
• Sistema
  digestivo
• Sistema
  urinario
• Sistema
  riproduttivo

Apparati del Corpo Umano: II

IL CORPO

• Apparato
  respiratorio
• Apparato
  cardiovascolare
• Apparato
  digerente
• Sistema
  immunitario
• Sistema
  nervoso
• Sistema
  endocrino
• Sistema
  riproduttivo
• Sistema
  urinario
• Sistema
  tegumentario
• Apparato
  muscoloscheletrico
• Vasi
  sanguigni
• Cuore
• Linfo-
  nodi
• Cervello
• Tiroide
• Vescica
• Reni
• Polmoni
• Bocca
• Stomaco
• Intestino
• Testicoli
• Ovaie
• Utero

Funzioni degli Apparati

APPARATI CHE COSTITUISCONO IL NOSTRO ORGANISMO
CIRCOLATORIO
DIGERENTE
RESPIRATORIO
Vie aeree sup/inf, polmoni
URINARIO
reni, ureteri, vescica uretra
cute
muscoli, ossa
ovaio, utero, testicoli
encefalo, midollo spinale, nervi
ENDOCRINO
ipofisi, tiroide, surrene, ovaio/testicolo
IMMUNITARIO
timo, milza, linfonodi

Trasporto di materiale alle
cellule
Trasformazione del cibo in
parti trasportabili;
eliminazione di scorie
Scambio di ossigeno e anidride
carbonio tra ambiente interno ed
esterno
Mantenimento di acqua e soluti
nell' ambiente interno;
Protezione dall' ambiente esterno
Sostegno e movimento
Mantenimento della specie
Coordinazione delle funzioni
attraverso segnali elettrici
rilascio di molecole regolatrici
eliminazione di scorie
Coordinamento delle funzioni
corporee tramite sintesi e rilascio
di molecole regolatrici
Difesa contro agenti esogeni

TEGUMENTARIO
MUSCOLO-SCHELETRICO
RIPRODUTTIVO
NERVOSO
cuore, vasi, sangue
stomaco, intestino, fegato, pancreas

Omeostasi Cellulare

OMEOSTASI: MANTENERE L'AMBIENTE CHE CIRCONDA LE CELLULE IN UNA
CONDIZIONE STABILE
DI COSA NECESSITANO LE CELLULE PER POTER SVOLGERE LE PROPRIE
FUNZIONI VITALI?
Acquisire Nutrienti e Ossigeno dall'ambiente extracellulare ed eliminare prodotti di scarto nello stesso
ambiente
PERCHE' E' COSI' IMPORTANTE CHE L'AMBIENTE CHE CIRCONDA LE CELLULE
SIA IN UNO STATO STAZIONARIO?
Perchè i cambiamenti nell'ambiente extracellulare possono portare a modificazioni dell'attività cellulare,
quindi del tessuto, dell'organo ed infine del sistema ....
STABILE:
la composizione dell'ambiente extracellulare deve consentire alla cellula di avere disponibilità di
nutrienti ed ossigeno e di liberarsi dei prodotti di scarto.

Organismi Unicellulari

ORGANISMI UNICELLULARI
L'AMBIENTE CHE CIRCONDA LA CELLULA
E'
L' AMBIENTE ESTERNO
I
La separazione dall'ambiente esterno
è data da
Ottiene nutrienti e ossigeno dall'ambiente
esterno mediante
MEMBRANA PLASMATICA
LE PROTEINE DI MEMBRANA
PERMEABILITA' SELETTIVA
CANALI E CARRIERS
RECETTORI

Paramecium: Vantaggi e Svantaggi

PARAMECIUM
VANTAGGI
CONTATTO DIRETTO CON L'AMBIENTE
ESTERNO
SVANTAGGI
POCHI GRADI DI LIBERTA'

Organismi Multicellulari

ORGANISMI MULTICELLULARI
COMPOSTI DA ORGANI E SISTEMI
- RUOLI DIFFERENTI
- FUNZIONI SPECIALIZZATE
L'AMBIENTE CHE CIRCONDA LA CELULA
E'
IL FUIDO EXTRACELLULARE
VANTAGGI
MAGGIORE INDIPENDENZA
MAGGIOR NUMERO DI GRADI DI
LIBERTA' NELL'AZIONE
MAGGIORE
OPPORTUNITA'
DI
SOPRAVVIVENZA
SVANTAGGI
LE CELLULE SONO COSTRETTE IN UNA
AMBIENTE RIGIDO
RIDOTTO VOUME DI FUIDO CHE LE
CIRCONDA

Fluido Interstiziale e Scambi Cellulari

NEGLI ORGANISMI PLURICELLULARI
·E' IL FLUIDO INTERSTIZIALE (O EXTRACELLULARE) IL MEZZO NEL QUALE AVVENGONO GLI
SCAMBI CELLULARI.
ESTERNO ALLA CELLULA, MA INTERNO ALL'ORGANISMO
chiamato
AMBIENTE INTERNO
·NON IMPORTA QUANTO LA CELLULA E' LONTANA DALL'AMBIENTE ESTERNO, E' SEMPRE E
SOLO L'AMBIENTE EXTRACELLULARE IL MEZZO DI SCAMBIO.
L'AMBIENTE INTERNO DEVE ESSERE MANTENUTO QUINDI COSTANTE IN COMPOSIZIONE PER
CONSENTIRE I CORRETTI SCAMBI CELLULARI
.GLI ORGANI E SISTEMI SONO NECESSARI PER SCAMBIARE IL MATRIALE DALL'AMBIENTE
ESTERNO A QUELLO INTERNO
LA MAGGIOR PARTE DELLE CELLULE INFATTI NON E' IN CONTATTO CON L'AMBIENTE ESTERNO

Interazione tra Ambiente Interno ed Esterno

INTERAZIONE AMBIENTE INTERNO ED ESTERNO
Ambiente esterno
Materiale che
entra ed esce
dall'organismo
Cellule di scambio
Liquido intracellulare
della maggior parte
delle cellule
Liquido extracellulare:
l'ambiente interno
Cellule protettive

INTERAZIONE AMBIENTE INTERNO ED ESTERNO
Eritrociti
Endotelio
dei capillari
Membrana
cellulare
Vaso sanguigno
Plasma e liquido interstiziale comunicano
tra loro (per quanto lo consentono le
cellule endoteliali) ma questo è il modo
con cui attraverso il sangue si trasporta
alle e si preleva dalle cellule.
Epitelio
lasso
BLOOD VESSEL
Plasma
Liquido interstiziale
Liquido intracellulare
LEC
LIC
Membrana
cellulare
Il liquido extracellulare (LEC) è suddiviso
in plasma e liquido interstiziale. Il materiale
che si sposta tra cellule e LEC deve
attraversare la membrana cellulare.

Mantenimento dello Stato Stabile

OMEOSTASI: MANTENIMENTO DI STATO STABILE
Se rimaniamo all'interno dell'ambito
l'OMEOSTASI è preservata. Ma rimanere
nell'ambito di valori fisiologici E' UN
LAVORO (come mantenere diritta la
corsa dell'auto implica continue piccole
correzioni, senza le quali si andrebbe
fuori strada) !!!
32
Valore di riferimento
di una funzione
31
Temperatura (°C)
30
Ambito
normale
della
funzione
29
Il circuito a retroazione
negativa attiva risposte
compensatorie
28
Tempo

Controllo dell'Omeostasi

Controllo Omeostasi: I

CONTROLLO OMEOSTASI: I
Organismo
in omeostasi
Variazione
esterna
Variazione
interna
Variazioni interne
hanno per risultato una
perdita di omeostasi
L'organismo tenta
di compensare
La compensazione fallisce
La compensazione ha successo
Disordine o malattia
(condizioni patologiche)
Benessere
(condizioni fisiologiche)

Controllo Omeostasi: II

CONTROLLO OMEOSTASI: II
E' NECESSARIO INVECE! Ricordiamoci
che rimanere nell'ambito di valori
fisiologici E' UN LAVORO.
Variabile
regolata
influenza
Nell'intervallo
desiderato
Fuori
dall'intervallo
desiderato
Effettori
SISTEMA
DI CONTROLLO
attiva
Non è
necessario
intervenire
Un sensore
è attivato
manda< un segnale a
Centro di
integrazione

Controllo Omeostasi III: Esempio di Risposta Omeostatica

CONTROLLO OMEOSTASI III: ESEMPIO DI RISPOSTA OMEOSTATICA
Persona che lavora
all'esterno in un giornata
calda e secca
Perde acqua corporea
per evaporazione
I fluidi corporel diventano
più concentrati
Recettori interni
**
avvertono la variazione
di concentrazione interna
*
Stiamo parlando di SENSORI, cellule
in grado di misurare e monitorare le
variabili fisiologiche che vogliamo
mantenere costanti (O2, CO2, pH,
temperatura ... )
Stimolazione
dei meccanismi della sete
La persona trova
e beve dell'acqua
L'acqua aggiunta
ai fluidi corporei
diminuisce la loro
concentrazione

Organizzazione della Risposta Omeostatica

ORGANIZZAZIONE DELLA RISPOSTA OMEOSTATICA:
CONTROLLO RIFLESSO SISTEMICO E LOCALE
Ricordiamoci che produrre una risposta
che condiziona tutto l'organismo per
correggere una variabile locale non è una
strategia corretta.
Come si fa a capire?
Dipende dalla posizione dei sensori!
L'encefalo
valuta
la variazione
e inizia
una risposta
Encefalo
La variazione
sistemica della
pressione arteriosa
è rilevata in
questa sede
VARIAZIONE
LOCALE
Nel controllo riflesso,
la risposta è controllata
da cellule poste a distanza.
Nel controllo locale,
le cellule in prossimità
della sede
della variazione
iniziano la risposta.
Vasi sanguigni
RISPOSTA
LOCALE
RISPOSTA
RIFLESSA

Controllo Riflesso: Circuito a Retroazione

CONTROLLO RIFLESSO: CIRCUITO (CONTROLLO) A RETROAZIONE (FEEDBACK)
Circuito
STIMOLO
Si definisce a RETROAZIONE o FEEDBACK perché
l'effetto del riflesso va a ripercuotersi sullo stimolo.
SENSORE
O
RECETTORE
VIA
AFFERENTE
CENTRO DI
INTEGRAZIONE
Arco riflesso
1
VIA
EFFERENTE
EFFETTORE
RISPOSTA

Controllo Riflesso: Feedback Positivo e Negativo

CONTROLLO RIFLESSO:
CIRCUITO A FEEDBACK (retroazione) POSITIVO E NEGATIVO
(a) Retroazione negativa: la risposta contrasta lo stimolo
controbilanciando la perturbazione iniziale.
Stimolo
iniziale
Risposta
1 Stimolo
(b) Retroazione positiva: la risposta potenzia lo stimolo, allontanando
il parametro controllato dal suo valore di riferimento.
Stimolo
iniziale
Risposta
Circuito a retroazione positiva
Sono necessari fattori
esterni per far cessare
l'attivazione nel circuito
a retroazione positiva.

• Stimolo