Fisiologia cellulare e apparato respiratorio: struttura e funzioni

6 marzo 2024

FISIOLOGIA La fisiologia studia come funziona una cellula intensa come entità, come cellule di tipo diverso contribuiscono a formare dei tessuti, funzionalità tessuti, funzione degli organi e degli apparati. (Es. apparato digerente, la fisiologia spiega la funzione di ogni organo che lo compone).

Tipi di cellule e loro morfologia

Cellula muscolare Cellula nervosa Tessuti connettivi Cellula piteliale Cellula Le cellule non sono tutte uguali, hanno morfologia specializzata all'attività che svolgono. Ci sono cellule allungate con formazione particolare del citoscheletro che permette di allungarsi e contrarsi, cellule specializzate nell'assorbimento di soluti o secrezione di molecole, con membrane ramificate che aumentano la superficie dell'area della cellula, cellule che hanno funzione di trasmissione attraverso segnali elettrici, ogni cellula svolge una funzione diversa.

Funzionalità della cellula

Se si parla di funzionalità della cellula, una componente fondamentale legata alla sua struttura è la MEMBRANA PLASMATICA

(outside of cell) membrane protein 900 90 glycoprotein cholesterol phospholipid plasma membrane (cytoplasm inside of cell) proteine ~50% fosfolipidi ~50% colesterolo 13% altri lipidi 4% carboidrati 3%

Membrana plasmatica: i lipidi

I lipidi di membrana doppio strato di fosfolipidi Etanolammina Serina Colina Sfingomielina CH-CH, -0- C-o CH non-polar CH 1 cis double bond CH CH -doppio strato fosfolipidico, molecole di origine lipidica, della categoria dei fosfolipidi (struttura generale: testa con caratteristiche idrofile a cui sono legate delle code lipofile - acidi grassi) a seconda della molecola che costituisce la testa e a seconda degli acidi grassi ho fosfolipidi di diverse categorie. Molecola anfipatica-> doppia natura, questa caratteristica gli permette di organizzarsi con le teste idrofile verso l'ambiente extracellulare e dall'altro lato verso l'ambiente intracellulare e le code ipofile sono nella porzione centrale, questo conferisce alla membrana una natura praticamente lipofila ma in grado di trovarsi in due ambienti idrofili.

Altri componenti della membrana

• altri lipidi -> colesterolo, con funzione di stabilizzare le code dei fosfolipidi per cui da caratteristiche diverse di fluidità alla membrana cellulare.

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1 polar-proteine -> in numero elevato, associate o all'interno della membrana stessa. Le proteine posso suddividerle in:

1. integrali di membrana o intrinseche → identifico 3 porzioni: extracellulare, intracellulare, transmembranaria ➪ è ancorata alla membrana plasmatica e attraversa completamente il doppio strato fosfolipidico, nella porzione transmembranaria le proteine sono costituite da amminoacidi in cui residuo laterale è tendenzialmente con caratteristiche più lipofile rispetto le porzioni N terminali e G terminali dell'aminoacido (es. triptofano, tutti quelli che hanno parti di anelli aromatici), così ci sono proteine associate al doppio strato fosfolipidico, la parte lipofila sarà esposta nella porzione adiacente ai fosfolipidi, la struttura centrale della proteina quindi la catena di amminoacidi è centrale nel dominio transmembranario, la proteina è ancorata alla membrana plasmatica
2. periferiche o estrinseche, proteine associate prevalentemente al versante intracellulare, associate significa che sono in prossimità, quindi sono proteine idrofile che hanno dei sistemi di ancoraggio sul versante intracellulare della membrana o in alcuni casi si associano a proteine integrali di membrana. Svolgono funzioni diverse.

Proteine integrali di membrana

1. RECETTORI
2. CANALI
3. TRASPORTATORI

Le proteine integrali di membrana, sono le più importanti dal nostro punto di vista perché nella categoria delle proteine integrali di membrana ci sono diverse proteine con diverse funzioni, il fatto che hanno tre domini, significa che alcune proteine possono comportarsi da recettori, ovvero le proteine che legano un soluto, un mediatore chimico quindi una molecola segnale nel versante extra cellulare, se questa molecola è idrofila, non è in grado di attraversare il doppio strato fosfolipidico quindi si lega ad un recettore, il legame di questa porzione extra cellulare del recettore con il mediatore chimico causa una variazione di conformazione della proteina che si percuote anche sul dominio intra cellulare, sarà il dominio intra cellulare a realizzare il trasferimento del segnale all'interno della cellula quindi a determinare la risposta della cellula al mediatore chimico extra cellulare Un'altra tipologia di proteine di membrana sono quelle in cui ho più domini transmembranali, in questo caso possono costituire delle porosità di membrana, i più domini possono essere orientati in una struttura tipicamente circolare che crea un poro nella membrana che mette in comunicazione l'ambiente extra cellulare con quello intra cellulare costituendo un canale di tipo idrofilo, queste proteine di canale (porosità di membrana) possono consentire il passaggio di molecole specifiche. Una categoria di proteine di membrana molto importanti sono le acquacorine, canali in cui possono fluire le molecole di acqua (acqua è una molecola polare, c'è una piccola quantità che può passare il doppio strato lipidico, la maggior parte essendo una molecola polare non può interagire con la parte polare dei fosfolipidi quindi si muove attraverso le acquacorine), il diametro delle acquacorine è molto piccolo e può passare solo una molecola di acqua alla volta, il resto non riesce a passare. Trasportatori, sono proteine che sono responsabili della traslocazione di soluti idrofili da un lato all'altro della membrana. Perché le caratteristiche di membrana sono importanti per capire il funzionamento della cellula? Nel momento in cui si parla di funzioni della cellula bisogna capire il concetto di omeostasi

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Omeostasi

OMEOSTASI -> mantenimento di condizioni stabili o costanti nel mezzo interno per mezzo interno intendo, quando immagino una cellula di qualsiasi tessuto, la cellula non è isolata ma ha contatti con cellule adiacenti e interazioni con ambienti extra cellulari (es. liquidi interstiziali, matrice extra cellulare), perché una cellula possa svolgere la sua funzione, i vari parametri (es. pH, concentrazione soluti, temperatura, pressione) dei liquidi extra cellulari devono rimanere costanti, ci possono essere piccole variazioni ma entro certi valori, il concetto di omeostasi nella cellula si trasla all'organismo, per cui un animale deve mantenere i sui parametri stabili spendendo risorse energetiche continuamente, sono dei processi che portano in parte ad adattamenti (es. adattamenti stagionali, termorespirazione è un esempio di omeostasi, tenere una temperatura costante, per cui ad ogni ciclo respiratorio la quantità di calore ceduta all'ambiente diminuisce, si instaura un meccanismo omeostatico che aumenta la frequenza respiratoria compensando il calore ceduto), per esempio ho un maggior assorbimento di sodio a livello renale, aumenta il volume ematico con aumento di filtrazione renale compenso una riduzione con un meccanismo che attua la risposta per il senso opposto, quando si esce dal campo di oscillazione normale succede che si instaura uno stato patologico, in alcuni casi prima dello stato patologico si passa ad uno stato para fisiologico - l'organismo non mantiene i parametri in un certo intervallo, in parte oscillano fuori dai parametri ma consentono il funzionamento degli organi e di apparati senza stato patologico ma non c'è più lo stato fisiologico.

Definizione di omeostasi

OMEOSTASI Il mantenimento di condizioni stabili, o costanti, nel mezzo interno (Bernard, 1856) È la stabilità dell'ambiente interno in cui si trovano le cellule - Attivamente controllata dall'organismo

Omeostasi: campo normale e valore

OMEOSTASI CAMPO NORMALE VALORE NORMALE Tempo L'omeostasi è la condizione in cui le variabili dell'ambiente interno del corpo sono mantenute a livelli relativamente stabili, adatti a consentire la vita. L'omeostasi è tipicamente regolata da meccanismi a feed-back negativo. Molti sistemi a feed-back negativo sono costituiti da un recettore, un centro di controllo, un effettore e dalle rispettive vie di connessione.

Controllo dell'omeostasi

Sistemi di controllo

1. sistema endocrino, a lento adattamento dal momento in cui si ha la percezione e l'ormone viene secreto passa del tempo, deve raggiungere gli organi per cui l'intervallo di tempo è lungo. Risposta: dal momento che il mediatore chimico, ormone, si trova nel circolo ematico rimane per un intervallo di tempo. -emivita, parametro che stima la permanenza dell'ormone nel sangue, dice il tempo necessario per avere il dimezzamento della concentrazione dell'ormone nel sangue, gli ormoni hanno emivite diverse (da minuti a ore), cambiando la durata della risposta. Sono le più lente ma di maggior durata.
2. sistema nervoso, a rapido adattamento l'intervallo di tempo è breve, i segnali sono molto più veloci, la via nervosa arriva all'organo bersaglio il segnale elettrico viaggia anche a centinaia di metri al secondo, la stimolazione è più

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rapida. L'altra differenza è che cambia la durata della risposta, nella via nervosa la risposta è precoce, termina il segnale nervoso e la risposta cessa. I sistemi non prevedono l'attivazione di un solo sistema, in molte situazioni la risposta prevede l'attivazione di entrambi i sistemi. Tutto questo prevede che l'organismo abbia dei sistemi che percepiscono le condizioni del mezzo interno e le reazioni- RECETTORI, monitorano continuamente le condizioni del mezzo interno, lo comunicano ai centri superiori, o attivano dei circuiti ormonali che permettono l'attivazione della risposta - devono sapere le condizioni, in base a quello se cambiano attivano la risposta. Per avere risposte è fondamentale che le cellule siano in grado di comunicare, il recettore percepisce una condizione cambiata e la comunica alle cellule che attiveranno la risposta:

• COMUNICAZIONE ELETTRICA, per cui nel caso del sistema nervoso o delle vie nervose che dalla periferia vanno al SNC
• COMUNICAZIONE CHIMICA, il recettore rilascia un mediatore chimico che poi ha un effetto sulle cellule bersaglio.

Comunicazione chimica

La comunicazione chimica è suddivisa in base a dei criteri:

Tipi di comunicazione chimica

Comunicazione chimica Endocrina Paracrina Epicrina Autocrina Neuroendocrina

1. se il mediatore chimico è secreto nel sangue- la cellula ghiandolare rilascia il mediatore chimico nel sangue ➡ ormone, comunicazione endocrina, nella comunicazione endocrina la caratteristica è che l'ormone può raggiungere tutte le cellule dell'organismo, può agire a lunga distanza su tessuti estremamente lontani
2. il mediatore è rilasciato nel liquido interstiziale → comunicazione paracrina, a brevi distanze, il mediatore chimico diffonde nell'ambiente extacellulare, non è un ormone, comunica con le cellule vicine. 2.1 comunicazione autocrina, è un caso particolare di comunicazione paracrina, una cellula rilascia un mediatore chimico che agisce con se stessa, quello che può succedere in questo caso è che ho una cellula che deve rilasciare un mediatore chimico eccitatori che stimola l'attivazione delle cellule adiacenti, la stimolazione è molto ben controllata altrimenti rischierei una stimolazione continua con processi disregolati che possono completamente alterare il quadro omeostatico, quando viene attivato qualunque processo biologico, si attiva si aia processo che un processo inibitorio che lo porta a terminare, c'è sempre un equilibrio tra fattore eccitatori e fattori inibitori, in questo caso ad esempio la cellula può attivare un feedback inibitorio per cui rilascia il mediatore chimico che inibisce la sua stessa secrezione, così che ad un certo punto il processo si interrompa. I feedback negativi sono fondamentali. Anche alla funzionalità del sistema endocrino, se una ghiandola produce il mediatore chimico e successivamente la risposta delle cellule bersaglio, la cellula inoltre produce un altro aspetto chimico inibitorio che bersaglia la cellula che ha iniziato la comunicazione perchè la funzione è stata svolta.
3. comunicazione epicrina, il segnale non è rilasciato in forma solubile all'esterno della cellula ma è immobilizzato sulla membrana cellulare, per cui, affinché avvenga la comunicazione, le due cellule devono essere a contatto, questa comunicazione avviene nei processi legati alla funzionalità del

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