Bine ati venit la fiziologie!

Bem-vindo! ! ! Bienvenue! Tervetuloa ! dvzljk!Bonvenon ! !Vlkommen ! ! ! Swagatam ! Introducere in fiziologie (definitie, obiect de studiu) Homeostazia: mecanisme de reglare (secluziune, feedback, exemple) Organizarea si proprietatile fundamentale ale materiei vii Fiziologie celulara: definitia celulei rolurile organitelor celulare compozitia si functiile membranei celulare transport transmembranar comunicarea intercelulara (mesaje nervoase si umorale) Physis= natura Logos = stiinta Stiinta biomedicalacare studiazamecanismele si rolurile fenomenelor din materia vie Definitie: Jean Fernel (1497 - 1558) filozof, matematician, astronaut devenit medic - in 1542 foloseste pentru prima data termenul de fiziologieca titlu al primului capitol alcartii sale intitulate De naturali parte medicins propune o metoda de calcul a lungimii meridianului Paris si evalueaza aproape exact circumferintei Terrei prieten cu Nostradamus tenteaza cateva predictii lucrari date preluate de optica, astronomie, geografieImunologie AnatomieHistologieBiologie celulara BiochimieBiofizica Mod de functionare sistemelor integrarea activitatii lor in cadrul organismului Adaptare lacircumstante (sarcina, effort fizic etc) Homeostazie Genetica Delimitarea starii de nornalitate Organismele viiau tendintadease izolade variatiilemediuluisidea-sicreeaininteriorul corpului o serie de valori constante Temperatura alcatuire biochimica presiune osmotica pH de structura Homeostazie = capacitatea organismelor de a se mentine cu caracteristicele lor functionale constante intr-un mediu de viata variabil. Organismele se izoleaza de mediul inconjurator isi creeaza o independenta structurala si functionalafata de conditiile variabile ale mediului(homois = asemanator; stasis = stare) Incapacitate de a mentine parametrii in limite constante starea de boala 1. Secluziune (lat. seclusio = separare) intentie de separare relativa a organismelor de mediu presupune existenta unor bariere care protejeaza organismul sunt considerate mecanisme relativ pasive(tegumentele, membrana celulare, grasimea hipodermica) 1. Secluziune 2.Procese de reglare Mecanisme homeostatice (Emil Racovita,1868-1947) 2. Procese de reglare mecanisme active sunt considerate mecanisme de ajustare Exemplu: mecanismul de feedback au o mare variabilitate in functie de constanta reglata si de nivelul de dezvoltare a organismului au rolul de a readucela o valoare considerata normala (optima pentru functionalitatea intr-un anumit moment)a unui anumit parametru - parametru modificat corectarea modificarii procesul prin care o mrime este continuu msurat comparata cu valoarea standard (de referin) modificat n sensul unei egalri

Exemple: 1. concentratii sanguine- hormoni - glucoza - Ca2+ etc. 2. presiune arteriala 3. volum sanguin, etc. a)Mecanism de feed - back negativ: caracteristic circuitelor fiziologice de reglare ale organismelor vii ( fiecare ciclucardiacaccentuarea dezechilibrului) PA DC D coronar epuizare cardiaca b) Mecanism de feed - back pozitiv ("cerc vicios") - efectele produse sunt in acelasi sens (accentueaza stimulul declansator) reflect depirea posibilitilor adaptative ale sistemului de reglare parametrul deviat de la valoarea standard induce o serie de fenomene n cerc vicios care accentueaz deviaia iniial - caracteristic circuitelor de reglare implicate n dezvoltarea proceselor patologice vol. sanguin = 5,6 lhemoragie 2l pompa cardiaca ineficienta - hemoragie s 1l mecanisme de feed-back negativ eficiente corectarea deficitului Exemplu:1. depirea mecanismelor de refacere ale hipovolemiei, n cazul unei hemoragii severe (oc hemoragic) Capul fatuluiapasa colul Impulsurile nervoase din colul uterin pleaca spre hipotalamus oxitocina contractiile uterine 2.Amplificarea secretiei de oxitocina in travaliu Hipotalamusul stimuleaza hipofiza sa produca oxitocina Oxitocina este eliberata in torentul sanguin leziune vasculara Aderare Eliberare de factori trombocitari Factorii eliberati aderare de noi plachete Formarea dopului plachetar 3. Formarea dopului plachetar in timpul hemostazei fiziologice ORGANIZAREAsiPROPRIETATILE FUNDAMENTALEALE MATERIEI VII atomi molecule macromolecule organite CELULE TESUTURI ORGAN SISTEM ORGANISM - elemente chimice - molecule - anorganice- organice

ORGANIZAREA MATERIEI VII forme de viata aparatelor si sisteme Organismul tot unitar in echilibru dinamic cu mediul inconjurator celule Tesuturi epitelial, conjunctiv, muscular, nervos organe MetabolismulExcitabilitateaReproducerea PROPRIETATILE FUNDAMENTALEALE MATERIEI VII proprietatea fundamentala a oricarei structuri vii proces de schimburi bidirectionale intre materia vie si mediul sau de viata (organismele preiau din mediul de viata tot ce le este necesar existentei si in acelasi timp ofera mediului produsii activitatii lor) Metabolismul Fazele metabolismului - anabolismul - catabolismul procesele chimice de biosintez a substanelor ce intr n alctuirea materiei vii; se desfasoara cu consum de energie procesele chimice de degradare a substanelor din organism; se caracterizeaz prin eliberare de energie Anabolismul (asimilatia) Catabolismul Stimul = orice variatie energetica ce poate induce raspuns daca este adecvata ca forma de energie, amplitudine, durata de actiune si bruschete exogene Variatii energetice endogene fizice stare de repausfenomeneraspuns specific (echilibru metabolic)chimice Excitabilitatea proprietate fundamentala a materiei vii reprezinta capacitatea oricarei structuri viide a raspunde prin manifestari SPECIFICE la un stimul ADECVAT semnale fizici (mecanici, termici, electrici etc) chimici (acizi, baze, saruri) Excitanti generali Excitanti specifici Clasificareinflux nervos pentru neuron, celula musculara termoreceptor c.Pacini c. Meissner nociceptor Reproducerea - proprietatea fundamentala a materiei vii de a se divide FIZIOLOGIE CELULARA GENERALA - unitate morfologica si structurala a tuturor organismelor vii CELULA - definitie Este primul nivel de organizare al materiei viicare are capacitatede autoreglare,autoconservaresi autoreproducere CELULA - structura 1. Membrana2. Citoplasma 3. Nucleu

Solutie ionica(K, PO43- principalii ioni) CELULA - structura Nucleul - Cromatina (ADN) la inceputul diviziunii formeaza cromozomi - Nucleol contine ARN ribozomal CELULA - structura Citoplasma Cu rol in sinteza proteinelor: Ribozomi granule libere in citoplasma sau atasate RE Reticul endoplasmic (RE) ansamblu canale si cisterne, care comunica cu ap. Golgi - rugos - preia si distribuie proteinele sintetizate la nivelul ribozomilor - neted stocarea / eliberarea Ca2+ , sinteza de fofsfolipide, acizi grasi, steroizi Aparat Golgi ansamblu de cisterne si vezicule cu rol in procesarea proteinelor (glicozilare si impachetare in vezicule de exocitoza) Organite celulare: CELULA - structura Citoplasma Cu rol in producerea de energie (ATP): Mitocondrii - membrana dubla (interna lant respirator cuplat cu sinteza de ATP) - matrice - ciclul Krebs) Cu rol metabolic (digestia intracelulara a materialului de endocitoza/structurilor proprii): Lizozomi (vezicule care contin enzime lizozomale) / peroxizomi Organite celulare: Citoscheletul sistem de microtubuli si microfilamente proteice - mentin forma celulelor, intervin in transportul intracelular, contractia musculara - se formeaza prin diferentierea citoplasmei la periferia celulei - delimitare imprecis- plasmalema - bistrat fosfolipidiccu proteine periferice si integrale - glicocalix (zona de microvecinatate) - specializari citoplasmatice submembranare(citoschelet, RE)

lipide proteine + polizaharide proteine lipide polizaharide proteine Membrana celulara - compozitie chimica Rol structural dou straturi monomoleculare opuse organizate in dublu strat lipidic Rol funcional: + determin permeabilitatea selectiv a membranei: - permeabil pentru molecule liposolubile i gaze (O2 i CO2) - parial permeabil pt. ap i molecule hidrofobe cu diametru mic - impermeabil pentru molecule hidrofile - 2 poli- hidrofil - poriunea periferic a membranei - hidrofob - acizi grasi - poriunea mijlocie a membranei Lipidele membranare - colesterol - 25% din lipidele membranare - asigur flexibilitate i stabilitatea membranei celulare - rol n determinarea gradului de permeabilitate pentru substanehidrosolubile - 1/3 - 2/3 din continutul membranei Proteinele membranareimprima funciile specifice membraneiclasificareproteine periferice proteine integrale a - proteine integrale b, c - proteine perifericemediu intracelular mediu extracelular dublu strat lipidic marea lipidica iceberguri proteine Modelul mozaicului fluid Danielli - Dawson PROTEINE PERIFERICE externe i interne -sunt situate la supraf. ext. sau int. a matricei fosfolipidice -sunt ancorate slab prin fore electrostatice -au o mare mobilitate lateral, controlat metabolic -se pot ataa i detaa temporar formnd agregate funcionale complexe -proteinele interne citoscheletul membranar zone de ancorare a sistemelor contractile celulare PROTEINELE INTEGRALE -sunt proteine cu structur asimetric -strbat dublul strat lipidic de pe o suprafa pe alta -sunt ancorate puternic prin legturi hidrofobe i hidrofile -au o mobilitate lateral redus -sunt puternic glicozilate la captul extern glicoproteine Rol funcional: - receptori - transport prin membran canale ionice i proteine transportoare - mpreun cu glicolipidele formeaz nveliul celular glicocalix Glicocalix - polizaharide complexe: acid sialic, cerebrozide, gangliozide- rol - ncrcarea electrica a membranei - semnalizare intercelulara (receptori membranari) - raspuns imun (antigene de membrana) Rol principal - barier cu permeabilitate selectiv i dinamic prin care asigur meninerea diferenei de concentraie, a majoritii substanelor, intra i extracelular Singer i Nicolson (1972) - modelul mozaicului fluid lipoproteic 1 i 2 glicoproteine5 proteine periferice 9- strat bimolecular lipidic 3 glicolipide6 proteine integrale8, 10 - fosfolipide 4 colesterol 7 -citoschelet

FUNCIILE MEMBRANEI CELULARE FUNCIILE MEMBRANEI CELULARE A.rol de frontier fizic mediul intra/extracelular permeabilitate selectiv transport diferentiat schimburi controlate de substanta si informatie cu mediul extracelular diferenta de concentratie intra/extracelular B.formarea matricei celulare FUNCIILE MEMBRANEI CELULARE C. transmiterea de informatii - proteine - glicoproteine receptori membranari(recunoasterea semnalelor biochimice) MICROTRANSFER ioni molecule miciMODALITATI DE TRANSPORT PRIN MEMBRANE ! lipide -prin proteine intrinseci MACROTRANSFER - macromolecule - particule vezicule cu fragment din membrana - dupa marimea particulei de transportat MODALITATI DE TRANSPORT PRIN MEMBRANE - dupa consumul de energie metabolica Trasport Pasiv Transport Activ - enzimatic dependent - consum de energie rezultata din metabolismul celulei - cel mai frecvent impotriva gradientului -fara consum de energie metabolica - conform gradientului - de concentratie- electrochimic - dupa numarul speciilor moleculara transferate pentru un ciclu transportor I.uniport II.cotransport 1. simport transfer in acelasi sens pentru 2 sau mai multe substante diferite 2. antiport sensul transferului pentru una din subtante este opus fata de o alta Uniport SymportAntiportA AB AB-procesul de internalizare de ctre celule a materialului extracelularcare este nconjurat progresiv de ctre membrana celular,apoi formeaz o invaginaie nspre interiorul celuleii apoi se desprinde, formnd o vezicul de endocitoza n funcie de mrimea veziculelor se disting dou tipuri de endocitoz: * fagocitoza (ingestia unor particule mari, cum ar fi microorganismele); * pinocitoza (ingestia de fluide). MACROTRANSFERUL prin vezicule cu fragment din membrana Endocitoza -este procesul prin care celulele transport proteinele i lipidele nou-sintetizate ctre membrana celular Exocitoza Transcitoza -vezicula formata la un pol al celulei traverseaza citoplasma celulei fara modificari ale continutului -frecventa endoteliul capilarelor sanguine, epiteliul celulelor intestinale TRANSPORTPASIV MODALITATI DE TRANSPORT PRIN MEMBRANE Proces de difuziune prin membrana - rata de difuziune - direct proportionala cu - temperatura absoluta - gradientul de concentratie - invers proportionala cu grosimea membranei clasificare: 1. difuziune simpla gaze respiratorii, substante lipofile, apa (OSMOZA) (acizi grai,alcool) 2. difuziune facilitata glucoza, glicerol, aminoacizi, uree, diversi anioni - transportori proteina membranara care leaga substanta de transportatpe o fata a membraneimodificare conformationala (flip-flop, ping-pong)eliberarea substantei transportate pe cealalta fata a membranei - vitez de transfer crescut comparativ cu difuziunea simpla - limitat pn la o valoare maxim (Tmax) Canalele de K+ prezente mai ales n membrana celulelor excitabile particip la depolarizare si repolarizarerepaus (canal inchis) extracelularextracelularextracelularintracelularintracelularintracelulardepolarizare partiala(canal deschis)repolarizare(canal inchis)hmhmmh 3. difuzie mediata de proteine canal - voltaj dependente (activate de modificarea potentialului membranar) prezente n membrana celulelor excitabile: neuroni i fibre musculare Canale specifice: Na+, K+, Ca2+, Cl-etc Particularitati zone specializate n structura safiltre de selectivitatedeschis nchisneuron, fibra muscular i scheletic sedeschid la valoarea potenialului prag influx de Na depolarizare rapid (de la 55mV pn la +30mV) se nchid repolarizarea membranei prezint o poart de activare m (1) o poart de inactivare - h(2) porile prezint urmtoarea dinamic: a) repaus (m nchis, h deschis) b) activat (m i h deschise) c) inactivat (m deschis, h nchis) CANALELE RAPIDE VOLTAJ DEPENDENTE DE Na+ n membrana structurilor excitabile o singur poart de activare (n) se deschide tardiv dup stimulare eflux de K+ hiperpolarizare Rol:- menin PR - repolarizeaz membrana dup depolarizare - controleaz nivelul excitabilitii celulare (hiperpolarizare hipoexcitabilitate) CANALELE DE K+ Canale specifice: Na+, K+, Ca2+, Cl-etc Particularitati zone specializate n structura safiltre de selectivitatedeschis nchis - ligand dependente (receptorii ionotropi: r. nicotinic pt Ach cuplat cu un can. de Na r GABA A cuplati cu un cande Cl ) substane care mresc permeabilitatea pentru anumii ioni natura endogena exogena Ionoforii valinomicina - ionofor de K+gramicidina - ionofor de Na+

open

closed

Valinomycin O O OO O HydrophobicOK+Transportul activ primar este cuplat direct cu hidroliza ATP de catre o enzima numita ATP-aza( ATP ADP + Pi + E ); E modif. conformaionale ale prot. care asig. transportul enzima (ATP-aza) intervine in ambele procese hidroliza ATP transportul ionului specific ionilor proteina transportoare = pompa ionic Pompa Na+/K+ (Na+/K+-ATP-aza)Pompa H+/K+ (H+/K+-ATP-aza Pompa de Ca2+ (Ca2+-ATP-aza) Pompele protonice (H+-ATP-azele) TRANSPORTUL ACTIV - primar - secundar Pompa de Na+ i K+ - sistem antiport prezent n membrana - majoritatii celulelor activitate -pompeaz 3 Na+n exteriorul celulei si 2 K+ n celula cu consumul unei molecule de ATP consum in repaus - peste 1/3 din ATP-ul sintetizat rol esential in generarea mentinerea structura proteica potentialului membranar de repaus oligozaharide situs de legare pentru ATP intracelular FUNCII: -mecanismul principal care asigur homeostazia celular -pomp electrogenic ncrcare electronegativ la int. - menine potenialul de repaus - particip la refacerea echil. ionic dup depol. - activat n exces hiperpolarizare - inhibat depolarizare uoar -asigur gradientul de Na+ necesar transportului activ secundar REGLAREA ACTIVITII: -activat de insulin, hormoni tiroidieni, catecolamine -inhibat de ouabain i de tonicardiace (digoxin) STRUCTURA: -dou subuniti o cu rol catalitic - la interior situsuri de fixare Na+, ATP, Mg2+ situs de fosforilare Pi - la exterior situsuri de fixare K+ -dou subuniti | cu rol reglator - asig. translocarea pompei din citoplasm n membr. - asig. distribuia polarizat a pompelor pe supraf. cel. (la polul bazal al celulelor) Pompa de Na+ i K+

Pompa de Ca2+ -caracteristic fibrei musculare - la niv. sarcolemei expulzeaz Ca2+ n mediul extracelular- la nivelul membranei RS asig. recaptarea Ca2+ -rol + conc. Ca2+ citosolic (10-5M10-7M) relaxarea muscular Pompele de H+ - membranele mitocondriale transportul electronilor n timpul fosforilrii oxidative - polul apical al celulei epiteliale din tubul distal eliminarea renal a H+ meninerea echilibrului acido-bazic Pompa H+/K+

- scoate din celul 1H+ i introduce 1K+ - prezent n celula parietal gastric formarea HCl ALTE POMPE -folosete gradientul de concentraie creat de TA primar pentru a asigura transportul unei alte subst., cuplat cu transportul de Na+Transportul de Na+ intracelular,n sensul gradientuluide concentraie meninut de pompa Na+/K+Transportul subst. cuplate contra gradient - cotransport - Na+-glucoz, Na+-aminoacizi - epiteliul de absorbie - antiport - Na+-Ca2+ miocite- Na+-H+ celulei epiteliale din tubii renali TRANSPORTUL ACTIVSECUNDAR Informaii transmise intre celule (SEMNALE) mesajul nervos - semnalele bioelectrice membranare transmiterea umoral mesager (ligand, substanta chimica) receptor celular / membranar (efector) receptor membranar ligand CITOSOL Legarea ligandului de receptori membranari / nucleari urmata de raspuns celular Activarea celulara pe cale umorala- nu implic realizarea iniial a unei variaii de potenial membranar- legarea mesagerului extracelular (ligand) cu receptorul celular determina printr-o succesiune de etape intermediare un raspuns celularParticularitatiMesageri primari (ligand, agonist)- substane chimice locale (hormoni locali)- sintezati de catre celule acioneaza asupra celulelor din vecintte - nu pot s acioneze la distan deoarece sunt captate celula int din vecinatate si distruse rapid dup eliberare- hormoni - eliberati de catre celulele glandelor endocrine circulaia sanguinacelula int la distan- neuromediatorii- elaborati si eliberati de celule nervoase - actioneaza asupra - unei celule nervoase sau - a unui organ efector prinintermediul unei sinapsecelulatintacelula fara receptorcelula endocrinahormoncelula tintaneuron secretorsemnal electricSecretie de neurotransmitatori (ACh, serotonina)neuronsecretorcelula tintacelula fara receptorisangeSecretie de neurohormoni (ADH)Paracrin (NO, histamina)hormoncelula secretoarecelula tintaNeuronul este unitatea morfologica si functionala a sistemului nervos Elemente componente - corp celular - prelungiri neuronaleFIZIOLOGIA NEURONULUI - dendrite prelungiri citoplasmatice foarte ramificate ce conduc impulsul nervos (potentialul de actiune) centripet (AFERENT)- axon prelungire unica, lunga care se termina cu numeroase ramuri mici la capatul carora se gasesc butonii terminali (contin vezicule cu mediator chimic implicat in transmiterea impulsului nervos altui neuron la nivelul sinapsei) - conduc impulsulnervoscentrifug (EFERENT) - excitabilitatea - conductibilitatea FIZIOLOGIA NEURONULUI PROPRIETATILE FUNDAMENTALE ALE NEURONULUI Definitie- proprietatea neuronului de a genera potential de actiune (PA) atunci cand este stimulat adecvat (din punct de vedere al intensitatii stimulului, duratei de actiune, bruschetei) Parametrii excitabilitii 1.intensitatea stimulului Din punct de vedere al intensitii (i), stimulii se clasific n: 1.subliminali stimuli cu I inferioara I prag care nu produc impuls nervos 2.liminali (prag) I stimulului ce determina raspuns (PA)3.supraliminali stimuli cu I superioara I prag care nu determinaun raspuns mai puternic decat stimulii prag generarea si conducerea impulsurilor nervoase Aceasta caracteristica este cunoscuta sub numele de legeatot sau nimic Corelatiile dintre I stimulului si raspunsul ce caracterizeazaexcitabilitatea nervoasa au fost studiate folosind ca stimul curentul electric si ca raspuns contractia muscularaobtinuta prin stimularea nervului motor 1. Excitabilitatea neuronalaParametrii excitabilitii 2.reobaza reprezint intensitatea minim a curentului electric care aplicat pe nerv determina rspuns din partea nervului sau a muschiului 3.timpul util reprezint timpul necesar unui curent cu intensitatea reobazei s produc un rspuns (timp de pasaj infinit) 4.cronaxia este timpul minim necesar unui curent cu valoare dubl reobazei capabil s determine raspuns; reprezint un parametru de baz al excitabilitii neuromusculare 5.climaliza este bruscheea cu care se aplic stimulul (cresterea lenta a I stimulului pana la prag nu mai detremina PA datorita fenomenului de adaptare a nervului). In conditii de repaus membrana neuronala este POLARIZATA(incarcata electric) - pozitiv pe fata externa - negativ pe fata interna datorita repartiei inegale a ionilorde Na si K de o parte si de altaa membranei Potential de repaus (PR, potential de K+)Definitie: diferenta de potential de -70 90 mV dintre fata interna si cea externa a membranei celulare in conditii de repaus

Factorii care genereaza si mentinPR 1.factori constitutionali 2. pompa de Na/K 3. echilibrul Donnan 1. Canalele de Na si K din membrana celulara prin care ionii de Na si K difuzeaza conform gradientului de concentratie - Na are tendinta sa intre in celula - K iese din celula . - permeabilitatea membranei Na>K 2. pompa de Na/K scoate din celula 3 ioni de Na si introduce 2 ioni de K Potentialul de actiune Definitie: modificarea rapid reversibil a diferenei de potenial sub aciunea unui stimul prag la locul excitaiei membrana el. pozitiv la interior el. negativ la exterior manifestare a excitabilitii neuronale respect legea totul sau nimic VALOARE: +20 mV, +30 mV (amplit. 120 mV) tehnica microelectrozilor FACTOR DETERMINANT: atingerea potenialului prag - aciuea unui stimul prag depol. ireversibil cu amplitudinea ~ 20 mV - aciuea unor stimuli subprag depol. revers.(