Obiettivo della Fisiologia èquello di spiegare ilfunzionamento degliorganismi viventi e dei lorocomponenti.La Fisiologia umana analizzale caratteristiche del corpoumano che consentonoall’individuo di analizzarel'ambiente in cui vive, dimuoversi in esso, di pensare,di comunicare, di riprodursi edi svolgere tutte quellefunzioni che consentono lasopravvivenza.

Atomi

Molecole

Cellule

Tessuti

Organi

ApparatiSistemi

Organismi

CH

IM

IC

A

BIO

LO

GIA

M

OLE

CO

LA

RE

BIO

LO

GIA

C

ELLU

LA

RE F

ISIO

LO

GIA

Le funzioni svolte dai diversi organi edapparati dell’organismo sono finalizzatea mantenere costanti le condizionifisico-chimiche dell’ambiente interno

Tutte le cellule dell’organismo sonoimmerse nel liquido extracellulare(ambiente interno) i cui costituentisono controllati in maniera precisa.

Mezzo internoMezzo internoMezzo internoMezzo interno

E’ l’ambiente liquido con il quale E’ l’ambiente liquido con il quale E’ l’ambiente liquido con il quale E’ l’ambiente liquido con il quale scambiano le cellule dell'organismoscambiano le cellule dell'organismo

E’ protetto dall'ambiente esterno da E’ protetto dall'ambiente esterno da cellule che lo schermano e lo racchiudonocellule che lo schermano e lo racchiudono

E’ protetto dall'ambiente esterno da E’ protetto dall'ambiente esterno da cellule che lo schermano e lo racchiudonocellule che lo schermano e lo racchiudono

Ha una composizione ottimale per il Ha una composizione ottimale per il Ha una composizione ottimale per il Ha una composizione ottimale per il metabolismo cellularemetabolismo cellulare

Mantiene una relativa costanza delle sue Mantiene una relativa costanza delle sue Mantiene una relativa costanza delle sue Mantiene una relativa costanza delle sue caratteristiche chimicocaratteristiche chimico--fisichefisiche

(equilibrio dinamico)(equilibrio dinamico)

Il mantenimento della costanza del mezzo interno vienedefinito omeostasi.

I diversi meccanismi fisiologici che operano per mantenerele condizioni ottimali del mezzo interno e per ristabilirle incaso di alterazione sono quindi meccanismi omeostatici.

Organismo in omeostasi

Organismo in omeostasi

Perdita omeostasiPerdita omeostasi

Cambiamenti marcati ambiente esterno

Cambiamenti marcati ambiente esterno

Disfunzione interna

Disfunzione interna

Tentativo di compensazioneTentativo di compensazione

Alterazioni marcate e

durature del mezzo interno

Alterazioni marcate e

durature del mezzo interno

Fallimento compensazione

Fallimento compensazione

Recupero delle condizioni ottimali del

mezzo interno

Recupero delle condizioni ottimali del

mezzo interno

Condizioni patologicheCondizioni

patologicheMalattiaMalattia

Condizioni fisiologicheCondizioni

fisiologicheBenessereBenessere

Sofferenza cellulare

Sofferenza cellulare

Morte cellulareMorte

cellulare

Ridotta efficienza di organi ed apparati

Ridotta efficienza di organi ed apparati

Incapacità dell’organismo di svolgere funzioni vitaliIncapacità dell’organismo di svolgere funzioni vitali

Morte dell’organismo

Morte dell’organismo

Successo della compensazioneSuccesso della compensazione

L’organismo è un sistema aperto che scambia energia emateria con l’ambiente esterno.Per mantenere uno stato di omeostasi l’organismo utilizza ilprincipio dell’equilibrio di massa:La costanza di una data sostanza è mantenuta se le entratesono uguali alle uscite dall’organismo.

ENTRATE =

Assunzione o

produzione

metabolica

USCITE =

Escrezione o

rimozione

metabolica

feedback negativo:la variazione di unparametro da controllareattiva una risposta checontrasta la perturbazioneiniziale, riportando ilparametro controllato alvalore originale.

La maggior parte dei sistemi di controllo dell'organismoagiscono mediante un meccanismo a feedbackfeedback negativonegativo

Per mantenere un equilibrioequilibrio omeostaticoomeostatico sonorichiesti:

un sistema di sensorisensori, che misurano lavariabile controllata.

un centrocentro didi integrazioneintegrazione dove la misura èparagonata ad un valore di riferimento (setpoint).

un sistemasistema didi effettorieffettori capaci di modificare ilparametro da controllare, riportandolo al valoredi riferimento ogni volta che esso si modifica.

Confronta il valore misuratocon un valore di riferimento

Centro di integrazioneConfronta il valore misuratocon un valore di riferimento

Circuito a feedback negativoCircuito a feedback negativo

Variabile regolata

EffettoriModificano il parametro controllato riportandolo

EffettoriModificano il parametro controllato riportandolo al valore di riferimento

Sensori

Misurano il valore del parametro da controllare

Sensori

Misurano il valore del parametro da controllare

Il grado di efficienza con il quale un sistema di controllomantiene condizioni costanti è stabilito dal guadagno delfeedback negativo.

Se il parametro controllato si è scostato dai valorinormali (valore di riferimento, VR) i meccanismi dicompenso correggono la variazione (valore corretto, VC).La differenza tra VR e VC rappresenta l’errore (E) delsistema a feedback.

Il guadagno (G) = VR/E

Minore è l’errore maggiore è il guadagno del sistema

Se il parametro controllato viene riportato al valorenormale non esiste errore, il guadagno è infinito.

La temperatura dell’acqua diminuisce

Stimolo

Sensore

Termometro

Cavo

Via

afferente

Centro

integrazione

CentralinaCavo

Via

efferente

Riscaldatore

Effettore

Risposta

La temperatura dell’acqua aumenta

FeedbackFeedback positivopositivo: la risposta rinforza lo stimolo,spingendo la variabile ancora più lontano dal proprio valoredi riferimento. I feedback positivi non sono omeostatici

Controlli anticipatori (feedforward)Modificano il valore di riferimento per evitare la correzione divariazioni che sono funzionali e comunque conosciutedall'organismo. L’ambito di operazione del sistema a feedback èdiverso da quello normalmente considerato.

Controllo anticipatorioControllo anticipatorioModifica il valore di

riferimento

Circuito a feedback negativo

Confronta il valore misuratocon un valore di riferimento

Centro di integrazioneConfronta il valore misuratocon un valore di riferimento

Variabile regolata

EffettoriModificano il parametro controllato riportandolo

EffettoriModificano il parametro controllato riportandolo al valore di riferimento

Sensori

Misurano il valore del parametro da controllare

Sensori

Misurano il valore del parametro da controllare

Giunzioni comunicanti:Comunicazione diretta tra due cellule

MeccanismiMeccanismi didi comunicazionecomunicazione intercellulareintercellulare

Segnali autocrini o paracriniSegnali autocrini o paracrini

Messaggero Messaggero chimicochimico

RecettoreRecettoreRecettoreRecettore

paracrinaparacrina

autocrinaautocrina

Trasmissione nervosa:Trasmissione nervosa:Un neurotrasmettitore viene rilasciato dalterminale nervoso ed agisce sulla cellula bersaglio,legandosi a recettori specifici

NeuroneCellula bersaglioRecettore sinaptico

Neurotrasmettitore

Trasmissione ormonale:Trasmissione ormonale:Un ormone, rilasciato da una cellula endocrina,raggiunge, attraverso il sangue, l’organobersaglio, dove agisce legandosi a recettorispecifici

Cellula Cellula EndocrinaEndocrina

OrmoneOrmone

Cellula Cellula BersaglioBersaglio

Recettore Recettore per l’ormoneper l’ormone

RispostaRisposta

NeuroneNeurone

Cellula Cellula BersaglioBersaglio

RecettoreRecettore

RispostaRisposta

Trasmissione neuro-ormonale:

La cellula che produce l’ormone è un neurone

Sistema endocrinoTrasmissione informazione lenta

Sistema endocrinoTrasmissione informazione lenta

Sistema nervosoSistema nervosoTrasmissione informazione rapida

Autonomo, non soggetto al controllo volontarioSomatico, può essere soggetto al controllo

volontario

OrmoniOrmoni

Sistemi di Sistemi di informazione

Sensore

Uscita motoria

Integrazione

Ingresso sensitivo

Organizzazione generale del sistema nervoso

Sistema afferente

relative alle condizioni dell'ambiente esterno

Sistema afferenteInvia informazioni

relative alle condizioni dell'ambiente esterno

ed interno

CentraleCentrale

Integra le informazioni

periferiche e genera una risposta

Sistema efferenteInvia informazioni Sistema efferenteInvia informazioni

agli effettori