1

Dr. CEZAR LOGIN SUPORT CURS 1 24.02.2015

INTRODUCERE

Fiziologia reprezint tiina care studiaz natura omului n deplintatea forelor i funciilor sale (Jean Fernel, 1542). Dei fiziologia a evoluat semnificativ din acel moment, totui, definiia rmne p-n astzi adevrat.

Fiziologia este tiina funcionrii normale a organismelor vii privite n ansamblul lor, ca ntreg. Deoarece este vorba de un curs la Facultatea de Medicin, abordarea va fi una medical.

Fiziologia medical urmrete explicarea funcionrii normale a organismului uman ncepnd cu procesele subcelulare i pn la acele procese care intereseaz organismul ca.

Sntatea presupune o funcionare normal a tuturor aparatelor i sistemelor care constituie orga-nismul uman; ori de cte ori are loc o perturbare de la funcionarea normal, organismul are la dis-poziie o serie de mijloace de ajustare, de corectare sau compensare a modificrii. ns, uneori, aceste mecanisme nu fac fa solicitrilor la care este supus organismul, ceea ce conduce la apariia bolii i la necesitatea interveniei medicului.

Pentru a ajunge la un diagnostic corect i, ulterior, pentru a aplica un tratament corect, este imperativ nelegerea logic i coerent a funciei normale, identificarea verigilor mecanis-melor fiziologice care pot fi afectate de boal i care pot fi influenate prin tratament. Bibliografie selectiv Mircea Dorofteiu - Mecanismele Homeostaziei Sanguine, Edit. Dacia, Cluj, 1989 Mircea Dorofteiu - Coordonarea Organismului Uman, Edit. Argonaut, Cluj, 1992 Ioan Hulic Fiziologie medical, Edit. Medical, 2007 Sabyasachi Sircar - Principles of Medical Physiology Dee Unglaub Silverthorn - Human Physiology: An Integrated Approach Walter F. Boron, Emile L. Boulpaep - Medical Physiology Guyton and Hall - Textbook of Medical Physiology

*** CELULA reprezint unitatea structural, funcional i genetic a materiei vii. Este, de fapt, elemen-

tul cel mai mic capabil s desfoare procesele metabolice necesare supravieuirii. O celul este o structur nchis, separat de mediul nconjurtor, dar are nevoie de comunicare cu acesta, n lipsa comunicrii fiind imposibil supravieuirea sa; transportului transmembranar.

Organismul uman este pluricelular. n cazul organismului uman modelul structurii izolate care comunic cu mediul s-a pstrat. Organismul uman este un sistem deschis alctuit din mai multe sis-teme de organe, cu un mediu intern constant care comunic n permanen cu mediul exterior. Acest mediu intern reprezint locul de unde celulele i preiau oxigenul i substanele nutritive nece-sare i unde i vars produii de secreie i catabolism. HOMEOSTAZIA

Conceptul fundamental utilizat n fiziologie este cel de HOMEOSTAZIE a mediului intern, definit ca aciunea de meninere constant a parametrilor mediului intern. Astfel de parametrii sunt:

- concentraia substanelor nutritive - concentraia oxigenului i a CO2 - concentraia electroliilor - cantitatea de ap - concentraia proteinelor - pH - concentraia metaboliilor etc. fiecare parametru biologic avem exist limite cantitative intervale care permit funcionarea

optim a organismului; este vorba de valorile normale ale parametrilor biologici, care permit un echilibru dinamic.

Homeostazia mediului intern este esenial pentru supravieuirea celulelor organismului i, la rndul lor, celulele formeaz sisteme de organe tocmai pentru a meniune homeostazia.

2

Homeostazia poate fi influenat de factori externi sau interni. Principalul mecanism de control care particip la meninerea homeostaziei este feedback negativ:

variaia unui parametru a crui valoare este supus unui control superior determin un rspuns care are drept consecin variaia n sens contrar a parametrului care a declanat reacia. COMPARTIMENTELE LICHIDIENE APA principala component a organismului. Pierderile abundente (diaree, vrsturi etc.) pot condu-ce la sindroame de deshidratare (somnolen, confuzie, com). Pierdere peste 20% din apa total conduce la deces.

60% din greutatea corporal diferene ntre brbai i femei (esutul adipos) F < 6-10% B APA intracelular (40%)

2/3 din apa total principalii cationi: K+, Mg2+ principalii anioni: proteine, fosfai anorganici

APA extracelular (20%) = MEDIUL INTERN 1/3 din apa total lichidul interstiial (15%) Plasma (5%)

din lichidul extracelular principalul cationi: Na+ principalii anioni: Cl-, HCO3-

Lichidul transcelular (articular, caviti seroase, LCR etc.) IONOGRAMA

mEq/l Extracelular

Na+ 138-142 mEq/l

K+ 4,5-5 mEq/l

Ca2+ 5 mEq/l

Mg2+ 1,5-2 mEq/l

Cl- 103-108 mEq/l

HCO3- 24-27 mEq/l

SO42- 0,5-1 mEq/l

HPO42- H2PO4-

2 mEq/l 2 mEq/l

Acizi organici 6 mEq/l

Proteine 16 mEq/l

3

MEMBRANA CELULAR Structur funcional

Raport mas lipide proteine 1:1, cu variaii n funcie de tipul de celul Fosfolipide dublu strat

Colesterol - fluiditate Proteine

Integrate Interaciuni directe cu stratul lipidic Spre exterior, spre interior sau transmembranare Rol:

Canale ionice Voltaj-dependente Ligand-dependente Mecano-dependente

Transportori (crui) Pompe ionice ATP-aze Receptori Enzime

Periferice Fr interaciuni directe cu fosfolipidele Legatele de componenta hidrofil a proteinelor integrate Ex.: proteinele de adeziune

Fosfolipidele i proteinele amfipatice Glucide ataate

Mozaic fluid Asimetrie

Regional funcional Transvers interior/exterior tipuri de fosfolipide (Fosfatidilcolina (EXT);

Sfingomielina (EXT); Fosfatidiletanolamina (INT); Fosfatidilserina (INT)) Permeabilitate selectiv

TIPURI DE SUBSTANE

1. NEPOLARE a. electronii partajai n mod egal ntre cei doi atomi care formeaz legtura b. lipofile c. hidrofobe d. gazele: O2, CO2 etc.

2. POLARE a. electronii partajai inegal ntre cei doi atomi care formeaz legtura b. hidrofile c. lipofobe d. apa i ionii

3. Intermediare a. Glucidele foarte polare b. Proteinele parial polare/parial nepolare c. Lipidele puin polare

4

TRANSPORT TRANSMEMBRANAR I. PASIV

Difuziunea simpl Osmoza Echilibrul Donnan-Gibbs Difuziunea facilitat

II. ACTIV Primar Secundar

III VEZICULAR Endocitoza Exocitoza

FORME DE TRANSPORT CARE NU UTILIZEAZ TRANSPORTORI 1. DIFUZIUNEA SIMPL difuziunea solutului

- micarea moleculelor de substana unele printre altele ntr-un mediu lichid sau gazos - legea lui Fick - depinde de:

- coeficientul de permeabilitate al membranei (aria de seciune, volumul compar-timentului, diametrul particulelor, polaritatea moleculelor)

- gradientul de concentraie nr. de particule - gradientul electric - gradientul de presiune

- se face din mediu cu concentraie mai mare spre mediu cu concentraie mai mic - este cu att mai rapid cu ct particulele sunt mai mici, suprafaa pe care o strbat

este mai mare, distanta pe care o strbat este mai mica (grosimea membranei) i tempe-ratura este mai marea

- difuzeaz uor prin membrane substanele liposolubile i hidrosolubile mici - difuziunea ionilor este influenat i de sarcina electric, gradul de hidratare etc.

2. OSMOZA difuziunea solventului

- difuziunea solventului printr-o membrana semipermeabil de la concentraia mai mic la concen-

traia mai mare; o membran semipermeabil permite trecerea apei dar nu permite trecerea substan-elor dizolvate n ap.

- presiunea osmotic

- presiunea care se opune trecerii lichidelor printr-o membran semipermeabil - depinde de numrul de particule - nu depinde de natura particulelor - valoare medie 290-300 mOsm/l

- celulele osmometre; - i modific volumul n funcie de presiunea osmotic a mediului vezi LP

schem - i menin constant volumul n soluii izotone (soluii cu aceeai presiune osmoti-

c cu mediul intern), spre exemplu serul fiziologic (NaCl 0,93%) - i micoreaz volumul n soluii hipertone - i mresc volumul n soluii hipotone

5

3. Echilibrul Donnan-Gibbs Condiia iniial:

- dou compartimente - membran semipermeabil - prezena unor ioni nedifuzibili (ex.: proteine, fosfai) - neutralitate electric - ioni difuzibili concentraie diferit n cele dou compartimente

Consecine: - nu exist gradient electric - exist gradient chimic

Tendina: - meninerea neutralitii electrice - anularea gradientului chimic

Echilibrul ideal: - egalizarea concentraiei ionilor difuzibili - compartimentalul care conine ioni nedifuzibili: - atrage cationi - respinge anioni - concentraia global a ionilor mai mare - neutralitate electric - imposibil de meninut

Efectele echilibrului ideal: - repartiia inegal a ionilor GRADIENT DE CONCENTRAIE - diferen de potenial ntre cele dou soluii ECHILIBRU DINAMIC (IMPERFECT)

TIPURI DE TRANSPORT CARE UTILIZEAZ PROTEINE CU ROL DE TRANSPORTOR

- o singur substan UNIPORT - dou/mai multe substane COTRANSPORT - n acelai sens SIMPORT - n sens contrar ANTIPORT - caracteristicile transportului pe cru: 1. stereospecificitate 2. saturabilitate 3. competiie 4. inhibiie (inhibitori competitivi/necompetitivi) I. Difuziunea facilitat

- pasiv - utilizeaz proteine transportoare

II. TRANSPORTUL ACTIV - consum de energie ATP - mpotriva unui gradient electrochimic 1. Transportul activ primar - pompe ionice - energie direct - ATP-aze: Na+/K+ dependent; Ca2+ dependent; H+/K+ dependent; H+ dependent

6

2. Transportul activ secundar - energie indirect - doi ioni transport electroneutru - un ion i o molecul neutr transport electrogen 3. Transportul activ teriar - dou etape ex.: 1. antiport electroneutru Na+/H+ 2. transport activ teriar electrogen H+/peptide

TRANSPORTUL VEZICULAR

A. FAGOCITOZ

- endocitoza de celule, bacterii, virusuri, detritusuri celulare - veziculele fuzioneaz cu lizozomi - imunitate nespecific celular

B. ENDOCITOZA

- endocitoz de ap, molecule de nutrimente i fragmente de membran celular

1. PINOCITOZA NESPECIFIC DE FAZ FLUID - nglobare continu, nespecific - fluid extracelular + molecule dizolvate - vezicule relativ mici - concomitent cu exocitoza de vezicule suprafaa membranei = constant

2. ENDOCITOZA MEDIAT de RECEPTORI PINOCITOZA ABSORBTIV - preluare selectiv de macromolecule - ncepe n zone uor excavate ale membranei tapetate cu clatrin - receptor pentru molecule - microfilamente n vecintatea receptorului

Etapa I - complex particul-receptor

- clatrina semnalizare - eliberarea Ca2+ n celul - contracie microfilamente - nvaginarea membranei Etapa II - nchiderea membranei n jurul particulei - formare vezicul

Etapa III - exocitoza veziculei la polul opus sau - fuzionare cu lizozomi - reciclare receptori C. EXOCITOZA - apropierea veziculei de membran - fuzionarea veziculei cu membrana - eliberarea coninutului veziculei - reciclarea membranei Ex.: transmiterea sinaptic eliberare de hormoni