Curs 3 - Note de curs 3 PDF

Preview

Summary

FIZIOLOGIEAPA CA MEDIU SI COMPONENT AL VIETIIApa este solventul obligatoriu al materiei vii si reprezintă constituentul majoritar al organismului uman. Ansamblul de celule ce alcătuiesc un organism viu acţionează ca un tot unitar prin interconectare cu mediul apos în care se scaldă. Apa reprezintă o...

Description

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

APA CA MEDIU SI COMPONENT AL VIETII

Apa este solventul obligatoriu al materiei vii si reprezintă constituentul majoritar al organismului uman. Ansamblul de celule ce alcătuiesc un organism viu acţionează ca un tot unitar prin interconectare cu mediul apos în care se scaldă. Apa reprezintă o dublă prioritate a organismului viu: component majoritar şi mediu de viaţă. Pentru ca lichidul care scaldă fiecare celulă să vină în contact cu toate celulele este necesar ca acesta sa aiba o circulaţie longitudinală, printr-un sistem de vase închise prevăzute cu sistem de autopropulsie unidirecţională şi o circulaţie transversală, prin sectorul capilar fenestrat al circuitului vascular spre aşa numitul spaţiu extracelular. Efectul cumulat al activităţii tuturor organelor şi sistemelor organismului este de a crea în interiorul organismului un mediu în care toate celulele să poată supravieţui şi funcţiona. Mediul fluid ce înconjoară fiecare celula este denumit mediu intern . Mediu intern nu este numai un concept fiziologic teoretic, el are o corespondenţă şi în termeni anatomici. Mediul intern al organismului este lichidul extracelular ce scaldă fiecare dintre celule. Spaţiul lichidian extracelular 1. deserveşte celula a)-reglarea volumului intracelular este esenţială pentru funcţia celulară normală şi se face prin transferuri de apă osmotic dictate de deplasarea electroliţilor b)-reglarea volemiei- cantitatea de lichid din sistemul închis de vase sanghine reprezinta un factor critic al supravieţuirii. 2. este un mediu de comunicare al tuturor celulelor organismului puse astfel în contact 3. este tamponul de compensare rapidă volemică prin migrare hidrică transcapilară. Menţinerea organismului ca ansamblu unitar şi funcţional de structuri presupune compartimentare, iar menţinerea compartimentelor presupune cheltuială constantă si permanentă de energie.

Page 1 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Page 2 of 19

CURS NR. 3

16.10.2012

FIZIOLOGIE

Molecula de apă

-are un diametru de 0,3 oxigenul fiind situat în vârful acestuia.

nm

şi

o

formă

de

V,

-sarcinile electrice pozitive sunt la nivelul atomilor de hidrogen, iar sarcinile negative sunt la nivelul oxigenului. -fiecare latură a V – ului corespunde unei legături oxigen-hidrogen cu o lungime de aproximativ o zecime de milion dintr-un milimetru. -unghiul format de cele două laturi ale V - ului este de 105 grade. -polaritatea apei favorizează interacţiunile între moleculele de apă. Fiecare atom de hidrogen încărcat pozitiv al unei molecule de apă este atras de un atom de oxigen încărcat negativ a altei molecule. Aceste interacţiuni sunt legături de hidrogen.

Page 3 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

-Conţine un număr important de legături de hidrogen, intermoleculare O-H-O ce consumă energie pentru a se forma.

legături

-Legătura de hidrogen este o legătură direcţională. Ea presupune alinierea celor trei atomi O-H-O. Atomul de hidrogen ce asigură legătura este extrem de mobil. -Apa este o îngrămădire de molecule organizateîntr-o reţea tetraedrică coexistând cu molecule izolate. Moleculele izolate sunt agitate de mişcări de rotaţie şi de translaţie. -Fiecare moleculă din apa lichidă creează în medie 4,5 legături de hidrogen. Mai exact fiecare moleculă de apă lichidă formează patru legături de hidrogen, dar numărul acestora poate varia între trei şi şase, de unde media de 4,5. -Apa lichidă are o structură aleatorie şi fluctuantă. Consecutiv unor mişcări rotatorii câmpul electric ambiant fluctuează producând ruptura aleatorie a legăturilor dintre oxigen şi hidrogen.

Page 4 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

HIDROFIL-HIDROFOB

Fiind o moleculă polară, apa se poate lega cu alte molecule polare sau încărcate electric cum ar fi acizii, sărurile, zaharurile, diferite porţiuniale moleculelor proteice şi ale ADN. Datorită acestor interacţiuni apa dizolvă moleculele polare, denumite molecule hidrofile. Apa se leagă foarte puţin de moleculele nepolare, ce se comportă hidrofob (cazul apei în raport cu uleiul). Proteinele şi ADN sunt molecule lungi ce conţin părţi hidrofile şi părţi hidrofobe. Aceste molecule se ghemuiesc pe ele însele, capătă o structură tridimensională, grupele hidrofile fiind la suprafaţă şi cele hidrofobe spre interior. Efectul hidrofob determină replierea proteinelor. Există în celulă trei tipuri de apă: 1. -apa „ordonată” ce înconjoară moleculele biologice interacţionând intens cu acestea, 2. -apa „de masă” ce ocupă tot ce nu este moleculă biologică şi 3. -molecule de apă încastrate în moleculele biologice. Moleculele de apă ocupă toate spaţiile neocupate de moleculele biologice. O singură celulă conţine miliarde de molecule de apă. Legatura proteine – apa Proteinele repliate au pe suprafaţă şanţuri profunde. Moleculele de apă legate prin legături de hidrogen se acomodează greu cu aceste şanţuri şi ca atare sunt uşor deplasate la acest nivel de liganzi. Ca atare situsurile active ale enzimelor se întâlnesc frecvent la nivelul Page 5 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

şanţurilor. Zona de influenţă a proteinei faţă de apă nu depăşeşte 0,7 nanometri, adică grosimea câtorva molecule de apă. Polarizarea apei Conferă două proprietăţi importante: - Molecula de apă este un dipol ce se orientează în câmpul electric extern; - Apa chiar în stare lichidă poate dobândi o structură paracristalină prin atracţia electrostatică dintre moleculele vecine. Apa are o constantă dielectrică importantă (sinonimul termenului dielectric este izolant). O substanţă este dielectrică când nu are electroni liberi capabili să transporte curentul electric, dar care poate fi polarizată printr-un câmp electric. Apa are o oarecare capacitate de tamponare electrică, fiind si un bun solvent pentru ioni, formând o pătură de hidratare în jurul acestora. Astfel, ionii se pot mişca relativ independent unii faţă de alţii deşi sunt dizolvaţi în aceeaşi soluţie. Cât reprezintă apa din totalul greutăţii corporale? Mai mult de jumătate din aceasta, mai exact 600 ml/kgc. Diferitele ţesuturi conţin o cantitate diferită de apă: -inima, creierul şi plămânii sunt alcătuite din 75-80% din apă, -pielea 70% din apă, -osul doar în proporţie de 20%, -grăsimea de depozit nu conţine apă. Apa totală corporală reprezintă 73,2% din masa corporală negrasa. Valoarea medie a conţinutului în apă la bărbat este de 62% din greutate (variind între 54-70%), iar la femeie de 51% (4560%). La copii, apa reprezintă 65-75% din greutatea corporală.

Page 6 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Proporţia de apă totală depinde de vârstă, sex, corpolenţă, fiind modificată de sarcină şi de către diversele boli.Vârsta duce la o variaţie a conţinutului în apă a corpului de la simplu la dublu, valori ce se deplasează pe intervalul 45-80%. Proporţia apei corporale totale este maximă la naştere (75-80 %) scăzând progresiv cu vârsta, la un an se pierde 10-15% (scăzând în special lichidul extracelular). În primele zile ale vieţii apa corporală totală şi apa intracelulară sunt invers proporţionale cu greutatea corpului iar apa extracelulară şi volumul plasmatic sunt proporţionale cu greutatea corpului. De la vârsta de 6 luni până la 10 ani scăderea este mai puţin rapidă. Cu cât există mai multă grăsime cu atât există mai puţină apă. Bărbatul are aproximativ cu 10% din greutatea corporală mai multă apă decât femeia. Raportul între apa extracelulară şi apa totală se modifică odată cu vârsta la bărbat şi este relativ constant la femeie. Volumul lichidian total creşte în cursul sarcinii datorită lichidului amniotic, fătului, placentei şi creşterii volumului sangvin realizată mai ales pe seama volumului plasmatic. La sfârşitul sarcinii apa corporală totală creşte cu 7-8 litri. Exerciţiul fizic moderat crescând concentraţiile plasmatice de renină şi de aldosteron produce retenţie sodică şi o creştere a volumului plasmatic.

Page 7 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

INTRACELULAR- EXTRACELULAR

Celulele reprezintă cel mai important rezervor de apă al organismului: 40% din greutatea corpului, in medie 400 ml /kg corp (330-450 ml/kgcorp). În celule se află deci două treimi din apa totală a organismului. Cealaltă treime restantă se află extracelular. O situaţie particulară o reprezintă “apa de structură” din os, o cantitate de 3-4 litri de apă nemobilizabilă. Apa extracelulară reprezintă 16-20% din greutatea corpului, 150-200 ml/kgcorp. Există trei sectoare ale compartimentului extracelular, -intravascular -interstiţial -transcelular

Page 8 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Intracelular

INTRAVASCULAR INTERSTITIAL TRANSCELULAR

Compartimentele lichidiene : - intracelular = 2/3 AT = 40 % din G (kg) - extracelular = 1/3 AT = 20 % din G (kg) Apa extracelulara ( mediul intern ) este repartizata in doua sectoare: -intravascular = 5 % din G (kg) - interstitial = 15 % din G (kg) Apa transcelulara este apa subarahnoidian etc.

din: tubul digestiv, caile urinare, spatiul

Page 9 of 19

CURS NR. 3

16.10.2012

FIZIOLOGIE

Sectorul intravascular -reprezintă 25% din lichidul extracelular, 7% din apa corporală totală şi 5% din greutatea corpului. -plasma reprezintă 30-35 ml/kgcorp iar cu elemente figurate incluse 60-65 ml/kgcorp. -este extrem de bine păzit de mecanisme de evaluare şi corectare volemică. -volemia este esentiala pentru supravieţuire. -volumul intravascular este închis într-un sistem de vase. -din motive de eficienţă energetică sistemul operează cu volume mici -prioritatea sistemului este economia energetică. -numai 12-13% din conţinutul total de apă a organismului se află intravascular. Dacă se pierde acut 40 % din volumul intravascular se poate instala decesul. Se poate pierde majoritatea globulelor roşii şi se va compensa perfect acest nivel marcat de anemie. Nu se poate însă compensa o pierdere volemică importanta .

•

Sectorul intravascular este cel mai dinamic si cel mai usor abordabil in practica. Prin cercetarea compozitiei acestui sector , in laboratoarele de biochimie, se obtin date indirecte relevante asupra starii de sanatate sau de boala a organismului. Acest principiu reprezinta baza stiintifica pentru care se efectueaza analizele de laborator. Volemia – volumul sangvin – are o componenta celulara (hematiile)=45% si o componenta extacelulara (plasma) = 55 % Spaţiul interstiţial -este alcătuit din lichidele dintre celule şi din limfă -reprezinta -150ml/kgcorp (120-220 ml/kgcorp), -75% din apa extracelulară, -21% din apa corporală totală, -15% din greutatea corpului. -in imensa sa majoritate (90% din volumul său) este sediul unor schimburi rapide cu plasma (10% cuprinzând ţesutul conjunctiv dens şi cartilajele fiind sediu a unor schimburi lente). •

Schimburile între spaţiul intravascular - au loc la nivelul capilarelor.

şi

spaţiul

interstiţial

:

Page 10 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

- capilarele reprezintă secţiunea cheie a sistemului circulator, alcătuite din vase subţiri lungi de 750 μm, cu o rază de 3 μm, cu o suprafaţă de secţiune de 30 μm² (sunt 40-50.000 de milioane de capilare în organismul uman) ceea ce va da o suprafaţă de secţiune depăşind de 2800 ori pe cea a aortei şi o suprafaţă totala de 550-600 metri pătraţi. -capilarele sunt alcătuite dintr-un singur strat de celule endoteliale. -in locaţii speciale există atat capilare fenestrate cât şi capilare discontinue (aşa zisele sinusoide). -majoritatea capilarelor sunt însă continue şi nu au decât spaţii intercelulare de 10 nm ocupate de un material omogen, însă aceste plombe intercelulare sunt traversate de canale cu o lărgime de 4 nm. -la nivelul acestora are loc difuziunea fluidului.

Page 11 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Compartimentul transcelular Sectorul reprezintă aproximativ 2,5% din volumul apei totale şi cuprinde toate lichidele provenind din secreţiile organismului : -lichidele din tubul digestiv, - lichidele articulare -mucusul respirator, - umoarea apoasă a ochiului -urina primitivă din rinichi, - lichidul cerebrospinal -sistemul excretor al diferitelor glande Aceste lichide pot fi expandate la extrem în diferite procese patologice, unele fiind separate de membrane groase greu permeabile, pot avea o presiune osmotică mult diferită de a lichidelor extracelulare. Între compartimentul intracelular, interstiţial şi plasmă există un schimb liber, permanent al apei. Compartimentele sunt separate atât funcţional cât şi anatomic, separarea facandu-se prin peretele capilar şi membrana celulară. Aceste structuri sunt traversate liber de apă care va urma pasiv modificările electroliţilor de o parte şi alta a membranelor. Din acest motiv sectoarele sunt numite hidro-osmolare.Dintre toate membranele organismului doar două sunt impermeabile pentru apă: tubul contort distal al nefronului(in lipsa ADH-ului) şi glandele sudoripare. OSMOLARITATE- OSMOLALITATE Intre diversele sectoare hidro-osmolare apa difuzeaza usor trecand prin membranele biologice (mb. capilara, mb. celulara). Directia este conditionata de osmolaritate. OSMOLARITATEA se refera la concentratia particulelor dintr-o solutie si defineste puterea cu care acea solutie este capabila sa atraga apa. Page 12 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Osmolaritatea reprezinta activitatea osmotica pe volum de solutie (apa+ particule) OSMOLALITATEA reprezinta activitatea osmotica pe volum de apa. Volumul de apa din organism fiind cu mult mai mare decat cel al particulelor dizolvate termenii se pot folosi echivalent. Osmolaritatea poate fi determinata in laborator prin determinarea punctului crioscopic al plasmei sau poate fi calculata dupa formula : ureea glicemia Osm = 2 ( Na ) + K + -------- + ------------2,8 18 SODIUL (Na) contribuie in cea mai mare masura la generarea presiunii osmotice. APA se deplaseaza dinspre solutiile cu activitate osmotica mica spre solutiile cu activitate osmotica mare . Pentru ca cele 3 sectoare sa isi mentina volumul relativ, osmolaritatea lor trebuie sa aiba valori egale. Variatiile de osmolaritate si implicit variatiile volumelor spatiilor hidrice sunt date de variatiile natremiei. MEDIUL INTERN SI HOMEOSTAZIA Mediul intern este denumirea dată lichidului extracelular ce scaldă fiecare celulă a organismului constituind o matrice lichidă fluidă a organismului şi totodată mijlocul, mediul de comunicare intercelulară. Pentru a pune în contact celulele între ele prin mesageri solubili ai acestora, lichidul extracelular nu este un mediu pasiv ci un vector activ, aflat în permanentă mişcare. Căile de deplasare a lichidului extracelular se afla la nivelul aparatului circulator (sistem închis de vase), o aşa zisă circulaţie longitudinală şi o circulaţie pe care am putea numi-o transversală, circulaţia între capilarele sanghine şi celule. Volumul lichidian situat intravascular este critic pentru supravieţuire. Pierderea a 40% din acesta poate deveni letală. Spaţiul lichidian interstiţial este un rezervor care paleiază pierderea de volum lichidian intravascular. Capilarele sunt structuri permeabile pentru apă şi pentru majoritatea moleculelor din plasma sanguină (cu excepţia moleculelor proteice, de mari dimensiuni). Mişcarea cinetică a moleculelor, in functie de gradientul de presiune coloid-osmotică, deplasează moleculele din spaţiul interstiţial spre capilar şi invers. Principiul de organizare a structurii biologice este că imensa majoritate a celulelor se află la mai puţin de 50 micrometri de capilar. Celula va suferi rapid influenţa oricărui mesager vehiculat prin curentul sanghin şi va putea transmite rapid şi eficient mesageri spre alte celule.

Page 13 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Omogenitatea fluidelor extracelulare este menţinută prin acest brasaj continuu, permiţând ca celulele să fie în contact cu acelaşi tip de lichid din punct de vedere al caracteristicilor fizice şi chimice. Solidarizarea funcţională celulară a organismului realizată de cele două componente lichidiene a lichidului extracelular şi anume plasma-componenta intravasculară şi lichidul interstiţial este chiar mai complexă, depăşind faza strict lichidiană. Plasma reprezintă 4% din greutatea corporală (40-50 ml/kg). Plasma diferă de componenta extracelulară a lichidului extracelular prin conţinutul său mare de proteine. Ea este alcătuită în procent de 90% din apă. Proteinele plasmatice Sunt un grup de substanţe ce diferă atat structural cât şi funcţional, având o concentraţie de 60-80 g/l.Toate proteinele plasmatice au o formă globulară. Unele proteine sunt simple, neconjugate cum este cazul albuminei, altele au o structură complexă şi sunt conjugate cum este cazul lipoproteinelor, glicoproteinelor şi metaloproteinelor. Aproape jumătate sau chiar mai mult din proteinele plasmatice sunt reprezentate de albumină.

Albumina Este o moleculă relativ mică (67.000 daltoni) având o concentraţie de 40 g/litru. Ea este produsă în ficat si metabolizată în ficat, rinichi şi peretele intestinal. Albumina are o semiviaţă de 20 de zile. Zilnic este sintetizată şi distrusă o cantitate de 13 grame de albumină. Rolul principal al albuminei este de transport a unei mari varietăţi de substanţe. Albumina transportă bilirubina, acizii graşi liberi, cortizonul,

Page 14 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

hormonul tiroidian si Ca++. De asemenea, albumina transportă medicamente cu caracter acid, cum sunt de exemplu barbituricele. Albumina are o contribuţie majoră în realizarea presiunii oncotice, parte a presiunii coloidosmotice ce dirijează transferul apei între diverse compartimente (membranele biologice fiind permeabile pentru apă).

Presiunea oncotică Are o valoare de 28 mm Hg, totalul presiunii coloid-osmotice plasmatice fiind de 5610 mmHg. Albumina asigură majoritatea presiunii oncotice, deoarece având o greutate moleculară mică reprezintă un număr extrem de mare de particule (ori numărul de particule determină valoarea presiunii oncotice).

Din punct de vedere electric proteinele plasmatice sunt amfoterice şi în intervalul de pH 7-7,8 disociază, rezultând o sarcină electrică negativă. Proteinele disociate pot capta, accepta ioni de hidrogen. În acest mod aceste molecule circulante contribuie la homeostazie menţinând echilibrul acidobazic. Plasma este un transportator al factorilor de coagulare, al unor enzime,transportand atât substanţe hidrosolubile cât şi substante ce nu sunt solubile în apă dar devin solubile după cuplarea cu alte substanţe. Alte proteine ale sângelui care au un rol esenţial în acest transport sunt globulinele. Alfa şi betalipoproteinele transportă trigliceridele, colesterolul şi vitaminele liposolubile. Page 15 of 19

CURS NR. 3

FIZIOLOGIE

16.10.2012

Transferina transportă fierul iar ceruloplasmina transportă cuprul. TBG (Thyroxine binding globuline) transportă tiroxina iar transcortina transportă cortizolul. Transcobalamina transportă vitamina B12.

Homeostazia Homeostazia, adica păstrarea unei stări asemănătoare cu starea initiala însăşi, este fenomenul de bază al existenţei, adaptării şi evoluţiei vieţii pe pământ. Din echilibrul dinamic dintre acţiunea factorilor externi şi cea a factorilor interni, parametrii mediului intern se menţin constanţi. Homeostazia este o stare de variaţie în limite înguste a valorilor unui factor intern atunci când acest factor...