pytania_na_fizjo-1--10.doc

(191 KB) Pobierz

Homeostaza (gr

Pyt.1.Homeostaza-rodzaje-przejawy

Homeostaza (gr. homoíos - podobny, równy i stásis - trwanie) – zdolność do utrzymania stanu równowagi dynamicznej środowiska, w którym zachodzą procesy biologiczne. Zasadniczo sprowadza się to do równowagi płynów wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych. Pojęcie homeostazy wprowadził Walter Cannon w 1939 roku na podstawie założeń Claude Bernarda (1857) nt. stabilności środowiska wewnętrznego. Homeostaza jest podstawowym pojęciem w fizjologii. Pojęcie to jest także stosowane w psychologii zdrowia dla określenia mechanizmu adaptacyjnego.

Sposoby kontroli składu płynów wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych

Utrzymanie wewnętrznej równowagi wymaga regulowania lub kontrolowania wartości najważniejszych parametrów wewnętrznego środowiska organizmu. Należą do nich głównie:

· temperatura ciała (u organizmów stałocieplnych),

· pH krwi i płynów ustrojowych,

· ciśnienie osmotyczne,

· objętość płynów ustrojowych (stan nawodnienia organizmu),

· stężenie związków chemicznych w płynach ustrojowych (np. glukozy w osoczu),

· ciśnienie tętnicze krwi,

· ciśnienie parcjalne tlenu i dwutlenku węgla we krwi.

Kontrola wymienionych parametrów odbywa się poprzez receptory (głównie chemoreceptory), które informacje o wartości określonego parametru przekazują do interpretatora (np. w przypadku temperatury ciała ssaków do podwzgórza), gdzie dokonuje się porównanie wartości wykrytej ze stałą wartością prawidłową (tzw. punktem nastawczym) lub, co zdarza się częściej, z jej przedziałami akceptowalnymi. Jeśli aktualny stan parametru jest zbyt wysoki lub zbyt niski, centrum integrujące wymusza na efektorach odpowiedź odpowiednią do sytuacji.

Mechanizmy utrzymania homeostazy

Mechanizmy wytwarzania odpowiedzi i tym samym regulacji wartości parametru można podzielić na dwie grupy:

· fizjologiczne (np. zwiększenie częstotliwości skurczów mięśni w celu podwyższenia temperatury) oraz

· behawioralne (np. wyjście z cienia w tym samym celu).

Fizjologiczne mechanizmy opierają się na sprzężeniu zwrotnym ( feedback):

· ujemnym

W wyniku tego sprzężenia zwrotnego następuje zmiana wartości parametru na zbliżoną do punktu stałego. Zasadniczo osiągnięcie wartości punktu nastawczego jest niemożliwie, toteż wartości zawsze wymagają regulacji (tzw. ang. hunting about the norm). Możliwe jest modyfikowanie wartości punktu stałego w wyniku adaptacji.

· wyprzedzającym (wczesnym)

W wyniku tego sprzężenia zwrotnego występuje reakcja na zmiany parametru kontrolowanego, pomimo że w chwili odpowiedzi wartość parametru pozostaje jeszcze w zakresie wartości akceptowalnych (np. picie wody w czasie jedzenia przez szczury).

· dodatnim

W wyniku tego sprzężenia zwrotnego występuje reakcja na bodziec, poprzez pogłębienie wartości nieprawidłowej dla innego celu (np. odczuwanie bólu na poziomie neurotransmiterów). W tym sprzężeniu pewne parametry są regulowane, podczas gdy inne mogą przyjmować wartości różne od akceptowalnych i nie podlegają regulacji (ale pozostają pod kontrolą).

Homeostaza - warunek zdrowia

Homeostaza jest niezbędnym warunkiem zdrowia (prawidłowego funkcjonowania) organizmu, a co za tym idzie, choroby u swego podłoża mają zaburzenia mechanizmów utrzymania homeostazy.

Obecnie zastępuje się pojęcie homeostazy, nowym - homeodynamiką.

Homeostaza może być utrzymywana w organizmach żywych lub układach technicznych. W latach 50. XX w. elektryczny model opracował W. Ross Ashby.

Pyt.2.Błona komórkowa.

Błona komórkowa, plazmolema, plazmolemma – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Jest ona złożona z dwóch warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).

Zazwyczaj inne białka występują po wewnętrznej, a inne po zewnętrznej stronie błony. Cząsteczki należące do błony mogą z łatwością poruszać się wewnątrz swojej warstwy (dyfuzja lateralna, o ile nie są związane na przykład od wewnątrz z białkami cytoszkieletu), jednak napotykają duże trudności z przejściem do warstwy przeciwnej.

Podobna asymetria dotyczy także samej błony, która ma zazwyczaj odmienny skład (różne proporcje, ale i jakość) lipidowy w swojej monowarstwie wewnętrznej i zewnętrznej. Asymetria jakościowa rozmieszczenia lipidów może także dotyczyć płaszczyzny błony – w monowarstwach istnieją lokalne obszary o składzie odbiegającym od rozkładu przypadkowego. Są to tak zwane "rafty". Są one bogatsze od sąsiednich obszarów monowarstwy w specyficzne lipidy, cholesterol czy białka. Lipidy znajdujące się w takich domenach mogą być poniżej temperatury głównego przejścia fazowego i nie mieć struktury ciekłokrystalicznej, co powoduje ich agregację. Funkcje "raftów" oraz sposoby ich powstawania w błonach nie są jeszcze dokładnie znane, ale nie wyklucza się ich interakcji i wpływania na aktywność białek błonowych czy udział w fuzjach błon.

Błony muszą dla swojego właściwego funkcjonowania zachować półpłynną konsystencję. Zarówno znaczne obniżenie jak i znaczne podwyższenie temperatury zmienia właściwości błony w stopniu, który może być dla komórki śmiertelny. Dlatego organizmy żyjące w różnych temperaturach mają różny skład błon komórkowych.

BŁONA KOMÓRKOWA (1)

Komórkę otacza błona komórkowa zbudowana z lipidów i białek.

LIPIDY (głównie fosfolipidy, cholesterol i glikolipidy) – są związkami amfipatycznymi, tj. cząsteczkami asymetrycznymi strukturalnie z jednym końcem silnie polarnym (hydrofilnym), oraz drugim niepolarnym (hydrofobowym) zbudowanym z węglowodorów.

W roztworze wodnym cząsteczki lipidów ustawiają się naprzeciw siebie w taki sposób, że tworzą warstwę podwójną

• Hydrofilne końce cząsteczek lipidów ustawiają się w kierunku ICF i ECF

• Końce hydrofobowe ustawiają się naprzeciw siebie, tworząc wewnętrzną część podwójnej warstwy lipidowej

BŁONA KOMÓRKOWA (2)

Budowa błony komórkowej przedstawiana jest jako płynna struktura mozaikowa. Według tego modelu białka błonowe są zanurzone w podwójnej, płynnej warstwie lipidowej.

Białka uczestniczą w wielu procesach fizjologicznych zachodzących w błonie komórkowej.

• Białka integralne (przechodzące przez błonę) stanowią rusztowanie, na którym rozpięta jest podwójna warstwa lipidów. Po za tym budują:

• Kanały, przez które mogą przechodzić małe rozpuszczalne w wodzie substancje

• Nośniki przenoszące różne substancje przez błony czynnie lub biernie

• Pompy, które przenoszą jony przez błony w procesach transportu czynnego

• Receptory, których pobudzenie (związanie przekaźnika chemicznego) wywołuje reakcje komórki

• Białka błonowe wewnętrzne – występują tylko po wewnętrznej stronie warstwy lipidowej, służą głównie jako enzymy pobudzające lub hamujące procesy metaboliczne zachodzące w komórce.

• Białka zewnętrzne są związane z polarną, hydrofilną częścią cząsteczek lipidów lub z białkami integralnymi

Pyt.3. Mechanizmy transportu przez błonę komórkową.

TRANSPORT PRZEZ BŁONĘ KOMÓRKOWĄ----

DYFUZJA PROSTA – jest to proces bierny (nie wymagający nakładu energii z zewnątrz) w wyniku którego elektrycznie obojętne składniki roztworu przemieszczają się zgodnie z gradientem stężeń (z obszaru o większym stężeniu do obszaru o mniejszym stężeniu). Takie właściwości mają cząstki O2, CO2, kwasy tłuszczowe, steroidy i rozpuszczalniki organiczne (alkohole, etery).

• Ruch cząsteczek ustaje po wyrównaniu się ich stężenia w roztworze (równowaga dyfuzyjna)

• Prawo dyfuzji Ficka – określa szybkość dyfuzji przez błonę jako funkcję gradientu stężeń:

Przepływ = - [(D • A)/x] (Cw – Cz)

D – współczynnik dyfuzji (cm2/s)

A – powierzchnia, przez którą zachodzi dyfuzja (cm2)

x – droga, na której zachodzi dyfuzja (cm)

Cw i Cz – stężenie substancji dyfundującej po stronie wewnętrznej i zewnętrznej błony

Prawo Ficka może być również wyrażone wzorem:

Przepływ = - P • A • (Cw – Cz)

P – współczynnik przepuszczalności (cm/s) i jest równy D/x

DYFUZJA UŁATWIONA (WSPOMAGANA) – polega na transporcie za pomocą nośników. Proces ten umożliwia przechodzenie przez błonę cząstek, które ze względu na wielkość nie mogą przechodzić przez kanały błonowe na drodze dyfuzji prostej (wiele jonów i substancji odżywczych).