Φυσιολογία Ζωικών Οργανισµών Ι Μελέτη λειτουργίας ζωικών οργανισµών
Διδάσκοντες: Γιοµπρές, Δερµών, Μαργαρίτη, Ματσώκης, Παναγόπουλος 3 ώρες διδασκαλίας και τρίωρες εργ. ασκήσεις / εβδοµάδα Περιεχόµενο µαθήµατος Εισαγωγή, Οµοιόσταση, Ιδιότητες κυτταρικής µεµβράνης Ιοντικές ισορροπίες, Δυναµικά ηρεµίας,δυναµικά ενέργειας Συναπτική διαβίβαση, Μεµβρανικοί υποδοχείς Oργάνωση Νευρικού Συστήµατος, Αισθητικό Σύστηµα Κινητικό σύστηµα, Αυτόνοµο Ν.Σ. Μύες, συστολή, Δράση στον σκελετό, Μύες τοιχωµάτων κοίλων οργάνων Υπνος, Ανώτερες λειτουργίες εγκεφάλου
Κίνηση Βασικές λειτουργίες ζωής Διεγερσιµότητα detecting and responding to changes in the internal/external environments Πέψη - breaking down ingested food to simple molecules to be absorbed Μεταβολισµός - all biochemical processes in the body, catabolism/anabolism Αύξηση Απέκκριση- removing wastes from the body Αναπαραγωγή- formation of new cells for growth, repair or a new organism
Μελέτη λειτουργίας σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης The study of physiology integrates knowledge at all levels of organization
Ιεραρχική οργάνωση Chemical Cellular Tissue Organ Organ System Organismal
Εξειδίκευση κυττάρων και ιστών Cellular level Cells are specialized for particular functions, e.g., muscle cells are specialized for contracting GnRH cells Tissue level Groups of different cell types cooperate to perform specific functions skeletal muscle tissue
Όργανα, συστήµατα Organ level - two or more different tissue types organized to perform specific functions System level - connected organs that cooperate in related function(s)
Συγκριτική φυσιολογία
Σχέση λειτουργίας δοµής / µορφολογίας
Οργανισµός, διατήρηση της ζωής Organismal level - all of the organ systems working together to maintain life constitute the living organism
Προσαρµογή σε περιβάλλον φτωχό σε οξυγόνο
Αλληλεπίδραση γενετικής πληροφορίας και περιβάλλοντος
Οµοιόσταση Homeostasis Διατήρηση σταθερού του εσωτερικού περιβάλλοντος ενώ αλλάζει το εξωτερικό περιβάλλον Εξωκυττάριο υγρό Εσωτερικό περιβάλλον milieu interieur Claude Bernard, 19ο αιώνα «πατέρας» της Φυσιολογίας
Homeostasis (Eckert, Fig. 1-2)
Μηχανισµοί οµοιόστασης Θετική παλίνδροµη ρύθµιση Αρνητική παλίνδροµη ρύθµιση
Αρνητική παλίνδροµη ρύθµιση
Μηχανισµοί ρύθµισης απώλειας θερµότητας
Αρνητική παλίνδροµη ρύθµιση γλυκόζης αίµατος
Θετική παλίνδροµη ρύθµιση Results in a shift to a new homeostatic equilibrium because the response increases the stimulus level (stress) [ snowball effect ] Examples: Blood clotting Pregnancy/Childbirth Immune responses A few others Most are responses to special conditions resulting in a new, temporary physiologic state
Βιολογικοί ρυθµοί
Κυτταρική µεµβράνη
Χηµική επικοινωνία κυττάρων
Ηλεκτρική επικοινωνία
Λειτουργίες µεµβρανικών πρωτεϊνών Outside Plasma membrane Inside Transporter Enzyme activity Cell surface receptor Cell surface identity marker Cell adhesion Attachment to the cytoskeleton
Membrane becomes semipermeable with protein channels Δίαυλοι µεµβρανών specific channels allow specific material across cell membrane inside cell H 2 O aa sugar NH 3 salt outside cell
Types of Cellular Transport Passive Transport cell doesn t use energy 1. Diffusion 2. Facilitated Diffusion 3. Osmosis Active Transport cell does use energy 1. Protein Pumps 2. Endocytosis 3. Exocytosis high high Weeee!!! low low This is gonna be hard work!!
Διάχυση (µετακίνηση ουσίας εξ αίτιας θερµικής κίνησης των µορίων της) 2nd Law of Thermodynamics governs biological systems universe tends towards disorder (entropy) Diffusion movement from high low concentration
Διάχυση Κίνηση από ΥΨΗΛΗ σε ΧΑΜΗΛΗ συγκέντρωση Παθητική µετακίνηση Δεν απαιτεί ενέργεια Εξαρτάται από την απόσταση και την διαφορά συγκέντρωσης movement of water diffusion osmosis
Carrier Protein Passive Transport Διευκολυνόµενη διάχυση facilitated = with help open channel = fast transport high A Facilitated diffusion (Channel Protein) B Diffusion (Lipid Bilayer) low The Bouncer
Διευκολυνόµενη µεταφορά (γλυκόζη)
Ηλεκτροχηµική ισορροπία
Ενεργός µεταφορά Cells may need to move molecules against concentration gradient shape change transports solute from one side of membrane to other protein pump costs energy = ATP low conformational change ATP high The Doorman
Πρωτογενής ενεργός µεταφορά (αντλία νάτριου-καλίου)
Δευτερογενής Ενεργή Μεταφορά ATP ATP symport antiport
Μετακίνηση ασβεστίου
Ενεργή µεταφορά συνεχεια How about large molecules? endocytosis phagocytosis = cellular eating pinocytosis = cellular drinking exocytosis
Endocytosis phagocytosis fuse with lysosome for digestion pinocytosis non-specific process receptor-mediated endocytosis triggered by molecular signal
Μετακίνηση νερού διαµέσου της µεµβράνης Ωσµωση
Ώσµωση διάχυση νερού διαµέσου ηµι-περατής µεµβράνης από υψηλή συγκέντρωση νερού προς χαµηλή συγκέντρωση νερού
APXEΣ ΦYΣIOΛOΓIAΣ, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ
Isotonic Solution Isotonic: The concentration of solutes in the solution is equal to the concentration of solutes inside the cell. Result: Water moves equally in both directions and the cell remains same size! (Dynamic Equilibrium)
Hypertonic Solution Hypertonic: The solution has a higher concentration of solutes and a lower concentration of water than inside the cell. (High solute; Low water) Result: Water moves from inside the cell into the solution: Cell shrinks (Plasmolysis)! shrinks
Hypotonic Solution Hypotonic: The solution has a lower concentration of solutes and a higher concentration of water than inside the cell. (Low solute; High water) Result: Water moves from the solution to inside the cell): Cell Swells and bursts open (cytolysis)!
What type of solution are these cells in? A B C Hypertonic Isotonic Hypotonic
Ισορροπία νερού Cell survival depends on balancing water uptake & loss freshwater balanced saltwater
Transport summary simple diffusion facilitated diffusion active transport ATP
Δυναµικό µεβράνης
APXEΣ ΦYΣIOΛOΓIAΣ, TOMOΣ I ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ
Δυναµικό µεµβράνης (ηρεµίας ενέργειας)