Fizjologia

Fizjologia – nauka o czynności żywego organizmu

Stanowi zbiór praw, jakim podlega cały organizm

oraz poszczególne jego układy, narządy, tkanki i komórki

☺ prawa rządzące żywym organizmem są wykrywane

doświadczalnie

☺ określają warunki w jakich przebiegają prawidłowo czynności

fizjologiczne

☺ określają mechanizmy rządzące czynnościami fizjologicznymi

i ich wzajemne relacje

Fizjologia

Czynniki fizyczne i chemiczne stanowiące środowisko biologiczne

wyznaczają warunki w jakich żyje organizm

Człowiek żyje w społeczeństwie i jest wytworem życia społecznego,

dlatego czynności organizmu odnoszą się również prawa społeczne

Metabolizm – istota procesów fizjologicznych

Anabolizm Katabolizm

Fizjologia

Anabolizm – asymilacja, przyswajanie – polega na gromadzeniu

energii w organizmie

Katabolizm – dysymilacja, rozpad – zmniejszanie zapasu energii w

organizmie

W warunkach fizjologicznych oba te procesy zachodzą

jednocześnie

Anabolizm Katabolizm

Fizjologia

Okres wzrostu – przewaga anabolizmu nad katabolizmem

W organizmach dorosłych metabolizm wykazuje równowagę

dynamiczną – wahania przewagi anabolizmu i katabolizmu

zachodzą cyklicznie, nieprzekraczając pewnych grani

Anabolizm Katabolizm

Fizjologia

Funkcje życiowe organizmu – utrzymanie życia osobniczego

- pobieranie ze środowiska zewnętrznego materiałów

energetycznych i budulcowych

- doprowadzanie ze środowiska zewnętrznego

tlenu (proces oddychania) i usuwanie CO2 ze środowiska

wewnętrznego

- rozprowadzanie materiałów energetycznych,

budulcowych, produktów przemiany materii, substancji

regulatorowych i innych

- usuwanie zbędnych produktów przemiany materii

wymiana gazowa

odżywianie

krążenie

wydalanie

Fizjologia

Funkcje życiowe organizmu – utrzymanie życia osobniczego

Układ ruchu – wykształcony w celu zapewnienia lepszego pobierania

mat. energetycznych i budulcowych ze środowiska oraz zmianę

środowiska lokalnego

Układ nerwowy – precyzyjna kontrola układów związanych z

odżywianiem, wymianą gazową, krążeniem i wydalaniem

FizjologiaBudowa komórki

cytologia/cytofizjologia

aparat Golgiego

jądro komórkowe

retikulum endoplazmatyczne

mitochondrium

peroksysom

błona komórkowa

rybosomy

Fizjologia

Występuje u wszystkich organizmów żywych

(zarówno eukariota, jak i prokariota)

Stanowią naturalną barierę między wnętrzem komórki a

środowiskiem zewnętrznym

Jednocześnie błona komórkowa zapewnia selektywną wymianę

substratów i produktów metabolizmu komórkowego

Błona komórkowa

(błona plazmatyczna, plazmolema)

Fizjologia

Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych

przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe

Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe

Fizjologia

Błony komórkowe stanowią drugie podstawowe środowisko

w komórce – środowisko hydrofobowe

Budowa błony – model płynnej mozaiki

– pierwsze doniesienia o istnieniu „błony komórkowej”

(przenikanie barwników do kom. roślinnych)

– wydedukował w oparciu o fakt efektywniejszego

przenikania substancji rozpuszczalnych w

tłuszczach niż nierozpuszczalnych, że istotnym

składnikiem muszą być lipidy

Nägeli 1855

Overton 1865

Fizjologia

– wyekstrahowali acetonem lipidy z błony erytrocytu

i stwierdzili, że powierzchnia monowarstwy

jest 2x większa od powierzchni krwinek

Gorter i Grendel 1896

Hipoteza – błona z dwuwarstwy lipidowej

– niskie napięcie powierzchniowe w błonach

komórkowych w porównaniu do sztucznej

dwuwarstwy lipidowej

Cole 1932

Hipoteza – napięcie pow. obniża obecność białek

Fizjologia

– pierwszy model błony komórkowej

Symetria budowy, brak ustalonej grubości

zastosowanie mikroskopu elektronowego – 7 – 10 nm

Danielli 1935

Fizjologia

– model asymetrycznej błony komórkowej

Asymetria warstwy białkowej

Lata 60-te – rozkwit ilości modeli

np. mitochondrialne – 75% białek

Robertson 1957

Fizjologia

– model płynnej mozaiki błony komórkowej

Płynny roztwór monomerów lub agregatów białkowych

zawieszonych w warstwie lipidowej

Singer i Nicolson 1970

FizjologiaModel spełnia trzy warunki

1. asymetria

2. dynamiczność

3. płynność

Z biegiem czasu kolejne modyfikacje – rozdzielenie białek między

morfologicznie różne domeny danej błony

Fizjologia

1. Łatwość dostępu

2. Brak błon wewnętrznych –

plazmolemma bez zanieczyszczeń

3. Łatwe otrzymywanie i oczyszczanie

4. „Insite out” – metoda odwróconych pęcherzyków

Erytrocyt – model niemal doskonały

Fizjologia

fosfolipidy aminowe

fosfolipidy cholinowe

Asymetria lipidów

Asymetria błony

Fizjologia

Asymetria w występowaniu białek

- białka powierzchniowe

- białka integralne

glikoproteiny – białka charakterystyczne

dla powierzchni zewnętrznej

Fizjologia

Technika freeze-fracture

umożliwiła wykazanie istnienia białek integralnych

Fizjologia

Białka integralne silnie oddziałują z dwuwarstwą

lipidową – charakter hydrofobowy

Wyodrębnienie możliwe po zastosowaniu silnych

detergentów

Fizjologia

Istotną techniką w badaniu funkcji białek błonowych jest

rekonstytucja w sztucznym układzie lipidowym

Fizjologia

Glikoforyna błony erytrocytu –pierwsze białko błonowe, którego

sekwencja aminokwasowa została ustalona

Fizjologia

Fizjologia

Fizjologia

- odwrotność lepkości

średnia geometryczna lepkość wzdłuż osi symetrii błony

(pot. sztywność)

Uzależniona od składu lipidów

kw. nienasycone

cholesterol

Płynność błony

Fizjologia

Organizmy żywe potrafią regulować skład tak, aby utrzymać

względnie niezmienną płynność w zmieniającej się temperaturze

otoczenia

Fizjologia

Znakowane fluorescencyjnie przeciwciała umożliwiają

badanie ruchliwości białek błony

Fizjologia

Dyfuzję składników błony można mierzyć techniką

odzyskiwania fluorescencji (FRAP)

Fizjologia