Fizjologia

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
Katabolizm
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
Fizjologia
Anabolizm
Katabolizm
Okres wzrostu – przewaga anabolizmu nad katabolizmem
W organizmach dorosłych metabolizm wykazuje równowagę
dynamiczną – wahania przewagi anabolizmu i katabolizmu
zachodzą cyklicznie, nieprzekraczając pewnych grani
Fizjologia
Funkcje życiowe organizmu – utrzymanie życia osobniczego
odżywianie - pobieranie ze środowiska zewnętrznego materiałów
energetycznych i budulcowych
wymiana gazowa - doprowadzanie ze środowiska zewnętrznego
tlenu (proces oddychania) i usuwanie CO2 ze środowiska
wewnętrznego
- rozprowadzanie materiałów energetycznych,
krążenie
budulcowych, produktów przemiany materii, substancji
regulatorowych i innych
wydalanie
- usuwanie zbędnych produktów przemiany materii
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
Fizjologia
Budowa komórki
cytologia/cytofizjologia
mitochondrium
aparat Golgiego
peroksysom
jądro komórkowe
błona komórkowa
rybosomy
retikulum endoplazmatyczne
Fizjologia
Błona komórkowa
(błona plazmatyczna, plazmolema)
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
Fizjologia
Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe
Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych
przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe
Błony komórkowe stanowią drugie podstawowe środowisko
w komórce – środowisko hydrofobowe
Budowa błony – model płynnej mozaiki
Nägeli 1855
– pierwsze doniesienia o istnieniu „błony komórkowej”
(przenikanie barwników do kom. roślinnych)
Overton 1865
– wydedukował w oparciu o fakt efektywniejszego
przenikania substancji rozpuszczalnych w
tłuszczach niż nierozpuszczalnych, że istotnym
składnikiem muszą być lipidy
Fizjologia
Fizjologia
Gorter i Grendel 1896 – wyekstrahowali acetonem lipidy z błony erytrocytu
i stwierdzili, że powierzchnia monowarstwy
jest 2x większa od powierzchni krwinek
Hipoteza – błona z dwuwarstwy lipidowej
Cole 1932
– niskie napięcie powierzchniowe w błonach
komórkowych w porównaniu do sztucznej
dwuwarstwy lipidowej
Hipoteza – napięcie pow. obniża obecność białek
Fizjologia
Danielli 1935
– pierwszy model błony komórkowej
Symetria budowy, brak ustalonej grubości
zastosowanie mikroskopu elektronowego – 7 – 10 nm
Fizjologia
Robertson 1957
– model asymetrycznej błony komórkowej
Asymetria warstwy białkowej
Lata 60-te – rozkwit ilości modeli
np. mitochondrialne – 75% białek
Fizjologia
Singer i Nicolson 1970
– model płynnej mozaiki błony komórkowej
Płynny roztwór monomerów lub agregatów białkowych
zawieszonych w warstwie lipidowej
Model spełnia trzy warunki
1. asymetria
2. dynamiczność
3. płynność
Fizjologia
Z biegiem czasu kolejne modyfikacje – rozdzielenie białek między
morfologicznie różne domeny danej błony
Fizjologia
Erytrocyt – model niemal doskonały
1. Łatwość dostępu
2. Brak błon wewnętrznych –
plazmolemma bez zanieczyszczeń
3. Łatwe otrzymywanie i oczyszczanie
4. „Insite out” – metoda odwróconych pęcherzyków
Fizjologia
Asymetria błony
Asymetria lipidów
fosfolipidy aminowe
fosfolipidy cholinowe
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
Płynność błony
- odwrotność lepkości
średnia geometryczna lepkość wzdłuż osi symetrii błony
(pot. sztywność)
Uzależniona od składu lipidów
kw. nienasycone
cholesterol
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