1 Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU2 FYZIOLOGIE • Nauka o živých organismech (Fernel, 1642) • Experimentální věda (W. Harvey, 1643; C. Bernard, J. E. Purkyně) Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU3 Cíle studia oboru: 1. Zvládnutí terminologie 2. Zvládnutí základní faktografie 3. Porozumění funkčním vztahům 4. Pochopení klinického významu oboru BIOFYZIKA BIOCHEMIE BIOLOGIE MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE FYZIOLOGIE PATOLOGICKÁ FARMAKOLOGIE FUNKČNÍ KLINICKÉ PREVENTIVNÍ FYZIOLOGIE DIAGNOSTIKA OBORY MEDICÍNA Výukové formy – přednášky, semináře, praktická cvičení, demonstrace Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU4 FYZIOLOGIE •Obecná •Speciální •Srovnávací •Evoluční •Aplikovaná lékařská normální (normativní) patologická klinická Funkce se odehrávají na 5 úrovních: molekulární, buněčné, tkáňové, orgánové, na úrovni organismu Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU5 FUNKČNÍ ORGANIZACE TĚLA. HOMEOSTÁZA. Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU6 Život je dynamická soustava s cílovým chováním, s autoreprodukcí, charakterizovaná tokem látek, energií a informací Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU7 STRUKTURA A FUNKCE BUŇKY, ORGANELY Molecular biology of the cell. B. Alberts et al., Garland Science 2002 Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU8 ligand hydrofilní glykokalyx iont hydrofobní I – integrální bílkovina R – receptor E – enzym K – kanál P – pumpa (ATP-áza) Membránové fosfolipidy Proteiny PLAZMATICKÁ MEMBRÁNA Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU9 KOMPARTMENTALIZACE TĚLESNÝCH TEKUTIN GIT, plíce, ledviny, kůže Plazma 5% - 3,5 litru Intersticiální 15% - 10,5 litru tekutina Intracelulární 40% - 28 litrů tekutina Evansova modř, 131J Inulin, manitol, sacharoza Antipyrin, D2O Celkový objem tekutin Extracelulární tekutina (vč. plazmy) Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU10 TĚLESNÉ TEKUTINYSLOŽENÍ TĚLA Voda 60% (80-50%) hmotnosti těla Proteiny 18% Lipidy 15% Minerální látky 7% Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU1111 TRANSPORTNÍ MECHANISMY AKTIVNÍPASIVNÍ DIFUZE OSMOZA FILTRACE REGULOVANÉ FACILITOVANÁ DIFUZE KOTRANSPORT SYMPORT ANTIPORT ATP-ázy Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU12 PASIVNÍ TRANSPORTNÍ MECHANISMY Rozdíly ve složení tělesných tekutin jsou důsledkem vlastností bariér a sil odpovědných za transport. DIFUZE Transport plynů, substrátů, metabolitů do m.h. 60 tis. ve směru koncentračního spádu rozpuštěné látky. Závisí na rozpustnosti ve vodě a lipidech. Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU13 OSMOZA Transport vody přes semipermeabilní membránu ve směru k vyšší koncentraci rozpuštěné látky (tj. ve směru k nižší koncentraci vody). Závisí na počtu částic. Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU14 FILTRACE Pohyb rozpouštědla je výsledkem osmotického a hydrostatického tlaku. Tvorba a resorpce tkáňového moku (Starlingovy síly). Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU15 REGULOVANÉ TRANSPORTY KOTRANSPORT Transportovaná látka využívá koncentrační spád Na+ jako hnací sílu FACILITOVANÁ DIFUZE Selektivní nosič Limitovaná kapacita AMK, fosfát SYMPORT ve stejném směru ANTIPORT v protisměru glukóza, AMK Ca2+, H+ Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU16 Na+K+ ATP-áza (výměník, „pumpa“) Podobné transportéry: •Ca2+/H+ •Na+/K+ •K+/H+ •Na+/H+ proti koncentračnímu spádu AKTIVNÍ TRANSPORT(Y) Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU17 ligand hydrofilní glykokalyx iont hydrofobní I – integrální bílkovina R – receptor E – enzym K – kanál P – pumpa (ATP-áza) Membránové fosfolipidy Proteiny PLAZMATICKÁ MEMBRÁNA Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU18 IONTOVÉ KANÁLY Molecular biology of the cell. B. Alberts et al., Garland Science2002 Membránová elektrofyziologie myokardu, P. Pučelík, Avicenum, 1990 Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU19 „GATING“ Molecular biology of the cell. B. Alberts et al., Garland Science 2002 Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU20 Molecular biology of the cell. B. Alberts et al., Garland Science 2002 Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU21 K+ ClSIGMA RBI, www.sigma-aldrich.com Repolarizační rezerva Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU22 Na+ SIGMA RBI, www.sigma-aldrich.com Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU23 Ca+ SIGMA RBI, www.sigma-aldrich.com Typ N, T, L Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU24 KOMUNIKACE MEZI BUŇKAMI SPOJENÍ TĚSNÉ - MECHANICKÉ (tight junctions) – zonula occludens • desmosomy, hemidesmosomy, zonula adherens; zajišťuje buněčnou adhezi a mechanickou stabilitu tkání – epidermis, játra, myokard SPOJENÍ ŠTĚRBINOVÉ - ELEKTRICKÉ (gap junction) • (nexus)(v interkalárních discích; tvořeno konexony) HUMORÁLNÍ VAZBY • autokrinie • juxtakrinie • parakrinie • endokrinie • neurokrinie NERVOVÁ SPOJENÍ Receptor, ligand, druhý posel Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU25 INTEGRACE HUMORÁLNÍHO A NERVOVÉHO ŘÍZENÍ 1. Synapse 2. Hypotalamohypofyzeální systém 3. Dřeň nadledvin REGULACE ŽIVÝCH SYSTÉMŮ Živé systémy – otevřené systémy, jejichž existence je vázána na tok energie, látek a informací mezi organismem a prostředím v obou směrech. Probíhá na všech úrovních systému (buňka – celý organismus). Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU26 HOMEOSTÁZA = ZACHOVÁNÍ STÁLOSTI VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ REGULOVANÉ PARAMETRY Stálá tělesná teplota, objem tělesných tekutin, osmotický tlak, pH, obsah kyslíku a oxidu uhličitého, obsah iontů, obsah glukózy a řady další látek… (izohydrie, izovolémie, izoionie, izoosmie, …) V ŠIRŠÍM SMYSLU – v tělesných tekutinách V UŽŠÍM SMYSLU - v jednotlivých kompartmentech až po úroveň organel nebo udržení stálosti určité vlastnosti (např. udržení krevního tlaku nebo napětí svalů) Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU27 ADITIVNÍ PŮSOBENÍ REGULACE A AUTOREGULACE Systémová regulace – nervová a humorální Lokální regulace (chemická) – pO2, pCO2,pH, prostaglandiny Autoregulace •myogenní – konstantní průtok danou oblastí během změn perfusního tlaku •metabolická vazodilatace – zvýšení průtoku krve např. při práci •homeometrická a heterometrická autoregulace srdce Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU28 HOMEOSTÁZU VYCHYLUJE: . Kontakt se zevním prostředím plíce, GIT, kůže, ledviny . Vnitřní zdroje změn (nestability) metabolismus, fyzická aktivita Extracelulární tekutiny představují transportní systém Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU29 ZPĚTNÁ VAZBA ZÁPORNÁ KLADNÁ Odchylka osciluje (-) nebo se plynule zvětšuje (+). KLADNÁ ZPĚTNÁ VAZBA FYZIOLOGICKÁ Zajištění systémů, aktivace PATOLOGICKÁ Nestabilita - smrt Marie Nováková, Fyziologický ústav LF MU30 VZÁCNÁ !!!