Fiziologia studiază funcționarea organismelor vii PDF

INTRODUCERE Fiziologia studiază funcționarea organismelor vii, precum și reglarea acestor funcții. De asemenea, fiziologia se ocupă cu studierea acelor fenomene fizice, chimice și biologice, care permit apariția vieții, respectiv supraviețuirea, dezvoltarea și adaptările în funcție de schimbările m...

INTRODUCERE Fiziologia studiază funcționarea organismelor vii, precum și reglarea acestor funcții. De asemenea, fiziologia se ocupă cu studierea acelor fenomene fizice, chimice și biologice, care permit apariția vieții, respectiv supraviețuirea, dezvoltarea și adaptările în funcție de schimbările mediului înconjurător. Supraviețuirea organismului este posibilă numai prin funcția unor sisteme de reglare complexe. Fiziologia umană se ocupă cu funcționarea organismului sănătos, respectiv cu i descrierea și explicarea acelor caracteristici prin care organismul uman poate fi gy considerat un organism viu. n, cru ilá Există câteva caracteristici importante, prin care ființele vii se diferențiază de materiile lipsite de viață: excitabilitate respirație bá lu Sz digestie și/sau absorbție excreție creștere și regenerare Or de reproducere mișcare Aceste caracteristici – deși sunt prezente în măsuri diferite – joacă un rol vital în funcționarea organismelor vii. tz, ne Datorită influențelor externe și interne, organismul este în continuă schimbare și dezvoltare, iar fiziologia descrie dinamica acestor schimbări. Cunoașterea funcționării normale a organismului este esențială pentru a Me rsiu înțelege modificările fiziopatologice din spatele stărilor patologice, a bolilor, dar şi înţelegerea mecanismelor de acțiune ale medicamentelor. Aceste cunoștințe constituie de fapt baza vindecării bolilor și a îngrijirii profesionale a pacientului. Organizarea corpului uman poate fi examinată prin două aspecte: din punct de vedere funcțional, acesta fiind subiectul fiziologiei, respectiv Ve din punct de vedere structural, adică morfologic și anatomic. Aceste două abordări nu se exclud reciproc, ci dimpotrivă, structura definește funcția, iar funcțiile au efectul lor asupra structurii. ©  Studiind organismul uman putem descrie mai multe nivele de organizare, începând de la nivelul atomilor. Dintre elementele chimice care pot fi regăsite în natură aproximativ 30 de elemente sunt prezente în structura organismului, unele în cantități mai însemnate (carbon, oxigen, azot, hidrogen, fosfor, sulf), iar altele sub forma oligoelementelor (fier, cupru etc.) Atomii se leagă între ei pentru a forma molecule, care pot fi atât compuși anorganici, cât și organici. Începând de la molecule simple, mici până la macromolecule (glucide, lipide, proteine, acizi nucleici), în organism se regăseşte multă materie organică şi de o mare varietate. Celula este unitatea de bază a organismelor vii. Structura, funcția și rolul i gy biologic al celulelor poate diferi în mod semnificativ, însă funcțiile de bază sunt comune tuturor celulelor din organism. Subunitățile celulare cu funcții specifice se n, cru numesc organite celulare: nucleul – rolul principal al său fiind stocarea materialului genetic, și ilá reglarea expresiei genelor; mitocondriile – acestea produc cea mai mare parte a energiei necesare pentru funcționarea celulei bá lu Sz reticulul endoplasmatic – o structură membranară alcătuită din proeminențe saciforme și dintr‐o rețea de canale, care delimitează spații în interiorul citoplasmei; există forma netedă și rugoasă (granulară); Or de reticulul endoplasmatic rugos este sediul sintezei proteinelor, iar cel neted joacă un rol în sinteza lipidelor, membranelor și stocarea calciului; ribozomii – sunt sediul sintezei lanțurilor proteice, pot fi sub formă de ribozomi liberi în citoplasmă sau atașați de reticulul endoplasmatic; aparatul Golgi – este format din cavități înconjurate de o membrană tz, ne netedă și este locul în care celula își prelucrează și ambalează proteinele și lipidele; lizozomii – vezicule membranare ce se detașează de pe aparatul Golgi și conțin enzimele necesare pentru digestia intracelulară; Me rsiu centrozomii (centriolii) – sunt structuri microtubulare, care joacă un rol în coordonarea elementelor scheletului celular responsabile de mobilitatea celulei, respectiv în formarea de cili și controlul diviziunii celulare; citoscheletul – este constituit dintr‐o rețea de microtubuli și filamente contractile, responsabile pentru menținerea formei celulare și mișcările Ve active ale celulei. Organitele celulare sunt înglobate în citoplasmă, care (deși pare nestructurată morfologic)are o structură moleculară bine organizată. ©  În organismele multicelulare anumite grupuri de celule s‐au specializat în vederea efectuării unor funcții specifice. Dezvoltarea graduală a unor funcții și structuri specializate într‐o celulă se numește diferențiere celulară, care implică simultan şi o pierdere treptată a capacității celulei de a se dezvolta într‐o direcție diferită. Celulele specializate pentru o anumită funcție formează țesutul. Țesuturile din organismul uman pot fi împărțite in patru categorii: țesut epitelial: de tip epiteliu de acoperire, epiteliu secretor, epiteliu senzorial; țesut conjunctiv: țesut conjunctiv propriu‐zis, sânge, țesut osos, i gy țesut cartilaginos; țesut muscular: în mușchii netezi, mușchii scheletici, mușchiul n, cru cardiac; țesut nervos. ilá Organele sunt unități funcționale formate din mai multe tipuri de țesut. Fiecare organ îndeplinește o funcție specifică. Din punct de vedere structural organele se împart în două mari grupuri. Organele tubulare (sistemul circulator, tractul respirator, tractul bá lu Sz digestiv etc.) sunt formate din mai multe straturi de țesut: stratul epitelial interior, cu țesut conjunctiv adiacent stratul mijlociu format din mai multe rânduri de țesut muscular și Or de conjunctiv epiteliul de acoperire la exterior și țesut conjunctiv Organele parenchimatoase dețin o capsulă din țesut conjunctiv, respectiv un schelet conjunctiv (stromă), scheletul formând travee din ce în ce mai fine înspre tz, ne interior și printre aceste travee se regăsesc celulele responsabile de funcția specifică a organului. Pe lângă aceste caracteristici generale, structura organelor se adaptează î pentru a îndeplini cât mai bine funcția specifică. Me rsiu Organele care îndeplinesc împreună o anumită funcție vitală formează sistemul de organe (tabelul 1). Tabelul 1. Sisteme de organe din organism și principalele funcții ale acestora Sistem de organe Funcția principală sistemul circulator transportul sângelui la diferite țesuturi Ve sistemul digestiv digestie, absorbția de nutrienți, minerale și apă sistemul respirator schimbul de gaze, reglarea echilibrului acido‐bazic © sistemul renal reglarea compoziției plasmei, excreția de produse reziduale, electroliți și apă sistemul musculo‐scheletic sprijinire, protecție, mișcare tegument rol protector (împotriva leziunilor, deshidratării, agenților patogeni), termoreglare sistemul imunitar protecție împotriva agenților patogeni sistemul reproducător producerea de celule germinale, asigurarea dezvoltării embrionului și fătului la femei sistemul endocrin rol de reglare, coordonarea funcțiilor din i organism gy sistemul nervos rol de reglare, detectarea schimbărilor mediului extern și intern, controlul n, cru mișcărilor, conștiență, învățare, gândire, coordonarea funcţiilor organismului ilá Funcționarea armonioasă a sistemelor de organe asigură condițiile necesare pentru buna funcționare a întregului organism, dar şi a fiecărei celule în parte. bá lu Sz Majoritatea celulelor din organism funcționează doar într‐un mediu cu caracteristici constante, care se realizează printr‐un schimb intensiv cu mediul înconjurător. Menţinerea constantă a caracteristicilor mediului intercelular, numit şi mediu Or de intern,se numește homeostază sau homeostazie, iar homeostazia este condiția de bază pentru un organism sănătos. tz, ne Me rsiu Ve ©  MEDIUL INTERN ȘI HOMEOSTAZIA Unitatea funcțională a organismului viu este celula. Buna funcționare a organismului se bazează pe buna funcționare a fiecărei celule. Deși celulele din corp pot avea diferențe semnificative între ele, caracteristicile de bază sunt comune, cum ar fi de exemplu că în prezența oxigenului celulele sunt capabile să producă energie folosind nutrienți, iar produsele reziduale formate în urma proceselor biochimice ajung în afara celulei. Materiile necesare pentru funcționarea celulară sunt absorbite din i fluidul din jurul celulei. gy Celulele își pot îndeplini funcția specifică numai dacă în mediul din jurul lor există oxigen, ioni, glucoză și alți nutrienți în cantitățile necesare, respectiv dacă alte n, cru substanțe (produse reziduale, metaboliți intermediari) nu se acumulează în mediul ilá celular dar nici extracelular. Primele organisme unicelulare trăiau în supa primordială, care era un mediu extern stabil, asigurând schimbul constant între organismul unicelular și mediul înconjurător. bá lu În cazul organismelor pluricelulare nu toate celulele vin în contact cu mediul Sz exterior, astfel celulele interacţionează cu așa‐numitul mediu intern. Mediul intern înseamnă de fapt acel spațiu extracelular (lichidul tisular și plasma sanguină) care înconjoară fiecare celulă în parte și care conține nutrienții și ionii necesari pentru Or de supraviețuire. Compoziția mediului intern poate fi caracterizată printr‐un echilibru dinamic, adică parametrii nu variază în timp, desi există un schimb permanent între celule, lichid tisular şi sânge. Organismele multicelulare au nevoie de un sistem circulator care să transporte nutrienții la celule, respectiv pentru a elimina deșeurile lor. tz, ne În același timp, formarea mediului intern a făcut posibilă ca organismele vii să depindă într‐o mai mică măsură de schimbările mediului extern. Me rsiu Ve©  Homeostazia Homeostazia este capacitatea organismelor vii, multicelulare de a menține constante caracteristicile mediului intern în ciuda schimbărilor mediului exterior, respectiv interior. Acest lucru presupune capacitatea organismului de a detecta aceste schimbări de mediu extern și intern printr‐o varietate de senzori (receptori) și de a își modifica procesele fiziologice astfel încât caracteristicile mediului intern să nu se modifice în mod considerabil. Fiecare celulă, organ și sistem de organe din organism contribuie într‐o i oarecare măsură la menținerea stabilității mediului intern. Funcționarea acestora este gy coordonată de sistemul endocrin, respectiv de sistemul nervos. Mecanismele de reglare homeostatice sunt declanșate de modificarea unui anumit parametru al n, cru mediului intern. ilá Compoziția mediului intern nu este întotdeauna constantă, anumiți parametri ai săi modificându‐se într‐un interval mai restrâns sau mai larg. Acest lucru poate fi descris în mai multe feluri: valoare normală: valoarea medie a unui eșantion provenit dintr‐un grup bá lu Sz format din indivizi sănătoși interval normal (interval de referință): se stabilește limita inferioară, respectiv superioară a intervalului normal – 95% din indivizii sănătoși au valori incluse Or de în acest interval Mediul intern este într‐o schimbare continuă atât datorită funcționării normale a celulelor, cât și în urma modificărilor mediului extern, unor leziuni, boli. Organismul se protejează împotriva fluctuațiilor excesive cu ajutorul unor mecanisme feedback de autoreglare. În cazul feedback‐ului negativ o anumită schimbare a unui parametru tz, ne într‐un sens eclanşează procese ce produc o schimbare în sens invers a sa, eaducând astfel valoarea parametrului la cea inițială. Me rsiu Feedback‐ul este un proces biologic de reglare prin care rezultatul (efectul) unui anumit proces are efecte asupra procesului în sine (Figura 1). În cazul feedback‐ului negativ produsul final rezultat prin proces inhibă procesul de formare a produsului. În cazul în care cantitatea produsului final crește, intensitatea procesului de formare a produsului va scădea. În cazul scăderii cantității produsului final scade și forța inhibării procesului, astfel intensitatea procesului va Ve crește. Prin urmare, cantitatea produsului final reușește să rămână între anumite limite. Feedback‐ul negativ este de natură homeostatică. ©  În cazul feedback‐ului pozitiv produsul final rezultat prin proces stimulează procesul de formare a produsului. Astfel performanța sistemului va crește. Feedback‐ ul pozitiv poate induce o altă stare de echilibru într‐un anumit sistem. La un nivel mai înalt de control, feedback‐ul pozitiv se asociază întotdeauna cu un feedback negativ. i gy n, cru Figura 1. Feedback negativ (stânga) și pozitiv (dreapta) ilá Bolile pot fi considerate de fapt o perturbare a homeostazei. Cu toate acestea, mecanismele homeostatice funcționează și în caz de boli și mențin funcțiile bá lu vitale prin compensare la mai multe niveluri. Această compensare uneori deplasează Sz unii parametrii în afara intervalului normal și astfel cauza primară a bolii se distinge cu greu de mecanismele compensatorii. Modificările proceselor fiziologice în caz de boală constituie subiectul fiziopatologiei. Or de tz, ne Me rsiu Ve©  Menținerea homeostazei Acomodarea organismului la schimbările mediului extern și intern este condiționată de munca în echipă a tuturor celulelor, organelor și sistemelor de organe. Această cooperare se realizează prin reglare neurală și umorală. Răspunsurile generate în cadrul reglării neurale sunt rapide, bine localizate și prin urmare, sunt adecvate pentru interacționare cu mediul înconjurător. Răspunsurile generate în timpul reglării umorale sunt mai lente, mai difuze, astfel, reglarea umorală joacă un rol important în menținerea homeostazei. i Reglarea umorală se realizează prin intermediul unor molecule de gy semnalizare, care ajung la celula‐țintă prin lichidul interstițial. Moleculele de semnalizare reglează doar acele celule (celulele țintă) care produc proteine specifice n, cru (receptori) capabile produc. ilá Tipuri de reglare umorală (Figura 2): reglarea endocrină – molecula de semnalizare acționează asupra unor celule îndepărtate, la care ajunge prin intermediul sângelui reglarea paracrină – molecula de semnalizare acționează asupra unor celule bá lu Sz din apropiere, prin intermediul lichidului interstițial reglarea autocrină – molecula de semnalizare acționează asupra celulei care sintetizează molecula respectivă Or de tz, ne Me rsiu Figura 2. Tipuri de reglare umorală Ve©  Membrana celulară Unitatea morfo‐funcțională a organismului viu este celula. Celula este înconjurată de un mediu apos (spațiul extracelular), iar în interiorul celulei găsim de asemenea un mediu apos (spațiul intracelular). Compoziția acestor două spații diferă în mod semnificativ, însă aceste diferențe sunt esențiale pentru funcționarea celulei. Aceste două spații sunt separate de membrana celulară, care previne amestecarea fluidelor, respectiv prin structura şi funcţiile ei menține diferențele privind compoziția spațiilor, i asigurând transporturi controlate între interiorul celulei și interstițiu. gy Apa este principalul solvent al organismului uman. Mai multe proprietăți ale apei n, cru determină modul în care organismul funcționează: ilá molecula de apă este polarizată, astfel dizolvă excelent moleculele polare, căldura specifică a apei este ridicată, deci pentru o mică schimbare în temperatură este nevoie de schimb de căldură ridicat, astfel apa conferă bá lu organismului stabilitate termică, Sz căldura de vaporizare specifică apei este ridicată, astfel evaporarea a unei cantități mici de apă duce la scăderea semnificativă a temperaturii apa interacţionează cu structura proteinelor (joacă un rol important în Or de producerea structurii terțiare, respectiv în conformația proteinelor) STRUCTURA MEMBRANEI CELULARE Membrana celulară este alcătuită dintr‐un dublu strat de lipide (bi‐strat lipidic), tz, ne care conține în principal fosfolipide. Molecula fosfolipidică este alcătuită dintr‐o moleculă de glicerol, de care se leagă prin legături ester doi acizi grași, respectiv de al treilea atom de carbon se leagă o grupare fosfat și o moleculă organică mică (Figura 3). Me rsiu În mediu apos, fosfolipidele pot forma două structuri stabile: cu partea lor polară rotindu‐se spre exterior, formând astfel micele sau organizându‐se în două straturi. Acest ultim aranjament este specific membranelor biologice (Figura 3). O astfel de membrană este permeabilă moleculelor apolare, însă moleculele polare și ionii de mici dimensiuni nu pot traversa stratul mijlociu hidrofob al membranei. Ve Prin urmare, apa și moleculele hidrofile nu trec prin bi‐stratul lipidic. O varietate de molecule proteice sunt înglobate în stratul dublu lipidic al membranei celulare, situându‐se pe suprafața exterioară sau interioară a © membranei sau trecând prin toată grosimea membranei (proteine transmembranare, integrale). Comunicarea dintre spațiul extra‐ și intracelular este asigurată de proteinele transmembranare. i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Figura 3. A. Structura fosfolipidelor. B. Structura membranei celulare. Cele mai importante caracteristici ale proteinelor transmembranare: Me rsiu mobilitate laterală – se pot deplasa în direcție laterală în membrana celulară; pentru a împiedica acest lucru, majoritatea proteinelor transmembranare sunt ancorate la scheletul celular (citoschelet), astfel scheletul celular definește distribuția proteinelor membranare (de exemplu, la polul apical sau bazal al celulei), conțin apă structurală, la fel ca toate proteinele. Ve Privind funcția lor, proteinele transmembranare pot fi împărțite în patru mari categorii (Figura 4). ©  Proteinele carrier sunt proteine transmembranare care transportă una mai sau mai multe tipuri de particule (ioni sau molecule neutre). În cazul în care transportă doar un singur tip de particule, se numesc proteine uniport. Proteinele carrier care transportă mai multe tipuri de particule prin membrana celulară se numesc cotransporteri. Aceștia pot fi antiporteri, în cazul în care transportă particule în direcții diferite (una înspre interiorul celulei, cealaltă spre exterior), sau simporteri, dacă transportă particulele în aceeași direcție. i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de Figura 4. Clasificarea proteinelor membranare. A. Tipurile de proteine membranare (de la stânga la dreapta: canal ionic, carrier, pompă de ioni, receptor) și posibilele efecte intracelulare ale activării receptorului. B. Tipurile de carrier. tz, ne Canalele ionice creează un canal apos între cele două părți ale membranei celulare. Ionii pot traversa membrana celulară prin acest canal apos. Transportul de ioni se întâmplă din mediul cu concentrație mai mare în direcția mediului cu o concentrație mai scăzută (în sensul gradientului de concentrație). Acest tip de Me rsiu transport nu necesită utilizare de energie (transport pasiv). Unele canale ionice sunt selective (îl pot traversa numai anumiți ioni, de ex. canalul de Na+ sau de K+), în timp ce alte canale transportă mai multe tipuri de ioni. Prin deschiderea acestor canale scade diferența de concentrație între cele două medii. Pompele ionice transportă de asemenea ioni, dar din direcția concentrațiilor Ve mai mici către concentrațiile mai mari (în sensul opus gradientului de concentrație). Pompele ionice utilizează energie în timpul funcționării lor (transport activ), energie obținută prin hidroliza legăturilor macroergice (care se găsesc de ex. în molecula de © ATP). În urma activității pompelor ionice diferența de concentrație între cele două medii crește. Receptorii de suprafață sunt proteine transmembranare capabile de legarea unor molecule de semnalizare de porțiunea lor exterioară (extracelulară). Așa cum se potrivește cheia în broască, așa se leagă în mod specific și molecula de semnalizare (ligandul) de receptor. Molecula de semnalizare nu intră în celulă, în schimb modifică structura moleculară a receptorului. Există mai multe moduri posibile prin care schimbarea porțiunii intracelulare a configurației receptorului influențează funcția celulară: prin modificarea excitabilității celulare sau prin intermediul mesagerului i secundar (second messenger) care este de fapt o altă moleculă de semnalizare, care gy se sintetizează intracelular. n, cru La rândul lui, mesagerul secundar poate influența alte molecule transmembranare sau procese intracelulare, ori poate activa enzime numite protein‐kinaze. ilá Molecula de ATP (adenozină trifosfat) se compune din adenozină (adenină și riboză) și trei grupări fosfat. A doua și a treia grupare fosfat se leagă printr‐o legătură bá lu Sz caracterizată prin energie înaltă (legătură macroergică) (Figura 5). Astfel, în urma hidrolizei ATP‐ului se eliberează energie, care se va utiliza în cadrul altor reacții chimice, permițând funcționarea celulei. Or de Sursa de energie a celulelor este reprezentată de anumite molecule (glucoză, glicogen, acizi grași etc.); energia produsă în timpul degradării acestor molecule este stocată sub forma legăturilor macroergice. Energia utilizabilă în mod direct provine din hidroliza ATP‐ului, dar există și alte molecule care pot stoca, de asemenea, energie (de exemplu fosfoccreatina sau creatin fosfatul). tz, ne Me rsiu Ve Figura 5. ATP‐ul și hidroliza sa. Legăturile macroergice sunt marcate cu roșu. ADP – adenozină difosfat, AMP – adenozină monofosfat © La acțiunea unei enzime numite adenilat ciclază (AC) ATP‐ul se transformă în cAMP (AMP ciclic), care are o structură ciclică și joacă un rol important în unele mecanisme de semnalizare intracelulare. O moleculă similară este GTP‐ul (guanozină trifosfat), care prin descompunerea unei legături macroergice se transformă în GDP (guanozină difosfat), respectiv la acțiunea GC‐ului (guanilat ciclază) se poate transforma în cGMP (GMP ciclic). i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Ve©  Căi de semnalizare Prin cale de semnalizare ne referim la procesul prin care un impact extern provoacă o schimbare în interiorul celulei. Impactul extern se transmite de obicei printr‐o moleculă de semnalizare extracelulară numită ligand, pentru că se leagă de receptorul său specific. Legarea ligandului activează o întreagă cascadă intracelulară, care amplifică efectul, iar transmisia până la molecula efectoare se întâmplă în mai mulți pași. Modalitatea prin care este indusă schimbarea din interiorul celulei (respectiv i structura moleculară a receptorilor) împarte receptorii în patru familii mari (Figura 6): gy receptori ionotropi (canale ionice activate de ligand) n, cru receptori metabotropi (receptori cuplați cu proteina G) receptori legați de proteine ilá receptori intracelulari (nucleari) bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Figura 6. Familii de receptori și mecanisme de semnalizare. (L – ligand, R – receptor, E – enzimă, G – proteină G). 1.receptor ionotrop, 2. receptor metabotrop, 3. receptor legat de enzime, 4. receptor nuclear Ve© Receptorii ionotropi sunt de fapt canale ionice cu situs de legare pentru liganzi. Legarea ligandului modifică funcția canalului ionic prin deschiderea lui şi curentul ionic astfel creat modifică excitabilitatea membranei celulare, care conduce la apariția efectului celular. Transmiterea semnalului se întâmplă foarte rapid (durată în msec). Receptorii metabotropi activează proteine G ancorate la suprafața interioară a membranei celulare. Proteinele G sunt compuse din trei subunități și leagă GTP/GDP. Proteinele G influențează sinteza unor molecule de semnalizare intracelulare (mesageri secundari) sau prin deschiderea canalelor de Ca2+ cresc concentrația i intracelulară de Ca2+. Mesagerii secundari activează numeroase enzime și alte gy proteine fie prin mod direct, fie prin fosforilare. Efectele mediate de receptorii metabotropi sunt rapide, se dezvoltă în câteva secunde. n, cru În al treilea grup receptorii sunt legați de enzime sau porțiunea lor ilá intracelulară are activitate enzimatică. Enzimele activate inițiază cascade de fosforilare, fie în mod direct, fie prin intermediul unor mesageri secundari (de ex. cGMP – GMP ciclic), care în cele din urmă afectează transcripția genelor. Astfel de bá lu Sz receptori mediază efectul moleculelor responsabile de diviziunea celulară, diferențierea celulară și creștere, respectiv de răspunsul imun. Transmiterea semnalului este lentă, efectul se dezvoltă în câteva ore. Or de mesager primar (messenger) – moleculă de semnalizare extracelulară (hormon, neurotransmițător, citokină etc.), se leagă de receptorul său specific tz, ne mesageri secundari – sunt sintetizaţi sau eliberaţi intracelular la legarea mesagerului primar și activează cascade intracelulare de semnalizare. Exemple de mesageri secundari ar fi: Me rsiu o Ca2+ o cAMP, cGMP o IP3 (inozitol trifosfat), DAG (diacilglicerol) o NO (oxidul nitric) Cascadă – o serie de procese care se induc succesiv și joacă un rol important de Ve exemplu în: transmiterea semnalului – după legarea moleculei de semnalizare se activează/se inhibă intracelular o varietate de enzime, ©  coagularea sângelui – activarea treptată a factorilor de coagulare. Receptorii intracelulari se găsesc în citoplasmă și captează un ligand liposolubil, care poate trece prin membrana celulară. Receptorul ajunge în nucleu și astfel influențează în mod direct transcripția anumitor gene. Efectul apare în câteva ore. Astfel de receptori mediază anumite efecte hormonale și metabolice. FOSFORILAREA i Fosforilarea (Figura 7) este una dintre cele mai frecvente mecanisme de reglare în gy interiorul celulei. Proteinele fosforilate își schimbă conformația și funcția, proteinele devin astfel activate. Fosforilarea este efectuată de către protein‐kinaze, prin n, cru atașarea unei grupări de fosfat la o moleculă de proteină. Prin procesul numit ilá defosforilare, care este efectuată de către fosfataze, proteina devine din nou inactivă. Fosforilarea inhibă sau activează anumite procese intracelulare, inclusiv în nucleu. bá lu Sz Or de tz, ne Figura 7. Fosforilarea. PK – protein‐kinază, Pi – fosfat anorganic. Me rsiu Ve©  Compartimentele de apă Compartimentele de apă sunt spațiile în care apa este distribuită în organismul uman. Apa din organism se găsește în aceste compartimente (Figura 8) separate prin membrane (membrană celulară, perete capilar, respectiv strat epitelial). i gy n, cru ilá bá lu Sz Figura 8. Compartimentele de apă din organism, săgețile indică direcția migrării apei. Or de SIC – spațiul intracelular, SI – spațiul interstițial, SIV – spațiul intravascular, STC – spațiul transcelular. Apa conținută în celule formează spațiul intracelular (SIC), iar apa dintre celule reprezintă spațiul interstițial (SI, lichid tisular). Lichidul din interiorul vaselor de tz, ne sânge aparține spațiului intravascular (SIV). Al patrulea sector, așa numitul spațiu transcelular (STC) conține o cantitate de apă significant mai mică decât celelalte, în această categorie intră compartimentele de apă mărginite de un strat epitelial. Apa conţinută în aparatul digestiv practic nu face parte din apa din organism, pentru că Me rsiu aici apa se absoarbe și se excretă în mod continuu. Vorbim de excreție de apă continuă și la nivelul rinichilor, plămânilor și pielii. Conținutul total de apă al organismului se numește apă totală. Masa apei totale depinde de sexul și vârsta individului, dar variază și în funcție de timpul zilei și de perioada anului. 90% din greutatea corporală a embrionului este dată de apă, la Ve nou născuți această fracţie este de 75%, iar la vârstnici scade la 50%. Distribuția apei în organism nu este uniformă. În general, celulele conțin multă apă (cu excepția cazurilor în care anumite molecule se acumulează în © citoplasma lor, de ex. la adipocite), iar în caz de moarte celulară se formează țesut conjunctiv, care conține mai multe fibre, și astfel conținutul de apă a țesutului scade. Anumite tipuri de țesut conțin mai puțină apă deoarece spațiul interstițial are un conținut de apă mai scăzut (de ex. în cazul țesutului osos, din cauza acumulării de săruri de calciu și fosfat). Spațiul intravascular reprezintă aproximativ 7% din greutatea corporală (în cazul unei greutăți de 70 kg asta însemnând aprox. 5 l de sânge). O determinare mai precisă se poate face în funcție de suprafața corpului: ♂: 3.1 l/m2 i ♀: 2.9 l/m2 gy Volumul acestui sector de apă este reglat cu cea mai mare precizie. În cazul creșterii acestui volum vorbim de hipervolemie, iar scăderea lui se numește n, cru hipovolemie. Volumul spațiului intravascular influențează tensiunea intravasculară. ilá Spațiul interstițial este de două‐trei ori mai voluminos decât cel intravascular, reprezentând 14‐17% din greutatea corporală. Conținutul de apă al spațiului interstițial determină volumul și fermitatea (turgescența) țesuturilor. În caz de bá lu scădere vorbim de deshidratare (exsicare), când scade și turgescența pielii și a Sz țesuturilor. În caz de creștere apare edemul (infiltrație lichidiană), cazul în care semnul godeului este pozitiv. Spațiul intracelular reprezintă 40‐60% din greutatea corporală (de două‐trei Or de ori mai mare decât suma celor menționate mai sus). Deoarece apa trece cu ușurintă prin proteinele transmembranare din membrana celulară, lichidele intracelulare și extracelulare sunt izoosmolare (conțin același număr de particule dizolvate). În cazul creșterii volumului spațiului intracelular vorbim de hiperhidratare, când celulele devin umflate, iar în cazul scăderii vorbim de un spațiu intracelular hipohidratat, care se tz, ne caracterizează prin celule micșorate. Compartimentul transcelular include spațiile lichidiene mărginite de un strat epitelial, cum ar fi umoarea apoasă din globul ocular, lichidul articular, lichidul Me rsiu cefalorahidian și lichidul conținut între membranele seroase (pleură, peritoneu, pericard). În condiții fiziologice acestea reprezintă o cantitate mică de lichide, însă din punct de vedere funcțional este importantă cunoașterea acestor spații. Variaţiile lor cantitative indică de cele mai multe ori condiții severe. Aceste sectoare de apă sunt în contact permanentîntre ele și cu mediul extern, astfel volumul și compoziția lor este în continuă schimbare. Ve Celulele comunică între ele prin intermediul lichidului tisular, fiecare celulă fiind înconjurată de acest lichid. Comunicarea între spațiul intracelular și cel interstițial se realizează prin membrana celulară. Cu toate că spațiile intracelulare nu © comunică în mod direct între ele, compoziția spațiului intracelular este în mare măsură aceeași în cazul diferitelor celule, tipuri de celule, și chiar specii. Între majoritatea celulelor și sânge nu există comunicare directă, astfel acestea comunică între ele, respectiv cu sângele prin intermediul lichidului tisular. Prin pereții capilaleror lichidul tisular este în contact permanent cu sângele. Din această cauză, compoziția plasmei și a lichidului tisular este în mare măsură asemănătoare, cu excepția conținutului de proteine. Spațiul transcelular este, de asemenea, în contact direct cu lichidul tisular. i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Ve ©  Procese de schimb Pentru buna funcționare a celulelor este nevoie de un mediu constant, adică prezența nutrienților necesari, respectiv eliminarea produşilor metabolici reziduali. Acest lucru se poate realiza doar prin menținerea schimbului constant între diferitele compartimente de apă, respectiv în interiorul fiecărui spațiu. Mișcarea substanțelor se realizează prin două modalități: în sistemul circulator ajungând de la capilare la celule prin intermediul lichidului tisular. i Prin modalitățile de mai sus lichidele extracelulare se amestecă permanent între ele, gy astfel compoziția lor este în general constantă în tot organismul. n, cru Transportul de substanțe prin membrana celulară ilá Diferitele substanțe pot traversa membrana celulară prin două mecanisme: transport pasiv sau activ. bá lu Transportul pasiv se bazează pe procesul de difuziune. Substanțele Sz liposolubile (moleculele apolare) difuzează liber prin bi‐stratul lipidic. Substanțele solubile în apă (moleculele polare, ionii) traversează membrana celulară doar în prezența unor proteine specifice din membrana celulară: canale ionice pentru ioni, Or de respectiv așa numitele carrieri pentru molecule, şi în acest ultim caz vorbim de difuziune facilitată. Semnificativ mai puține substanțe sunt transportate prin carrieri, decât prin intermediul canalelor ionice, de calciu spre exemplu, deoarece în timpul transportului molecular proteina transportoare se leagă cu legături chimice slabe de substanța transportată și mai suferă și modificări conformaționale. tz, ne Transportul activ implică utilizare de energie. Energia necesară poate proveni din degradarea ATP‐ului (transport activ primar) sau proteinele transportoare se pot folosi de diferența de concentrație ionică deja existentă (în general vorbim de Me rsiu concentrația sodiului), acesta fiind transportul activ secundar. Pompele ionice și anumite proteine carrier (simport și antiport) sunt implicate în transportul activ. Transportul moleculelor mai voluminoase sau a cantităților mai mari de substanțe se întâmplă prin endocitoză și exocitoză.. În cazul endocitozei membrana celulară înconjoară treptat o moleculă sau o celulă mai voluminoasă (bacterie, parazit unicelular, celulă moartă – fagocitoză) sau o picătură de lichid interstițial (pinocitoză), Ve pentru ca apoi s‐o încapsuleze. Veziculele endocitotice se unesc cu lizozomi, conținutul lor se degradează și substanțele astfel rezultate se utilizează înăuntrul celulei. În timpul exocitozei se eliberează substanțele sintetizate în celulă, conținute © în vezicule secretoare, prin fuziunea membranei veziculare cu membrana celulară și deschiderea către exterior. Difuziunea Particulele de materie se află în mișcare continuă. Moleculele și ionii din substanțele în stare lichidă se deplasează, se ciocnesc între ele și astfel își schimbă viteza și direcția de deplasare. Aceste mișcări întâmplătoare (random) se numesc mișcări termice, deoarece intensitatea acestora crește odată cu temperatura și încetează i doar când se ajunge la 0 grade absolut (0 Kelvin). gy Difuziunea este definită ca amestecarea moleculelor în urma mișcării termice a acestora (Figura 9). Fiind un proces pasiv, difuzia nu necesită transfer de energie. n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Figura 9. Difuziunea. Compartimentul stâng al recipientului din imagine este umplut Me rsiu cu apă, în timp ce compartimentul din partea dreaptă se umple cu soluție de glucoză 10% (linia albastră). Peretele despărțitor dintre cele două compartimente se îndepărtează în momentul t0. În timp, diferența de concentrație dintre cele două părți scade și procesul de îndreaptă în direcția egalizării (linia roșie). Diferența de concentrație raportată la o unitate de distanță (Δc/Δx) se numește gradient de Ve concentrație. (c – concentrație, x – distanță, t0 – începutul experimentului, t1 – un moment ulterior) © Schimbul prin difuziune între două soluții diferite este caracterizat de viteza de migrare moleculară (exprimată în mol/s), care depinde de mai mulți factori. Viteza de migrare este mai mare: în apropierea interfeței dintre cele două soluții, aici concentrația se schimbă rapid, iar la distanțe mai mari se modifică mai lent cu cât diferența de concentrație este mai mare în cazul unei suprafețe de schimb mai mari. Această relație este descrisă de legea lui Fick: Δc J = −D ⋅ A ⋅ , unde Δx i gy J înseamnă viteza de difuzie, A înseamnă suprafața de schimb, n, cru Δc înseamnă diferența de concentrație, Δx înseamnă distanța, ilá Δc/Δx înseamnă gradientul de concentrație, D înseamnă coeficientul de difuzie, care depinde de natura solventului și a solvitului, bá lu Sz iar semnul – indică scăderea concentrației din cauza migrării substanței. Deoarece din cauza migrării moleculare gradientul de concentrație va scădea, scade în timp și viteza de difuzie. Astfel, egalizarea totală între cele două soluții este Or de posibilă în teorie, dar numai într‐un timp foarte lung. În organism există mai multe locuri unde are loc un schimb intens prin solvitului, de ex. prin peretele alveolo‐capilar, prin peretele tubului digestiv, prin membrana celulară a eritrocitelor. În aceste locuri suprafața de schimb și diferența de concentrație este mare, iar distanța de difuzie este mică, toate acestea cu scopul tz, ne creșterii eficienței procesului de difuziune. Distanța la care poate ajunge o anumită substanță prin difuziune poate fi calculată cu ajutorul relației descrise de către Einstein: 2 Δ = 2 ∙ D ∙ t, unde Me rsiu Δ este distanța medie parcursă de molecule într‐o anumită direcție, D este coeficientul de difuzie, t este timpul Ve Tabelul 2. Relația dintre distanța medie de difuziune și timpul necesar pentru difuziune, referitor la oxigen, în mediul intern al organismului. Distanță Timp ©  1 µm 0.5 ms 10 µm 50 ms 100 µm 5000 ms = 5 s 1 mm 500 s = 8.3 min 1 cm 14.3 h Dat fiind faptul că în mediul apos al organismului o moleculă mică (O2 sau glucoză) parcurge o distanță de 1 µm în 0.5 ms, difuzia este eficientă la o distanță de aprox. 100 µm, adică celulele aflate sub această distanță pot fi hrănite eficient prin difuzie (Tabelul 2). i gy Osmoza n, cru ilá Cantități semnificative de apă trec prin membrana celulară (prin aquaporine, nu prin proteine specifice sau alți pori membranari), însă în condiții normale cantitatea de apă care părăsește celula, respectiv intră în celulă este în echilibru, astfel volumul celulei bá lu rămâne constant. În anumite condiții, concentrația apei poate diferi între cele două Sz părți ale membranei şi în astfel de situații există o mișcare netă de apă într‐o anumită direcție. Fluxul de apă printr‐o membrană datorat gradientului de concentrație a apei se numește osmoză. Or de Osmoza înseamnă de fapt difuziune printr‐o membrană semipermeabilă. O membrană semipermeabilă este o membrană care (prin proteine transmembranare) permite trecerea moleculelor de solvent (în organismul uman acesta însemnând apa), însă rămâne impermeabilă pentru substanțele dizolvate. Când vorbim de osmoză, tz, ne vorbim întotdeauna de două soluții separate printr‐o membrană (Figura 10). Pentru că nici în acest caz sistemul nu necesită utilizare de energie, osmoza este de asemenea un proces pasiv. Dat fiind faptul că difuziune de solvit nu traversează membrana, niciodată nu Me rsiu se poate ajunge la echilibrare completă. Migrarea moleculelor de solvent produce o diferență de presiune care împiedică migrarea ulterioară a moleculelor; presiunea care împiedică migrarea ulterioară a moleculelor de solvent este de fapt presiunea osmotică a soluției respective (Figura 10). Presiunea osmotică este definită prin legea lui van’t Hoff: Posm = i ∙ R ∙ T ∙ c, unde Ve i înseamnă numărul particulelor rezultate din disocierea unei molecule de solvit R este constanta universală a gazului ©  T este temperatura absolută (K) c este concentrația molară În conformitate cu legea lui van’t Hoff, presiunea osmotică a unei anumite soluții depinde numai de numărul de particule al substanței dizolvate, și nu de mărimea atomică/moleculară sau de caracteristicile chimice sau alte proprietăți ale particulelor. De asemenea, scăderea punctului de îngheț caracteristic pentru o anumită soluţie depinde doar de numărul de particule, asta putând fi utilizat în calcularea presiunii osmotice (în cazul soluțiilor care conțin mai mulți solviţi). i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de Figura 10. Osmoza. Partea dreaptă a tubului conține apă, iar partea stângă este umplută cu soluție de glucoză. Membrana care separă cele două soluții este tz, ne permeabilă pentru moleculele de apă și impermeabilă pentru moleculele de glucoză. Conform legilor difuziunii, moleculele de apă migrează dinspre locul cu concentrație mai ridicată a lor (apă) în direcția concentrației mai scăzute a moleculelor de apă (soluția de glucoză), producând ‐o mișcare netă de apă din Me rsiu dreapta spre stânga. Din acest motiv, nivelul lichidian pe partea stângă începe să crească și pe partea dreaptă va scădea. Diferența de nivel între cele două părți a tubului creează o diferență de presiune între cele două părți ale membranei. Pe baza legii gazului R ∙ T = 22.4, astfel posm= 22.4 ∙ i ∙ c. Produsul multiplicării Ve numărului de particule provenite din disociația unei singure molecule și a concentrației molare se numește concentrație osmotică, care este măsurată în Osmol (Osm). Cosm = i ∙ c ©  Dacă vorbim de osmoză, vorbim automat de două soluții; când concentrația osmotică (și presiunea osmotică) a acestora este egală, vorbim de izoosmolaritate. În cazul în care osmolaritatea celor două soluții diferă, la soluția mai concentrată ne referim ca fiind hiperosmolară, iar cea cu concentrație mai mică este hipoosmolară. În practica clinică se folosește mai degrabă conceptul de tonicitate în locul osmolarității (soluții izotone, hipertone, hipotone). Tonicitatea şi osmolaritatea sunt concepte aproape identice, cu o singură excepție: când vorbim de tonicitate, luăm în considerare doar substanțele dizolvate (solviţii) care nu trec prin membrană, în timp ce în cazul osmolarității ne referim la toţi solviţii. i În medicină și în fiziologia umană de obicei comparăm soluțiile cu mediul gy intern al organismului. În acest sens, o soluție este numită izotonică fără alte specificații, dacă osmolaritatea ei este identică cu osmolaritatea plasmei. O astfel de n, cru soluție ar fi soluția salină fiziologică, obținută prin dizolvarea a 9 g de NaCl în 1 L de ilá apă. Concentrația soluției astfel obținute este de 0.9g/100 ml sau 0.154 mol/L. Presiunea osmotică a soluției saline fiziologice poate fi calculată cu ajutorul formulei van’t Hoff: bá lu Posm = (22.4 ∙ i ∙ c = 22.4 ∙ 2 ∙ 0.154) atm = 6.8992 atm Sz Aceasta este, de asemenea, presiunea osmotică a plasmei sanguine. Dacă celulele din organism ajung într‐un mediu mai concentrat (hiperton), pierd apă și se micșorează. Într‐un mediu mai diluat, celulele preiau apă, se umflă și membrana lor se poate leza Or de (liză celulară). Soluțiile administrate în organism pe cale parenterală trebuie să fie de preferință izotonice. Soluțiile administrate intramuscular sau subcutan ar trebui să fie cât mai aproape de izoosmolaritate, pentru că soluțiile mai concentrate și mai ales, acele tz, ne mai diluate pot provoca cu ușurință leziuni celulare, iritații. Soluțiile injectate în fluxul sanguin (administrate pe cale intravenoasă) se amestecă în sânge, deci dacă sunt administrate în cantități mici, pot fi hipo‐ sau hiperosmolare. Me rsiu Soluțiile intravenoase (perfuziile) administrate în cantități mari pot fi: izoosmolare (izotonice) – în caz de pierdere de sânge, deshidratare, pierdere de lichide extracelulare , astfel de soluții sunt următoarele: o soluția salină 0.9% (soluția fiziologică) o soluția de glucoză 5% o soluția Ringer lactat Ve hipoosmolare (hipotonice) – în caz de deshidratare intracelulară (de ex. în cetoacidoză diabetică), astfel apa va intra în celule. O astfel de soluție este: ©  o soluția salină 0.45% hiperosmolare (hipertone) – cresc volumului plasmei sanguine și astfel va crește și volumul sângelui circulant. Astfel de soluții sunt următoarele: o soluția salină 3% o soluția de glucoză 10% Soluțiile perfuzabile care nu sunt izotonice se administrează în timpul resuscitării sau în terapia intensivă, întotdeauna sub supraveghere atentă! per os, peroral – administrat în organism pe calea gurii parenteral – ajuns în organism prin ocolirea tractului digestiv i gy Orice substanță care se acumulează în organism (într‐un n, cru sector/compartiment de apă), reține apa și astfel volumul apei şi al compartimentului va crește. Prin acest fapt se poate explica de exemplu apariția diurezei osmotice, când ilá o anumită substanță ajunge în urină în cantități mari, sau dezvoltarea diareei în malabsorbție. bá lu Sz Presiunea coloidosmotică Prin presiunea coloidosmotică (sau oncotică) înțelegem presiunea osmotică produsă de proteine (coloid = soluție proteică). Or de În peretele capilar există fenestrații microscopice prin care moleculele mici trec dar cele mari nu. Membrana bazală situată sub celulele endoteliale contribuie de asemena la funcția de filtru a peretelui capilar. Moleculele mici (cu masa moleculară mai mică de 10 kDa) traversează liber tz, ne peretele capilar. Astfel de molecule sunt moleculele materiilor anorganice și moleculele organice mici. Moleculele cu masă moleculară mare (peste 60 kDa) – printre altele proteinele plasmatice – nu penetrează deloc fenestrațiile peretelui capilar. Permeabilitatea capilară pentru moleculele de dimensiuni medii (10‐60 kDa) Me rsiu depinde de alți factori (de ex. de sarcina electrică a moleculei), dar există puține molecule de acest tip în plasma sanguină. În concluzie, din punctul de vedere al proteinelor peretele capilar se comportă ca o membrană semipermeabilă. Spațiul interstițial conține o cantitate relativ mică de proteine, 50 mg/dl. În condiții fiziologice, concentrația plasmatică a proteinelor este de 7‐8 g/dl, asta Ve însemnând un număr mic de particule, care produc o presiune osmotică relativ mică (25 mmHg), aceasta reprezentând presiunea coloidosmotică. Această presiune creează o mișcare a apei, atragând apa din spațiul interstițial în interiorul capilalelor. ©  La capătul arterial al capilalelor tensiunea arterială (presiunea hidrostatică) este de 30‐35 mmHg, la capătul venos este de 10‐15 mmHg și această diferență de presiune asigură fluxul de sânge în capilare. Presiunea hidrostatică împinge lichidul din capilare înspre afară / interstiţiu prin peretele capilar. La nivelul secțiunilor vasculare în care presiunea hidrostatică este mai mare decât presiunea coloidosmotică, lichidul părăsește patul capilar (filtrare), iar în secțiunile în care presiunea coloidosmotică depășește presiunea hidrostatică, lichidul intră din interstițiu în capilare (reabsorbţie) (Figura 11). În condiții fiziologice, filtrarea şi reabsorbţia sunt în echilibru (la această stare de echilibru contribuie și circulația limfatică, care drenează din interstițiu o parte din i gy lichidul filtrat). În cazul creșterii filtrării, o cantitate mai mare de lichid ajunge în interstițiu, depășind cantitatea reabsorbită, iar asta are ca şi consecinţă apariția n, cru edemelor. În cazul în care cantitatea de lichid reabsorbită este mai mare decât cantitatea filtrată, vorbim de deshidratare (exsicare). ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Figura 11. Modificări de presiune de‐a lungul capilarului. Presiunea hidrostatică scade în mod exponențial de‐a lungul vasului capilar (linia roșie). Presiunea coloidosmotică crește ușor la capătul arterial al capilarului (deoarece se filtrează lichid din capilar, crescând astfel concentrația proteinelor), apoi scade (linia albastră), pentru că din cauza reabsorbţiei scade concentrația de proteine din sânge. Zonele cuprinse între Ve cele două curbe sunt direct proporționale cu cantitatea de lichid filtrată, respectiv reabsorbită. © Modificările de presiune care influențează mișcarea apei prin peretele capilar pot duce la apariția edemelor: în cazul scăderii concentrației proteinelor plasmatice (edem hipoproteinemic), din cauza presiunii coloidosmotice scăzute crește filtrarea, respectiv scade reabsorbţia. Edemul apare mai întâi în țesutul conjunctiv lax. Cauza poate fi sinteza scăzută de proteine (înfometare, boli de ficat sau malabsorbție) sau pierderea de proteine (de ex. prin proteinurie). creșterea presiunii venoase – în mod generalizat, de ex. în insuficiență cardiacă, când edemul apare mai întâi la nivelul gleznelor sau localizat, în i gy cazul obstrucției venoase. Creșterea presiunii arteriale nu conduce în mod direct la apariția edemelor. n, cru Echilibrul acido‐bazic ilá pH‐ul unui mediu intern joacă un rol important în stabilitatea acestuia. pH‐ul poate varia doar între limite înguste, deoarece aciditatea/bazicitatea unui mediu intern bá lu Sz influențează ionizarea substanțelor și funcționarea sistemelor enzimatice, și prin urmare, toate procesele fiziologice. pH‐ul este determinat de concentrația ionilor de hidrogen din soluția respectivă. Or de O mică parte a moleculelor de apă se disociază spontan, astfel chiar și apa distilată conține concentrații mici (10‐7 mol/l) de ioni de hidrogen. H2O ↔ H+ + HO‐ În apa distilată, numărul de ioni de hidrogen și de ioni de hidroxil este identic, tz, ne astfel soluția are pH neutru. pH‐ul soluțiilor depinde de natura soluților. Unele substanțe dizolvate dau naștere unor soluții neutre, deoarece nu influențează concentrația ionilor de hidrogen. Compușii care într‐o soluție apoasă eliberează ioni de H+ (protoni), sunt Me rsiu considerați acizi. În cazul acizilor tari, toate moleculele (sau majoritatea moleculelor) disociază, astfel în soluție ajunge o cantitate mare de ioni de H+. În cazul acizilor slabi, majoritatea moleculelor nu disociază, astfel se eliberează puţini ioni de hidrogen. HCl → H+ + Cl‐ H2CO3 ↔ H+ + HCO3‐ Ve Substanțele alcaline (bazice) sunt capabile de legarea protonilor, astfel scăzând concentrația de ioni de hidrogen din soluție. NaOH ↔ Na+ + HO‐ HO‐ + H+ ↔ H2O ©  Concentrația protonilor poate varia semnificativ în diferitele soluții (altele decât mediul intern). Datorită diferențelor prea mari, în locul concentrației de ioni de hidrogen, pH‐ul unei soluții este exprimat mai degrabă folosind logaritmul negativ al acesteia: pH = ‐lg[H+] pH‐ul unei soluții neutre este egal cu 7, pH‐ul soluțiilor acide fiind mai scăzut, iar al celor alcaline (bazice) este mai mare. Concentrația de ioni de hidrogen care caracterizează mediul intern al organismului este de 40 nmol/l, care este echivalent cu un pH de 7.4. Concentrația de protoni poate varia doar între limite înguste, abaterea fiziologică putând fi doar de 3‐5 i gy nmol/l. Majoritatea metaboliților formați în timpul metabolismului fiziologic și n, cru funcționării organelor sunt de natură acidă. Aici menționăm CO2 produs în timpul metabolismului oxidativ, din care prin acțiunea anhidrazei carbonice se formează acid ilá carbonic, respectiv acizii ficși (acid fosforic, acid sulfuric etc.) care rezultă din degradarea proteinelor și grăsimilor. Există trei mecanisme care contribuie la menținerea pH‐ului organismului: diluția, bá lu Sz soluțiile tampon din organism și restabilirea echilibrului final de către plămâni, rinichi și alte organe. Or de Acizii și bazele care ajung sau se formează în organism, se distribuie prin intermediul sistemului circulator în întregul spațiu extracelular, însă datorită volumului acestuia pH‐ul nu se modifică semnificativ. Cu scopul menținerii echilibrului acido‐bazic, cu ajutorul soluțiilor tampon, organismul înlocuiește acizii tari cu acizi slabi mai puțin disociativi, care modifică într‐ tz, ne o măsură mai mică pH‐ul soluției. Soluțiile tampon minimalizează în câteva secunde modificarea pH‐ului. Soluțiile tampon nu modifică concentrația de ioni de hidrogen din organism, ci doar leagă/eliberează ioni de hidrogen. La echilibrul final se ajunge cu ajutorul mai multor organe și sisteme de Me rsiu organe. Sistemul respirator se poate adapta în numai câteva minute și în funcție de nevoi poate elimina mai mult sau mai puțin CO2. Pe parcursul a câteva ore, rinichiul se dovedește a fi cel mai eficient organ în excreția diferiților acizi sau baze. O soluție, care la adiția unei cantități limitate de acid sau bază nu își schimbă pH‐ ul în mod semnificativ, se numește soluție tampon. Soluțiile tampon transformă acizii Ve sau bazele tari, care disociază (aproape) complet, în acizi sau baze slabe, care disociază într‐o mai mică măsură. În soluția de 1 mmol/l a unui acid tare, disociat complet (de ex. HCl) concentrația ionilor de H+ este de 10‐3 mol/l, pH‐ul soluției fiind 3. Dintre moleculele acidului © carbonic (un acid slab) numai fiecare miime disociază, astfel în cazul soluției de H2CO3 cu o concentrație similară de 1 mmol/l, pH‐ul soluției va fi de 6. Amestecarea unui acid slab cu sarea formata de acesta cu o bază tare sau a unei baze slabe cu sarea formata de aceasta cu un acid tare duce la obținerea unei soluții tampon. pH‐ul (concentrația de ioni de H+ a) soluției tampon nu se schimbă în mod semnificativ la adăugarea unei cantități limitate de acid tare sau bază tare: CH3 – COOH + NaOH ↔ CH3 – COO‐Na+ + H2O CH3 – COO‐Na+ + HCl ↔ CH3 – COOH + NaCl În organism există mai multe sisteme tampon care asigură un pH constant, o parte dintre aceste sisteme se găsesc în sânge (sistemul bicarbonat, hemoglobina), i gy cealaltă parte intracelular (proteine, fosfați). Diferitele sisteme tampon din același compartiment de apă sunt echilibrate unul cu celălalt. n, cru Cel mai important sistem tampon din organism este tamponul bicarbonat, întrucât acesta este reglat atât de plămâni, cât și de rinichi, și pe deasupra acest ilá sistem permite compensarea. Acidul carbonic poate fi sintetizat în organism din dioxid de carbon și apă, respectiv se disociază în bicarbonat și ion de hidrogen. Ambele sunt reacții chimice bá lu Sz echilibrate: H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ HCO3‐ + H+ Formarea de acid carbonic din dioxid de carbon este un proces lent, catalizat de anhidraza carbonică (AC) în anumite țesuturi (de ex. în eritrocite). Această enzimă Or de accelerează reacția chimică, însă nu influențează atingerea stării de echilibru. Aplicând legea efectului de masă reacției de disociere de mai sus, ajungem la ecuația Henderson‐Hasselbalch, cu ajutorul căreia se poate calcula pH‐ul organismului: tz, ne pH = pk + lg , unde pk este logaritmul negativ al constantei de disociere (k) a acidului carbonic Me rsiu [HCO3‐] este concentrația de bicarbonat pCO2 este presiunea parțială a dioxidului de carbon în sângele arterial a este constanta de difuzibilitate a CO2 Din ecuația Henderson‐Hasselbalch reiese că pH‐ul depinde doar de raportul dintre [HCO3‐]/pCO2(ceilalți factori din formulă sunt constanți). Datorit acestui fapt, Ve variațiile de pH pot fi compensate. Dacă raportul [HCO3‐]/pCO2 este normal, pH‐ul va fi în intervalul normal, indiferent de valoarea celorlalți parametri. Parametrii necesari pentru stabilirea echilibrului acido‐bazic sunt determinaţi din probă de sânge arterial, cel mai frecvent prin metoda Astrup. Unii dintre parametrii © sunt determinați în mod direct, iar alții folosind formule sau nomograme. Parametrii cei mai importanți: pH – valoarea acidității actuale, valoarea lui normală fiind între 7.35‐7.45; scade în acidoză, și crește în alcaloză pCO2 – caracteristic pentru funcția respiratorie, valoarea ei depinde de respirație, în condiții normale valoarea este între 40‐44 mmHg [HCO3‐]st – bicarbonatul standard, caracterizează latura metabolică a reglării, valoarea lui fiind între 22‐29 mEq/L BB (Buffer Base) – bază tampon, suma concentrațiilor bazelor din sânge care sunt capabile de legarea tuturor H+, valoarea parametrului depinde i gy mai ales de cantitatea de bicarbonat și hemoglobină, în condiții normale având a valoare de 46 mmol/l n, cru BE (Base Excess) – exces de bază, indică aceea cantitate de acid sau de bază care este necesară pentru restabilirea echilibrului acido‐bazic în 1 ilá litru de lichid extracelular, valoarea normală fiind de +/‐ 2 mmol/l Caracterizarea tulburărilor echilibrului acido‐bazic: bá lu Sz Vorbim de un dezechilibru acido‐bazic, când în organism se acumulează acizi sau baze, sau dimpotrivă, din organism se pierde o anumită cantitate de acizi sau baze. Or de Acumularea de acizi sau pierderea de baze determină acidoză, în acest caz pH‐ul de obicei scade (acidemie). Acumularea de baze sau pierderea de acizi determină alcaloză, iar în cazul creșterii pH‐ului vorbim de alcalemie. Conform grupării etiologice, tulburările de echilibru acido‐bazic pot fi împărțite pe dezechilibre de origine respiratorie, respectiv metabolică. În cazul tz, ne tulburării de origine respiratorie, sunt evidente în primul rând schimbările de pCO2, acest parametru fiind în echilibru cu concentrația acidului carbonic din sânge. O creștere de pCO2 indică retenția de CO2, prin urmare, cantitatea acidului carbonic crește, iar pH‐ul scade. Cauza scăderii pCO2 este eliminarea crescută de CO2 şi din Me rsiu această cauză scade cantitatea acidului carbonic și pH‐ul va crește. În cazul unei tulburări de origine metabolică se modifică în primul rând valoarea excesului de baze (BE). Excesul de baze crescut determină alcaloză, iar scăderea excesului de baze (deficit de bază, BE negativ) duce la acidoză. Tulburările echilibrului acido‐bazic pot fi necompensate, parțial compensate Ve sau compensate în totalitate. În cazul compensării, tulburarea primară, inițială este compensată de către organism printr‐un proces opus. Dacă în urma compensării pH‐ ul revine în intervalul normal, vorbim de compensare totală, dacă pH‐ul rămâne © modificat, este vorba de o compensare parțială. Prin compensare, raportul dintre [HCO3‐]/pCO2 începe să se apropie de valoarea normală. Există noțiunea de acidoză/alcaloză mixtă, când ambele axe de reglare se modifică patologic în aceeași direcție. i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Ve ©  FIZIOLOGIA SÂNGELUI O consecință a apariției organismelor multicelulare, și a dimensiunii celulare crescute, respectiv a diferențierii celulare este că nu toate celulele pot fi în contact direct între ele, respectiv cu mediul exterior. Iar pentru menținerea echilibrului dinamic necesar pentru funcționarea celulară nu mai este suficient schimbul doar cu mediul din imediata apropiere a celulelor. Soluția o reprezintă un sistem de transport intern format din inimă și sistemul vascular, respectiv țesutul lichid (sângele) conținut în sistemul de transport, care facilitează comunicarea între diferitele celule specializate ale organismului. i Circulația sângelui în organism este asigurată de forța de pompare a inimii. La gy nivelul capilarelor sângele intră în contact direct cu stratul subțire de lichid interstițial care înconjoară celulele. Pe măsură ce sângele curge prin capilare, compoziția lui se n, cru modifică prin schimburile sale cu lichidul interstițial (are loc schimbul de oxigen, ilá dioxid de carbon, nutrienți, substanțe reziduale). Acest schimb continuu asigură de fapt un mediu intern constant, ceea ce este baza homeostazei. Rolul sângelui este: transportul: sângele transportă o serie de substanțe, contribuind astfel la bá lu Sz următoarele procese: o respirație – transportul de oxigen și dioxid de carbon între țesuturi și plămâni Or de o nutriție – transportul de nutrienți între tractul digestiv și țesuturi, o excreție ‐ transportul reziduurilor la organele excretoare întreținerea echilibrului hidroelectrolitic și acido‐bazic – prin schimbul constant cu lichidul tisular, reglarea unor funcții – prin transportul hormonilor, tz, ne apărarea împotriva infecțiilor – prin acțiunea leucocitelor, protecție împotriva leziunilor – prin apărare locală (inflamație) și coagulare, termoreglarea – asigură mișcarea termică necesară pentru pierderea, după Me rsiu caz, a unei cantități mai mici sau mai mari de căldură prin tegumente. Ve©  Compoziția sângelui Pentru a determina compoziția sângelui, acesta trebuie tratat cu un anticoagulant. Ulterior, prin centrifugarea sângelui, se separă cele două componente principale: supernatantul care e plasma sanguină, respectiv elementele figurate (eritrocitele, leucocitele și trombocitele), care rămân pe fundul eprubetei (Figura 12). i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de Figura 12. Determinarea compoziției sângelui Procentul volumului elementelor figurate din volumul sângelui în care acestea tz, ne se găsesc se numește hematocrit, a cărui valoare normală este de 45% la bărbați și 42% la femei. Dintre elementele figurate 99% sunt eritrocite, prin urmare, anemia scăderea numărului și/sau a volumului lor, cum se întâmplă în multe anemii, Me rsiu determină scăderea hematocritului. Plasma sanguină conține multe substanțe organice și anorganice hidrosolubile, respectiv macromolecule suspendate. Marea majoritate a substanțelor suspendate sunt proteine, de ex. factori de coagulare. Dat fiind faptul că plasma conține factori de coagulare, are capacitatea de a se coagula. Plasmă sanguină se poate obține doar prin scoaterea elementelor figurate din Ve sângele anticoagulat. Dacă sângele coagulează, factorii de coagulare se folosesc din plasmă. În timpul coagulării se formează cheaguri, din care se secretă un lichid. Acest © lichid este de fapt serul sanguin, care are o compoziție similară cu cea a plasmei, însă nu mai conține factori de coagulare. Proteinele plasmatice Plasma sanguină conține sute de tipuri de proteine, într‐o concentrație de 7‐8 g/dl. Funcțiile și dimensiunile acestor proteine sunt extrem de variate (dar toate au o greutate moleculară mai mare de 60 kDa). Majoritatea proteinelor au structură globulară, dar există și proteine fibrilare, cum ar fi fibrinogenul. Proteinele mai dețin si proprietatea amfoterică specifică aminoacizilor. i gy amfoter: reacționează ca acid în prezența unei baze, și ca bază în prezența unui acid n, cru Datorită naturii lor amfoterice, într‐o soluție apoasă aminoacizii și proteinele pot neutraliza o cantitate mică de acid sau de bază, formând de fapt o soluție tampon. ilá bá lu Sz Or de Figura 13. Structura zwitterionică și efectul tampon al aminoacizilor. Astfel, în funcție de condițiile existente proteinele plasmatice pot lega sau pot elibera ioni de hidrogen, contribuind în acest mod la menținerea echilibrului acido‐ tz, ne bazic (Figura 13). Proteinele globulare pot fi împărțite în două categorii: majoritatea sunt molecule mici (60‐70 kDa), albuminele, iar o parte din ele sunt molecule mai mari (100‐1000 kDa, în general de 5‐6 ori mai mari, decât albuminele), acestea fiind Me rsiu globulinele. Cantitatea totală de proteine în plasmă este de aproximativ 8 g/dl, din care albuminele aproximativ 5 g/dl, iar globulinele 3 g/dl. Astfel, raportul dintre masa albuminelor și a globulinelor este mai mare decât 1: = >1 Ve Dacă exprimăm raportul din punct de vedere al numărului de particule (în cazul în care masa moleculară a globulinelor este în general de 6 ori mai mare decât a albuminelor) acesta devine: ©  = = = , deci numărul de molecule de albumină este de 10 ori mai mare decât numărul globulinelor. Cunoscând faptul că presiunea ozmotică depinde în primul rând de numărul de particule, putem enunța că în menținerea presiunii coloidosmotice albuminele joacă cel mai mare rol. În cazul creșterii permeabilității peretelui capilar (de ex. în inflamații), albuminele pot ajunge în interstițiu, crescând astfel rata filtrării și ducând la apariția edemelor. Separarea proteinelor plasmatice în funcție de tipul lor se realizează cu i ajutorul electroforezei (Figura 14). gy n, cru electroforeza: migrarea unor particule încărcate electric într‐un câmp electric ilá Proteinele plasmatice ionizează în condițiile date de pH‐ul alcalin al organismului: se comportă ca acizi, eliberează ioni de H+, astfel încât vor fi încărcate negativ. Ionizarea are loc pe suprafața moleculei, astfel încărcătura proteinelor bá lu ionizate este direct proporțională cu suprafața lor, așa cum există relație de Sz proporționalitate directă și între masa și volumul lor. În raport cu masa lor, suprafața moleculelor mici este mai mare, implicit și încărcarea lor este mai mare în raport cu masa. Prin urmare, într‐un câmp electric moleculele mici migrează cu o viteză mai Or de mare și se sedimentează prin gravitație mai lent decât moleculele mari. tz, ne Me rsiu Figura 14. Electroforeza proteinelor plasmatice. Proteinele serice sunt suspendate într‐o soluție izotonică. pH‐ul soluției este 8.4, de aceea proteinele disociază și devin acide. Aplicăm tensiune electrică pe circuit, iar după o anumită Ve perioadă de timp uscăm și colorăm discul de probă. ©  În timpul electroforezei, proteinele migrează pe benzi separate, formând astfel 5 fracțiuni: albumine, α1, α2, β și γ globuline. Raportul dintre sarcina electrică/masa moleculară a proteinelor din aceeași fracțiune este similar, însă asta nu înseamnă că există și similarități privind structura chimică și funcția acestora. Rolul proteinelor plasmatice este: transportul: moleculele mici, care de altfel ar părăsi patul vascular, au nevoie de transportare, la fel și moleculele liposolubile. Grăsimile și proteinele formează o suspensie solubilă, acestea fiind lipoproteinele. Moleculele mici legate de proteine nu sunt capabile să intre în celule și să participe astfel în i gy metabolismul celular. Acest fenomen este important mai ales în cazul unor medicamente, deoarece pentru ca efectul lor să apară datorită moleculelor n, cru de medicament care sunt libere în plasmă, este nevoie mai întâi de multe molecule de medicament care sa producă saturarea tuturor proteinelor care ilá pot să le lege. Unele substanțe îndepărtează alte substanțe de pe proteina de transport, activându‐le din punct de vedere biologic și introducându‐le în țesuturi. Albuminele transportă acizi grași, vitamine, anumiți ioni, bá lu Sz medicamente, încetinind astfel excreția lor prin rinichi. Unele globuline sunt de fapt proteine de transport specifice: o transferina – transportă fier o ceruloplasmina – transportă cupru Or de o hemopexina – transportă hem o haptoglobina – transportă hemoglobină o transcortina – transportă hormoni glucocorticoizi; formarea de depozite proteice – în caz de nevoie, proteinele plasmatice se tz, ne degradează rapid, iar aminoacizii pot contribui la formarea proteinelor tisulare în stările cu deficit de proteine (în înfometare, malabsorbție); coagularea sângelui; apărarea imună: anticorpii sau imunoglobulinele fac parte din fracția γ Me rsiu globulinelor; sistemele de cascadă din plasmă (complement, sistemul kinină) ajută la activarea sistemului imunitar și răspunsul inflamator în sistemul circulator; menținerea echilibrului acido‐bazic: proteinele plasmatice formează de fapt un sistem tampon; Ve controlul distribuției lichidului extracelular în afara și înăuntrul vaselor de sânge prin presiunea coloidosmotică. ©  Elementele figurate din sânge Elementele figurate din sânge sunt reprezentate de eritrocite, leucocite și trombocite. 99% din cantitatea totală este determinată de cantitatea globulelor roșii. Celulele sanguine se formează în măduva ososasă roșie, iar unele linii celulare își continuă maturizarea în afara măduvei ososase. Măduva ososasă roșie funcționează ca un organ cu o greutate totală de 1500 g. Măduva este localizată în osul spongios (stern, pelvis, coaste, vertebre), respectiv în epifizele spongioase ale unor oase tubulare. Grinzile ososase sunt formate din osteoblaste (celulele i care construiesc osul). Vasele de sânge dintre grinzile osoase se dilată și formează gy sinusoide (cavități), iar celulele endoteliale care căptușesc aceste sinusoide nu se ating una de cealaltă, astfel celulele formate prin hematopoează pot ajunge fără n, cru vreun obstacol deosebit în vasculatură, iar de acolo înapoi în măduvă. Între ilá osteoblaste și sinusoide sunt situate celulele hematopoetice, respectiv alte tipuri de celule stem și celule conjunctive. Celulele stem sunt celule nediferențiate care încă dețin capacitatea divizării bá lu nelimitate. În timpul divizării, celulele stem pot forma celule stem noi (prin auto‐ Sz reînnoire) sau se pot angaja în direcția unei linii de dezvoltare. Formarea elementelor figurate se întâmplă prin multiple diviziuni celulare, în timpul cărora celulele stem se transformă mai întâi în blaști (forme celulare mai puțin Or de diferențiate, vechi), apoi în celule mature. În caz de suspiciune de anumite boli poate fi necesară eșantionarea măduvei osoase. Acest lucru poate fi realizat prin biopsiere (când se recoltează o probă din osul spongios) sau prin aspirație. În cazul aspirației, măduva osoasă este extrasă tz, ne într‐o seringă printr‐un ac. Proba astfel recoltată este supusă examinării microscopice și imunologice. Me rsiu Procedeul aplicat în vindecarea anumitor boli ale sistemului hematopoetic (insuficiența medulară totală, anumite anomalii genetice ale celulelor sanguine, imunodeficiențe, leucemii) este transplantul de măduvă osoasă. După eradicarea celulelor hematopoetice ale pacientului, celulele stem prelevate de la un donator compatibil sunt injectate în circulația pacientului, care ulterior colonizează măduva. După un transplant de succes, se regenerează toate liniile celulare Ve provenite din măduva osoasă. ©  ERITROCITELE Globulele roșii reprezină majoritatea elementelor figurate din sânge. Sunt celule înalt diferențiate, specializate în transportul gazelor. Din cauza diferențierii (specializării) eritrocitele pierd câteva caracteristici celulare: eritrocitele nu dețin nucleu, astfel nici nu se divid și nu sintetizează proteine. Au o limită de viață de aproximativ 120 de zile. Stocul de hemoglobină al eritrocitelor se dezvoltă înainte de maturarea completă a celulelor. Reproducerea și diviziunea celulară este posibilă numai prin preformele care încă dețin nucleu (Figura 15). Pe parcursul maturării eritrocitelor se acumulează treptat hemoglobină intracitoplasmatic, i gy ARN‐ul dispare, nucleul degenerează și într‐un final este expulzat din celulă, organitele celulare se descompun și astfel scade dimensiunea eritrocitară. n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Ve Figura 15. Formarea eritrocitelor. © În sângele periferic sunt prezente doar formele mature ale eritrocitelor, cu excepția a 1% din ele care sunt reticulocite (10‰). Citoplasma reticulocitelor încă mai conține ribozomi conectați la ARN (substantia reticulofilamentosa). Creșterea numărului de reticulocite se numește reticulocitoză, care se datorează creșterii producției de hematii, de exemplu în tratamentul anemiei. i gy n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Ve©  Reglarea producției de eritrocite Numărul de eritrocite este determinat de: necesarul de oxigen al organismului și aportul de oxigen (presiunea parțială a oxigenului în aer). presiunea parțială a unui gaz într‐un amestec de gaze: valoarea presiunii gazului respectiv din presiunea totală a amestecului presiunea parțială a unui gaz dizolvat într‐un lichid: presiunea parțială a gazului i gy respectiv din faza gazoasă cu care este în echilibru soluția în faza gazului de echilibru este identică cu presiunea parțială a gazului n, cru Organismul se adaptează la cererea crescută de oxigen prin creșterea ilá numărului de respirații, respectiv prin creșterea numărului de eritrocite (mobilizarea eritrocitelor din depozitele de sânge funcționale, creșterea debitului cardiac și creșterea formării de globule roșii). bá lu Sz Scăderea capacității de transport a oxigenului este detectată de rinichi, care în caz de hipoxie (oxigenarea insuficientă a sângelui) produce eritropoetină. (Figura 16). Eritropoetina este o moleculă de natură hormonală, care stimulează producția de eritrocite în măduva osoasă. Or de tz, ne Me rsiu Figura 16. Reglarea numărului de eritrocite prin feedback negativ. Numărul de eritrocite determină cantitatea de oxigen (pO2 – presiunea parțială a oxigenului) din sânge și țesuturi. Scăderea aportului de oxigen în rinichi stimulează producția de Ve eritropoetină, care ulterior stimulează producția eritrocitară. Pentru producția de globule roșii sunt necesare anumite condiții, iar procesul este influențat de numeroși factori (vezi mai jos). © Cea mai mare parte a eritropoetinei sintetizate în organism este produsă în rinichi. În caz de afectare severă a rinichiului (insuficiență renală) producția de eritropoetină poate scădea astfel încât cantitatea ei să nu mai fie suficientă pentru menținerea producției normale de eritrocite și se dezvoltă anemia. Eritropoetina accelerează maturarea eritrocitelor, astfel în câteva zile va crește numărul globulelor roșii în circulație și individul se adaptează mai bine la activitatea fizică crescută. Eritropoetina se utilizează în mod ilegal pentru îmbunătățirea performanței la sportivi. Producția de eritrocite este influențată și de alți factori: i gy este stimulată de efort fizic și de efecte simpatice, stimulată de hormonii sexuali, n, cru stimulată de hormonul de creștere, inhibată de hormonii steroizi (glucocorticoizi). ilá Producția de eritrocite necesită buna funcționare a măduvei osoase și variate substanțe nutritive ingerate prin dietă: fier, bá lu Sz vitamina B12, acid folic, proteine, Or de în lipsa acestora, producția de globule roșii devine insuficentă. tz, ne Me rsiu Ve©  Forma eritrocitelor Eritrocitele arată ca un disc scobit pe ambele fețe, adică sunt, de formă biconcavă (Figura 17). i gy n, cru ilá Figura 17. Forma și dimensiunile generale ale eritrocitelor. bá lu Sz În cazul în care diametrul mediu al eritrocitelor este de 7.5 µm, vorbim de normocitoză. În alte situații: diametru mai mare: macrocitoză, diametru mai mic: microcitoză, Or de diametre inegale, cu o medie normală: anizocitoză. Cu toate că volumul eritrocitar este mic, forma lor specială asigură o suprafață de schimb mare, astfel distanța de difuzie va fi mică, iar schimbul de gaze foarte eficient. De asemena, datorită formei speciale, chiar dacă eritrocitele sunt presate împreună în tz, ne circulație, o mică cantitate de plasmă va ajunge între concavitățile a două eritrocite și astfel difuzia, respectiv schimbul de gaze nu se opresc. Pe lângă acestea, eritrocitele sunt flexibile, de exemplu, la trecerea printr‐un capilar cu diametrul mai restrâns decât diametrul lor, se pliază și apoi la ieșirea din capilar își recapătă forma inițială. Me rsiu Forma normală este condiția de bază a funcției normale, astfel formele diferite pot fi considerate patologice: sferocitoză: eritrocite sferice, ovalocitoză: eritrocite ovalare, drepanocitoză: eritrocite în formă de seceră (în anemia cu celule în Ve seceră), poikilocitoză: eritrocite de diverse forme. ©  Cu toate că eritrocitele nu conțin nucleu și nu sunt capabile să sintetizeze proteine, se găsesc o varietate de proteine în citoplasma globulelor roșii, respectiv legate de membrana lor celulară. Astfel de proteine sunt: hemoglobina, enzime care protejează hemoglobina de oxidare, enzime necesare pentru producția de energie, o enzimă numită anhidrază carbonică (AC), proteine de membrană, proteine structurale. i gy Reducerea conținutului de hemoglobină din sânge se numește anemie. Aceasta poate fi cauzată de scăderea numărului de hematii circulante sau de scăderea concentrației n, cru de hemoglobină în hematii. Principalele cauze ale anemiilor sunt următoarele: producție insuficientă de eritrocite – în insuficiență medulară sau în lipsa ilá nutrienților necesari pentru producție liza eritrocitelor circulante (hemoliză) – în boli autoimune, infecții, intoxicații hemoragii bá lu Sz Anemiile dezvoltate din motive diferie pot fi diferențiate pe baza parametrilor de laborator discutați mai jos. Creșterea numărului de eritrocite se numește policitemie sau eritrocitoză. Or de Cauzele acesteia pot fi anomalii ale măduvei osoase sau sinteza crescută de eritropoetină în hipoxie (de exemplu în boli pulmonare sau în zone cu altitudini crescute). Parametrii relevanți privind mărimea, numărul, respectiv conținutul de hemoglobină tz, ne (important în privința funcției) a eritrocitelor: numărul eritrocitelor: o bărbați: 4.7 – 5.2 milioane/mm3 o femei: 4.2 – 4.7 milioane/mm3 Me rsiu o nou‐născuți: 5.5 – 6 milioane/mm3 hematocrit (Hct): o bărbați: 45% o femei: 42% concentrația de hemoglobină: Ve o bărbați: 15 ‐17 g/dl o femei: 13.5 – 14.5 g/dl o nou‐născuți: 17 – 20 g/dl ©  MCV (mean corpuscular volume): caracterizează dimensiunea medie a eritrocitelor: MCV = = 80‐100 fl MCH (mean corpuscular hemoglobin): cantitatea medie de hemoglobină eritrocitară: MCH = =27 ‐ 31 pg/celulă MCHC (mean corpuscular hemoglobin concentration): media concentrațiilor de hemoglobină din eritrocite: i gy MCHC = =32 ‐ 36 g/dl n, cru ilá bá lu Sz Or de tz, ne Me rsiu Ve©  Hemoglobina Hemoglobina reprezintă aproximativ o treime din masa eritrocitară. Hemoglobina este o proteină de 64.5 kDa, concentrația sa medie în volumul total de sânge fiind de 16 g/dl la bărbați și 14 g/dl la femei. Principala caracteristică a hemoglobinei este capacitatea sa de legare a moleculelor de oxigen. După legarea oxigenului, culoarea hemoglobinei devine roșie (în sângele arterial), iar fără oxigen este albastră (în sângele venos). În cazul în care sângele conține o cantitate mare de hemoglobină deoxigenată, apare i gy o colorație albăstruie la nivelul mucoaselor și a tegumentului, care se numește cianoză. Apariția cianozei depinde în primul rând de cantitatea de hemoglobină n, cru deoxigenată și nu de procentul acesteia. Prin urmare, cianoza se dezvoltă extrem de rar la pacienții anemici, dar pe de altă parte în caz de policitemie poate apărea și fără ilá alte modificări patologice. Molecula de hemoglobină este alcătuită din patru subunități, fiecare bá lu Sz subunitate conținând o proteină globulară (globina) și o grupare hem. Gruparea hem are structură ciclică, conține un ion de Fe2+ (ion feros) și este capabilă de legarea rapidă, reversibilă a unei molecule de oxigen în funcție de presiunea parțială a oxigenului. Or de Dintre lanțurile de globină, două lanțuri sunt întotdeauna de tip alfa și celelalte două de tip non‐alfa. Structura hemoglobinei de tip adult (HbA) este de α2β2. La 3% din populația adultă eritrocitele conțin HbA2 cu o structură de α2δ2, însă semnificația biologică a acestui fenomen este necunoscută. tz, ne Hemoglobina de tip fetal (HbF) are o structură de α2γ2 și acest tip leagă oxigenul cu o afinitate mai ridicată. Deoarece sângele matern și fetal nu se amestecă, schimbul de gaze are loc prin intermediul placentei. Datorită conținutului lor de HbF, eritrocitele fetale leagă cu ușurin?