Organismi viventi e stato stazionario

Introduzione alla fisiologia

La fisiologia studia le funzioni, i meccanismi che avvengono all’interno di un organismo vivente e i rapporti tra struttura e funzione ad ogni livello organizzativo.

Le funzioni vitali dei viventi vengono studiate a vari livelli di complessità, prendiamo come esempio la funzione movimento.



Il movimento deriva dalla contrazione muscolare e, per quanto riguarda la contrazione muscolare, possiamo continuare a “zommare” e analizzare la contrazione delle singole cellule muscolari, fino alla contrazione delle proteine contrattili actina e miosina.

In sintesi diciamo che la fisiologia integra conoscenze relative a diverse livelli di organizzazione biologica, dal livello molecolare a quello di organismo.

Gli esseri viventi: sistemi termodinamici aperti

Gli essere viventi possono essere definiti come dei sistemi termodinamici aperti, infatti scambiano energia (energia termica) e materia (inspirano ossigeno, espirano anidride carbonica) con l’ambiente esterno.

Caratteristiche dei sistemi aperti e chiusi

L’ambiente interno, negli organismi unicellulari, è costituito da tutte quelle condizioni chimico-fisiche (concentrazioni ioniche, pH ecc) che sono appropriate per lo svolgimento dei processi biologici.
Nei pluricellulari, invece, l’ambiente interno comprende ambiente intracellulare e extracellulare, fluidi corporei, acqua. In fisiologia è molto utile studiare gli organismi pluricellulari come un insieme di compartimenti che comunicano tra loro.

Flusso attivo e flusso passivo

Gli scambi tra ambiente interno ed ambiente esterno possono avvenire in modo attivo o passivo.

  • Passivo: non richiede spesa energetica e dipende dal gradiente di concentrazione che, quando si annulla, interrompe il flusso.
  • Attivo: richiedono spesa energetica e permettono ad un organismo vivente di accumulare sostanze contro gradiente.

I viventi: organismi in stato stazionario

Un vivente, per vivere e per rimanere distinto dall’ambiente esterno, ha bisogno di spendere energia. Nei viventi, quindi, c’è un continuo flusso di energia in uscita ed in entrata (tramite il cibo negli eterotrofi) e per questo vengono detti sistemi termodinamici in stato stazionario.

Definizione di flusso

I flussi sono la quantità di energia o materia che passano da un punto all’altro nell’unità di tempo. L’equazione di Teorell ci dice che il flusso è direttamente proporzionale alla forza:

J = LX

L indica la forza, X indica il coefficiente di proporzionalità (è una costante)

Di volta in volta, ovviamente, occorrerà individuare la forza coniugata al flusso.



Conclusioni

Possiamo concludere che il vivente è un organismo che compie lavoro ed è una macchina chimica autoregolata. L’energia chimica è trasferita direttamente da un composto chimico all’altro e solo una piccola frazione è trasformata in calore.

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