Επιλεγμένο και περιεκτικό κείμενο, που γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ βασικής βιοχημείας, μοριακής και κυτταρικής βιολογίας και φυσιολογίας οργάνων και συστημάτων, προσφέρει κάλυψη του θέματος, πλούσια και προσαρμοσμένη στην κλινική.
• Πληροφορεί με ενορατικό και φιλικό τρόπο.
• Εξηγεί πώς η κυτταρική βιολογία εντάσσεται στις φυσιολογικές διεργασίες.
• Χρησιμοποιεί τους μοριακούς μηχανισμούς ως βάση της κατανόησης των θεραπευτικών παρεμβάσεων.
• Δίνει αναλυτικές περιγραφές των μεταφορικών μηχανισμών, αναπόσπαστο μέρος όλων των φυσιολογικών διεργασιών, αλλά εξετάζουν επιφανειακά πολλά άλλα βασικά εγχειρίδια.
• Χρησιμοποιεί πολλά παραδείγματα από τη Φυσιολογία, τη Φαρμακολογία και την Παθοφυσιολογία των συστημάτων, για να υπογραμμίσει τις ιατρικές επιπτώσεις τους.
• Περιλαμβάνει περιγραφές των προσφάτως ανακαλυφθέντων μοριακών μηχανισμών, για να είστε πλήρως ενήμεροι.
• Περιέχει ένα εκτεταμένο παράρτημα με ανασκοπήσεις χρήσιμων μαθηματικών μεθόδων και βασικών εννοιών του ηλεκτρισμού, καθώς και ερωταπαντήσεις πολλαπλών επιλογών για επανάληψη.

Περιεχόμενα
Τμήμα Ι
Βασικές φυσικοχημικές έννοιες
1 Εισαγωγή: Ομοιόσταση και κυτταρική φυσιολογία 1
• Η ομοιόσταση επιτρέπειτην επιβίωση του σώματοςυπό διάφορες συνθήκες 1
• Το σώμα είναι ένα σύνολο λειτουργικών και ανεξάρτητων τμημάτων 2
• Διαδικασίες μεταφοράς είναι απαραίτητες για την φυσιολογική λειτουργία 4
• Κυτταρική φυσιολογία εστιάζει στις μεταφορές με διαμεσολάβιση πρωτεϊνών και στη μυϊκή λειτουργία 4
• Περίληψη 5
• Λέξεις κλειδιά και αρχές 5
2 Διάχυση και διαπερατότητα 7
• Διάχυση είναι η μετακίνηση μορίων προς μια βαθμίδωση της συγκέντρωσης 7
• Ο νόμος του Fick για τη διάχυση συνοψίζει την διαισθητική κατανόηση της διάχυσης 7
• Βασικές απόψεις της διάχυσης αποκαλύπτονται με ποσοτική ανάλυση των τυχαίων μικροσκοπικών μετακινήσεων των μορίων 9
• Ο πρώτος νόμος του Fick μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την περιγραφή της διάχυσης δια μέσου του φραγμού που αντιπροσωπεύει μια μεμβράνη 12
• Περίληψη 17
• Λέξεις κλειδιά 20
• Προβλήματα 20
3 Ωσμωτική πίεση και μετακίνηση ύδατος 21
• Ώσμωση είναι η μεταφορά διαλυτή που ωθείται από μια διαφορά συγκέντρωσης που της διαλυμένης ουσίας επικρατεί σε μια μεμβράνη η οποία είναι μη διαπερατή στην ουσία 21
• Η μεταφορά ύδατος κατά την ώσμωση οδηγεί σε μεταβολή του όγκου 22
• Η ωσμωτική πίεση ωθεί την καθαρή μεταφορά του ύδατος κατά την ώσμωση 22
• Η ωσμωτική πίεση και η υδροστατική πίεση είναι λειτουργικά ισοδύναμες ως προς την ικανότητά τους να προκαλούν την μετακίνηση ύδατος μέσω μιας μεμβράνης 25
• Μόνο οι αδιαπέρατες διαλυτές ουσίες μπορούν να έχουν μόνιμη ωσμωτική επίδραση 29
• Περίληψη 34
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 34
• Προβλήματα 35
4 Οι ηλεκτρικέςσυνέπειες των ιοντικών βαθμιδώσεων 37
• Τα ιόντα εχουν διαφορετική συγκέντρωση στις δυο πλευρές μιας βιολογικής μεμβράνης 37
• Η επιλεκτική ιοντική διαπερατότητα μέσω της μεμβράνης έχει ηλεκτρικές συνέπειες: την εξίσωση Nernst 37
• To σταθερό δυναμικό ηρεμίας ένος κύτταρου καθορίζεται από την εξισορρόπηση πολλαπλών ιοντικών ροών 42
• To κύτταρο μπορεί να μεταβάλλει το διαμεμβρανικό του δυναμικό αλλάζοντας επιλεκτικά την μεμβρανική του διαπερατότητα ως προς συγκεκριμένα ιόντα 47
• Το φαινομενο Donnan είναι μια ωσμωτική απειλή προς τα ζωντανά κύτταρα 47
• Περίληψη 48
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 51
• Προβλήματα 51
Τμήμα ΙΙ
Δίαυλοι ιόντων και διεγέρσιμες μεμβράνες
5 Δίαυλοι ιόντων 53
• Οι δίαυλοι ιόντων είναι κρίσιμοι για τον καθορισμό της ηλεκτρικής συμπεριφοράς των μεμβρανών 53
• Οι ξεχωριστοι τύποι ιοντικών διαύλων έχουν πολλές κοινές ιδιότητες 54
• Οι δίαυλοι ιόντων έχουν δομικές ομοιότητες μεταξύ τους και μπορούν να χωριστούν σε γονιδιακές οικογένειες 56
• Περίληψη 60
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 60
• Προβλήματα 61
6 Παθητικές ηλεκτρικές ιδιότητες των μεμβρανών 63
• Η διαχρονική εξέλιξη και η διάδοση των αλλαγών του διαμεμβρανικού δυναμικού προβλέπονται από τις παθητικές ηλεκτρικές ιδιότητες της μεμβράνης 63
• Το ισοδύναμο κύκλωμα μιας διεγέρσιμης μεμβράνης αποτελείται από μια αντίσταση σε παράλληλη σύνδεση με έναν πυκνωτή 64
• Παθητικές μεμβρανικές ιδιότητες παράγουν γραμμικές σχέσεις ρεύματος-τάσης 65
• Η μεμβρανική χωρητικότητα επηρεάζει την χρονική εξέλιξη της τάσης 66
• Οι αντιστάσεις της κυτταρικής μεμβράνης και του αξοτιλάσματος επηρεάζουν την παθητική διασπορά των υποβαλβιδικων ηλεκτρικών σημάτων 70
• Περίληψη 73
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 74
• Προβλήματα 74
7 Δημιουργία και διάδοση του δυναμικού δράσης 75
• Το δυναμικό δράσης είναι μια γρήγορη και παροδική εκπόλωση του δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης στα διεγέρσιμα κύτταρα 75
• H λειτουργία των ιοντικών διαύλων μπορεί να μελετηθεί με καθήλωση του δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης 77
• Οι δίαυλοι συγκεκριμενων ιόντων έχουν δύο επίπεδα αγωγιμότητας 84
• Οι δίαυλοι νατρίου απενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια μιας διαρκούς εκπόλωσης 84
• Το δυναμικό δράσης δημιουργείται από τασεοεξαρτώμενους διαύλους Na+ και K+ 86
• Η διάδοση του δυναμικού δράσης είναι αποτέλεσμα τοπικων ρευματων 90
• Περίληψη 95
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 96
• Προβλήματα 96
8 Ποικιλία ιοντικών διαύλων 97
• Διάφοροι τύποι ιοντικών διαύλων βοηθούν στη ρύθμιση κυτταρικών διαδικασιών 97
• Οι τασεοεξαρτώμενοι δίαυλοι Ca2+ συμβάλλουν στην ηλεκτρική
δραστηριότητα και μεσολαβούν για την είσοδο Ca2+ στα κύτταρα 97
• Οι καλιο-εκλεκτικοί δίαυλοι είναι ο πιο ετερογενής τύπος διαύλου 102
• Ο έλεγχος των – ελεγχόμενων δίαυλων επιτυγχανεται με τη δέσμευση ενός αγωνιστή 109
• Η δραστηριότητα των ιοντικών διαύλων μπορεί να ρυθμιστεί μέσω οδών δεύτερου αγγελειοφόρου 110
• Περίληψη 112
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 113
• Προβλήματα 113
Τμήμα ΙΙΙ
Μεταφορά ουσιών
9 Ηλεκτροχημική δυναμική ενέργεια και διαδικασίες μεταφοράς 115
• Η ηλεκτροχημική δυναμική ενέργεια κινεί όλες τις διαδικασίες μεταφοράς 115
• Περίληψη 121
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 124
• Προβλήματα 124
10 Διευκολυνόμενη μεταφορά 125
• Η διάχυση μιας ουσίας δια μέσου μιας βιολογικής μεμβράνης περιορίζεται από τη λιπιδιακή της διαλυτότητα 125
• Oι πρωτεΐνες των διαύλων των φορέων και των αντλιών μεσολαβούν στη μεταφορά δια μέσου βιολογικών μεμβρανών 127
• Οι φορείς διευκολύνουν την μεταφορά μέσω μεμβρανών 128
• Η σύζευξη της μεταφοράς μιας ουσίας προς την «κατά την κλίση της» μεταφορά μιας άλλης ουσίας επιτρέπει στους φορείς να μετακινήσουν την συμμεταφερόμενη ή αντιμεταφερόμενη ουσία «ενάντια» στην ηλεκτροχημική της κλίση 132
• Το νάτριο συμμεταφέρεται με μια ποικιλία ουσιών όπως είναι η γλυκόζη και τα αμινοξέα 134
• Η καθαρή μεταφορά μερικών ουσιών δια μέσου του επιθηλίου επιτυγχάνεται από τη σύζευξη δυο διαδικασιών μεταφοράς στη σειρά 137
• Το νάτριο ανταλλάσεται για διαλυτές ουσίες όπως είναι το ασβέστιο και τα πρωτόνια μέσω μηχανισμών αντιμεταφοράς 139
• Πολλα συστήματα μεταφοράς μπορούν να συνδεθούν λειτουργικά 142
• Περίληψη 144
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 145
• Προβλήματα 145
11 Ενεργητική μεταφορά 147
• Άμεση ενεργητική μεταφορά μετατρέπει την χημική ενέργεια από ATP σε ηλεκτροχημικό δυναμικό ενέργειας αποθηκευμένο σε solutegradients 147
• Η αντλία Νa (Νa Κ-ATPase) της κυτταροπλασματικής μεμβράνης διατηρεί την χαμηλή συγκέντρωση Νa και την υψηλή Κ στο διαλυτό κυτταρόπλασμα 148
• To ενδοκυττάριο Ca2+ σηματοδοτεί ότι είναι γενικό και πολύ κοντά στην ομοιόσταση του Ca2+ 153
• Μια Ca-ΑΤΡάση μεσολαβεί στο αποθηκευμένο Ca στο S/ER δίκτυο 155
• Η κυτταροπλασματική μεμβράνη των περισσότερων κυττάρων έχει επίσης μία ΑΤΡ-οδηγούμενη αντλία Ca 156
• Τα μεταφορικά συστήματα μπορεί να συνδέονται λειτουργικά παράλληλα ή σε σειρά 157
• Πολλές άλλες ΑΤΡ άσες μεταφοράς της κυτταροπλασματικής μεμβράνης παίζουν επίσης σημαντικό βιολογικό ρόλο 158
• Η καθαρή μεταφορά κατά μήκος των επιθηλιακών κυττάρων εξαρτάται από την σύζευξη των συστημάτων μεταφοράς της ακραίας και της βασεοπλευρικής μεμβράνης 163
• Περίληψη 172
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 173
• Προβλήματα 173
Τμήμα IV
Μοριακοί κινητήρες και μυϊκή σύσπαση
12 Μοριακοί κινητήρες και μυϊκή σύσπαση 175
• Μοριακοί κινητήρες παράγουν κινητικότητα μετατρέποντας χημική ενέργεια σε κινητική 175
• Μονές σκελετικές μυϊκές ίνες αποτελούνται από πολλά μυϊκά ινίδια 176
• Το σαρκομερίδιο είναι η βασική μονάδα της σύσπασης στους σκελετικούς μύες 176
• Σύμφωνα με τον μηχανισμό «ολίσθησης νηματίων» η μυϊκή σύσπαση οφείλεται στην ολίσθηση των λεπτών και χοντρών νηματίων 181
• Ο κύκλος των εγκάρσιων γεφυρών ωθεί την μυϊκή σύσπαση 183
• Στους σκελετικούς και καρδιακούς μύες Ca2+ ενεργοποιεί την σύσπαση δεσμεύοντας την ρυθμιστική πρωτεΐνη τροπονίνη C 185
• Η δομή και η λειτουργία του καρδιακού και λείου μυ είναι διαφέρει από αυτή του σκελετικού μυ 186
• Περίληψη 192
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 194
• Προβλήματα 194
13 Σύζευξη διέγερσης-σύσπασης στους μύες 195
• Η σύσπαση σκελετικών μυών ξεκινάει από την εκπόλωση της επιφανειακής μεμβράνης 195
• Άμεση μηχανική αλληλεπίδραση μεταξύ μεμβρανικών πρωτεϊνών σαρκειλήμματος και αρκοπλασματικoύ δικτύου μπορεί να μεσολαβίσει στην σύζευξη διέγερσης –σύσπασης στους σκελετικούς μύες 198
• Ca2+ προκαλούμενη απελευθέρωση Ca2+ παίζει ρόλο στην σύζευξη διέγερσης-σύσπασης στον καρδιακό μυ 204
• Ενεργοποίηση των λείων μυών διαφέρει κατά βάση από τη σύζευξη διέγερσης-σύσπασης στους σκελετικούς και καρδιακούς μύες 208
• Περίληψη 214
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 216
• Προβλήματα 216
14 Μηχανισμοί μυϊκής σύσπασης 219
• Η συνολική δύναμη που δημιουργείται από έναν σκελετικό μυ μπορεί να μεταβληθεί με διάφορους μηχανισμούς 219
• Η μηχανική των σκελετικών μυών χαρακτηρίζεται από δυο βασικές σχέσεις 223
• Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι κινητικών μονάδων φασικών σκελετικών μυών 227
• Η δύναμη που δημιουργείται από τον καρδιακό μυ ρυθμίζεται από διάφορους μηχανισμούς που ελέγχουν [Ca2+]i 228
• Οι μηχανικές ιδιότητες του καρδιακού και σκελετικού μυ είναι παρόμοιες αλλά υπάρχουν σημαντικές ποσοτικές διαφορές 230
• Οι δυναμικές ιδιότητες της σύσπασης των λείων μυών διαφέρουν σημαντικά από αυτές των σκελετικών και καρδιακών μυών 232
• Μερικές ιδιότητες ειδικών τύπων λείων μυών μπορεί να αναλυθούν με τη μελέτη του μηχανισμού της μυοσίνης 234
• H σχέση μεταξύ [Ca2+]i φωσφορυλίωσης ελαφράς αλυσίδας της μυοσίνης,και της δύναμης στους λείους μύες είναι περίπλοκη 236
• Περίληψη 239
• Λέξεις κλειδιά και ορισμοί 242
• Προβλήματα 242
Επίλογος 245
Παραρτήματα
Α Υπενθύμιση μαθηματικών εννοιών 249
• Εκθέτες 249
• Οι λογαριθμοι 250
• Επίλυση εξισώσεων δευτέρου βαθμού 252
• Παραγώγιση και παραγωγοί 252
• Ολοκληρώματα: το αόριστο ολοκλήρωμα και το ορισμένο ολοκλήρωμα 256
• Διαφορικες εξισωσεις 257
Β Η διάχυση των μορίων σύμφωνα με το νόμο της τετραγωνικής ρίζας του μέσω τετραγώνου της μετακίνησής τους 261
Γ Σύνοψη βασικής θεωρίας κυκλωμάτων 265
• Οι κυτταροπλασματικές μεμβράνες μοιάζουνμε ηλεκτρικά κυκλώματα 265
• Ορισμοί ηλεκτρικών παραμέτρων 265
• Η ροή του ρεύματος σε απλά κυκλώματα 267
Δ Aπαντήσεις 275
Ε Ερωτήσεις για επανάληψη 289
• Απαντήσεις στις ερωτήσεις για επανάληψη 303
Ευρετήριο 305