Concetti Chiave
- Le cellule comunicano con l'ambiente tramite canali che superano la barriera della membrana, consentendo il passaggio selettivo di sostanze.
- Il meccanismo della pompa sodio-potassio è fondamentale per mantenere il gradiente di concentrazione degli ioni e il potenziale d'azione.
- I canali ionici si aprono e chiudono in risposta a cambiamenti del potenziale elettrico, con i canali del sodio che sono i più sensibili.
- Il potenziale d'azione è un evento tutto o nulla che si propaga senza decremento, trasmettendo informazioni da una cellula all'altra.
- La differenza tra potenziali lenti e potenziali d'azione risiede nella loro natura: i primi sono graduabili e decrescenti, i secondi sono autonomi e costantemente propagati.
Scambio cellulare con l'ambiente
La cellula deve scambiare con l’ambiente esterno.
Sono necessari dei canali che superino il problema della refrattarietà dell’acqua ai grassi.
Ci sono delle proteine che attraversano la membrana, che fanno aprire un canale e permettono la comunicazione esterno/interno.
Si crea una certa selettività (alcune sostanze possono passare altre no)
Canale che si lascia attraversare da ioni sodio, altri da ioni potassio.
Caratteristica delle cellule selezionare ciò che c’è dentro e ciò che c’è fuori, per facilitare le reazioni
Meccanismo della pompa sodio-potassio
i canali non sono sufficienti a tal proposito. Meccanismo della pompa, che modifica la sua forma e conformazione per spostare ioni dentro e fuori (pompa sodio potassio).
La proteina cambia sempre configurazione (in una conformazione porta sodio fuori, nell’altra potassio dentro). Così si crea un gradiente di concentrazione
Potenziale d’azione --> inversione del potenziale di membrana. Si verifica un’inversione di ariche
L’interno è negativo rispetto all’esterno.
La membrana esibisce anche dei potenziali lenti (dando corrente si può modificare il potenziale transmembranario).
Se si porta verso la neutralità il pot. Trans. Si riduce la differenza di potenziale --> si depolarizza la membrana.
Si aumenta la differenza di potenziale --> si iperpolarizza la membrana (ci si allontana dallo 0 --> da -1 a -10 per esempio)
Funzionamento dei canali ionici
I canali ionici possono essere chiusi o aperti con un poro centrale a seconda dell’ambiente elettrico in cui si trovano.
I canali sono sensibili all’ambiente elettrico (in condizioni di riposo normali sono chiusi, ma se la differenza di potenziale aumenta si raggiunge la soglia, il valore critico al quale questi canali si aprono. Questo valore soglia è -55).
I più sensibili sono i canali del sodio, sono i primi ad aprirsi.
Il sodio è un ione extracellulare prevalentemente (sta al di fuori). Il sodio è positivo, l’interno è negativo. Il sodio ha dei forti gradienti che lo spingono verso l’interno. È anche un gradiente elettrico.
Entrando il sodio, si neutralizza l’interno, continua la polarizzazione, quindi si tengono aperti i canali ecc (ciclo di Hod)
Questo ciclo continua fino a quando siamo intorno a +30.
Il canale si apre a -55 e si chiude a +30.
Si apre il canale per il potassio successivamente
Il potassio è uno ione intracellulare, quindi uscirà. L’interno perde cariche positive, diventa più negativo e quindi il potenziale si abbassa verso la negatività.
La membrana dopo il potenziale d’azione si iperpolarizza.
Le pompe rimetteranno apposto la differenza di concentrazione
Propagazione del potenziale d'azione
Il potenziale d’azione è un sistema di comunicazione intracellulare. Si propaga e si sposta per portare messaggi.
Il potenziale d’azione è un evento tutto o nulla (più grande di così non può esserci)
Si propaga senza decremento
in una membrana in cui nasce un potenziale d'azione, genererà un altro potenziale, che si propagherà di membrana in membrana, come delle onde concentriche da una cellula all'altra.
Il potenziale d’azione si propaga in tutte le direzioni ma non torna indietro, perché dietro la membrana si è iperpolarizzata. Il potenziale d’azione non riesce a vincere l’iperpolarizzazione.
Il potenziale d’azione si propaga dal corpo cellulare alla periferia.
Il potenziale d’azione nasce e muore nel punto in cui è stato evocato
La cellula può esibire:
- Potenziali lenti (elettrotonici) graduabili e che si propagano con decremento
- Potenziali d’azioni inversioni del potenziale di membrana, tutto o nulla, che si automantengono e che si autopropagano.
Il potenziale d’azione permette di trasmettere informazioni da una parte della cellula alla periferia.
Importante trasferire informazioni da una cellula all’altra.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei canali nella comunicazione cellulare?
- Come funziona il meccanismo della pompa sodio-potassio?
- Cosa accade durante il potenziale d'azione?
- Qual è la differenza tra potenziali lenti e potenziali d'azione?
- Come si propaga il potenziale d'azione tra le cellule?
I canali permettono il passaggio di sostanze attraverso la membrana cellulare, superando la refrattarietà dell'acqua ai grassi e creando selettività per le sostanze che possono attraversare (come ioni sodio e potassio).
La pompa sodio-potassio modifica la sua conformazione per spostare ioni sodio all'esterno e ioni potassio all'interno della cellula, creando un gradiente di concentrazione necessario per le reazioni cellulari.
Il potenziale d'azione è un evento "tutto o nulla" che provoca un'inversione del potenziale di membrana, propagandosi senza decremento e permettendo la comunicazione intracellulare.
I potenziali lenti sono graduabili e si propagano con decremento, mentre i potenziali d'azione sono inversioni del potenziale di membrana che si autopropagano e non tornano indietro a causa dell'iperpolarizzazione.
Il potenziale d'azione si propaga dal corpo cellulare alla periferia, generando un nuovo potenziale in ogni membrana che incontra, permettendo così la trasmissione di informazioni da una cellula all'altra.
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