Appunti Fisiologia

Egradiente elettrico

punto di vista del doppio strato fosfolipidico,come un condensatore con capacità molto stabile e uno spessore sempre uguale in tutti i punti.

Fisiologia 39125.5 * 10Ma la concentrazione di ioni K+ nella cellula è circa: si ha un rapporto di 1/100.000, quindi la concentrazione non rimarrebbe 0,1M, ma 0,09999M, ovvero gli ioni che passano, necessari per mantenere la differenza di potenziale piccola, in proporzione a quelli presenti nella cellula, sono pochi. Crescendo si ha la concentrazione di ioni sodio, mentre decrescendo si ha la concentrazione di ioni cloro.

L'esperimento è fatto a 20 gradi, quindi per alte concentrazioni di potassio, la relazione legge tra concentrazione di ioni potassio e potenziale transmembranale segue la Nernst. Essendo quindi vicini alla retta rappresentata dalla legge di Nernst, si spiega la differenza di potenziale transmembranale trovata: la differenza di concentrazione ionica.

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Anche per

stessa concentrazione di sali nei due comparti. All'inizio si ha elettroneutralità. Siccome voglio l'equilibrio osmotico, perché non voglio un flusso di acqua tra esterno e interno, la somma di tutte le particelle esterne deve essere uguale a quello dell'interno. All'inizio la concentrazione di sale è la stessa in entrambi gli ambienti per il potassio, ma non per il cloro perché inizialmente non si ha all'esterno. Quindi si ha una differenza di concentrazione di cloro, ed essendo la membrana permeabile, questo passa. Ma se passa il cloro deve passare anche il potassio, perché si ha un accumulo di cariche + a sinistra della membrana, quindi per difetto di carica un accumulo di cariche - a destra, e si genera un campo elettrico che ostacola il passaggio di Cl e spinge il K. Si ha un equilibrio quando si instaura un campo elettrico che impedisce il passaggio di cloro e trovo un equilibrio anche per il potassio.

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Siccome sono

passati cloro e potassio, a un certo punto la concentrazione nell'ambiente in out è uguale a quella dell'ambiente. Questo non va bene dal punto di vista in, dell'equilibrio osmotico. Quindi se si hanno delle particelle indiffusibili nell'ambiente si out devono avere delle particelle indiffusibili anche nell'ambiente. L'equilibrio di Donnan si può vedere come equilibrio elettrochimico, ma solo con la presenza di particelle indiffusibili nell'ambiente esterno. È quindi possibile avere un equilibrio elettrochimico con una membrana permeabile al cloro e al potassio, se nella cellula è presente sodio ma poco diffusibile. In una cellula vera esiste l'equilibrio di Donnan. Fisiologia 42. Per alte concentrazioni di potassio esterno, è verificato il fatto che il rapporto tra le concentrazioni è vicino a 1. Esperimenti che mostrano come il cloro si adatta a variazioni di concentrazione del potassio, ma non è vero il

tende a spostarsi dall'interno verso l'esterno. All'inizio quindi avevamo un campo elettrico che puntava con una certa intensità verso il basso, quindi una spinta del potassio prima equilibrata con -99mV, adesso la spinta della concentrazione vince sulla spinta del potenziale elettrico, e il potassio tende a uscire.

Il cloro invece al contrario, è sottoposto a un campo elettrico più intenso del gradiente di concentrazione, quindi dall'esterno viene spinto verso l'interno. Ciò che bilancerebbe questa spinta del cloro a entrare all'interno della membrana, è un campo elettrico associato a -64mV. Il cloro però è ione negativo, quindi se il campo elettrico ha un'intensità maggiore il cloro viene spinto a uscire. Quindi sia potassio che cloro tendono a uscire.

Lentamente si torna alla situazione di -99mV. All'interno della cellula la concentrazione di potassio è diminuita, così come

la140−Δ 30=concentrazione di cloro . Risolvendo si trova il nuovo potenziale. Ma al25 2.4−Δmassimo puo’ uscire una quantita’ di cloro che porta la concentrazione a 0, ovvero2,4mM (questo non puo’ succedere).Il delta non puo’ quindi essere >2.4, quindi il potassio puo’ diminuire al massimo a 137.6.Dovendo essere all’quilibrio entrambi gli ioni, si deve tornare a un potenziale ugualeall’inizio. Tornando a -99mV, il rapporto deve essere costante, quindi uguale a 56. Il58log(56) = 101 58log(55) = 100.9potenziale inizialmente e’ . Se ho 55, , cioe’ none’ cambiato nulla: il nuovo valore non sara’ molto diverso dal precedente. Dato che ilpotassio torna al valore molto simile all’inizio, cio’ che cambia molto e’ il cloro.Il rapporto 120/2.4 deve essere costante: il cloro avra’ ora una concentrazione di 0.6.La fase successiva consiste nel portare la cellula nella situazione

iniziale: si ha la situazione opposta, cioè sia potassio che cloro dovranno entrare nella cellula. Il potassio sarà sempre (approssimando) 140mM, il cloro 0.6mM. L'equilibrio si aveva col potassio a 2.5mM e il cloro a 30mM. A questo punto si riporta la cellula a una situazione di soluzione esterna di cloro di 120mM, il potenziale del cloro, che all'interno è 0.6mM, è -134mV. Avendo però -99mV che lo spinge, il potassio tende a entrare, perché il suo potenziale è minore, e anche il cloro entra, perché il potenziale è minore 140 → 140 + Δ 0.6 → della spinta verso l'interno. Il potassio cambierà da e il cloro 0.6 + Δ. 140 Δ 30 Fisiologia 44 140+Δ 30= . Si trova così il nuovo potenziale. 2.5 0.6+Δ Con un'approssimazione che però è meno valida di prima, supponiamo che sia trascurabile il delta, il rapporto di concentrazione del potassio non cambierà,

differenza di potenziale più piccola per uno ione negativo comporta che la spinta che lo porterebbe a uscire è minore, e quindi entra anche il cloro. Il cloro 2.4 → 2.4 + Δ passa da . Se delta è piccolo, di nuovo 140 cambierà di poco. I flussi ionici non cambieranno le concentrazioni, quindi si avrà un potenziale simile. Con questa approssimazione si ha un potenziale vicino a quello di equilibrio del potassio, senza flussi importanti per il potassio. Per il cloro invece si.

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Il potassio esterno sarà aumentato, il rapporto di concentrazione esterno/interno è diminuito di 4 volte, quindi se era 2.4/120, si deve avere 2.4*4/120. Il delta deve quindi 147.2 - 6858log( ) = essere 7.2. , quindi vicino al valore iniziale.

Quando si altera l'