Appunti Potenziale di azione

Tali sinapsi chimiche

Tali sinapsi sono molto più lente di quelle elettriche, quasi istantanee, nel rilasciare il neurotrasmettitore e farlo rilasciare sono di qualche millisecondo, al più frazioni di millisec; inoltre sono unidirezionali: il segnale è sempre trasportato dalla cellula A a B, pre apostsinaptica, diverse anche microanatomicamente; la B non potrà mai usare questa sinapsi per comunicare con A. Il neurotrasmettitore è tipicamente una piccola molecola organica (aminoacido, nucleotide, lipide, gas, polipeptidi).

L'amplificazione del segnale riguarda il fatto che il postsinaptico è più intenso del pre, che avviene anche in sinapsi elettriche ma con particolari geometrie e diversità nella grandezza. Nelle chimiche, ciò è slegato ma legato a considerazioni biochimiche, con maggiore libertà nella sua amplificazione di far variare il gain (guadagno). Nel terminale presinaptico sono presenti vescicole, strutture sferoidali, piene di...

neurotrasmettitori, un sottogruppo delle vesicole è posizionato sulla faccia interna del terminale pre, quasi a contatto. L'arrivo di un potenziale di azione nel pre causa la fusione delle vescicole sulla membrana del terminale presinaptico e il conseguente rilascio del neurotrasmettitore nel vallo, che lo attraversa e si lega poi sui recettori sul postsinaptico; il ritardo sinaptico può essere portato da una variazione di potenziale di membrana. Se tale variazione è in senso depolarizzante e se è sufficientemente intensa, si ha un potenziale di azione nel neurone postsinaptico, se è non sufficientemente intensa o se è in senso iperpolarizzante, il potenziale di azione va a morire nel pre; se si genera comunque un potenziale di azione nel neurone post, c'è un ritardo di qualche millesimo di secondo dovuta alla attivazione della trasformazione da segnale elettrico a chimico e viceversa. Esperimento di Katsal fine di studiare l'importanza del calcio nellatrasmissione sinaptica: nell'esperimento si è controllata la formulazione ionica della soluzione extracellulare a sinistra con una formulazione standard, a destra con il calcio rimosso dall'ambiente extracellulare, senza osservare pot. di azione nel postsinaptico: ciò significa che il Calcio è necessario per la trasmissione sinaptica chimica. In particolare si vede che più potenziale di azione arriva nel pre, più Calcio entra nel presinaptico piu neurotrasmettitore viene rilasciato dal pre nel vallo, di conseguenza maggiore è la risposta che esso produrrà sul postsinaptico (meccanismi di plasticità a lungo, medio, breve termine non considerati) Le sinapsi chimiche di tipo più semplice sono le neuromuscolari, formate da un neurone che sinapta sulla fibra muscolare e controllano i muscoli, utili per capire le sinapsi chimiche che ci interessano, le neuro-neuronali, più complesse complesse; nelle neuromuscolari, quando l'assone

arriva si ramifica nel terminale assonico fatto da veri rami, al termine dei quali i bottoni presinaptici contengono vescicole; questi sinaptano in una zona del muscolo dove vi sono invaginazioni della fibra muscolare, le creste muscolari (situazione specifica per le neuromuscolari della specializzazione del post). Il neurotrasmettitore usato è l'acetilcolina, molecola organica composta da un gruppo acetato legato alla colina e presente anche in sinapsi Neuro-neuronali, anche se è l'unico usato in quelle muscolari; quando arriva un potenziale di azione sul terminale sinaptico, avviene un'inversione di polarità che causa l'apertura dei canali Calcio voltaggio dipendenti (ca ha fem estremamente elevata); ciò causa l'ingresso del calcio nel terminale presinaptico in qualsiasi voltaggio (il Calcio entra sempre); il Ca ha un cammino libero medio molto piccolo, perciò una volta che il Calcio entra nel citoplasma percorre un piccolo spazio,

prima di interagire con le proteine e determinare il suo movimento. Nel terminale pre i canali Ca-voltaggio dipendenti sono posizionati in zone attive, particolari zone della membrana sinaptica, le uniche su cui si possono fondere le vescicole sinaptiche; pressoché a contatto della membrana in queste zone sono posizionate un sottogruppo di vescicole, vescicole innescate, posizionate molto vicine per essere rilasciate, differentemente da altre lontane; quando il Ca entra dal canale Ca-voltaggio dipendente, si trova subito di fronte le vescicole innescate già a contatto o quasi con la membrana attiva. Ca interagisce con un complesso proteico presente tra la vescicola innescata e la zona attiva e ciò causa la fusione della vescicola con la zona attiva e il rilascio del contenuto della vescicola, ovvero del neurotrasmettitore, verso il vallo sinaptico. L'acetilcolina attraversa il vallo sinaptico e si lega con recettori posti sulla membrana postsinaptica; i recettori, nella

giunzione neuro muscolare chiamati ricettori nicotinici (particolarità della giunzione neuromuscolare, ma si trovano anche su alcune sinapsi neuro-neuronali); fanno parte di una famiglia dei recettori ionotropici, che sono recettori di neurotrasmettitori e anche canali ionici ligando dipendenti, canali chiusi in assenza di ligando e si aprono con esso. Qui il ligando è dato da acetil colina, dal neurotrasmettitore, quindi i recettori nicotinici sono chiusi quando l'acetil non è nel vallo sinaptico, aperti quando viene secreta nel vallo; l'apertura dei recettori causa, permette una corrente depolarizzante, entrante, che causa una depolarizzazione sulla membrana postsinaptica (particolarità neuromuscolare, la cui risposta è sempre una depolarizzazione, mentre nelle neuro può anche essere iperpolarizzazione). La depolarizzazione è il potenziale di placca (particolarità), sempre depolarizzante ma non è detto che sia

cosí intenso da superare ilpotenziale di soglia; se non lo è la trasmissione sinaptica si interrompe qui, se lo supera,invece, nella zona delle creste muscolari sono concentrati canali sodio-voltaggio dipendentiin grandi quantità, e si attiva il ciclo a feedback positivo del sodio, che se riesce a vincerequello a feedback negativo del potassio, ovvero se il pot. di placca supera quello di soglia, sigenera un pot. di azione muscolare (perchè la cellula post è un muscolo): non é perciódetto che si generi potenziale di azione;

domanda-risposta

il potenziale di placca é generato da recettori nicotinici, quello di azione da canali Na, Kvoltaggio dipendenti.

se l’acetil colina restasse sempre nel vallo, si avrebbe una condizione di tetano, ovvero ilmuscolo rimane sempre Contratto (contrazione incontrollata) rappresentando un problema:infatti non avviene grazie a meccanismi che terminano la trasmissione sinapticaenzima colina

esterasi che si trova sulla faccia esterna della membrana post (enzima dimembrana) che idrolizza l'acetil colina in colina e gruppo acetato: il gruppo acetato si perde nel millieu extracellulare, la colina viene ricaptata da un trasportatore presente sulla membrana pre, la cui funzione è di cogliere la colina dal vallo sinaptico e ritrasportarla dentro il terminale presinaptico. Qui verrà trasportata dentro i mitocondri che la legheranno al gruppo acetato e dei nuovi trasportatori pomperanno l'acetil colina dentro le vescicole presinaptiche, riempendole nuovamente (riciclo del neurotrasmettitore). domanda-risposta: ciò avviene per permettere al muscolo di rilassarsi. la tossina tetanica causa il ristagno di acetil a livello del vallo, ma agisce sui meccanismi del presinaptico. domanda-risposta: il gruppo acetato si perde nel millieu extracellulare. Esiste una sostanza esogena, non presente nel nostro corpo ma sperimentale, l'eserina, la cui funzione è dibloccando così la colina esterasi. Se la colina esterasi è bloccata, si accumula acetil colina nel vallo e il tetano si manifesta. Pertanto, per evitare di stimolare la fibra efferente al muscolo, si utilizza un preparato della giunzione neuromuscolare in cui il terminale pre è in condizione di riposo e non riceve potenziali. Successivamente, il preparato viene esposto all'eserina che blocca la colina, permettendo alla colina esterasi rilasciata di rimanere nel vallo e svolgere la sua funzione senza essere degradata. In questa situazione, si osservano fenomeni elettrici, chiamati potenziali di placca in miniatura, che sono molto piccoli e si registrano sul postsinaptico. L'esposizione del preparato all'eserina non influisce sulla frequenza con cui si osservano tali potenziali, poiché agisce solo sul terminale pre, ma aumenta la loro ampiezza per poterli studiare meglio. Anche in assenza di azione sul terminale pre, alcune vescicole potrebbero comunque fondersi con la membrana pre.

E rilascerà il suo contenuto, cargo di acetilcolina; ma sono poche le vescicole che lo fanno: si tratta di rilascio basale, che avviene in condizione di riposo. Lo studio del rilascio basale grazie a esposizione a eserina ci permette di costruire un Istogramma, che ha sulle ascisse l'ampiezza del pot. di placca in miniatura, sulle ordinate la frequenza di osservazione di essa.

L'istogramma si dispone secondo una serie di Picchi, prima più intensi e man mano più attenuati; se si studia la distanza tra un picco e l'altro, la distanza è costante, implicando che il rilascio di neurotrasmettitore è un fenomeno quantale, avviene per quanti: un quanto è una quantità base che corrisponde al primo picco, quindi può essere rilasciato 1, 2, 3 quanti, ma non ad es. 2.7, solo un numero intero di quanti; un quanto corrisponde a una vescicola e ciò corrisponde a 5000 molecole di acetil colina, un numero valido solo per la

sinapsi neuromuscolare: significa che per tali sinapsi possono esser rilasciate 5000, 10000, 15000 ecc. molecole di acetil colina ma non 6000, solo multipli di 5000 perché viene rilasciata la vescicola INTERA, e ognuna ne contiene circa 5000. Deduciamo che tutte le vescicole mature contengono circa la stessa quantità di neurotrasmettitore, e ci sarà un meccanismo biologico che permette di capire quanto neurotrasmettitore c'è in una vescicola. Le vescicole pertanto non vengono riempite a caso, ma tutte della stessa quantità; deduciamo poi che il rilascio della vescicola è un fenomeno tutti o nulla, essa non può ovvero essere rilasciata a metà, e una volta che essa si fonde con la membrana rilascia all'esterno la totalità del suo contenuto, tutto il neurotrasmettitore.

domanda-risposta: quanto è una quantità fissa, il pre può lasciare un certo numero di quanti intero, 150 in condizioni normali (numero intero).

pari di neuroni. Questo rilascio basale è importante per mantenere una certa attività sinaptica anche in assenza di stimoli esterni.