Esame di fisiologia

PROTEINE

Proteine estrinseche

Sono inserite su un lato della membrana ma non la attraversano completamente quindi non mettono a contatto i due strati: quello extracellulare e intracellulare.

Proteine integrali o intrinseche o transmembrana

Mettono in contatto lo strato extracellulare e quello intracellulare della membrana, possono scegliere che sostanze far entrare/uscire e quindi creare differenze di concentrazione tra l'interno e l'esterno della cellula.

Esistono tre tipologie di proteine transmembrana:

1. Recettori di membrana = funzionano con un meccanismo chiamato chiave serratura: hanno una parte esterna nel liquido extracellulare che è in grado di legare con un ligando specifico (ormone messo in circolo dal sistema endocrino) e questo fa partire una serie di eventi cellulari (enzimi vengono attivati, geni trasferiti, proteine sintetizzate).
2. Canali ionici = essenzialmente sono dei pori e in essi possono passare variemolecole (sodio, calcio e potassio, cloro).

ionici prendono il nome di:

• Recettori ionotropici: sono buchi chiusi nella membrana e quando si legano alla molecola corretta cambiano la loro conformazione e si aprono in risposta al legame. Quando si aprono possono entrare e uscire molecole cariche (sodio, potassio…) in base al loro gradiente. Ogni canale ionico è specifico per ogni ione.
• Recettori metabotropi: sono più complessi perché sono un insieme di proteine che interagiscono tra loro. Il ligando può agire solo da messaggero oppure può legarsi al recettore per poi entrare a seguito dell’apertura dei canali.

Esistono due meccanismi principali per l'attivazione dei recettori:

1. Accoppiamento diretto: il ligando si lega al recettore e attiva la proteina G che si stacca dalla subunità alpha e va a determinare l’apertura o la chiusura del canale ionico.
2. Intervento di secondi messaggeri: il ligando si lega al recettore, ma quest’ultimo subisce una modifica della conformazione e attiva la proteina G. La subunità alpha

Il trasporto può avvenire in modo passivo o attivo.

Il trasporto passivo può avvenire per diffusione libera o facilitata. La diffusione libera non prevede una selezione delle molecole che entrano o escono dalla cellula, avviene secondo il gradiente di concentrazione. La diffusione facilitata, invece, avviene attraverso recettori che selezionano le molecole da far entrare, regolando anche la velocità e la quantità.

Il trasporto attivo si divide in primario e secondario. Il trasporto attivo primario avviene contro il gradiente di concentrazione e richiede l'utilizzo di energia. Un esempio di trasporto attivo primario è la pompa sodio/potassio, che mantiene una concentrazione di sodio maggiore all'esterno della cellula e una concentrazione di potassio maggiore all'interno. Per ogni molecola di ATP consumata, vengono espulse 3 molecole di sodio e contemporaneamente vengono assorbite 2 molecole di potassio.

Il trasporto attivo secondario sfrutta il gradiente di concentrazione di una molecola per trasportarne un'altra.

contro gradiente. Il sodio che è più concentrato fuori si lega a una proteina carrier e lascia il posto a una molecola di glucosio per entrare e legarsi. Al posto di consumare energia la cellula accorpa la diffusione passiva per portarne una all'interno contro gradiente.

Endocitosi ermette di trasportare un certo numero (in genere elevato) e tipo di molecole all'interno della cellula. I recettori transmembrana sono in grado di legare una serie di molecole, e quando si raggiungono un tot numero di legami, la membrana plasmatica si richiude su sé stessa (processo di invaginazione) creando una vescicola all'interno della cellula carica di tali molecole.

Esocitosi permette di trasportare un certo numero (in genere elevato) e tipo di molecole all'esterno della cellula. Degli organelli all'interno della cellula creano delle vescicole, le riempiono con le molecole che vogliono eliminare, le spostano verso la membrana plasmatica per andare a fondersi con essa,

Erilasciare poi il loro contenuto all'esterno.

Potenziale di membrana

La cellula deve mantenere questi valori ↓ attraverso i trasporti transmembrana per mantenere l'omeostasi dell'organismo.

Quando parliamo di ioni possiamo misurare l'effetto che hanno dal punto di vista della carica.

I neuroni e le cellule del cuore vengono definite cellule eccitabili perché danno un impulso elettrico.

Differenze di carica delle cellule:

Se cerchiamo di misurare con un oscilloscopio la differenza di carica tra l'interno e l'esterno della cellula vediamo che l'interno della cellula è più negativo (range da -50 a -90 mV).

Se inseriamo all'interno della cellula un microelettrodo e lo inseriamo nella cellula l'oscilloscopio se ne rende conto per la differenza del potenziale tra esterno e interno → POTENZIALE DI RIPOSO.

Le cellule tramite i sistemi di trasporto cercano di mantenere concentrazioni di ioni diverse tra interno ed esterno.

concentrazioni di molecole da una parte e dall'altra, ma anche la carica). Il fatto che il potassio non entra più nella cellula crea un'impulso elettrico dei neuroni per questa differenza di carica che blocca il passaggio secondo gradiente chimico degli ioni.

Equazione di Nerst - misura la differenza di potenziale elettrico all'interno della cellula. Misura il potenziale di equilibrio, ossia il rapporto tra concentrazione di uno ione carico all'esterno e all'interno. È fondamentale per le cellule eccitabili, soprattutto i neuroni.

L'organismo ha sviluppato dei meccanismi per poter reagire in base ai cambiamenti.

NEURONI

I neuroni sono alla base dei sistemi di impulsi elettrici e dipendono da una serie di cellule, non eccitabili, che ne permettono il funzionamento perché ne modulano le connessioni sinaptiche.

Struttura dei neuroni:

• Soma (parte superiore) = corpo cellulare - arrivano gli impulsi dagli altri neuroni

Assone (parte centrale) = permette la conduzione dell'impulso

Terminazioni nervose = comunicano con il neurone successivo per trasmettere i segnali

Il segnale arriva alle sinapsi di un neurone (neurone pre-sinaptico) e viene trasmesso al secondo neurone (post-sinaptico). Il segnale è semplicemente corrente e va sempre in una direzione.

I neuroni sfruttano la capacità di differenza di carica tra interno ed esterno della cellula per creare impulsi elettrici che possono trasferirsi lungo tutta la cellula e tra una cellula e l'altra. Dipende dall'ingresso di cariche positive o negative, la differenza di potenziale (cariche tra dentro e fuori) può variare (ioni positivi = si depolarizza/ioni negativi = si iperpolarizza).

Sono situazioni transienti, in cui la corrente una volta iniettata scorre via e si ritorna allo stato di partenza.

Nello stadio di riposo la cellula viene attivata da un altro neurone, se ha abbastanza sodio entra e raggiunge un

valore soglia che fa partire il cambio di polarizzazione. Per un brevissimo tempo la cellula diventa più positiva dentro rispetto a fuori ed è questo che fa partire il segnale elettrico. Mediato da 2 canali:

1. I canali del sodio → che rimangono aperti pochissimo
2. I canali del potassio → sono aperti per più tempo (per far tornare negativa la situazione)

Una volta chiusi i canali il sodio inizia ad essere più concentrato fuori, il potassio dentro e si ristabiliscono le cariche.

Nel momento in cui il neurone si attiva e si crea il potenziale d'azione, per qualche millisecondo, non può essere attivato e i canali sono chiusi → periodo refrattario assoluto, durante questo periodo NON PUÒ CREARE UN POTENZIALE D'AZIONE.

Dopodiché si passa a un periodo parzialmente sensibile perché il neurone comincia a riattivarsi e se si raggiunge il valore soglia l'attivazione del neurone è sempre la stessa: creazione

Il potenziale di azione dei neuroni non viene modificato per comunicare tra di loro. Esso rimane costante una volta raggiunto un valore di soglia, aprendo tutti i canali necessari per raggiungere le zone desiderate. Tuttavia, il numero di potenziali di azione può aumentare o diminuire, influenzando il numero di volte in cui viene attivato lo stimolo.

Uno stimolo può essere forte o debole, a seconda del numero di canali del sodio che vengono aperti. Se vengono aperti pochi canali, spesso non si riesce a raggiungere il valore soglia. Al contrario, uno stimolo più forte permette di raggiungere il valore soglia e di innescare il potenziale di azione. Una volta raggiunto il valore soglia, lo stimolo non cambia, anche se è molto intenso.

L'intensità dello stimolo dipende dal numero di neurotrasmettitori rilasciati e dalla loro capacità di legarsi ai canali post-sinaptici del sodio. Se vengono aperti pochi canali del sodio, il potenziale di azione sarà più debole.