Fisiologia - Prima parte

TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO

Presenza di unica struttura che funziona da pompa (proteina che idrolizza l'ATP) e da trasportatore quindi produce energia e sposta gli ioni

ATP → ADP + Pi (gruppo fosfato)

ATP = adenosintrifosfato viene degradato in ADP = adenosidifosfato più un gruppo fosfato singolo per utilizzare l'elevata energia contenuta nei legami covalenti.

Esempi:

• pompa sodio potassio atpasi sta su tutte le membrane di ogni tipo di cellula. Proteina che trasporta sodio e potassio e utilizza ATP
• calcio atpasi proteina che trasporta solo lo ione calcio e contemporaneamente è atpasi, proteina che si trova nel reticolo sarcoplasmatico delle fibre muscolari scheletriche e sulla membrana delle fibre muscolari scheletriche
• pompa protone potassio atpasi si trova nelle cellule gastriche e serve a buttare fuori il protone per acidificare il lume gastrico quando c'è bisogno di attivare il processo digestivo

POMPA SODIO POTASSIO

Na⁺ / K⁺

CONSIDERANDO UNA

CELLULA TIPICA

SODIO concentrato all'esterno quindi tende ad andare verso l'interno - più della cellulapotassio più concentrato all'interno quindi tende ad andare verso l'esterno della cellula.

Questo passaggio di sodio e di potassio avviene ma non fino a raggiungere l'equilibrio quindi con pari concentrazione di sodio e di potassio all'esterno e all'esterno. Non succede poiché la pompa sodio-potassio fa andare gli ioni contro gradiente di concentrazione.

Considerando il sodio, nonostante tenda ad entrare all'interno della cellula secondo il proprio gradiente di concentrazione, all'interno della cellula la concentrazione di sodio è sempre bassa. La pompa sodio potassio fa quindi uscire il sodio utilizzando ATP.

Escono 3 ioni sodio e entrano 2 ioni potassio. Il potassio tende ad uscire dalla cellula seguendo il gradiente di concentrazione ma grazie alla pompa sodio-potassio questo rientra all'interno della cellula.

La pompa sodio-potassio ha il ruolo di mantenere omeostaticamente le concentrazioni di sodio e potassio che quindi devono rimanere costanti. Considerando l'entrata di 2 ioni potassio e l'uscita di 3 ioni sodio ed essendo entrambi gli ioni con carica positiva non si ha la garanzia della neutralità elettrica poiché le cariche che tendono a uscire sono di più; questa pompa si dice essere una pompa elettrogenica, pompa che contribuisce a generare una differenza di potenziale, quindi una diversa distribuzione di cariche all'interno e all'esterno. Sodio e potassio sono responsabili del mantenimento dell'eccitabilità delle cellule, quindi è fondamentale che le concentrazioni siano mantenute come devono. Esistono delle sostanze tossiche in grado di bloccare questa pompa, le concentrazioni andranno verso un cambiamento ma in cui si può avere un utilizzo per arginare certi fenomeni collegati con.

lo scambio di sodio e potassio con l'esterno è mediato dalla pompa sodio-potassio ATPasi, che veicola soltanto gli ioni sodio e potassio.

La pompa calcio ATPasi, invece, trasporta soltanto gli ioni calcio, che sono più concentrati all'esterno della cellula. Quindi, se la concentrazione di calcio all'interno aumenta in qualche modo, deve essere risistemata poiché può fare danni.

La pompa calcio ATPasi fa uscire due ioni calcio.

Considerando una cellula muscolare, si può collocare sia sulla membrana del reticolo sarcoplasmatico che sulla membrana cellulare.

Quella sulla membrana è chiamata PMCA (calcio ATPasi della membrana plasmatica) e butta fuori dalla cellula gli ioni calcio in eccesso, spingendoli contro il gradiente di concentrazione.

Quella del reticolo è chiamata SERCA (calcio ATPasi del reticolo sarcoplasmatico) e invece di buttare il calcio fuori dal citoplasma, lo mette in un compartimento che è il reticolo sarcoplasmatico, che lo immagazzina come deposito di calcio intracellulare.

Essendo un deposito, si ha...

elevata quantità di calcio quindi richiesta l'azione controgradiente perché per quanto possa essere elevato il calcio del sarcoplasma sarà comunque inferiore a quella del reticolo serve pompa che spinge il calcio all'interno del reticolo. Queste due pompe insieme eliminano il calcio dal citoplasma ruolo fondamentale nella contrazione muscolare. TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO Trasporto controgradiente e quindi con dispendio di ATP. Secondario perché prevede il coinvolgimento di due strutture diverse. L'idrolisi dell'ATP è sempre operata dalla pompa sodio potassio ATPasi che però non è responsabile del trasporto pompa sodio potassio lavora in concomitanza un carrier, un trasportatore che quindi è l'effettivo trasportatore che fa entrare o uscire la molecola attraverso il dispendio di energia della pompa sodio-potassio. Solitamente in questo tipo di trasporto attivo il carrier si avvale dell'ingresso delsodio in genere è un cotrasporto tra il sodio in entrata e l'altro soluto interessato. Trasporto che può essere simporto o antiporto. TRASPORTO DEL GLUCOSIO Se voglio far entrare nella cellula il glucosio (CONTRO GRADIENTE) senza la presenza del GLUT, si trova un carrier sulla membrana in grado di "trainare" il glucosio grazie al sodio. Il sodio, spinto dal suo gradiente (sodio che tende a entrare nella cellula), entra nella cellula portandosi dietro il glucosio. Il sodio entrato senza dispendio di energia viene utilizzato per il trasporto del glucosio ma contro gradiente di concentrazione, avviene grazie alla pompa sodio-potassio che quindi paga l'energia. EQUILIBRI IONICI E POTENZIALE DI MEMBRANA Quando gli ioni si spostano da una parte all'altra della membrana, si crea un potenziale elettrico. ANIMALE Già dal 1700 si portava avanti l'idea che nei tessuti animali ci potesse essere la capacità dicondurre elettricità, indipendentemente dal fatto se i tessuti potessero solo condurla o anche darle un'origine. Esperimenti di Galvani: Con gli si portò avanti l'idea che i tessuti animali erano capaci di generare elettricità. Esperimento della rana: Mise delle zampe di rana sul balcone al fine di cucinarli ma casualmente con un temporale la ringhiera metallica fu colpita da un fulmine, queste zampe si muovevano. Con esperimenti successivi si dedusse che alcuni tessuti (nervoso e muscolare) presentavano elettricità. Con nervi e muscoli si capì che l'elettricità stava su queste due strutture si capì che le cellule sono capaci di generare l'elettricità perché nonostante ci sia neutralità elettrica, nelle loro membrane si ha una diversa distribuzione di cariche esterne e interne si ha una differenza di potenziale che può essere variata da determinati eventi e può dare diverse risposte la separazione di.cariche dipende proprio dalla membrana stessa che sta in mezzo, quindi avremo su un versante cariche negative (ioni negativi) e nell'altro versante cariche positive (ioni positivi) la somma delle cariche negative e delle cariche positive sarà 0. Quest'idea dei tessuti viventi carichi è stata verificata con delle strumentalizzazioni di misura adatte si può misurare questo potenziale di membrana delle cellule a riposo poiché tutte le cellule del corpo hanno un potenziale di membrana ma soltanto i due tessuti eccitabili hanno la possibilità di cambiare questo potenziale e trasformarlo in un segnale che da una risposta. Misurare il potenziale di membrana Vm (V di voltaggio = unità di misura, m di membrana) differenza di potenziale all'interno della membrana ΔV. Servono due elettrodi e un amplificatore (poiché essendo le cellule microscopiche anche le cariche saranno estremamente piccole e occorre amplificarle per).visualizzarle) visualizzazione tramite oscilloscopio o monitor di un computer tramite una scheda adatta. Si ha la cellula messa in una soluzione isotonica (per evitare flussi osmotici) I due elettrodi uno è detto microelettrodo con una punta che serve per entrare dentro la cellula e quindi sentire le cariche all'interno della membrana e un secondo elettrodo detto elettrodo di riferimento esterno che pescherà nella soluzione extracellulare e quindi andrà a misurare le cariche esterne alla cellula. Questi due elettrodi andranno a riportare i valori che misurano a un voltmetro. misuratore di potenziale = L'elettrodo di riferimento, quindi, misurerà il potenziale esterno Ve Il microelettrodo misurerà le cariche all'interno della cellula Vi Il voltmetro fa una differenza tra questi due valori, quindi, riporterà la differenza tra cariche esterne e cariche interne che equivale quindi alla differenza di potenziale Inizialmente (figura A) si

avranno duemisure uguali poiché il microelettrodo non è entrato all'interno della cellula quindi essendo nella soluzione esterna Vi avrà lo stesso valore di Ve → inizialmente Vi - ve = 0

l'oscilloscopio ci evidenzia Vm che è una retta poiché non c'è differenza di potenziale

Successivamente (figura B) il microelettrodo viene fatto entrare nella cellula i valori misurati saranno diversi. L'elettrodo di riferimento misurerà lo stesso valore di prima mentre il microelettrodo evidenzierà un valore negativo come riportato dalla traccia dell'oscilloscopio.

Vi - Ve che non so quanto vale ma l'oscilloscopio evidenzia una deflessione verso il basso che essendo sotto lo zero si avrà un valore negativo

l'elettrodo intracellulare misura una negatività interna che indicano un accumulo di cariche negative sul versante intracellulare → conseguentemente nel versante extracellulare troviamo

Le cariche positive e negative sono distribuite nei paraggi della membrana poiché attratte dalle teste polari dei fosfolipidi. Tutte le cellule del corpo hanno questa organizzazione.

Le cellule hanno questa membrana che separa le cariche poiché la cellula è un'entità separata dal mezzo extracellulare che presenta all'esterno e all'interno delle soluzioni saline, degli ioni disciolti in concentrazioni diverse (potassio tantissimo all'interno e pochissimo all'esterno).