Fisiologia umana

SISTEMA NERVOSO SISTEMA ENDOCRINO

molto specifico, ha più generale, raggiunge

SPECIFICITA’ cellule bersaglio a cui tutte le cellule ma si

inviare il segnale. lega solo se c’è il

recettore specifico.

usa segnali sia elettrici che solo segnali chimici,

NATURA SEGNALE chimici. ossia ormoni secreti nel

sangue.

veloce, il potenziale lento, il tempo di

VELOCITA’ d’azione impiega un secrezione dell’ormone

millisecondo per la sua e arrivo al recettore è

depolarizzazione. molto più lungo.

breve, i neurotrasmettitori latenza e durata più

DURATA D’AZIONE sono subito rimossi, lunga.

bisognerebbe inviare

segnali multipli.

segnale neuronale sempre dipende dalla quantità di

INTENSITA’ STIMOLO uguale, ciò che aumenta è ormone che viene

la frequenza. liberato.

IONI PRINCIPALI DELL’ORGANISMO

All’esterno della cellula c’è una grossa concentrazione di sodio (Na) e una bassa

concentrazione di potassio (K); l’opposto nel liquido citoplasmatico: potassio alto e sodio

basso.

Perché, nonostante ci sia il potassio, che è positivo, all’interno della cellula la negatività non

viene completamente saturata?

Perché la quantità di potassio che servirebbe per andare a bilanciare tutte le cariche

negative presenti sarebbe una quantità esorbitante.

Quando si definisce ‘carica negativa all’interno della cellula’ non vuol dire che tutto il

citoplasma sia negativo. Difatti la membrana diventa una sorta di accumulatore di carica

definito condensatore di carica, quindi vuol dire che le cariche negative si accumulano nella

porzione interna invece le cariche positive nella parte esterna.

FLUSSO

Il flusso è la velocità con cui avviene il movimento delle particelle, espresso in moli/secondo.

Avviene sempre nella stessa direzione, secondo gradiente di concentrazione.

J = -DA dc/dx

Legge di Fick:

Il valore del flusso è dato dal coefficiente di diffusione (D) che dipende dalla grandezza della

molecola, dal peso molecolare, moltiplicato per l’area (A) e per la forza attraente (dc/dx).

direttamente proporzionali

La forza che si oppone al flusso è la resistenza (R) che deriva dall’attrito che il liquido

subisce nel movimento.

inversamente proporzionale

DIFFUSIONE

La relazione di Fick può essere applicata e adattata anche per rappresentare la velocità di

diffusione del soluto attraverso la membrana:

J = -PA (C1-C2)

Legge di Fick:

in cui C1 e C2 sono le concentrazioni del soluto su entrambi i lati della membrana.

La diffusione non è altro che il trasporto di membrana, e può trattarsi di

Semplice: processo passivo, senza consumo di energia, sono molecole come

➢​ ossigeno o CO2, ma anche molecole liposolubili.

Facilitata: proteine di membrana/canali fungono da vettori, si legano alla molecola ed

➢​ eseguono il trasporto, che avviene spontaneamente quando l’energia libera della

molecola è negativa.

Trasporto attivo: c’è consumo di energia, quello primario è la pompa stessa che

➢​ consuma energia mentre il quello secondario si avvale del trasporto attivo che ha

utilizzato un altro trasportatore attivo, per creare un gradiente di concentrazione tra

ioni o molecole e in questo modo lui riesce a caricare certe molecole e a scaricarle.

Queste proteine, sempre trasportatori di membrana, oltre ad avere la capacità di

trasporto hanno anche una tasca di legame per l’ATP e la capacità di scindere l’ATP

in ADP + P (fosfato inorganico).

Questo consumo di energia è necessario perché trasportano i soluti o le molecole

contro gradiente.

Il trasporto attivo primario è la pompa stessa che consuma energia.

Il trasporto attivo secondario invece va a significare che il trasportatore non è quello che

consuma direttamente l’energia.

Quindi c’è un trasportatore attivo primario che fa lo sforzo di creare questo gradiente e il

trasportatore secondario lega una delle molecole che il trasportatore primario ha buttato

fuori.

Il trasportatore attivo primario principale è la pompa sodio-potassio (Na-K), pompa

ubiquitaria delle cellule, in cui una proteina di membrana ATPasica rompendo una molecola

di ATP riesce a trasportare contro il gradiente sodio verso l’esterno e potassio verso

l’interno. Si fa carico di 3 ioni Na che sono entrati e li butta fuori, carica 2 ioni K che sono

usciti fuori e li butta dentro.

Esiste anche un trasporto attivo terziario che avviene nel rene con un sistema di recupero di

dipeptidi che riescono a passare questa membrana, e viene riportato in circolo così da poter

essere assorbito tramite la membrana basale.

ù

POTENZIALE DI MEMBRANA

Solo quando c’è un gradiente di concentrazione elettrico si può misurare la differenza di

potenziale che c’è tra l’interno e l’esterno di un compartimento.

Il potassio si trova all’interno della cellula, perché è uno ione positivo ed è attratto dalle

cariche negative, anche il sodio è positivo, ma se ne sta all’esterno perché la cellula è meno

permeabile ad esso e ha elaborato un meccanismo di espulsione del sodio, attraverso la

pompa sodio-potassio-ATPasi, che lo butta all’esterno.

C’è quindi una disparità elettrica.

Il potenziale di membrana a riposo è la differenza di cariche a cavallo della membrana.

Il potenziale di riposo significa che è in condizioni omeopatiche, cioè in condizioni di riposo

fittizio, perché c’è un continuo passaggio di cariche tra l’interno e l’esterno, però non si

allontana molto dal valore di riposo. Nelle cellule nervose è -70 mV.

Il potenziale di riposo è la somma dei potenziali di equilibrio dei singoli ioni.

Na +60 mV, K -94 mV, Cl -88 mV, Ca +130 mV, calcolato con l’equazione di Nernst.

Quando c’è una variazione di potenziale di membrana, le cellule aprono alcuni canali, la

cellula si depolarizza e succedono degli eventi che portano alla liberazione, in questo caso,

dell’ormone. Quindi queste piccole depolarizzazioni ed iperpolarizzazioni possono portare ad

eventi importanti per una cellula, come quella del pancreas, che secerne insulina grazie alla

depolarizzazione della membrana.

La legge di OHM è una delle leggi che permette di misurare l’intensità di corrente o il flusso

di carica da un compartimento all’altro.

→ /

le cariche passano solo se c’è una certa conducibilità (g) e una differenza di potenziale (V).

Come si origina il potenziale di membrana? è una conseguenza della diversa distribuzione

degli ioni e della diversa permeabilità della membrana agli ioni. Questa diversità viene

continuamente mantenuta dalla pompa Na-K ATPasi, detta appunto pompa elettrogenica.

Gli ioni che giocano il ruolo principale nel mantenimento del potenziale di membrana sono

Na, K e Cl. Ci sono anche altri ioni come il Ca che viene continuamente buttato all’esterno,

ed è molto importante perché continua ad entrare a livello della cellula, ma non è uno ione

principale.

La disuguale distribuzione degli ioni, causata da selettività della membrana per esempio, è

disciplinata dall’equilibrio di GIBBS-DONNAN.

POTENZIALE D’AZIONE

Il potenziale di riposo, ad esempio per le cellule nervose, è di -70 mV e può aumentare nel

caso in cui la cellula diventa iperpolarizzata o diminuire se la cellula diventa depolarizzata.

Potenziale elettrico raggiunto il quale avviene una rapida inversione della polarità elettrica

della membrana, si verifica a seguito di una stimolazione.

Il tutto avviene perché ci sono dei canali ionici di membrana.

Passivi: fanno passare secondo gradiente chimico ed elettrico, sempre aperti.

➢​ Voltaggio dipendenti: si trovano sulle membrane degli assoni e sono responsabili

➢​ della generazione e propagazione del potenziale d’azione. Ci deve essere un input.

Attivi chimicamente: legano una molecola, per es ATP, cambia conformazione si apre

➢​ e permette il passaggio del K.

POTENZIALE GRADUATO

Un potenziale graduato è una piccola variazione di polarità, definita anche locale perchè di

verifica in una determinata zona della cellula.

Se questa zona viene depolarizzata in maniera sufficiente per arrivare a una soglia allora si

vedrà il potenziale d’azione, se invece questo canale non fa entrare un numero sufficiente di

ioni tale da raggiungere il potenziale d’azione rimane un potenziale di un determinato valore

graduato che rimane locale.

Soglia: per convenzione il salto è di 15 mV, quindi da -70 mV a -55 mV. Valori inferiori non

aprono un numero sufficiente di canali voltaggio dipendenti presenti nella zona trigger quindi

non si ha potenziale di membrana.

FASI DEL POTENZIALE D’AZIONE

Quando lo stimolo raggiunge la cellula si ha il pre-potenziale o potenziale graduato che porta

alla depolarizzazione della membrana.

Se questa arriva al potenziale di soglia fa il salto di 15 mV ed è efficace per produrre il resto

dello SPIKE: inversione rapida del potenziale.

Questa variazione è seguita da una ripolarizzazione, cioè la dissipazione del potenziale, che

è necessaria per ricaricare la cellula nervosa che si è temporaneamente depolarizzata in

modo che essa sia pronta per ulteriori informazioni che giungeranno.

In seguito la cellula deve sempre tornare ad uno stato di riposo per essere di nuovo in grado

di eccitarsi.

I canali per il Na sono dotati, a differenza di tutti gli altri canali, di due cancelli, quello di

attivazione e quello di inattivazione, sono due sistemi di cancelli che in uno stesso canale

coesistono.

Nello stato di riposo il cancello di attivazione è chiuso, come il canale e il Na non entra. Se

arriva un'onda di depolarizzazione che raggiunge la zona trigger allora il canale risente della

variazione di potenziale di membrana e il cancello di attivazione si apre e lascia passare

pochi ioni di Na. Se la depolarizzazione raggiunge la soglia allora il canale si apre e c’è il

passaggio effettivo, ma il cancello di inattivazione è ancora aperto. Quando si arriva a

+30mV allora il cancello di inattivazione si chiude e uguale il canale.

SINAPSI

Una sinapsi è un sito specializzato dove avviene la comunicazione tra: neurone-neurone,

neurone-muscolo, neurone-ghiandola.

E’ un complesso formato dal terminale assonico della cellula pre-sinaptica, lo spazio

sinaptico (spazio virtuale) e la membrana della cellula post-sinaptica.

L’assone della cellula pre-sinaptica si prolu