Riassunto esame Fisiologia cellulare, Prof. Palesi Fulvia, libro consigliato Fisiologia , Egidio D’Angelo

TRANCITOSI: spessore

L'endocitosi prende nomi diversi a seconda che il materiale endocitato sia di:

• grandi dimensioni, solido (fagocitosi)
• piccole dimensioni, fluido (pinocitosi)
• selezionato a livello molecolare (endocitosi mediata da recettori)

Nell'esocitosi la cellula rilascia sostanze di scarto, componenti della cellula o della matrice extracellulare oppure molecole segnale, avviene in aree specifiche. Può essere:

• quando le vescicole sono pronte vengono subito rilasciate
• costitutiva, le vescicole pronte vengono immagazzinate vicino alla membrana e rilasciate in un secondo tempo in risposta ad un segnale
• regolata, spesso in modo anche complesso

La transcitosi permette l'introduzione di sostanze attraverso vescicole e, allo stesso tempo, la fuoriuscita di altre. Ad esempio, nell'endotelio dei capillari ci sono cellule molto sottili che devono far passare molte macromolecole non permeanti, a parte l'ossigeno che passa per.

è permeabile solo a K⁺, quando si aprono icanali, il K⁺ attraversa la membrana secondo gradiente elettrochimico, perconcentrazione si muove dal compartimento 1 al 2 e per carica a un certopunto il K⁺ non può più diffondere e raggiunge l’equilibrio secondouno ione in soluzione è soggetto a flussil’equazione di Nernst:diffusivi e migrazione in campo elettrico (elettro Je = Z∙K∙(dv/dx) ediffusione).Jd= D∙(dc/dx); considerando l’equivalenza di Nernst: K= C∙D∙(F/RT) dove F èla costante di Faraday, quindi il flusso totale di uno ione in soluzione èdescritto da: J = Je + Ja = z∙C∙D∙(F/RT)∙(dv/dx)+D∙(dC/dX).All’equilibrio il flusso netto è cioè i gradienti di concentrazione enullo,elettrico sono uguali e oppostiQuindi integrando sulla membrana:Per ogni ione permeante esiste un potenziale di equilibrio che dipende dalrapporto delle concentrazioni interne ed esterne, cioè

che la differenza dipotenziale dipende dalle concentrazioni, quindi se sono fisse si può calcolarel’equilibrio. Gli ioni principali sono e lasodio, potassio, calcio cloro,concentrazione di questi ioni non è uguale nello spazio intra ed extra, ogniione ha uno specifico potenziale di equilibrio; la membrana plasmatica ècaratterizzata da un potenziale di membrana (Vm), quindi le cellule sonopolarizzate: = potenziale più negativo rispetto a Vm;iperpolarizzazione= potenziale più positivo rispetto a Vm. Ma l’equazione didepolarizzazioneNernst non basta per trattare l’equilibrio elettrochimico della cellula, infatti ilpotenziale di membrana può avere un solo valore. Ma, ad esempio, Na⁺ e K⁺hanno concentrazioni intra/extra opposte e i loro potenziali di equilibrio sonodifferenti ( + 30 mV, - 80 mV). la membrana è permeabile al K⁺ maIpotesi di Bernstein (1902), IPOTESI:non al Na⁺. La maggior concentrazione

La concentrazione intracellulare di K⁺ è dovuta alla presenza di anioni proteici intracellulari (equilibrio di Donnan). Rappresenta l'equilibrio elettrochimico di membrana.

Equilibrio di Donnan, quando non tutti gli ioni sono permeanti (come le proteine); Cl⁻ e K⁺ attraversano la membrana a causa dei gradienti elettrochimici. Quindi, all'equilibrio si hanno differenze di concentrazione e differenze di potenziale e per ognuna delle specie ioniche permeanti: J = Je + Ja = Z∙C∙D∙(F/RT)∙(V1 -V2) + D∙(C1- C2) = 0. La presenza di una sola specie ionica non permeante modifica la concentrazione di tutte le altre.

In ogni compartimento si deve preservare l'elettroneutralità: [K]1=[Cl]1 mentre [K]2= [Cl]2+ [Pr]2. Per tutte le specie ioniche permeanti vale allora: J = Je+ Ja= z∙C∙D∙(F/RT)∙(V1 - V2) + D∙(C1- C2) = 0 V2 - V1= Vm = (RT/ zF)∙ln(C2/ C1). Ed essendo il potenziale di membrana uno solo, deve valere: RT/zF⋅ln( [K]1/[K]2) = RT/zF⋅ln( [Cl]1/[Cl]2 [K]1[Cl]1=[K]2[Cl]2.

permeabile al sodio (Na⁺) e al cloro (Cl⁻), quindi il potenziale di membrana è determinato principalmente dal potenziale di equilibrio del potassio (K⁺).

All'equilibrio ma deve consumare energia per mantenere stazionarie le concentrazioni ioniche. Lo della membrana richiede che il potenziale distato stazionariomembrana e le concentrazioni degli ioni coinvolti nel processo rimanganocostanti nel tempo, anche a costo di un dispendio energetico. Ogni ione permeante può avere un flusso netto diverso da 0, o aentrante uscenteseconda della direzione del gradiente elettrochimico; è necessaria lapresenza delle pompe ioniche per mantenere lo stato stazionario, quindi ogniione può trovarsi in situazioni anche lontane dal proprio equilibrioelettrochimico, in quanto sottoposto sia a trasporti passivi che attivi. Serve una forza (pompa) che continua a mandare contro gradiente (gravità)le sostanze (acqua) e un meccanismo che dissipa il gradiente, nellamembrana sono presenti una pompa Na/K e un canale di leakage ecotrasportatori. Un circuito elettrico contiene elementi che (pila o batteria) GENERANO gradienti di potenziale

elementi circuitali passivi, un resistore ideale segue la legge di Ohm: V = R*I, dove V è la tensione ai capi del resistore, R è la resistenza elettrica e I è l'intensità di corrente che lo attraversa. Inserendo la conduttanza g = 1/R, si ottiene l'equazione l = g*V. Nel modello elettrico dei trasporti di membrana, i gradienti ionici sono rappresentati dalle pompe ioniche, che agiscono come batterie (Ek), mentre i canali ionici sono rappresentati dalle conduttanze (gk). I fosfolipidi, invece, agiscono come condensatori (Cm). I fosfolipidi sono isolanti e bloccano il passaggio degli ioni, modificando così le caratteristiche del sistema e l'evoluzione temporale della carica (circuito RC). La conduttanza della membrana varia in base al numero e alla conformazione delle proteine di membrana. Il concetto di permeabilità è strettamente correlato alla presenza e alla conformazione delle proteine di conduttanza di membrana.mantenere i gradienti ionici, bisogna consumare energia (ATP), gli ioni che attraversano la membrana e che influiscono sul suo potenziale sono Na⁺, K⁺, Ca2⁺ e Cl⁻. È il circuito equivalente della membrana con batterie e conduttanze relative ai principali ioni che attraversano la membrana. Il calcio è omesso perché ha 2+ quindi complica estremamente i calcoli, non esiste una pompa del cloro, quindi la sua batteria è differente dalle altre. Il suo equilibrio è mantenuto da trasporti attivi secondari. La legge di Ohm è una legge che descrive in modo semplificato il Ik = gk⋅(Vm - Ek). La corrente di funzionamento elettrico della membrana attraverso la membrana (Ik) è nulla quando il potenziale di equilibrio di uno ione (Ek) eguaglia quello di membrana (Vm). È possibile calcolare la corrente per ogni ione, è il potenziale di equilibrio che causa un'intercetta nella retta (spostata rispetto all'origine).convenzione il verso della corrente è quando gli ioni positivi entrano nella cellula, quando gli ioni positivi negativi escono dalla cellula. Per il Cl⁻ i versi sono opposti, in quanto la sua carica è negativa. Il potenziale di membrana e le concentrazioni degli ioni sono costanti nel tempo, ogni ione si trova in situazioni differenti dal proprio equilibrio elettrochimico perché soggetto sia a trasporto passivo che attivo. Il potenziale di membrana è stazionario quando la corrente totale è nulla: Il potenziale GHK dipende dalle permeabilità relative Px dei vari ioni (Px). Il contributo di una determinata specie ionica al Vm dipende dalla sua permeabilità relativa, Vm dipende da flussi ionici multipli che instaurano un equilibrio dinamico, se un ione non è permeante, esso non contribuisce al generare Vm. Se un solo ione è permeante, l'equazione GHK si riduce all'equazione di Nernst per quello ione, modificando la

La permeabilità relativa degli ioni è possibile modificare il potenziale di membrana. Il potenziale della membrana tende verso il valore del potenziale elettrochimico dello ione più permeante. La genesi del potenziale di membrana dipende principalmente dai gradienti generati dalle pompe ioniche, che sono poi dissipati dai canali e dai trasportatori ionici; a riposo, la maggior parte dei canali aperti sono per il K. La pompa Na/K è la principale pompa ionica, la loro permeabilità dipende dalla cellula (numero/tipo canali ionici). La pompa Na/K funziona nello stesso modo in tutte le cellule, per il Cl⁻ non esiste una pompa, quindi non c'è trasporto attivo primario, il suo gradiente è mantenuto grazie al cotrasporto. Esistono due trasportatori per il Cl⁻ diversi.