Fisiologia generale - equilibrio di Donnan

Na Na Na

Nel caso del potassio I = [-90 -(-102)] g = +12 g

k K k

A riposo sappiamo che le correnti devono annullarsi e quindi I = I , quindi g / g = 11 ossia la conduttanza

Na K K Na

+ +

degli ioni K è circa 11 volte maggiore di quella degli ioni Na .

Le correnti sono costanti nel tempo e il potenziale di membrana rimane costante e grazie alla pompa Na/K

anche le concentrazioni ioniche sono costanti.

Cambiano solo se attiva un determinato stimolo.

CANALI IONICI

Entrano in azione quando nella cellula varia il potenziale o le correnti.

Sono proteine di membrana che fanno passare gli ioni attraverso la membrana. Sono vettori di fattori di

diffusione facilitata.

I canali sono "gated" ossia sono o chiusi o aperti. L'apertura può essere indotta da vari meccanismi: ci sono

canali operati da ligando (funzionano da recettori), canali operati da forza meccanica, canali operati da una

variazione del potenziale di membrana.

Un canale del sodio voltaggio-dipendente è una proteina molto frande con 4 domini omologhi e poi domini

intermedi diversi. Le parti che si ripetono sono domini transmembrana e sono 6 e quindi abbiamo 6 gruppi da 4

domini che si ripetono. Un gruppo di questi 6 funziona da sensore di voltaggio, che rileva il cambiamento del

potenziale di membrana. Quando la cellula si depolarizza (potenziale da -90 a -40, -20, -10...) questo canale si

apre e fa pompare ioni sodio. Quando si aprono i canali, quindi si ottengono correnti del sodio in ingresso

(perchè il forte gradiente elettrochimico del sodio lo spinge ad entrare). Esistono tuttavia anche altri canali

del Na.

I canali del potassio K sono il raggruppamento più numeroso e diversificato. Ci sono canali sempre aperti (ecco

perchè la membrana è molto permeabile al K); canali dipendenti dal voltaggio; canali dipendenti dal calcio...

Questi canali sono formati da più subunità diverse, da più proteine (es. quelli dipendenti da voltaggio sono

formati da 4 peptidi con 6 passaggi transmembrana e 1 poro centrale).

EQUILIBRIO DI DONNAN

Come fa una cellula a rimanere in equilibrio osmotico?

La cellula è sottoposta a forze osmotiche e tende a mantenersi in equilibrio osmotico, ossia non varia il suo

volume.

La membrana è un elemento osmogenico, ossia mantiene l'equilibrio osmotico.

Nella cellula ci sono molecole che si chiamano ACQUAPORINE e trasportano H O.

2

Gli ioni con permeano se non grazie ai canali; alcuni soluti invece non permeano proprio.

Questi fenomeni garantiscono l'osmosi della cellula

Ambiente isotonico = non varia il volume cellulare

Ambiente ipotonico = volume cellulare aumenta per acquisto di H O

2

Ambiente ipertonico = volume cellulare diminuisce per perdita di H O

2

Per calcolare l'equilibrio di Donnan dobbiamo avere un contenitore diviso in 2 parti da una membrana

+ -

semipermeabile. Sappiamo che solo alcuni ioni possono passare (K , Cl ). Da una parte mettiamo KCl e dall'altra

-

parte mettiamo K e proteine (Pr , ioni che non passano perchè troppo grandi).

-

Succede che il Cl passa e si crea un potenziale di equilibrio (passa poi K, e si forma un gradiente elettrico che

lo respinge indietro...lez. 8) e si va avanti finchè non ho un equilibrio : la concentrazione di cariche positive

deve essere uguale a quella delle cariche negative da entrambe le parti.

All'equilibrio c'è un potenziale di membrana che è uguale al potenziale di equilibrio di ogni ione.

Applichiamo ora Nernst

+ - + -

[K ] [Cl ] = [K ] [Cl ]

1 1 2 2

Questo è l'equilibrio di Donnan: il prodotto delle concentrazioni degli ioni diffusibili da un lato è uguale al

prodotto delle concentrazioni degli ioni diffusibili dall'altro lato, all'equilibrio.

L'equilibrio di Donnan però non è un equilibrio osmotico perchè

+2 -2 -2 +1 -1 +2 -2 +1 -1

K = Cl + Pr ---> K = Cl ---> K + Cl >>> K + Cl

Parlando di cellule