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Il trasporto attivo con relativa idrolisi di ATP costituisce un tipo di trasporto primario, tuttavia

esiste anche un trasporto secondario, detto cotrasporto: esso si avvale del trasporto primario per

trasportare altre piccole molecole o ioni contro gradiente, permettendo l'equilibrio fisiologico del

sistema.

Un esempio di trasporto secondario è quello del glucosio nel lume dell'intestino: si sfrutta la

+ +

Na /K -ATPasi all'interno della membrana plasmatica laterale e basale che pompano gli ioni sodio

all'esterno, e dato che questi ioni tendono a diffondere verso il loro naturale gradiente, tale tendenza

viene sfruttata dalle cellule epiteliali per attuare il cotrasporto di glucosio dentro la cellula, sempre

contro gradiente.

Per molecole più grandi invece si sfruttano i processi di esocitosi ed endocitosi, due fenomeni

analoghi ed opposti che prevedono la secrezione di vescicole che permettono di trasportare le

molecole, per mezzo della fusione vescicola-membrana che poi fa riversare il prodotto in esse

contenuto all'esterno od all'interno della cellula.

Parliamo ora dei neuroni che sono un tipico esempio di membrana eccitabile.

È formato essenzialmente da tre elementi: il corpo cellulare, dendriti ed assoni.

I neuroni sono molto diversi a seconda di dove si trovano e della funzione che esplicano.

Abbiamo i neuroni unipolari, bipolari, multipolari e pseudounipolari (sono stati spiegati coi piedi,

consiglio di vedere istologia).

Le proteine canale sono assenti nelle zone dendritiche ed assoniche e si hanno dei canali voltaggio

dipendenti sull'assone, mentre quelli ligando dipendenti si trovano sui dendriti e parzialmente sul

corpo cellulare. (spiegazione molto esaustiva, non c'è che dire -.-”)

Ora parliamo di una tecnica, chiamata “patch clamp”. Si tratta di una tecnica per monitorare la

corrente ionica che passa in un singolo canale e si nota come reagisce la cellula del canale

voltaggio-dipendente.

Occorre far la distinzione tra clamp-voltage e clamp-current.

Il primo è quando varia sia il voltaggio sia la corrente, correlate per la legge di Ohm, il secondo

avviene quando si forza la corrente.

Il primo modello di questi studi sul potenziale di membrana furono eseguiti da Hodgkin e Huxley

sull'assone di calamaro gigante, così grande da non essere leso dalle apparecchiature dell'epoca.

La membrana cellulare si può associare ad un circuito elettrico, si parte dal potenziale di riposo (che

non è una fase di stasi, ma serve per i meccanismi omeostatici per far sì che si resti in una posizione

di equilibrio).

Gli scienziati H-H utilizzarono quest'associazione per vedere le differenze di potenziale di

membrana tra esterno ed interno.

Se l'elettrodo esplorante va fuori la membrana cellulare, si registra un potenziale pari a zero, mentre

se si registra il valore nella membrana, allora il valore è minore di zero, per via delle proteine

all'interno del citosol.

Dunque, mediante queste tecniche, se gli assoni a riposo sono trattati con una bassa corrente o

stimolati con un ago sottile, gli assoni rispondono aprendo i loro canali e si ha un movimento di

cariche positive verso l'interno consentendo agli ioni sodio di entrare nella cellula e così facendo il

potenziale di membrana si riduce, ossia diventa meno negativo e si ha quella che viene chiamata

depolarizzazione.

Nella maggioranza dei casi, più forte è uno stimolo, maggiore sarà il numero degli impulsi generati.

La cellula può essere inoltre vista come un condensatore, ed in questa struttura elettrica si parla di

campo elettrico, che attraversa la membrana.

Se vi sono i canali di perdita, gli ioni riescono a passare nel circuito ossia la membrana, e si ha così

un campo elettrico con separazione di una parte di corrente che passa attraverso i canali di perdita

(questo si chiama “modello passivo della membrana” in quanto svolgono la stessa funzione degli

elementi passivi di un circuito elettrico).

Questo modello passivo della membrana è stato studiato tramite due approcci: il primo prevede la

permeabilità della membrana (ossia senza applicare né canali voltaggio-dipendenti o ligando-

fungono da “canali di perdita” della cellula stessa ed il

dipendenti perché i pori della membrana

secondo si avvale dell'equazione di Nernst, che permette di calcolare a quanto corrisponderebbe il

potenziale a riposo di di membrana se vi fosse solamente il dato ione che analizziamo a muoversi ai

due capi della membrana. Si ha dunque: xo xi.

Ex = (RT/zxF )ln c /c

con R la costante assoluta dei gas, T è la temperatura in scala Kelvin, z è la valenza dello ione

considerato, F è la costante di Faraday (e indica la carica che uno ione monovalente reca con sé ed

infatti z*F dà la carica dello ione).

L'elettricità compie lavoro. Il lavoro elettrico è la carica spostata dal campo elettrico per il campo

stesso.

Ma la carica altri non è che z*F.

Il lavoro (inteso a livello meccanico) di solito è definito come la forza per lo spostamento

(vettoriali), ma parlando di cellule si nota che occorre parlare di spostamenti piccolissimi, ragion

per cui si utilizza il differenziale, atto a definire piccolissime variazioni di spostamenti, da cui poi si

svolge il calcolo integrale.

Parlando ulteriormente di forze, a livello biologico e chimico, si parla di una forza meglio nota

come pressione.

La pressione è una forza applicata su una superficie e come tale, applicando la formula inversa, si

ha che la forza è data dalla pressione per la superficie, ossia:

P=F/A intendendo A come superficie (area) F= P*A

Tale formula, così come è stata ottenuta, la si inserisce nella formula del lavoro, diventando:

L= P*A*s, ma poiché la pressione figura anche nell’equazione di stato dei gas, cioè

PV=nRT, si può ulteriormente ottenere una nuova definizione di calcolo della pressione.

Che così diventa: nRT/V*A*s

ma poiché una superficie moltiplicata per uno spostamento altro non dà che un volume, nel

momento in cui si considera uno spostamento infinitesimo si ha che:

nRT*δV/V

e quel calcolo derivato altri non è che il logaritmo di V (in integrazione).

L’equazione di Nernst segue una logica: se si ha a che fare con due forze, rispettivamente una

chimica e l’altra elettrica, di ha il potenziale di riposo quando si ha un equilibrio tra le due, dunque

quando si equivalgono.

se si studia sul Gayton, si noterà che l’equazione di Nernst parte con una costante –tale

(nota: 61-

per il logaritmo delle concentrazioni senza dire che questo numero si ricava quando in condizioni

standard, la forza ricavata dalla formula nRT/V dà circa 61 mV).


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kalamaj

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (a ciclo unico - 6 anni)
SSD:
Università: Foggia - Unifg
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher kalamaj di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia Umana I e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Foggia - Unifg o del prof Cibelli Giuseppe.

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