Fisiologia umana

FISIOLOGIA DEL MUSCOLO

A seconda del tipo di lavoro svolto dal muscolo (locomozione - pompaggio sangue - peristalsi), possiamo distinguere 3 tipologie di muscolature: muscolo scheletrico / cardiaco / liscio.

Elettrofisiologia: fenomeni elettrici della membrana di un intero organo. Fino all' '800 si credeva che l'impulso dal cervello arrivava per via di qualcosa di materiale, come un fluido. Successivamente si scoprì che derivava da un impulso elettrico.

Carica elettrica: proprietà della materia. Un oggetto quando si trova con un altro di uguale carica, si respinge con una velocità del quadrato della distanza.

Potenziale elettrico: proprietà dello spazio, esiste anche in assenza di materia ma è necessario che nei paraggi ci siano cariche elettriche. Il potenziale elettrico è la quantità di carica dell'energia potenziale elettrica.

ELETTROFISIOLOGIA CELLULARE:

1. Potenziale di membrana: caratteristica allo stato

Posso passare grazie ai canali. Il movimento avviene secondo gradiente di concentrazione quindi tende ad equilibrarsi. Il potenziale negativo all'interno viene mantenuto perché mentre tutti gli ioni sono equilibrati, all'interno abbiamo in più proteine e acidi nucleici negativi che mantengono carica negativa. All'esterno gli ioni positivi si sono spalmati tutti sulla parete. Il processo finirà di passaggio degli ioni perché adesso gli ioni positivi tendono a tornare dentro perché respinti dalla carica positiva dell'ambiente esterno, ma vorrebbero rimanere all'esterno per la concentrazione. A un certo punto le due forze si equilibrano. Forza chimica uguale alla forza elettrica. Si ha il potenziale di equilibrio. Senza il bisogno di ATP.

La diffusione: Non è dovuto agli ioni che non riescono a passare ma a 2 motivi: differenza di concentrazione tra interno ed esterno tra ioni. Na si trova all'esterno e il K all'interno.

Per il "piccolo mare". Il Na entra per differenza di gradiente, ma non cambia nulla perché hanno entrambi carica positiva, però il numero di canali K sono di più dei canali Na. Quindi la membrana è meno permeabile al Na. A parità di forza, K esce di più rispetto al Na. Si ha quindi un accumulo maggiore di K nella membrana esterna e quindi maggior carica positiva all'esterno. Il passaggio di ioni negativi come ad esempio il Cl è avvenuto in maniera omogenea quindi le cariche negative sono uguali nelle due parti ma all'esterno si hanno più cariche positive. La differenza è data dalla diversa permeabilità della membrana. Mentre prima non c'era l'utilizzo di ENERGIA METABOLICA (atp) ora si perché deriva dal lavoro della pompa Na/K che inizialmente aveva pompato e che ha portato all'alta concentrazione di Na esterno e l'alta concentrazione di K interno.

questo non sarebbe avvenuto. Non lavora la momento ma l' ATP è servito in precedenza. L'elettrogenicità della pompa SODIO-POTASSIO: trasporta 3 Na all'esterno e 2 K all'interno per ogni ciclo con il consumo di 1 ATP. Viene portata una carica positiva in più all'esterno. OUABANINA sostanza di una pianta che blocca la funzione della pompa Na/K. Se aggiungo a una cellula si vede che il potenziale cambia prima repentinamente, poi cade più lentamente il potenziale, e infine viene mantenuto molto basso. Caduta immediata, poi esponenziale, poi mantenuta. È l'equilibrio di gibbs.

2. Perturbazioni che si spengono poco dopo. Quando interagisce una manciata di elettroni negativi all'esterno significa creare corrente. La membrana è formata da fosfolipidi con proteine canale. Se si accumulano cariche negative nella facciata esterna poi entrano tramite le proteine, ma durante l'accumulo il potenziale di membrana cambia.

Le cariche positive esterne vengono eliminate e il potenziale va verso lo 0. Il potenziale si ristabilizza mano a mano che le cariche negative entrano nella cellula. Il meccanismo è come quando versi l'acqua nel pavimento e fai dei buchi. Più si accumula più l'acqua esce veloce perché c'è la pressione dell'acqua. Quando la velocità dell'acqua è uguale tra quella in entrata e in uscita, si ha un equilibrio. Se si chiude il rubinetto il livello scende. All'inizio rapidamente poi rallenta. Se applico la corrente alla membrana la carica scivola lungo la membrana fino a quando non incontrano un canale. Alcune sfuggono al canale, le prime a spruzzo dentro la cellula fino a diminuire lungo gli altri canali. Quindi nei punti vicini ho una variazione di potenziale ma in giro di poco il potenziale si spegne.

3. Perturbazione che diffonde invariando la potenza. Questo fenomeno si verifica solo nelle membrane eccitabili.

(nervose e muscolari). Il potenziale di azione si genera una volta superato il valore soglia, allora il processo arriva al massimo senza dover applicare più corrente, il processo procede da solo. Arriva a 0, non c'è più differenza, si ribalta diventando all' interno positivo fino a 40 millivolt, per poi ritornare a -70. Ci sono canali voltaggio-dipendenti, canali sodio e potassio, che quando supero la soglia si aprono. (GATING). Se è il canale del Na entra perché è più concentrato fuori perché l' esterno è positivo, viene attratto dall' interno negativo e dalla differenza di concentrazione. Il Na si spalma lungo la membrana interna, e con ulteriore depolarizzazione si aprono più canali aumentando il Na. Arrivati allo 0 continua ad entrare anche se non c'è più la forza del potenziale d' azione, ma rimane quella del potenziale chimico, di concentrazione. La causa non è

più elettrica ma chimica quindi l’interno diventa positivo tanto che poi il Na viene respinto dalla carica di potenziale. Si ha un equilibrio del Na, non può più entrare. Successivamente si apro altri canali voltaggio dipendenti e sono quelli del K. (sono più tardoni). L’interno essendo positivo il K inizia ad uscire e inoltre per la concentrazione. Si ritorna a potenziale 0 per poi continuare ad uscire e depositarsi nella membrana esterna. All’apertura di K si chiude il canale Na con 2 gate interni vicini: 1. Per depolarizzazione (voltaggio dipendente), 2. Si chiude per depolarizzazione ma con maggior ritardo..AL PICCO APRO K E INATTIVO NA Tutto questo processo è valido per qualsiasi membrana non solo per la plasmatica. Una membrana è detta eccitabile se possiede tanti canali voltaggio dipendenti. È un processo a catena chiusa a retroazione positiva seguito da dei processi a retroazione negativa. La mielina è un

Rivestimento dell'assone, permette alle cellule di rotolare, si tratta di un avvolgimento di tanti strati di membrana, lo scopo è quello di velocizzare l'impulso.

Nel SNC si chiamano oligodendrociti, e nel SNP cellule di Schwann. È un isolante elettrico perché impermeabile agli ioni. Ci sono zone scoperte dette Nodi di Ranvier voltaggio-dipendenti.

Se c'è un potenziale di azione su un nodo di Ranvier, le cariche positive scorrono nel citosol, ma non trovano vie di fuga nella guaina e arrivano al prossimo nodo dove generano un nuovo potenziale. Mentre il potenziale prima scorreva adesso compie dei salti. La velocità aumenta per il salto e l'apertura dei gate dei canali avviene solo nei nodi. Quindi si ha una velocità maggiore. Il secondo vantaggio oltre alla velocità è energetico perché ho una fuga di Na ed entrata di K solo nei nodi. Non si deve ricostruire tutta la cellula.

SINAPSIS

Strutture che permettono