Lezioni unificate fisiologia

Ma se la membrana è scarso conduttore, come fa il potenziale a condurre senza decremento? la

propagazione del potenziale d'azione avviene con meccanismo auto rigenerativi, cioè un potenziale

d'azione che nasce man mano che cammina si auto rigenera e arriva sempre con la stessa ampiezza.

Equazione di Nernst: abbiamo visto che possiamo registrare nelle cellule i potenziali di membrana, ma

da che cosa sono determinati questi potenziali? La prima domanda propedeutica a tutto è che visto che

l'interno è negativo a riposo, quali saranno le cariche responsabili di questa negatività? gli anioni

indiffusibili che non passano la membrana, ovvero le proteine. Queste al normale pH della cellula si

dissociano come acidi, in realtà sarebbero elettroliti anfoteri, con doppia possibilità di dissociazione. Di

dissociarsi come acidi a pH più basso del loro punto isoelettrico o come basi quando il ph in cui si

trovano è più acido.

Responsabili della dissociazione acida sono i gruppi COOH quelli degli AA dicarbossilici. E altri AA

sono detti basici perché hanno 2 radicali NH di amminici. La dissociazione basica a carico del gruppo

nh2 consiste nell'acquisire un protone e trasformarsi in nh3+. La dissociazione acida, più fisiologica, da

COOH si dissocia in COO- + H+.

le proteine sono in questa forma acida, per cui tanti gruppi COOH fanno acquisire alle proteine una

carica elettrica negativa.

La negatività interna è dovuta alle proteine e allora interviene lo ione Na+, che si trova fuori dalla

cellula perché c'è una pompa che lo butta fuori, pompa Na+/K+ che lo pompa contro gradiente.

Essendo uno ione idrofilo non passa la membrana facilmente e quel poco che entra, la pompa lo ributta

fuori creando per il Na+ una condizione di squilibrio forte, perché acquisisce fortissima tendenza ad

entrare. Questo lavoro costa all'organismo il 60-70% dell'energia che noi dissipiamo.

Il suo ruolo è infatti importantissimo perché crea una sorta di energia potenziale, fare acquisire al Na+

una forte tendenza ad entrare rappresenta un serbatoio di energia potenziale,perché avendo il Na+ forte

tendenza ad entrare quando riesce,fornisce energia per fare funzionare altri meccanismi,per esempio

dei trasportatori di membrana.

Esempio: il riassorbimento del glucosio nell'epitelio del tubulo renale.

Meccanismi di simporto e antiporto:simporto è quando 2 sostanze vengono trasportate nello stesso

verso,antiporto quando le 2 sostanze si trasportano in sensi opposti, uno delle 2 sarà sempre il glucosio

in ingresso nella cellula.

Il Na+ viene poi pompato fuori dalla pompa Na+/K+.

Garantisce quindi tutti o quasi i trasporti di membrana. Ancora più specifico è l'applicazione nelle

cellule dei tessuti eccitabili e in particolare per generare il potenziale d'azione.

Cosa succede quando si arriva alla soglia del potenziale?

Si ha un repentino e massiccio ingresso di Na+ perché era tenuto squilibrato.

Ma cosa succede? All'arrivo del valore di soglia a livello della membrana cambia la permeabilità,

quindi l'apertura di canali ionici,molecole proteiche che si trovano annegate nello strato lipidico della

membrana e rappresentano la permeabilità della membrana perché altrimenti la costituzione lipidica

della membrana non farebbe passare dagli ioni, che passano solo in presenza di un poro idrofilo,

appunto i canali.

Classifichiamo i canali in 2 grosse categorie: Passivi sono quelli che rappresentano aperture idrofile

della membrana e sono sempre aperti anche se poco numerosi,responsabili della scarsa permeabilità

della membrana agli ioni(detti ungated); Attivi hanno invece conformazione regolata e possono essere

aperti o chiusi, per questo questi vengono detti gated,”provvisti di cancello”,e possono modificare

anche velocemente la permeabilità di membrana verso lo ione verso il quale sono specificamente

selettivi. Quelli passivi sono anch'essi specifici.

Ma chi può determinare l'apertura o la chiusura dei canali?A cosa sono sensibili?

3 sono i meccanismi più definiti:

1)eventi meccanici, stimoli meccanici,perché taluni di questi canali sono fortemente ancorati alla

membrana e una deformazione della struttura in cui si trovano ne può determinare apertura o chiusura,

come se il canale venisse stiracchiato quando la membrana viene stirata. Esempio:i barocettori aortici e

carotidei, terminazioni nervose sensibili allo stato di distensione di aorta o carotide, ci sono canali attivi

sensibili alla deformazione meccanica.

2)eventi chimici: recettori sulla lingua, attivati dall'arrivo di molecole,o della mucosa nasale,o le

sinapsi dove l'arrivo di mediatori chimici, si lega a dei recettori che fanno variare la permeabilità della

membrana post sinaptica.Canali “ligando dipendenti”.

3)eventi elettrici, i canali sono fatti da proteine e abbiamo visto che sono elettricamente cariche, quindi

è comprensibile che qualcuno di questi canali possa variare la sua conformazione sulla base del campo

elettrico in cui si trova, questi canali che si aprono o chiudono in base al voltaggio sono “voltaggio

dipendenti”.

Cosa succede quando si raggiunge la soglia che fa scattare il potenziale d'azione?

La messa in moto di canali voltaggio dipendenti che,raggiunto un certo valore di depolarizzazione,si

aprono e quindi la membrana da che era impermeabile al sodio diventa permeabile,lo ione sodio spinto

dal suo forte gradiente entra e depolarizza.

Lezione 3- Canali ionici.

A riposo,nella membrana di una cellula,osserviamo che ci sono ioni non tutti in equilibrio con K+ che

tende a uscire e Na+ a entrare.

La permeabilità a riposo è scarsa ma qualcuno di questi ioni riesce a passare, però man mano che

questo avviene la pompa Na+/K+ prende il Na+ e lo butta fuori e il K+ lo ributta dentro, operando un

lavoro contro corrente che mantiene questi ioni in una forma squilibrata.

Questo lavoro è alla base di quasi tutti i fenomeni di trasporto della membrana e soprattutto

dell'eccitabilità.

Se stimoliamo una fibra fino alla nascita del potenziale d'azione, alla base si ha l'apertura di canali

voltaggio dipendenti.

Giunti alla soglia,alla base della rapida depolarizzazione è l'improvviso ingresso di Na+ perché si

aprono i canali volt dipendenti per il Na+ e la membrana diviene permeabile.

Il Na+ entrando crea depolarizzazione arrivando a valori di +30 +35, ma questo stato di

depolarizzazione non dura,infatti raggiunto il picco la polarità torna alla normalità per

ripolarizzazione,addirittura la ripolarizzazione fa tornare addirittura ad un valore ancora più negativa

dando origine a questo fenomeno di iperpolarizzazione postuma.

La ripolarizzazione veloce è dovuta ad una uscita di K+, che ha tendenza spontanea di uscire.

Però il fatto che la ripolarizzazione sia abbastanza veloce ci dice che questo K+ sta uscendo in maniera

massiccia per il fatto che la membrana in questa fase viene resa più permeabile al K+ per l'apertura di

canali volt dipendenti per il K+.

Giunti a -55mv depolarizzazione soglia, si mettono in moto 2 tipi di canali: prima quelli per il Na+ e

poi si apre anche quello del K+ e in questo secondo frangente uscirà il K+ che si prolunga un po' di più

nel tempo con conseguente iperpolarizzazione postuma.

Il valore di – 55 mv è un valore che può subire variazioni, ma il valore è sempre soglia cioè a quel

valore di depolarizzazione al quale questi canali iniziano ad aprirsi.

Il tutto avviene in 1 ms nelle fibre nervose,mentre nelle fibre muscolari tutto si esaurisce in 3-5 ms.

L'unico potenziale che dura molto di più è il potenziale d'azione cardiaco in cui il fenomeno di

aumento di permeabilità al Na+ non è subito seguito da quello al K+ che invece viene ritardato nel

tempo, così presenta quel caratteristico plateau, facendo durare il potenziale d'azione a circa 200 ms.

Questo fenomeno di plateau preserva così il miocardio da un eventuale contrazione

tetanica,l'infarto...cosa che è invece normale nei muscoli scheletrici, perché qui il potenziale dura 3 ms

e la contrazione dura di più, per cui le fibre ridiventano eccitabili quando ancora sono contratte,per cui

una scarica di potenziale da parte dei nervi che li innervano induce una scarica di potenziali nel

muscolo che fa sommare le singole contrazioni e dalle scosse semplici si passa ai diversi livelli di

tetano.

Nel cuore se il miocardio ventricolare entrasse in tetano finirebbe l'azione pompante,quindi per evitare

il tetano questo potenziale così duraturo accompagna elettricamente le fibrocellule cardiache durante la

sistole rendendole così refrattarie ad eventuali altre stimolazioni perché queste ridiventeranno eccitabili

alla fine del potenziale dove si è già rilassato e quindi pronto ad una nuove sistole.

Refrattarietà è l’ineccitabilità,l’incapacità di eccitare la fibra perche già c'è il potenziale,il periodo

refrattario coincide con quello del potenziale d'azione perché quando una fibra sta dando il potenziale

diventa ineccitabile verso altri stimoli.

Solitamente si distingue in 2 periodi,il periodo di refrattarietà assoluta:con qualsiasi stimolo di

qualsiasi entità non si ecciterà mai;sulla coda del potenziale d'azione abbiamo la refrattarietà relativa e

la cellula non è ancora eccitabile come prima,ma stimoli più intensi evocheranno un potenziale

d'azione.

Finita la refrattarietà relativa,la cui durata dipende anche dall'iperpolarizzazione postuma,la cellula

riacquista la sua eccitabilità.

Ecco perché il potenziale d'azione ha caratteristiche ben definite(a differenza dei potenziali

elettrotonici).Caratteristiche:

-L'ampiezza sempre costante infatti è un fenomeno elettrico del tutto o nulla.

-Il segno,il potenziale d'azione è solo evento che va verso la depolarizzazione perché è contraddistinto

solo dall'ingresso di cariche positive.

-La propagazione:nel potenziale d'azione è senza decrementi grazie ai meccanismi auto rigenerativi.

(descrizione della propagazione del potenziale d'azione nella fibra sul libro).

L'esistenza del potenziale d'azione in un pezzo di fibra crea i presupposti affinché generi al suo davanti

una depolarizzazione che raggiungerà la soglia e farà scattare nel pezzo avanti a se la

depolarizzazione,avanzerà pezzetto per pezzetto.

Però quello generato ogni volta è un potenziale nuovo, indotto da quello di prima ma sempre nuovo.

Questo potenziale mentre avanza,al suo davanti provoca una depolarizzazione che fa entrare Na+ e alle

sue spalle fa usc