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V
La scrittura “ m” indica la differenza di potenziale tra il dentro ed il fuori del neurone e la “m” in tale
scrittura indica la membrana neuronale. Le cariche elettriche non possono passare liberamente la
membrana perché i lipidi di cui è composta hanno code apolari che non ne permettono il
passaggio. Gli ioni per passare la membrana utilizzano i canali ionici, cioè dei canali nelle proteine
che attraversano la
membrana. Precisamente si
tratta di tante proteine legate
insieme a creare il canale che
può essere aperto o chiuso.
Esiste un canale ionico per il
potassio. Cosa succede
quando si apre? Il potassio,
che è abbondante nel
neurone, tenta di uscire
seguendo il gradiente di
concentrazione. Ma il potassio
ha carica elettrica positiva
quindi uscendo provoca un
aumento della negatività
all'interno del neurone.
L'esterno del neurone diventa
invece più positivo. Si crea un
gradiente elettrico tra interno ed esterno del neurone. Le cariche elettriche opposte però si
attraggono, quindi il potassio all'esterno del neurone viene attirato dalla negatività creatasi
all'interno del neurone e tornano dentro. Si formano a questo punto due flussi: uno secondo il
gradiente di concentrazione (da dentro a fuori) e uno secondo il gradiente elettrico (da fuori a
dentro). I due flussi continuano finché non si giunge all'equilibrio, in altre parole, finché i due flussi
non sono uguali e quindi fino a quando non c'è la stessa quantità di potassio in entrata ed in
uscita.
Secondo l' equazione di Nerst, l' equilibrio del potassio è a -90 mV, ovvero Ek+ = -90 mV (millivolt).
Ogni volta che si apre un canale potassio il potassio tende ad arrivare all'equilibrio.
Questo processo avviene in modo analogo per il sodio, anche se al contrario perché esso, a
differenza del potassio, si trova fuori dal neurone. L'equilibrio del sodio è a +55mV.
Canali ionici passivi → sono canali ionici che non si chiudono mai. La membrana del neurone a
riposo presenta più canali ionici passivi aperti di potassio che di sodio (rapporto di 30:1). Quindi il
potenziale elettrico del neurone a riposo, che si chiama potenziale di membrana a riposo è -70 mV.
È più vicino a quello del potassio (-90 mV) e meno a quello del sodio (+55 mV) proprio a causa del
numero di canali ionici passivi aperti del potassio.
Che differenza c'è tra canali ionici e pompe metaboliche? C'è una differenza sostanziale perché i
primi non consumano energia perché lavorano secondo il gradiente di concentrazione della
sostanza, mentre le seconde lavorando contro il gradiente di concentrazione consumando energia.
In sostanza, svolgono lavori opposti.
Il potenziale locale
I neuroni non a riposo sono stimolati. Per rispondere agli stimoli che arrivano il neurone utilizza i
canali ionici, tramite loro apertura e chiusura. Il sodio, con i canali aperti, tenta di entrare. Il
potenziale di riposo cambia perché entrano cariche positive. Da -70 mV tenderà progressivamente
a diventare meno negativo. Tutte le volte che il neurone diventa più positivo si Depolarizza.
Quando lo stimolo finisce le pompe metaboliche ripristinano l'equilibrio buttando fuori il sodio
entrato. Anche il cloro tenta di entrare se ci sono i canali aperti ma il cloro è negativo. Quindi il
neurone da -70 mV diventa ancora più negativo. Ciò si chiama Iperpolarizzazione.
Il neurone si depolarizza anche
facendo uscire alcune cariche
negative (es cloro) e si
iperpolarizza anche facendo
uscire cariche positive (es
potassio).
Cosa significa tutto ciò in termini
elettrici? Significa che con
l'apertura dei canali ionici si
generano delle correnti elettriche
misurate in Ampere ( I ).
La conduttanza elettrica è la
possibilità delle cariche elettriche
di attraversare la membrana: se
ci sono tanti canali aperti la
conduttanza sarà maggiore. La
conduttanza si misura in
Siemens (S).
La resistenza, che si misura in
Ohm (Ω), è la difficoltà della carica di attraversare il neurone.
Quali sono le caratteristiche delle correnti elettriche?
Ampiezza → quando lo stimolo è più intenso ci sono più canali che si aprono, quindi
• l'iperpolarizzazione o la depolarizzazione saranno più ampie. Quindi le corr. elettriche
hanno ampiezza variabile determinata dall'intensità dello stimolo.
Sommabili → le correnti elettriche sono sommabili. Se ci sono due stimoli molto vicini in
• spazio e tempo allora si formeranno due correnti vicine e si sommeranno. Si sommano
però solo correnti con la stessa direzione: iperpolarizzazione + iperpolarizzazione e
depolarizzazione + depolarizzazione. E se c'è una iperpolarizzazione con una
depolarizzazione? Si riducono o si annullano. Avviene quindi una sottrazione.
Tendenza a propagarsi alle zone vicine → una volta innescata una depolarizzazione o una
• iperpolarizzazione questa tende a propagarsi alle zone circostanti, ma incontra due
resistenze che impediscono alla corrente di attraversare il neurone. Queste resistenze
sono: Canali ionici: bucando la membrana del neurone disperdono le cariche
▪ elettriche fuori dal neurone, proprio come un tubo di gomma bucato
disperde l'acqua fuori dal tubo stesso (si parla di resistenza di
membrana)
Citoplasma: si oppone al passaggio della corrente.
▪
Mano a mano che la corrente innescata si allontana dal suo punto di innesco la sua
ampiezza
diminuisce finché scompare. Quindi si può dire che non si propagano a distanza. Per
questo motivo
si parla di POTENZIALI LOCALI.
Concludendo, i potenziali locali non si propagano a distanza, hanno ampiezza variabile e sono
sommabili.
Tutti gli stimoli del mondo esterno e del mondo interno che giungono al neurone vengono
trasformati in potenziali locali. I dendriti captano gli stimoli che arrivano e che poi verranno
trasformati in potenziali locali. Poi dai dendriti questi potenziali locali giungono al soma (o corpo
cellulare) del neurone.
Il potenziale d'azione
Per portare le informazioni a distanza invece il neurone utilizza i POTENZIALI D'AZIONE. Non
potrebbe farlo con i potenziali locali poiché essi non si propagano a distanza. Il potenziale
d'azione ha la caratteristica fondamentale di avere l'ampiezza costante, non risente della distanza.
Come funziona il potenziale d'azione? Utilizza specifici canali ionici chiamati canali voltaggio-
dipendenti che sono cioè sensibili alla corrente elettrica. Sono quindi aperti o chiusi da correnti
elettriche. Queste correnti elettriche sono proprio i potenziali locali, che non vanno lontano ma
attivano i potenziali d'azione.
I canali ionici voltaggio-dipendenti:
Sono sensibili alle correnti elettriche, cioè si aprono, precisamente, con depolarizzazioni.
• Le iperpolarizzazioni non aprono questi canali
Sono altamente selettivi: fanno passare o solo sodio o solo potassio.
• I canali voltaggio-dipendenti per il sodio → – fanno entrare sodio e generano una
depolarizzazione. – si aprono e chiudono molto rapidamente
– sono presenti in 3 diversi stati: aperti
chiusi inattivati
“aperto”: il sodio passa
“chiuso”: non passa nulla ma è sensibile a depolarizzazione
“inattivato”: i canali del sodio non fanno passare il sodio (come chiuso) ma non sono
sensibili a depolarizzazione (diverso da chiuso). Serve iperpolarizzazione per
passare a chiuso.
L'ordine è : chiuso → aperto → inattivato → chiuso.
I canali voltaggio-dipendenti per il potassio → – quando si apre il canale, il potassio tenta
di uscire. Si crea una iperpolarizzazione.
– sono lenti in apertura e chiusura.
– possono essere chiusi o aperti
Se uno stimolo non è abbastanza intenso, aprirà pochi canali e basta. Se lo stimolo è abbastanza
forte invece si crea un'ampia depolarizzazione. Si aprono quindi tanti canali facendo entrare sodio
(perché si aprono velocemente) e si crea il potenziale d'azione. I canali del sodio saranno tutti