Riassunto Fondamenti I° Modulo

Fondamenti I° Modulo

Membrana parzialmente permeabile

I movimenti delle specie ioniche sono dovuti a:

• Gradiente di concentrazione
• Gradiente elettrico

La situazione di equilibrio tra questi due gradienti è calcolabile con l'equazione di Nerst, ovvero quando non vi è flusso netto di cariche.

Ioni intracellulari ed extracellulari

Dentro la cellula si hanno ioni: Potassio (K⁺); Cloro (Cl^-); Sodio (Na⁺) -> capaci di attraversare la membrana, A- -> incapaci di attraversare la membrana.

Nei liquidi extracellulari si hanno ioni: Sodio (Na⁺); Cloro (Cl^-).

Potenziali di equilibrio

• K: -75 mV
• Na: +55 mV
• Cl: -65 mV

Il potenziale di membrana delle cellule gliali è predicibile con l'equazione di Nerst, il potenziale di riposo no poiché è necessario conoscere anche la permeabilità della membrana -> Equazione di Goldman.

Il potenziale di membrana a riposo risulterà più vicino al potenziale di equilibrio del Potassio (conduttanza alta) che a quello del Sodio (conduttanza bassa).

Pompa Sodio/Potassio ATPasi

Enzima che permette di togliere dalla cellula 3 ioni Na⁺ in cambio di 2 ioni K⁺ in entrata. Questo per evitare la continua entrata di sodio e la continua uscita del potassio che porterebbe ad annullare le differenze di concentrazione e quindi il potenziale di membrana.

Trasferisce, contro natura, gli ioni dal compartimento a concentrazione minore a quello a concentrazione maggiore.

Potenziale di riposo

Situazione di equilibrio "attivo", mantenuto stabile a spese del metabolismo cellulare (consumo ATP), in cui il flusso di sodio in entrata e quello di potassio in uscita sono determinati dal rapporto fra le correnti Na e K della pompa Sodio/Potassio.

Segnali nervosi

• Iperpolarizzazione: rimozione di cariche positive dal citoplasma; risposta passiva.
• Depolarizzazione: forniscono cariche positive al citoplasma; risposta passiva.
• Potenziale di azione: stimolo sufficiente a superare la soglia, ad innescare risposte attive.

Fasi del potenziale di azione

Fase ascendente

Veloce variazione di Vm (fino a +40 mV) che dai valori negativi di riposo si porta rapidamente a valori positivi. In questa fase, la corrente Na⁺ fluisce attraverso conduttanze di membrana selettive per il Sodio che hanno proprietà di aprirsi solo se il potenziale di membrana varia in senso depolarizzante. Corrente di rapida attivazione e di rapida inattivazione -> Voltaggio Dipendenti.

Fase di ripolarizzazione

Segue la fase ascendente; rapida ripolarizzazione della membrana che porta Vm ai suoi valori di riposo. In questa fase, la corrente K⁺ del potenziale di azione fluisce attraverso conduttanze di membrana selettive per il potassio che hanno la proprietà di aprirsi solo se il potenziale di membrana varia in senso depolarizzante. Questa corrente è tardiva e di più lenta attivazione e la cui inattivazione si ha solo con il ritorno del potenziale di membrana a valori di riposo -> Voltaggio Dipendenti.

Periodo refrattario

Assoluto: la membrana è totalmente incapace di generare PdA perché i canali sodio Vdip si chiudono ed entrano in stato di inattivabilità fino al raggiungimento del Vm a riposo.

Relativo: dipende dal fatto che la conduttanza al potassio è temporaneamente maggiore che a riposo e quindi per innescare un altro ciclo autorigenerativo si deve aprire un numero maggiore di canali sodio Vdip (maggiore depolarizzazione).

Termine del potenziale di azione

Il potenziale di azione termina perché la corrente sodio si inattiva e si attiva la corrente potassio tardiva di segno opposto.

Ciclo autorigenerativo della corrente sodio

È alla base del ciclo del potenziale di azione; aumentare la permeabilità al sodio sposta Vm verso potenziali positivi depolarizzanti. La depolarizzazione, a sua volta, aumenta la conduttanza per il sodio e quindi la corrente.

Se la depolarizzazione non raggiunge la soglia, la corrente Sodio Vdip viene controbilanciata dall'aumento della corrente potassio passiva della membrana -> no ciclo rigenerativo -> no potenziale d'azione.

Al contrario, la corrente potassio passiva non riesce a controbilanciare l'entrata del sodio e quindi si innesca il ciclo rigenerativo. La soglia di innesco al monticolo assonico è tra -50 e -35 mV.

Canali ionici

I canali ionici sono alla base della capacità degli ioni di attraversare la membrana.

• Sono proteine integrali di membrana con strutture molecolari e funzioni diverse; formate da uno o più subunità.
• Formano un poro acquoso transmembrana a ioni carichi positivamente o negativamente.
• Sono selettivi (Na⁺; Ca²⁺; K⁺; Cl^-; H₂O).
• Hanno meccanismi di apertura (voltaggio; agonisti; 2i messaggeri).
• Cinetiche di attivazione (inattivazione e deattivazione).
• Blocco da ioni, farmaci e tossine.

Per attraversare il punto più stretto del poro (filtro di selettività) uno ione deve essere liberato dal guscio di idratazione. Questo filtro è controllato da uno o più gruppi carichi di segno opposto al tipo di ione permeabile, allineati all'interno del poro. Lo ione permea quando è deidratato e "salta" da un sito all'altro per movimento diffusivo (gradiente ionico) e sotto l'influenza del potenziale elettrico applicato. Quindi gli ioni non passano spontaneamente attraverso la membrana. Un meccanismo è la pompa sodio/potassio.