Risposte Di Fisiologia Prima Parte

SINTESI  FISIOLOGIA:  

I  PARTE:  

Biofisica  del  neurone  e  della  cellula  muscolare:  

  DOMANDA   1:   MECCANISMI   DI   TRASPORTO   TRANS-­MEMBRANA   (DIFFUSIONE   SEMPLICE,   CANALI  

IONICI   PASSIVI   E   CONTROLLATI,   DIFFUSIONE   FACILITATA,   TRASPORTO   ATTIVO   PRIMARIO   E  

SECONDARIO):  

La   membrana   è   composta   da   fosfolipidi   formati   da   una   testa   polare   che   contiene   fosfati   che   è   idrofila  

(amante  dell’acqua)  e  una  coda  polare  idrofobica.  

Il  tipo  e  la  distribuzione  delle  proteine  distinguono  il  neurone  dalle  altre  cellule.    

I   canali   della   membrana   sono   costituiti   da   proteine.   Le   proteine   sono   assemblate   da   20   diversi  

aminoacidi.  Ogni  aminoacido  è  costituito  da  un  atomo  centrale  di  carbonio,  legato  a  4  gruppi  molecolari:  

1  idrogeno;  

1  gruppo  aminoacidico  NH3;  

1  gruppo  carbossilico;  

1  gruppo  R.  

Le   differenze   tra   questi   aminoacidi   sono   determinati   dal   gruppo   R   che   determina   anche   le   relazioni  

chimiche.  

Gli   aminoacidi   si   riuniscono   a   formare   una   catena   composta   da   legami   peptidici,   cioè   è   il   gruppo   aminico  

col  gruppo  carbossilico.  

Un  polipeptide  è  una  singola  catena  di  aminoacidi.  

1-­‐ Struttura  primaria:  catena  formata  da  legami  peptidici;  

2-­‐ Struttura  secondaria:  è  un  attorcigliamento  della  catena  polipeptidica  fino  a  raggiungere        

           una  forma  a  spirale  (alfa  elica);  

3-­‐ Struttura  terziaria:  configurazione  globulare  e  tridimensionale;  

4-­‐ Struttura  quaternaria:  legame  tra  differenti  catene  polipeptidi  che  per  formare  una  molecola        

         più  grande.  

Ciascuno  dei  diversi  polipeptidi  che  contribuisce  a  formare  una  proteina  che  è  denominata  subunità.  

Queste  proteine  andranno  a  costituire  i  canali  ionici  o  proteici,  formati  da  4  o  6  molecole  proteiche  simili,  

assemblate  a  formare  un  poro.  

Caratteristiche  di  questi  pori:  

1) La  selettività  ionica;  

2) La  variabilità  all’accesso  o  dipendenza.  

Tutto  in  base  ai  cambiamenti  all’interno  della  membrana.  

I   canali  ionici  hanno  2  proprietà:  

1) Selettività   ionica:   esistono   canali   del   potassio   (k)   che   sono   selettivamente   permeabili   a   K+.   Nello  

stesso  modo  i  canali  del  sodio  sono  permeabili  solamente  a  NA+,  i  canali  del  calcio  a  CA +  ecc..  I  canali  

2

dipendenti   possono   aprirsi   e   chiudersi   in   base   a   cambiamenti   del   microambiente   locale   della  

membrana.  

2) Dipendenza.  

Controllo   chimico   =   l’apertura   del   canale   è   regolata   da   una   sostanza   attivatrice   che   può   venire  

dall’esterno  o  dall’interno  e  sono  la  maggioranze  dei  recettori  dei  neurotrasmettitori.  

Voltaggio   dipendente   =   il   canale   si   apre   nel   momento   in   cui   ci   sono   variazioni   del   potenziale   di  

membrana  oltre  una  certa  soglia.  Sono  dotate  di  sensori  di  voltaggio  (=  parti  cariche  elettricamente  che  

cambiano  la  loro  forma  aprendo  il  canale  nel  momento  in  cui  cambia  la  polarità  della  membrana).  

Canali  attivati  meccanicamente  =  sono  piuttosto  rari,  ma  importanti  in  alcune  vie  sensoriali.  Questi  tipi  di  

canali  ionici  sono  legati  al  citoscheletro,  quando  la  cellula  si  deforma  i  canali  si  aprono.  

I  canali  voltaggio  dipendente  (trasporto  passivo    diffusione  semplice  e  facilitata):  questi  canali  non  si  

chiudono   ma   seguono   il   ciclo   obbligato:   chiuso   –   aperto   –   inattivato   -­‐   chiuso.   Questo   permette   al  

potenziale  di  azione  di  procedere  in  una  sola  direzione  (in  avanti).  

Trasporto  attivo  =  è  realizzato  mediante  pompe  che  lavorano  contro  gradiente  e  consumano  energia.  La  

sostanza  che  deve  essere  estrusa  (fatta  uscire)  si  lega  al  sito  specifico,  l’ATP  si  scinde  in  ADP+P  fornendo  

I

energia  e  la  proteina  cambia  forma  aprendosi  verso  l’esterno  dopo  di  che  anche  il  sito  di  legame  cambia  

forma  espellendo  la  molecola  ed  impedendo  il  legame  a  molecole  dello  stesso  tipo.  

Esistono  2  tipi  di  trasporto  attivo:  

1) Il  trasporto  attivo  primario:  è  così  chiamato  perché  è  la  molecola  stessa  che  consuma  ATP  ad  operare  

il  trasporto;  

2) Il  trasporto  secondario  o  cotrasporto.  Include  2  sostanze:    contro  gradiente  



              a   favore   di   gradiente:   fornisce   energia  



simporto   nella   stessa   direzione   o   antiporto  

nella  direzione  opposta.  

La   diffusione   è   il   movimento   di   Ioni.   Gli   ioni   e   le   molecole   quando   sono   in   costante   movimento   si  

dissolvono   nell’acqua.   Il   movimento   (dipendente   dalla   temperatura)   tende   a   distribuire   gli   ioni  

dappertutto  nella  soluzione,  così  che  c’è  uno  spostamento  degli  ioni  da  regioni  ad  alta  concentrazione  a  

regioni  a  bassa  concentrazione  (es.  latte  in  una  tazza  di  thè  bollente).  Questa  differenza  di  concentrazione  

si  chiama  gradiente  di  concentrazione.  Perché  si  verifichi  la  diffusione  è  necessario:  

1) Che  la  membrana  possieda  canali  permeabili  agli  ioni;  

2) Che  esista  un  gradiente  di  concentrazione  attraverso  la  membrana.  

La  diffusione  fa  si  che  gli  ioni  vengano  spinti  attraverso  i  canali  della  membrana.  

La   diffusione   semplice   non   ha   dispendio   di   energia,   segue   il   gradiente   di   concentrazione,   riguarda  

molecole  apolari  e  piccole  molecole  polari.  

La  diffusione  facilitata  necessita  di  proteine  career,  riguarda  ioni  e  grosse  molecole  che  passerebbero  

attraverso  la  membrana.  

DOMANDA  2:  POTENZIALI  CELLULARI  (POTENZIALE  DI  MEMBRANA,  POTENZIALE  D’AZIONE)  

Il   potenziale   di   membrana   è   la   tensione   elettrica   misurabile   in   una   cellula,   tra   il   versante  

citoplasmatico,   che   presenta   cariche   negative   e   quello   extracellulare   che   presenta   cariche   positive.   Il  

potenziale   di   membrana   si   aggira   tra   -­‐60   e   -­‐70   MV   (il   segno   meno   indica   che   l’interno   della   cellula   è  

carico  negativamente).    

Il   potenziale   di   membrana   a   riposo   dipende   dal   gradiente   di   concentrazione.   Il   Na+   è   maggiore   fuori,  

quindi  tenderà  ad  andare  dentro,  il  K+  è  maggiore  dentro  quindi  tenderà  ad  andare  fuori.  

Tessuti  eccitabili,  muscoli,  neuroni  e  ghiandole  possono  assumere  stadi  diversi  dal  potenziale  di  riposo.  Il  

potenziale   d’azione   è   un   evento   di   breve   durata,   in   cui   si   verifica   un   cambiamento   drastico   della  

polarizzazione   della   membrana,   infatti   un   cambiamento   verso   valori   più   negativi   della   differenza   del  

potenziale   è   detto   iperpolarizzazione   in   quanto   la   membrana   diventa   più   polarizzata,   viceversa   un  

cambiamento   verso   lavori   meno   negativi   determinerà   una   depolarizzazione   in   quanto   la   membrana  

diventa   meno   polarizzata.   La   ripolarizzazione   si   verifica   quando   il   potenziale   di   membrana   torna   al  

valore  di  riposo  dopo  la  polarizzazione.  

I  neuroni  comunicano  attraverso  segnali  elettrici  che  risultano  dall’apertura  o  chiusura  dei  canali  ionici  e  

sono  di  3  tipi:  

1) Potenziale  di  equilibrio:  la  forza  totale  che  agisce  sugli  ioni  (sullo  spostamento  degli  ioni  perché  fa  

si   che   uno   ione   sia   spostato   in   una   direzione   o   in   un’altra)   è   una   forza   elettrochimica,   che   è   la  

combinazione  di  forze  elettriche  e  chimiche.  Per  determinare  quale  delle  due  forze  è  maggiore  e  far  sì  

di  determinare  la  direzione  della  forza  elettrochimica  occorre  conoscere  il  potenziale  di  equilibrio  che  

è   un   valore   ipotetico   del   potenziale   di   membrana   al   quale   la   forza   elettrica   è   uguale   e   opposta   alla  

forza   chimica   e   per   questo   la   forza   elettrochimica   sarà   =   0,   quindi   lo   ione   non   si   muoverà   né  

all’interno  né  all’esterno  perché  se  il  potenziale  di  membrana  è  uguale  al  potenziale  di  equilibrio  lo  

ione   sarà   in   equilibrio   (=0),   lo   ione   sarà   in   equilibrio,   quindi   non   si   muoverà   né   verso   l’interno   né  

verso  l’esterno.  

Il   periodo   refrattario   è   un   periodo   di   ridotta   eccitabilità   della   membrana   e   avviene   durante   e  

immediatamente  dopo  il  potenziale  d’azione.  

2) Potenziali   graduati:   sono   piccoli   segnali   elettrici   che   agiscono   a   breve   distanza   e   diminuiscono   a  

mano  a  mano  che  si  allontanano  dalla  fonte.  

Generati   dai   neurotrasmettitori   o   da   stimoli   sensoriali   i   potenziali   graduati   generano   potenziale  

d’azione   se   depolarizzano   la   membrana   fino   ad   un   valore   di   potenziale   di   membrana   critico   che   è  

definito  valore  soglia.  

Una   depolarizzazione   al   di   sotto   del   valore   soglia   può   aprire   alcuni   canali   per   il   sodio,   ma   non   in  

quantità  sufficiente  da  indurre  un  consistente  flusso  all’interno  della  cellula  tale  da  superare  quello  

verso   l’esterno   degli   ioni   K.   Uno   stimolo   sottosoglia   non   genera   potenziale   d’azione   a   differenza   di  

uno  stimolo  soprasoglia  e  sottosoglia.  

La   generazione   del   potenziale   d’azione   segue   il   principio   del   tutto   o   nulla:   quando   la   membrana   è  

depolarizzata   fino   al   valore   soglia   o   oltre   si   genera   un   potenziale   d&rs