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IN COSA CONSISTE LA TECNICA SVILUPPATA DA NEHER E SAKMANN DENOMINATA PATCH-CLAMP?
La tecnica sviluppata da Neher e Sakmann li "porta dritti" al Nobel con la scoperta che i segnali all'interno della cellula, e fra cellule, vengono trasmessi per mezzo di correnti elettriche che attraversano i cosiddetti "canali ionici", ovvero grosse molecole proteiche localizzate nello spessore delle membrane. Questi funzionano come vere e proprie porte che si aprono e si chiudono a seconda di stimoli elettrici, chimici o meccanici.
Per studiare i singoli canali ionici, Neher e Sakmann hanno sviluppato una nuova tecnica denominata patch-clamp che consiste nell'utilizzo di una micropipetta (tubicino di vetro) deposta sul lato esterno della membrana cellulare. Dopo il contatto è possibile rompere o meno la membrana, ma in entrambi i casi...
resta intatta la vita del neurone e le sue caratteristiche elettrofisiologiche. Si rileva così la tensione (che è costante a -70 mV) e anche il potenziale elettrico. Ad esempio si esercita un'aspirazione all'interno della pipetta in modo da attrarre leggermente la membrana all'interno della punta della micropipetta stessa: i bordi di questa vengono così a formare un "sigillo" con la membrana cellulare (cioè la micropipetta aderisce alla membrana come una ventosa) e può essere registrato il flusso di corrente attraverso la minuscola porzione di membrana che si trova sotto la punta. In alternativa la piccola porzione di membrana cellulare all'estremità della micropipetta può essere rotta ma data la presenza di liquido artificiale nella pipetta si mantiene continuità fra il liquido cellulare e quello nella pipetta garantendo la vita delle proprietà cellulari. Si rileva il potenziale elettrico.
Sono servano le modalità di apertura e di chiusura delle porte (canali ionici).
2.09) QUALI SONO LE PRINCIPALI FUNZIONI DELLE CELLULE GLIALI
Le cellule gliali sono cellule che fungono da sostegno per i neuroni. Abbiamo tre tipi di cellule gliali: ASTROCITI, OLIGODENTROCITI, MICROGLIA che hanno sei funzioni principali:
- principalmente danno forma, sostengono, nutrono il tessuto nervoso e separano e isolano alcuni gruppi di neuroni;
- originano la mielina tramite gli oligodendrociti;
- hanno funzione fagocitaria, ovvero eliminano sostanze dannose e neuroni morti;
- permettono un equilibrato bilanciamento elettrolitico per il corretto funzionamento dei neuroni tramite il mantenimento costante della concentrazione di potassio negli spazi extracellulari;
- tramite gli astrociti i neuroni possono migrare dalla sede d'origine embrionale fino alla sede definitiva del sistema nervoso maturo;
- formano la barriera emato-encefalica che funge da filtro per le sostanze.
2.10) DESCRIVI TUTTO CIO' CHE SAI SUI NODI DI RANVIER E IL LORO SIGNIFICATO FUNZIONALE
Lungo l'assone sono presenti delle zone non mielinizzate. Questi particolari spazi sono chiamati nodi di Ranvier. Essi sono delle interruzioni della guaina mielinica (sostanza bianca che avvolge l'assone del neurone) necessaria a rendere il neurone protetto dall'ambiente circostante, assolvendo anche alla funzione di isolarlo elettricamente dall'esterno. In questi nodi sono presenti canali ionici (grosse molecole proteiche presenti sulla membrana cellulare). Questi nodi sono importanti poiché permettono all'impulso elettrico di propagarsi più velocemente, determinando ciò che viene definita conduzione saltatoria del potenziale d'azione. Tale funzione non sarebbe possibile a causa dell'effetto di isolante elettrico proprio della mielina. Infatti sodio e potassio non possono entrare e uscire
dall'assone se non quando trovano un nodo di Ranvier. 2.12) COSA DIFFERENZIA LA MIELINA IMPIEGATA NEL SNC E QUELLA IMPIEGATA NEL SNP? La mielina è una sostanza bianco-grigiastra isolante a struttura lamellare, costituita prevalentemente da lipidi e proteine che riveste esternamente gli assoni dei neuroni. La funzione principale della mielina è quella di proteggere il neurone dall'ambiente circostante, e soprattutto isolarlo elettricamente da questo così da consentire la corretta conduzione degli impulsi elettrici. Gli Oligodendrociti (cellule della glia) sono presenti esclusivamente nel SNC ed hanno la specifica funzione di ricoprire, con i loro prolungamenti, gli assoni dei neuroni. La struttura utilizzata dagli oligodendrociti per effettuare questa funzione è la mielina. La stessa funzione degli oligodendrociti nel SNP è data dalle cellule di Schwann. La grande differenza di occupazione di queste cellule è che molte di esse prendono incarico l'isolamento e la mielinizzazione di un uniconeurone; servono però numerose cellule di Schwann a ricoprire un solo millimetro dell'assone. Di contro gli oligodendrociti sono in grado da soli di provvedere alla mielinizzazione di più neuroni contemporaneamente e per un tratto assonale più lungo. La differenza della necessità di usare cellule diverse per la stessa funzione tra SNC e SNP è data dal fatto che i neuroni sono morfologicamente diversi. I neuroni del SNC hanno sovente degli assoni ben più lunghi rispetto a quelli che hanno il proprio soma nel SNP. La differenza tra la mielina impiegata nel SNC e quella del SNP condiziona la capacità di rigenerazione degli assoni dei neuroni danneggiati: una lesione che avviene all'interno del canale vertebrale è una lesione irreversibile (per le conoscenze medico-scientifiche attuali), mentre una lesione che avviene al di fuori del canale vertebrale (ad esempio di un nervo periferico) può essere reversibile.1.11) Un nervo periferico danneggiato (cioè un nervo al di fuori del sistema nervoso centrale) può essere operato e le estremità dell'assone lesionato possono essere riavvicinate e ricucite.
2.11) Perché si dice che il potenziale d'azione ha una conduzione saltatoria?
Le cellule che costituiscono il nostro sistema nervoso sono i neuroni, essi hanno la capacità di eccitarsi generando un potenziale d'azione durante il quale si ha il passaggio di cariche elettriche da una parte all'altra della membrana che riveste le cellule nervose (neuroni). Lungo l'assone del neurone, sono presenti delle zone non mielinizzate. Questi particolari spazi sono chiamati nodi di Ranvier. Essi sono delle interruzioni della guaina mielinica (sostanza bianca che avvolge l'assone del neurone e che assolve alla funzione di condurre gli impulsi elettrici) sui quali sono presenti canali ionici (grosse molecole proteiche presenti sulla membrana cellulare). Questi nodi sono importanti poiché permettono all'impulso elettrico di
propagarsi più velocemente,2PSICOBIOLOGIA E PSICOLOGIA FISIOLOGICA -SC. ATT. MOTORIE E SPOR. – Fac. Psicologia: CFU: 6 - Prof: DE GIORGIO Andrea determinando ciò che viene definita conduzione saltatoria del potenziale d’azione. Quindi il potenziale d’azione si dice che ha una conduzione saltatoria in quanto i nodi di ranvier permettono il continuo passaggio degli ioni sodio e potassio dai canali ionici del neurone per velocizzare la propagazione degli impulsi elettrici ma si trovano solo in alcune zone (quelle non mielizzate) conferendo al sistema una modalità “a salti” fra un punto ed un altro.
3.07) COSA S’INTENDE PER “CONVERGENZA” E “DIVERGENZA”? Le cellule che costituiscono il nostro SN sono i neuroni, essi sono destinati alla produzione ed alla trasmissione dei segnali; rappresentano l’unità funzionale del SN. Esso è dotato da un corpo centrale e da prolungamenti che assolvono a funzioni
ed hanno proprietà differenti: gli assoni che assolvono alla funzione di trasmettere i segnali dal centro verso la periferia (output) e i dendriti che ricevono stimoli dalla periferia verso il centro (input). La proprietà divergente sta nella capacità del neurone di trasmettere la stessa informazione a più neuroni posti a varia distanza tra loro, ciò è dovuto alla possibilità dell'assone di avere più collaterali assoniali, ciascuno con molti bottoni terminali che funzionano da elementi presinaptici. La proprietà convergente sta nella capacità del neurone di ricevere informazioni da più neuroni grazie alla ramificazione dei dendriti che presentano una struttura ad albero, che consente ad ogni neurone di ricevere informazioni da più neuroni. Quindi: per divergenza si intende la capacità del neurone di trasmettere simultaneamente la stessa informazione a più neuroni distanti grazie ai vari.bottoni sinaptici delle terminazioni assonali; per convergenza invece si intende la capacità del neurone di ricevere informazioni da più neuroni grazie alla parte ricevente del neurone caratterizzato da varie ramificazioni dendritiche. 4.13) COSA RENDE UN NEURONE INIBITORIO O ECCITATORIO? Il segnale elettrico fondamentale per un neurone è il segnale che corre lungo l'assone dal corpo verso il terminale assonale. I potenziali d'azione hanno lo stesso voltaggio, ciò che può variare è la loro frequenza. È accertato che la frequenza di scarica definisce l'attività di un neurone. Nel momento in cui un neurone è inattivo scarica potenziali d'azione con bassa frequenza, quando è attivo scarica ad alta frequenza. Il neurone può essere inibitorio o eccitatorio e ciò dipende dal messaggio chimico che viene rilasciato nella fessura sinaptica, in quanto i neuroni eccitatori rilasciano un messaggio.chimico eccitatorio provocando sulla membrana postsinaptica un PPSE (potenziale post-sinaptico eccitatorio), mentre i neuroni inibitori rilasciano un messaggio chimico inibitorio provocando sulla membrana postsinaptica un PPSI (potenziale postsinaptico inibitorio).
5.10) PERCHÉ IL POTENZIALE DI EQUILIBRIO PER IL POTASSIO E POTENZIALE DI RIPOSO NON CORRISPONDONO PERFETTAMENTE?
La vita non sarebbe possibile se sui due versanti delle membrane eccitabili non esistesse una differenza di potenziale, che viene chiamata potenziale di riposo, per sottolineare il fatto che è presente quando i tessuti eccitabili si trovano a riposo.
Questo potenziale, pur essendo presente a riposo, rappresenta il presupposto per le modificazioni della membrana che avvengono durante l'attività neuronale (PPSE, PPSI, potenziale d'azione).
Gli ioni sono distribuiti in modo non omogeneo tra i due lati della membrana, alcuni però più concentrati all'interno, altri all'esterno.
Queste differenze di concentrazione vengono definite gradienti di concentrazione. In particolare, il sodio (Na+), carico positivamente, e il cloro (Cl-), carico negativamente, sono più concentrati all'esterno della cellula rispetto all'interno.
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