Si è ipotizzato che il potenziale di membrana fosse un potenziale di Equilibrio del K descritto dall eq. di Nerst : Em= -RT/ZF 2.

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Severina Fusco
7 anni fa
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3 Si è ipotizzato che il potenziale di membrana fosse un potenziale di Equilibrio del K descritto dall eq. di Nerst : Em= -RT/ZF 2.3log [K]i / [K]o

4 Registrazione del potenziale di membrana

6 Potenziale di membrana in fibra muscolare di rana Liquido intracellulare mm Na 20 K 139 Cl 4 Pr Liquido extracellulare Em mm 120 ENa = 45 mv 2.5 EK = -102 mv 120 ECl = -88 mv mv Perché non siamo di fronte a un equilibrio di Donnan? -il potenziale EK = log 2.5/139 = -102 > Em -a basse[k]o Em non segue la legge di Nerst -Na non é impermeabile Il potenziale di membrana é un potenziale di diffusione allo stato stazionario: Em= -RT/ZF 2.3log [K]i+PNa [Na]i pk=1 pna=0.03 (cm/s) [K]o+PNa [Na]o

7 IL POTENZIALE DI MEMBRANA E UN POTENZIALE DI DIFFUSIONE ALLO STATO STAZIONARIO DESCRITTO DALL EQ. DI GOLDMAN HODGKIN E KATZ Il sodio entra nella cellula e il potassio esce + + RT P [K ]o + P [Na ]o + P [Cl ]i K Na Cl E = ln zf PK [K+]i + PNa [Na+]i + PCl [Cl-]o P [ione] = flusso Al numeratore flussi che depolarizzano la membrana Al denominatore flussi che iperpolarizzano Le concentrazioni sono mantenute costanti dalla pompa Na+/K+-ATPase

8 I canali mettono in comunicazione gli ambienti separati dalla membrana e permettono il passaggio selettivo di ioni Possono essere: aperti chiusi o inattivati

9 Il canale voltaggio dipendente del potassio Mac Kinnon

10 Forza elettromotrice per Na, K e Cl a livello della membrana plasmatica Forza elettromotrice chimica e Na+ elettrica + membrana i Na+ i e i K+ Cl - - *PK = + membrana - *PNa = - membrana Cl Flusso netto + K+ e Forza elettromotrice netta _ * PCl = - _

11 Variazioni del potenziale di membrana sono segnali biologici Esistono due tipi di segnali elettrici: I segnali locali e graduali (potenziali postsinaptici, potenziali generatori dei recettori sensoriali) I potenziali d azione che sono di tipo tutto o nulla e propagati I

12 Il potenziale di membrana regola la secrezione di insulina Quando il glucosio ematico è basso non c è produzione di insulina Canali K che si aprono Quando cala l ATP

13 Quando il glucosio ematico è alto viene secreta insulina depolarizzazione

14 Il potenziale di membrana è particolarmente importante nella fisiologia Dei tessuti eccitabili costituiti da neuroni e fibre muscolari

16 1012 neuroni ciascuno con migliaia di sinapsi

17 Astrocita (verde) che avvolge un neurone

18 Funzioni delle cellule gliali

24 Misura del potenziale di membrana in una cellula eccitabile Microelettrodi, volmetro oscilloscopio Stimolo adeguato (stimolo elettrico depolarizzante) Si osserva la variazione del potenziale di membrana (mv) nel tempo (ms)

25 ms

26 Il potenziale d azione o impulso nervoso (spike) mv 0 ms

27 Che cosa determina la depolarizzazione iniziale? La sommatoria degli eventi sinaptici

28 Registrazione del potenziale d azione Microelettrodi, Voltmetro Oscilloscopio Variazione delle permeabilità ioniche

29 Il potenziale d azione si genera in seguito a una depolarizzazione grazie alla presenza di : - canali ionici voltaggio dipendenti nella membrana - gradienti elettrochimici di ioni tra cellula e ambiente extracellulare

30 Canale a cancello chiuso

31 Canale a cancello aperto

32 Il canale del Na voltaggio dipendente ha due cancelli: di attivazione E di inattivazione. Al potenziale di riposo il cancello di attivazione è chiuso

33 In seguito alla depolarizzazione il cancello di attivazione si apre, il Sodio entra nella cellula e depolarizza fino a invertire la polarità della membrana, il potenziale tende al valore del potenziale di equilibrio del Na

34 Il cancello di inattivazione si chiude. Un canale inattivato non può aprirsi.

35 L apertura di canali per il K determina fuoriuscita di potassio e La ripolarizzazione della membrana K

36 IL PA si sviluppa tra due valori limite: il potenziale di equilibrio del Na E il potenziale di equilibrio del K ENa EK

37 Il potenziale d azione è un processo a feed back positivo

38 S4: sensore voltaggio carico+ Ansa P conferisce selettività Canale del Na Voltaggio dipendente Subunità accessorie

39 Canali del sodio voltaggio-dipendenti Struttura Tridimensionale Della Subunità α

40 La tetrodotossina Veleno potentissimo Prodotto da batteri simbionti presente nel pesce palla Coevoluzione ospite-parassita Utile per la ricerca Possibili farmaci

41 Canali del sodio voltaggio-dipendenti

42 Canali Del Sodio Voltaggio-dipendenti

43 Canali del potassio voltaggio-dipendenti Come Si Muove Lo Ione K+ Attraverso Il Poro? FILTRO SELETTIVO

44 Lo ione è disidratato quando passa attraverso il filtro di selettività

45 IL POTENZIALE DI MEMBRANA E UN POTENZIALE DI DIFFUSIONE ALLO STATO STAZIONARIO DESCRITTO DALL EQ. DI GOLDMAN HODGKIN E KATZ + + RT P [K ]o + P [Na ]o + P [Cl ]i K Na Cl E = ln zf PK [K+]i + PNa [Na+]i + PCl [Cl-]o Questa equazione descrive sia il potenziale di membrana a riposo che il Potenziale d azione. Durante il PA variano le perpeabilità ioniche

46 Il potenziale d azione si propaga rapidamente (100 m/s) E senza decremento lungo l assone

48 Le correnti locali si propagano con decremento

49 Le correnti locali depolarizzano la membrana Si genera un nuovo potenziale d azione L inattivazione dei canali del Na conferisce direzionalità al PA

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