Presentazione di PowerPoint

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Attività elettrica dei neuroni
Neuroni piramidali del SNC che stanno crescendo
su una matrice di glia/fibroblasti
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Un esperimento in current-clamp
Si inietta una corrente I di intensità nota nella
cellula e si misura la conseguente variazione del
potenziale di membrana Vm
Quindi, ad ogni valore della corrente iniettata
possiamo associare un determinato valore di Vm
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Riportiamo in un grafico i valori ottenuti
Riportiamo adesso sullo stesso grafico altri
valori ottenuti da unaltra cellula
Qual è la differenza?
La relazione corrente/voltaggio è lineare, come
cè da aspettarsi se vale la legge di Ohm IgVm
dove g costante
In questo caso la relazione corrente/voltaggio
non è lineare, quindi non vale la legge di Ohm
IgVm cioè g ? costante
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Alcuni tipi di canali Ionici sono sempre aperti,
altri no!
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• Riassumendo
• Se sulla membrana esistono canali
  voltaggio-dipendenti, le variazioni del
  potenziale di membrana Vm in risposta ad uno
  stimolo elettrico dipendono
• oltre che dal tempo necessario a caricare la
  membrana, che si comporta come un condensatore
  (proprietà passive di membrana),
• anche dal fatto che gm varia al variare del
  voltaggio e del tempo, gmf(V,t) (proprietà
  attive dei canali).

Il metodo di indagine del current-clamp non
permette di separare la componente resistiva
della corrente (IR), dovuta alla presenza di
canali ionici, da quella capacitiva (IC), dovuta
al comportamento della membrana come un
condensatore
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La derivazione delle correnti ioniche
transmembranarie
Neurone piramidale con un elettrodo di vetro
attaccato per la derivazione delle correnti
ioniche transmembranarie mediante la tecnica del
(patch-) voltage-clamp
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La tecnica del voltage-clamp consiste nel
bloccare il potenziale di membrana ad un valore
costante nel tempo e nel registrare le correnti
ioniche transmembranarie generate a tale
potenziale di membrana

• Vantaggi del voltage-clamp
• In genere, gm f(V,t) ma,
• Vm è bloccato ad un valore costante ? gm f(t)
  soltanto e può essere dedotto dallandamento
  della corrente ionica Ii
• E possibile separare Ii da Ic. Infatti cm è
  caricata istantaneamente

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Separazione farmacologica delle correnti IK e INa
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Voltaggio-dipendenza dei canali Kv
IKgK (V-EK)
gK IK/(V-EK) EK-80 mV
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(No Transcript)
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IK 4.61-1/(1EXP((V10/9))(V85) (pA)
EK -85 mV
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Voltaggio-dipendenza dei canali Na
INagNa (V-ENa)
gNa INa/(V-ENa) ENa50 mV
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A parità di conduttanza, è la driving force che
determina l'andamento della relazione I/V
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(No Transcript)
15
gNa5.6(1-1/1EXP((V30)/6)) (nS) ENa55 mV
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Canali voltaggio-dipendenti - CINETICA -
Il movimento termico fa oscillare la
proteina-canale tra la conformazione aperta e
quella chiusa
Quindi, questa transizione Chiuso ? Aperto è un
evento casuale
La legge delle probabilità ci permette tuttavia
di fare certe predizioni sul comportamento medio
del canale
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Come esempio consideriamo un canale che ha
soltanto uno stato chiuso e uno stato aperto.
Calcolo della Probabilità di apertura (Po)
dPO/dt aPC bPO dPC/dt bPO - aPC
PO PC 1 ? PC 1 - PO
 ? dPO/dt a (a b)PO
dPO/dt a aPO bPO
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Risolvendo lequazione differenziale e ponendo
PO(t)n(t), si ottiene n(t) a/(a b)-a/(a
b)exp-(a b)ta0/(a0 b0)exp-(a b)t
In particolare, all'equilibrio dPO/dt a - (a
b)PO 0
? PO eq a/(a b) n
Ponendo inoltre a0/(a0 b0) n0 e 1/(a b) t
si ottiene n(t) n - (n - n0) exp(-t/t)
Essa rappresenta la relazione tra le costanti di
velocità e,

• a livello microscopico la probabilità che un
  singolo canale con ununica gate sia aperto,

• a livello macroscopico la frazione di canali
  (unica gate) aperti

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Cinetica delle correnti di K del canale Kv
Ig(V-E) gµPo Þ I(t)µn(t)(V-E)
Ig(V-E) gµPon4 Þ I(t)µn4(t)(V-E)
1 gate
4 gates
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Cinetica delle correnti di Na voltaggio-dipendent
i
m(t)
h(t)
m3(t)
m3h
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Quesito del giorno  Depolarizzando un neurone dal
potenziale di riposo Vo ad un certo potenziale
Vf10 mV, la probabilita di apertura di una
singola gate di attivazione n del canale del K
varia nel tempo seguendo la seguente relazione
temporale n(t) 0.81- EXP(-t / 1.1) , dove
il tempo t e espresso in ms.  Sapendo che quel
tipo di canale del K ha 4 gates n identiche e
che la conduttanza massima GK e 25 nS 1.
calcolare e mettere in grafico i valori della
conduttanza gK(t) ad intervalli di 1 ms per una
durata totale di 12 ms 2. calcolare il valore di
IK allo stato stazionario (EK -80 mV).
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n(t) 0.81- EXP(-t / 1.1)
EK-80 mV GK25 mS
gGn4 IK g(V-EK) Gn4(V-EK)
4
n
t(ms)
n
g (nS)
I
(pA)
K
0
0.000
0.000
0.00
0.0
1
0.478
0.052
1.30
117.2
2
0.670
0.202
5.04
453.8
3
0.748
0.313
7.81
703.2
4
0.779
0.368
9.20
828.2
5
0.792
0.392
9.81
883.1
6
0.797
0.403
10.07
905.9
7
0.799
0.407
10.17
915.3
8
0.799
0.408
10.21
919.0
9
0.800
0.409
10.23
920.6
10
0.800
0.409
10.24
921.2
11
0.800
0.410
10.24
921.4
12
0.800
0.410
10.24
921.5
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(No Transcript)
24
(No Transcript)
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Confronto della voltaggio-dipendenza di gK e gNa