Presentazione di PowerPoint

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Per comprendere i dettagli delle segnalazioni
elettriche nelle cellule e, in particolare nei
neuroni, dobbiamo prima imparare la terminologia
di base e le regole di analisi dei circuiti
elettrici
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Un conduttore è un mezzo che contiene cariche
mobili Per molti conduttori il flusso di corrente
è linearmente proporzionale al potenziale
applicato ai due capi del conduttore (Legge di
Ohm) Gli elementi del circuito che seguono la
legge di Ohm sono i resistori
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Definizione di potenziale elettrico A ha un
potenziale elettrico più elevato di B se
connettendo A e B con un conduttore una corrente
positiva fluisce da A a B
Lenergia immagazzinata nel potenziale elettrico
è in grado di compiere un lavoro dal momento che
le cariche si muovono da un alto a un basso
valore del potenziale
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La costatante di proporzionalità tra il
potenziale applicato e il flusso di corrente in
un resistore può essere espressa in due diversi
modi Conduttanza (g) è un indice della facilità
con cui le cariche si muovono
Resistenza (R) è un indice della difficoltà con
cui le cariche si muovono g1/R
Legge di Ohm g (Siemens) 1/R (Ohms-1) I
(Ampers)/?V (Volts)
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Il gradiente di concentrazione dellNa è
orientato in modo da mandare cariche positive
nella cellula qualora lNa possa passare
Da un punto di vista elettrico ciò equivale a
dire che esiste una batteria al Na con un
determinato orientamento
Nonostante esista un gradiente di concentrazione
dellNa, cioè una batteria al Na, per il
momento non cè flusso di corrente perché il
canale del Na è per ora chiuso!
Cioè, da un punto di vista circuitale ciò
equivale a dire che per il momento il circuito è
aperto
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In seguito allapertura del canale selettivo per
il Na vi sarà un flusso di corrente (INa)
generato dal gradiente di concentrazione
dellNa, cioè dalla batteria al sodio ENa
Lintensità del flusso di corrente INa dipenderà,
oltre che dallintensità della batteria al Na
(ENa), anche dalla resistenza che il canale
offrirà al passaggio degli ioni Na

-
La permeabilità del canale nei confronti dello
ione può essere rappresentato da un punto di
vista elettrico con un resistore RNa ovvero con
il suo inverso la conduttanza gNa
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Il Na si muove giù per il suo gradiente di
concentrazione
1
Prima
Dopo
Carica netta 0
Carica netta 0
-1
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Pertanto, un canale e il gradiente di
concentrazione dello ione permeante che lo
attraversa possono essere rappresentati da un
punto di vista elettrico come costituiti
rispettivamente da un resistore e da una batteria
in serie
Se sulla membrana esistono più canali ciascuno
selettivo per un certo ione, il circuito
elettrico equivalente sarà del tipo
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Si è visto che un potenziale di diffusione si
genera quando la membrana è permeabile in misura
diversa ad almeno due specie ioniche, ad es. Na
e K
Daltra parte la membrana plasmatica con il suo
corredo di canali ionici e di ioni diversamente
concentrati ai suoi lati, è assimilabile ad un
conduttore elettrico dotato di batterie e
resistori Nellesempio a lato il circuito simula
una membrana dotata di canali selettivi per K e
Na
E possibile applicare la legge di Ohm ad ogni
maglia del circuito Ii gi(Vm-Ei) dove gi
conduttanza della membrana per lo ione i (Vm-Ei
) d.d.p. elettrochimico che muove lo ione i
(driving force)
Studiando il potenziale di diffusione abbiamo
visto che a un certo istante il flusso di K è
uguale e contrario al flusso di Na, ovvero la
somma delle correnti IK e INa è nulla
equilibrio elettrico ? INa IK 0
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Quesiti del giorno
Legge di Ohm RV/I ovvero g1/RI/V
Legge di Ohm modificata R(V-E)/I ovvero
g1/RI/(V-E)
1W1S-1 10W10-1S1/10S0.1S

I
Nota bene 1mS1mV10-3S 10-3V10-6A1mA
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Quesito del giorno
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Risposte
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Problema su potenziale di equilibrio e potenziale
di membrana
Il potenziale di riposo di una cellula è
determinato dalla presenza di due canali
permeabili rispettivamente ai cationi A e B
attraverso i quali passano le correnti ioniche IA
e IB indicate in tabella. Dopo aver disegnato i
rispettivi grafici I/V, determinare 1)     le
conduttanze gA e gB 2)     se i due canali sono
voltaggio-dipendenti o -indipendenti 3)     il
potenziale di equilibrio dei due ioni A e
B 4)     il potenziale di riposo Vr della
cellula.
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EA-90mV
EB40mV
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Proprietà passive della membrana plasmatica La
membrana come un condensatore
La resistenza di membrana dipende dal numero e
dal grado di permeabilità agli ioni dei diversi
canali ionici
La capacità di membrana dipende dalle proprietà
del doppio strato lipidico, assimilabili a quelle
di un condensatore
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La CAPACITÀ (C) è un indice della facilità con la
quale cariche separate possono essere conservate
C (Farad) Q (Coulombs)/V (Volts)
Lelemento di un circuito che opera da
immagazzinatore e rilasciatore di cariche è detto
CONDENSATORE
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Collegamento a NeuroLab (time constants)
http//www.cudos.ac.uk/web/neurolab/exhibits.htm
Nota R1max, R2max, Cvar
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Che importanza ha tutto ciò?
Comportandosi la membrana come un condensatore,
in seguito ad uno stimolo elettrico il potenziale
di membrana Vm non cambia istantaneamente ma
impiega un certo tempo per passare dal suo valore
iniziale Vo al suo valore finale Vf
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Rappresenta il tempo necessario affinché
laumento di Vm sia uguale al 63 di (Vf -Vo)
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• Quesito del giorno
• Un neurone, in seguito ad uniniezione di
  corrente, varia Vm da Vo 70 mV a Vf 60 mV.
  Sapendo che Rm 100 MW e Cm 10 pF, calcolare
• la costante di tempo t di tale neurone
• dopo quanti ms Vm avrà raggiunto un valore di 62
  mV.

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(No Transcript)
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Propagazione di un segnale elettrico lungo una
fibra nervosa
Neurone
postsinaptico
Terminale eccitatorio
Terminale inibitorio
Terminale presinaptico
assone
corpo cellulare
dendriti
Terminale presinaptico
nucleo
dendrite postsinaptico
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Propagazione di un segnale elettrico lungo una
fibra nervosa LA TEORIA DEL CAVO
Modello La fibra nervosa è assimilabile ad un
conduttore centrale (assoplasma) separato da un
conduttore esterno (fluido extracellulare) per
mezzo di uno strato isolante (membrana)
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La membrana assonale costituisce un isolante
imperfetto
Una frazione della corrente che fluisce
nellassoplasma esce attraverso la membrana
Pertanto lintensità del segnale elettrico
diminuisce di ampiezza col crescere della
distanza dal punto della fibra in cui esso è
stato generato
la resistenza esterna è considerata trascurabile
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Il decadimento del potenziale di membrana al
variare della distanza ha un andamento
esponenziale
Costante di spazio l rappresenta quella distanza
alla quale il potenziale di membrana Vm è
decaduto al 37 di Vo
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La costante di spazio l dipende anche dal
diametro della fibra
Quindi, l aumenta con la radice quadrata del
raggio
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Quesito del giorno Un neurone, in seguito ad
uno stimolo di corrente depolarizzante iniettata
nel punto xo, subisce una variazione del
potenziale di membrana di 20 mV, da Vr-70 mV a
Vo-50 mV. Sapendo che la costante di spazio di
quel neurone è l0.1 mm, calcolare a quale
distanza da xo Vm sarà decaduto da -50 mV a -60
mV.
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Vr -70 mV Vo -50 mV Vm -60 mV
l0.1 mm
Vm-Vr10 mV
Vo-Vr20 mV
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l
x
ln



mm
069
.
0
ln
1
.
0
10
29
FINE