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

Registrazione del potenziale di membrana

Potenziale di membrana in fibra muscolare di rana Liquido intracellulare Liquido extracellulare mM Em mM Na 20 120 ENa = 45 mV K 139 2.5 EK = -102 mV Cl 4 120 ECl = -88 mV Pr - + 90 mV Perché non siamo di fronte a un equilibrio di Donnan? -il potenziale EK = 0.058 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

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 PK [K+]o + PNa [Na+]o + PCl [Cl-]i E = ______ ln _______________________________________ zF PK [K+]i + PNa [Na+]i + PCl [Cl-]o Le concentrazioni sono mantenute costanti dalla pompa Na+/K+-ATPase

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

Il canale voltaggio dipendente del potassio Mac Kinnon

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

Il potenziale di membrana regola la secrezione di insulina Quando il glucosio ematico è basso non c’è produzione di insulina

Quando il glucosio ematico è alto viene secreta insulina depolarizzazione

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

1012 neuroni ciascuno con migliaia di sinapsi

Funzioni delle cellule gliali

REGISTRAZIONE DEL POTENZIALE DI MEMBRANA Voltmetro oscilloscopio

Il potenziale d’azione o impulso nervoso (spike) mV

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

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

Canale a cancello aperto

Canale a cancello chiuso

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

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

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

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

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

Canali del sodio voltaggio-dipendenti Struttura Della Subunità 

Struttura Tridimensionale Della Subunità  Canali del sodio voltaggio-dipendenti Struttura Tridimensionale Della Subunità 

Canali del sodio voltaggio-dipendenti Attivazione Inattivazione: -lenta -veloce

Canali Del Sodio Voltaggio-dipendenti

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

Canali del potassio voltaggio-dipendenti Il Canale Batterico

Il potenziale d’azione nella fibra cardiaca di lavoro

Il potenziale d’azione nelle cellule pace maker cardiache

Genesi ionica del PA nelle cellule pace maker cardiache

I canali ionici nel PA nelle cellule pace maker cardiache

IL POTENZIALE DI MEMBRANA E’ UN POTENZIALE DI DIFFUSIONE ALLO STATO STAZIONARIO DESCRITTO DALL’EQ. DI GOLDMAN HODGKIN E KATZ RT PK [K+]o + PNa [Na+]o + PCl [Cl-]i E = ______ ln _______________________________________ zF PK [K+]i + PNa [Na+]i + PCl [Cl-]o Le concentrazioni sono mantenute costanti dalla pompa Na+/K+-ATPase

Il potenziale d’azione si propaga rapidamente (80 m/s) E senza decremento lungo l’assone

Le correnti locali si propagano con decremento

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