Cellula, dall'inizio al suo utilizzo, Appunti di Fisiologia

Scarica Cellula, dall'inizio al suo utilizzo e più Appunti in PDF di Fisiologia solo su Docsity! FISIOLOGIA DEL MOVIMENTO LA CELLULA Gli elementi che costituiscono i tessuti sono le cellule. Le cellule sono delimitate esternamente dalla membrana cellulare mentre al suo interno vi è una struttura che prende il nome di citoplasma. All’interno del citoplasma sono presenti degli organelli che servono per il funzionamento della cellula stessa come per esempio il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi e i mitocondri (nelle cellule muscolari sono molto importanti perché sono gli organelli che servono per la produzione di energia). Il nucleo si trova più o meno al centro della cellula ed è delimitato da una membrana nucleare e al suo interno si presenta il materiale genetico (materiale che serve per generare tutte le strutture che servono alla cellula per funzionare). Il citoplasma è caratterizzato anche dalla presenza del citoscheletro, il quale è formato da una serie di filamenti che servono per mantenere in posizione i vari organelli della cellula e per dare forma e struttura alla cellula stessa. Una delle strutture più importanti della cellula è la membrana cellulare, che è la struttura che riveste la cellula. MEMBRANA CELLULARE Ѐ chiamata anche membrana plasmatica, è la struttura che riveste la cellula e che in tutte le cellule ha uno spessore di 7,5 nm ed è formata da un doppio strato di fosfolipidi. I fosfolipidi sono molecole particolari, in quanto hanno una doppia struttura: la testa idrofilica e la coda idrofobica. La testa è idrofilica quindi vuol dire che può entrare in contatto con un ambiente acquoso come per esempio il liquido intracellulare o extracellulare. La coda è detta idrofobica perché al contrario non può entrare a contatto con questi ambienti acquosi. I fosfolipidi presentano questa doppia struttura e questo fa sì che i fosfolipidi di membrana si dispongano nella membrana in modo da formare un doppio strato. Doppio strato perchè le teste sporgono sia dalla parte intracellulare sia nella parte extracellulare, in modo che le code possano stare nella parte centrale di questo doppio strato. Tutte le cellule presentano questa membrana che le avvolge esternamente. Non è costituita solo dai fosfolipidi ma anche da proteine integrali e associate. Le proteine integrali di membrana sono quelle che fanno parte del doppio strato lipidico, sono propriamente immerse all’interno del doppio strato e possono attraversarlo da una parte all’altra (dominio intracellulare ed extracellulare → possono sporgere sia all’interno che all’esterno della cellula). Le proteine associate invece sono quelle che non fanno parte del doppio strato lipidico, non si trovano immerse al suo interno ma interagiscono con altre proteine. Si trovano principalmente all’interno della cellula. Queste proteine possono avere sulla superficie altri gruppi come per esempio quelli oligosaccaridi che servono per stabilire la loro funzione. Attaccati ai fosfolipidi di membrana sono attaccati anche dei glicolipidi (molecole di zucchero che si legano ai fosfolipidi andando a costituire i glicolipidi). In base alla funzione della cellula, la sua membrana può essere più o meno ricca di proteine o di altri residui. Sono presenti anche carboidrati e colesterolo. PROTEINE DI MEMBRANA Le proteine che si trovano sulla membrana plasmatica sono di quattro categorie diverse in base al ruolo che devono svolgere: 1. proteine strutturali (connessioni intracellulari): possono avere una duplice funzione. Ci sono proteine strutturali che servono per costituire il citoscheletro della cellula, però le proteine strutturali di membrana in realtà servono per connettere una cellula all’altra. Si trovano sulla membrana e permettono ad una cellula di interagire con la cellula vicina, di connettersi saldamente e di costituire degli epiteli. Queste proteine strutturali possono essere di diversi tipi: alcune danno delle connessioni molto strette (giunzioni serrate) tra una cellula e l’altra mentre altre permettono la connessione tra una cellula e l’altra. Le proteine strutturali servono per connettere le cellule che costituiscono lo stesso tessuto (integrità del tessuto). A seconda del tipo di tessuto e a quanto devono essere adese all’interno di quel tessuto, le proteine strutturali sono diverse 2. proteine con funzione di recettore (recettori): sono delle proteine che attraversano interamente il doppio strato lipidico quindi hanno doppio dominio, intracellulare ed extracellulare. Nel dominio extracellulare presentano un sito di legame specifico per determinate molecole. Sito di legame specifico = hanno nella loro struttura un sito che si lega specificatamente ad una molecola che si trova nell’ambiente extracellulare. I recettori sono delle proteine che ricevono uno stimolo esterno, quindi hanno la possibilità di legarsi ad un ligando che si trova nell’ambiente extracellulare, traducendo questo legame in una risposta cellulare. Questo succede perché una volta che il ligando si lega al sito di legame del recettore, fa sì che si abbia un cambiamento conformazionale nella parte intracellulare del recettore. Questo cambiamento attiverà altre proteine, enzimi e darà origine ad una risposta cellulare DIFFUSIONE SEMPLICE La diffusione semplice è il meccanismo attraverso cui le sostanze possono attraversare il doppio strato lipidico senza la presenza di una proteina. Queste molecole possono essere di diversa natura per esempio i gas (O₂; CO₂), molecole idrofobiche (benzene), piccole molecole polari (etanolo = è in grado di rendere più fluida la membrana stessa, non conosce barriere e che viene assorbita facilmente; H₂O, = non tutte le membrane sono permeabili all’acqua allo stesso modo. L’acqua in alcuni casi ha bisogno di trasportatori come l'acqua purine che hanno funzione di far passare l’acqua attraverso epiteli non permeabili all’acqua), grosse molecole polari (glucosio) e molecole cariche (H+, Cl-, Na+, Ca2+, ioni, amminoacidi). Avviene attraverso lo strato fosfolipidico: ● dipende dalle caratteristiche (idrosolubile o liposolubile = struttura affine) e dalle dimensione della sostanza (più la sostanza è piccola, con meno fatica passa) ● è direttamente proporzionale all’ area della membrana ● è inversamente proporzionale allo spessore della membrana ● è direttamente proporzionale alla permeabilità della membrana La velocità di trasporto nella diffusione semplice di una sostanza è direttamente proporzionale all’ampiezza del suo gradiente di concentrazione. Le sostanze non hanno la stessa concentrazione nell’ambiente intracellulare e in quello extracellulare. Maggiore è la loro differenza di concentrazione (maggiore gradiente di concentrazione per una sostanza), maggiore sarà la velocità con cui la sostanza si può muovere. Il flusso netto della diffusione semplice viene descritto dalla Legge di Fick dove il flusso netto è uguale alla permeabilità della sostanza x l’area di superficie della membrana x il gradiente di concentrazione. Il flusso netto è direttamente proporzionale alla permeabilità della membrana, all’area di superficie della membrana e al gradiente di concentrazione. Se si mette in relazione in un grafico la velocità di trasporto con il gradiente di concentrazione, tra i due vi sarà un rapporto lineare, quindi la velocità di trasporto aumenta all'aumentare del gradiente di concentrazione. Questo trasporto è passivo perché le molecole si muovono secondo il gradiente di concentrazione quindi questo non richiede un apporto energetico. TRASPORTO MEDIATO Nel trasporto mediato la maggior parte della sostanze non riesce ad attraversare la membrana quindi utilizzano delle proteine che facilitano il passaggio. 1. canali ionici: esistono più tipi di canali ionici a. sempre aperti: sono proteine transmembranali, con una parte cava all’interno che è sempre aperta e permette sempre il passaggio di sostanza. Possono essere specifiche per una determinata sostanza oppure no, possono far passare più specie ioniche contemporaneamente. La loro apertura non viene regolata ma sono delle aperture all’interno della membrana plasmatica b. voltaggio-dipendenti: la loro apertura o chiusura dipende da un cambiamento di voltaggio della membrana plasmatica. La membrana plasmatica è caratterizzata da un suo voltaggio, se uno stimolo cambia questo voltaggio allora questo può determinare l’apertura o la chiusura di questi canali. Presentano una porta che determina la chiusura del canale e possono essere specifici per una specie ionica oppure far passare più specie ioniche differenti c. chemio-dipendenti: l’apertura e la chiusura è regolata dall’interazione del canale con delle molecole chimiche. Questi canali hanno una struttura analoga agli altri ma nel dominio extracellulare presentano dei siti di legame che permettono il legame con determinate molecole chimiche. Questi canali hanno una struttura simile ai recettori poiché hanno i siti di legame specifici per un ligando (in questo caso molecole chimiche). Quando la molecola chimica si lega al sito di legame presente, questo legame determina l'apertura del canale ionico e questo permette il passaggio di determinate sostanze. Quando i siti di legame sono liberi non vi è il ligando, il canale è chiuso d. meccano-dipendenti: l’apertura e la chiusura dipende da uno stimolo meccanico come per esempio l’aumento di pressione esercitata sulla membrana. In questo caso lo stimolo meccanico determina l’apertura del canale ionico quindi il canale può far passare la specie ionica specifica per quel canale La velocità di movimento degli ioni attraverso i canali ionici dipende da: ● velocità di trasporto dei singoli canali: perchè, soprattutto quando l’apertura e chiusura è regolata da uno stimolo, questi canali hanno una certa velocità nell’aprirsi e nel chiudersi. Tanto maggiore è la velocità di apertura e tanto maggiore è la velocità del trasporto nel canale stesso ● numero dei canali presenti sulla membrana: esiste un numero finito di canali ionici e una volta che sono occupati dal passaggio di uno ione, non potranno far passare altre sostanze contemporaneamente o anche più ioni contemporaneamente. Quindi una volta occupati non possono aumentare la loro velocità di movimento quindi il flusso netto dipende dal numero di canali presenti sulla membrana ● ampiezza del gradiente di concentrazione della sostanza trasportata Se si mette in relazione in un grafico il flusso netto con il gradiente di concentrazione si nota che prima parte come una retta e poi raggiunge il plateau. Va incontro alla saturazione perché all’inizio, quando si ha l'apertura dei canali ionici, la velocità del flusso aumenta rapidamente. Man mano che i canali vengono occupati, il flusso netto non può aumentare di più quindi va incontro alla saturazione (plateau). Questo trasporto è passivo perché le molecole si muovono secondo il gradiente di concentrazione quindi questo non richiede un apporto energetico. 2. trasportatori: la proteina carrier presenta due conformazioni → un’apertura aperta verso il liquido intracellulare e una verso il liquido extracellulare. Non hanno un canale interno continuo che mette in comunicazione l’interno con l'esterno. a. apertura verso il liquido extracellulare: può essere affine ad una sostanza che si lega alla struttura della proteina stessa, quindi si lega chimicamente o fisicamente ad essa. Una volta avvenuto questo legame, la proteina carrier subisce un cambiamento conformazionale quindi si chiude dalla parte del liquido extracellulare e si apre verso il liquido intracellulare. Quando si trova in questa conformazione, perde affinità per questa molecola (la molecola non può più stare attaccata alla struttura della proteina) quindi si stacca e viene rilasciata nell’ambiente intracellulare. Quando la proteina non è legata alla sostanza da trasportare, subisce un altro cambiamento conformazionale e si ritrova di nuova con l’apertura verso il liquido extracellulare La velocità di movimento dipende da tre fattori: ● velocità di trasporto dei singoli trasportatori: in questo caso la proteina subisce un cambio conformazionale. Tanto più velocemente subisce questo cambio, tanto più veloce sarà il trasporto ● numero dei trasportatori ● ampiezza del gradiente di concentrazione Questo trasporto è passivo perché le molecole si muovono secondo il gradiente di concentrazione quindi questo non richiede un apporto energetico. Se si mette in relazione in un grafico il flusso netto con il gradiente di concentrazione si nota che prima parte come una retta e poi raggiunge il plateau. Va incontro alla saturazione perché all’inizio, quando si ha l'apertura dei canali ionici, la velocità del flusso aumenta rapidamente. Man mano che i canali vengono occupati, il flusso netto non può aumentare di più quindi va incontro alla saturazione (plateau). Questo è un trasporto attivo perché perché le molecole non si muovono secondo il gradiente di concentrazione quindi richiede la presenza di energia. POTENZIALE DI MEMBRANA DELLE CELLULE Un’altra caratteristica della membrana plasmatica è la presenza ai due capi di essa di una differenza di carica, cioè la differenza di potenziale, chiamato potenziale di membrana. Il potenziale di membrana è una differenza di carica che si instaura tra l’interno e l’esterno della cellula. All’interno prevalgono cariche negative e all’esterno cariche positive. La differenza tra l’ambiente interno e l’ambiente esterno è di -70mV. È un potenziale negativo perché si prende in considerazione la carica all’interno della cellula perché si effettua carica interna della cellula - carica esterna della cellula. Questa differenza di carica si genera perché ai due lati della membrana avviene uno spostamento di una piccolissima quantità di ioni carichi (positivamente o negativamente) che possono passare attraverso la membrana attraverso i canali ionici o i trasportatori. Il potenziale di membrana è un potenziale a riposo ed è presente in tutte le cellule. È dovuto all’eccesso di cariche all’interno della cellula e queste cariche negative sono posizionate attorno alla membrana plasmatica a formare un sottile strato (a ridosso della parte interna della membrana plasmatica). Questo consegue che nella parte esterna (parte della membrana plasmatica rivolta verso il liquido extracellulare) ci sia un accumulo di un sottile strato di cariche positive. La differenza di potenziale si mantiene costante fino a quando non interviene uno stimolo che lo possa alterare e che può spostare il valore da -70 mV. Il potenziale di membrana si genera per diversi motivi: il primo perché le varie specie ioniche hanno concentrazioni diverse nell’ambiente intra ed extracellulare. Questo vale un pò per tutti gli ioni che sono presenti fuori e dentro la cellula e queste differenze di concentrazioni esistono per far sì che questi ioni si possono spostare. Se la concentrazione fosse uguale ai due capi della membrana, non ci sarebbe un flusso netto degli ioni in una direzione o nell’altra (differente concentrazione delle diverse specie ioniche - asimmetria delle concentrazioni). Il secondo motivo è perchè la membrana è permeabile in maniera selettiva alle diverse sostanze, non è permeabile a tutti gli ioni allo stesso modo. La membrana plasmatica è altamente permeabile al potassio e poco permeabile al sodio. In condizioni di riposo, il numero di canali aperti sulla membrana per il potassio sono di numero maggiore rispetto a quelli aperti per il sodio. Questo vuol dire che, in condizioni di riposo, vi è un flusso abbondante di ioni potassio che escono dalla cellula seguendo il loro gradiente di concentrazione piuttosto che un flusso di ioni sodio che entrano nella cellula quindi vi è un accumulo di cariche negative all’interno della cellula. Il bilancio nello spostamento di questi due ioni è importante per determinare la differenza di carica. Inoltre la membrana è impermeabile agli anioni organici. Le proteine che sono presenti all’interno della cellula rimangono all’interno della cellula. Sono cariche negativamente e questo contribuisce ad un aumento della carica negativa all’interno della cellula. Il terzo motivo è perchè sulla membrana plasmatica è presente la pompa sodio-potassio e anche questa contribuisce al mantenimento della differenza di potenziale poiché ad ogni ciclo di funzionamento porta all’esterno 3 cariche negative e ne porta 2 positive all’interno. Tutto ciò contribuisce a fare in modo che nella cellula ci sia un accumulo di cariche negative e che dall’altra parte si crei lo strato di cariche positive sulla membrana. ↓ Tutto questo meccanismo si genera perché la membrana è permeabile, cioè permette il passaggio di ioni. Se la membrana fosse impermeabile a determinati ioni, non ci sarebbe uno scambio tra l’ambiente esterno ed interno ed ogni specie ionica non potrebbe spostarsi dal proprio comparto. In questo modo non si crea la differenza di potenziale. ● In assenza di canali ionici: non ci potrebbe essere un movimento degli ioni ai due capi della membrana e quindi non si potrebbe generare la differenza di potenziale → assenza di potenziale di membrana ● In presenza di canali ionici: si crea il potenziale di membrana grazie alla presenza di canali ionici, i quali permettono il passaggio degli ioni da una parte all’altra. Inoltre permettono che la membrana sia permeabile in maniera selettiva alle diverse specie ioniche Gli ioni si muovono guidati da due forze: 1. forza chimica: è determinata dal gradiente di concentrazione. Gli ioni hanno concentrazioni diverse e spontaneamente si muovono secondo il loro gradiente di concentrazione da una zona di maggiore concentrazione ad una zona di minore concentrazione. Se si lascia libero lo ione all'interno della cellula, esso tenderà ad uscire dalla cellula. Questo accade perché la direzione della forza chimica spinge lo ione all’esterno della cellula. Tuttavia può succedere l’opposto, cioè che uno ione che è più concentrato all’esterno della cellula, tenderà ad entrare nella cellula poiché la direzione della forza chimica lo spinge verso l’interno 2. forza elettrica: gli ioni sono anche carichi elettricamente. Il fatto che la cellula abbia questa differenza di carica tra l’interno e l’esterno, fa sì che esista anche una forza elettrica. Se l’interno della cellula è più negativo, gli ioni positivi esterni vengono attratti all’interno della cellula e questa forza elettrica li spinge verso l’interno. Questo accade perché sono due cariche opposte che si attraggono. Viceversa se si ha uno ione negativo, questo verrà spinto fuori dalla cellula perché è attratto dalle cariche positive che si trovano all’esterno della cellula. Anche questo accade perché le due cariche sono opposte e quindi si attraggono Su ogni ione che si muove, agisce sia una forza chimica che una forza elettrica. Il potenziale si genera tramite i due ioni, il sodio e il potassio. Hanno concentrazioni diverse, il sodio è più concentrato esternamente mentre il potassio è più concentrato internamente. La membrana è più permeabile al potassio che al sodio, questo perché si hanno più canali specifici per il potassio e pochi canali specifici per il sodio. La permeabilità al potassio è 25 volte superiore rispetto a quella al sodio. In condizioni di riposo, il flusso di ioni potassio che esce dalla cellula è superiore rispetto al flusso di ioni sodio che entra nella cellula (più cariche positive escono rispetto a quelle che entrano). Nel momento in cui avviene l’accumulo di cariche negative all'interno della cellula, si instaura la forza elettrica poiché la cellula è polarizzata (i due ambienti hanno una diversa carica). Visto che sia il sodio che il potassio sono carichi positivamente, la forza elettrica che agisce su di loro tenderà a spingerli all'interno della cellula perché entrambi verranno attirati dall’ambiente negativo. La forza chimica si contrappone alla forza che spinge il potassio verso l’esterno e favorisce l'ingresso del sodio all'interno della cellula. Da una parte vi è la riduzione del flusso di potassio e dall'altra vi è l’incremento del flusso del sodio. Questo avviene fino a quando all’interno della cellula non si raggiunge il potenziale attorno a -70mV. Questa è una situazione dove la forza chimica ed elettrica sono in equilibrio e il flusso di questi ioni può continuare. Il potenziale di equilibrio di uno ione è il potenziale a cui lo ione è in equilibrio tra l’interno e l’esterno. Se uno ione arriva al suo potenziale di equilibrio, non si può più muovere perché non può più essere spinto da nessuna delle due forze. Il potenziale di membrana (-70 mV) è molto vicino al potenziale di equilibrio del potassio perché la membrana plasmatica è molto permeabile al potassio (potenziale di equilibrio del potassio = -84 mV). In teoria se il potenziale di membrana scendesse a -84 mV, il potassio non potrebbe più prendere parte ai vari processi in cui deve entrare o uscire dalla cellula. Al contrario, il potenziale di membrana è molto lontano dal potenziale di equilibrio del sodio (+ 60 mV), questo perché la membrana è poco permeabile al sodio. Quando si arriva a -70 mV si ha l’equilibrio tra i flussi in modo tale che questi flussi possano continuare senza mai arrivare al potenziale di equilibrio di questi ioni. Non accade perchè sulla membrana plasmatica vi è la pompa sodio-potassio che fa muovere il sodio verso l’esterno e il potassio verso l’interno, quindi mantiene i loro gradienti di concentrazione ai due capi della membrana così da mantenere la forza chimica. Se si mantiene la forza chimica si mantiene anche quella elettrica e quindi i due eventi sono bilanciati. Il risultato di tutto questo è che il potenziale della membrana arriva a -70 mV. Quando arriva uno stimolo depolarizzante, la porta è sensibile alla variazione di voltaggio quindi il cancello di attivazione si apre. Quando si apre, il canale diventa pervio e il sodio può entrare all’interno della cellula con le sue cariche positive e il potenziale incomincia ad aumentare. Mano a mano che il sodio entra, il potenziale di membrana arriva fino allo 0 per poi diventare positivo. Quando arriva a +30 mV, il canale si inattiva perché a +30 mV il cancello di inattivazione va a chiudere il canale. A questo punto il sodio non può più entrare. Se non ci fosse la chiusura di questo canale, il sodio potrebbe continuare ad entrare nella cellula seguendo il suo gradiente di concentrazione e quindi arriverebbe fino al suo potenziale di equilibrio (+60 mV). Se si arriva a quel punto, il sodio non si potrebbe più muovere e non sarebbe un evento vantaggioso. Questo non accade perché il canale si attiva a +30 mV. Nella fase successiva, quella di ripolarizzazione, questo canale ritorna nella situazione originale (la porta di inattivazione si sposta e il canale viene chiuso dal cancello di attivazione). Durante questa fase si ha la chiusura dei canali. L’ingresso degli ioni sodio è un fenomeno autorigenerante. Questo vuol dire che quando arriva lo stimolo che determina l’apertura dei canali del sodio, in realtà si aprono pochi canali quindi pochi ioni sodio riescono ad entrare nella cellula. Mano mano che gli ioni sodio entrano nella cellula e questa si depolarizza, si aprono altri canali al sodio quindi il flusso di sodio aumenta e questo determina l'apertura di altri canali al sodio che determina un aumento maggiore del flusso netto del sodio e così via → si autoalimenta. Ripolarizzazione Al termine della fase di depolarizzazione inizia quella di ripolarizzazione. Durante questa fase succede che il potenziale di membrana ritorna a valori di riposo (da +30 mV a -70 mV). A +30 mV si inattivano i canali del sodio però si aprono quelli per il potassio voltaggio-dipendenti perché a quel potenziale questi canali sono sensibili e si aprono. Se si aprono dei canali per il potassio sulla membrana, esso esce dalla cellula seguendo il gradiente di concentrazione e porta verso l’esterno delle cariche positive. Quindi il numero di cariche positive all’interno della cellula inizia a diminuire e il potenziale si riduce e ritorna prima verso il valore 0 e poi verso i valori negativi fino ad arrivare alla situazione di riposo (-70 mV). Questa fuoriuscita dal potassio è chiamata fenomeno autoestinguente. A differenza di quelli del sodio, i canali del potassio si aprono ad un voltaggio di +30 mV tutti insieme e quindi un’elevata quantità di potassio esce dalla cellula e molte cariche positive escono in fretta dalla cellula. A mano a mano che queste cariche positive escono, il potenziale di membrana si riduce e i canali del potassio iniziano a chiudersi. Vi è minor flusso di potassio in uscita dalla cellula. È un fenomeno opposto a quello del sodio (il sodio parte a poco per arrivare a tanto mentre il potassio parte da tanto e arriva a poco. Si riduce fino a quando non si arriva al potenziale di riposo). In particolare si dice che l’apertura del canale per il sodio fa parte di un meccanismo chiamato feedback positivo. Quando arriva lo stimolo si ha la depolarizzazione della membrana, i canali del sodio si aprono, aumenta la permeabilità al sodio quindi aumenta il flusso di sodio che entra nella cellula, aumenta la carica positiva all’interno della cellula. Questo è un fenomeno che contribuisce alla depolarizzazione quindi contribuisce a far avvenire questo meccanismo → fenomeno autorigenerante anche detto feedback positivo. Più cariche positive si accumulano all’interno della cellula, più grande sarà la depolarizzazione, maggiore sarà il numero di canali che si aprono e il flusso di sodio e così via fino a quando questi canali non si inattivano. L’apertura e la chiusura del canale per il potassio fanno parte di un sistema chiamato feedback negativo. La depolarizzazione della membrana determina l’apertura tardiva dei canali per il potassio (si aprono solo quando la membrana è a -70mV) e questo determina l’aumento della permeabilità del potassio, la fuoriuscita degli ioni potassio e quindi la fuoriuscita di cariche positive. Questo va contro la depolarizzazione presente, instaurata in quel momento, quindi è propriamente una ripolarizzazione che va a contrastare lo stimolo iniziale che è di depolarizzazione. Contemporaneamente la depolarizzazione crea la chiusura/inattivazione dei canali del sodio, quindi oltre ad essere favorita l’uscita del potassio, non può più entrare sodio nella cellula (non entrano altre cariche positive) e questo contribuisce alla diminuzione della carica positiva nella cellula che va a contrastare lo stimolo iniziale di depolarizzazione. Questo meccanismo è legato alla cinetica dei canali del potassio → meccanismo a feedback negativo. Confronto i momenti in cui i canali del sodio e del potassio sono aperti, chiusi o inattivati. Iperpolarizzazione postuma É una piccola fase prima che la membrana torni in equilibrio ed è dovuta al fatto che la membrana rimane molto permeabile agli ioni potassio anche dopo che è ritornata al valore di riposo. La cinetica dei canali del potassio è lenta (prima si aprono tutti insieme e poi mano a mano si chiudono) però il flusso di uscita del potassio continua per un intervallo di breve tempo anche dopo che si arriva a -70 mV perchè qualche canale è ancora aperto quindi il potassio continua ad uscire, porta il valore del potenziale di membrana al di sotto del valore di controllo. Dopo tutti i meccanismi della cellula si riequilibrano e si ritorna al valore di -70 mV. Una volta che un potenziale d'azione si è realizzato, dal punto di vista elettrico si torna ai valori di riposo ma durante questo meccanismo si ha avuto un movimento di ioni quindi si trovano nei comparti meno concentrati. Se non succedesse nulla si potrebbero instaurare nuovi potenziali d’azione (il gradiente continua a rimanere) ma questo meccanismo potrebbe andare avanti solo fino a quando i gradienti di questi due ioni si mantengono. Nel momento in cui le loro concentrazioni sono uguali ai due capi della membrana, non ci potrebbe essere più un flusso netto in una direzione o nell’altra. Contemporaneamente allo sviluppo di un potenziale d’azione agisce un meccanismo che serve per riportare gli ioni alle loro posizioni iniziali e questo meccanismo è messo in atto dalla pompa sodio-potassio poiché è l’unico trasportatore attivo che è in grado di trasportare contro gradiente queste due specie ioniche. Porta il sodio verso l’esterno e il potassio verso l'interno e agisce in modo tale da mantenere il gradiente dei due ioni elevato ai due capi della membrana in modo tale che tutti gli altri processi si possano effettuare. CARATTERISTICHE DEL POTENZIALE D’AZIONE Le caratteristiche sono tre: 1. soglia: affinché un potenziale d’azione si possa instaurare, è necessario che lo stimolo che lo genererà raggiunga un valore che è chiamato valore soglia. Lo stimolo è depolarizzante e deve arrivare al valore soglia di -55 mV per instaurare un potenziale d’azione. Se uno stimolo arriva alla cellula senza arrivare al valore soglia, sarà uno stimolo inferiore sottoliminare (inefficace di produrre un potenziale d’azione). Se uno stimolo arriva alla cellula e supera il valore soglia, sarà uno stimolo superiore sopraliminare (efficace di produrre un potenziale d’azione). 2. legge del tutto o nulla: se alla cellula arriva uno stimolo sottosoglia questa non è in grado di generare un potenziale d’azione, indipendentemente dall’entità dello stimolo (nulla). Se alla cellula arriva uno stimolo che raggiunge la soglia, questo è in grado di dare origine ad un potenziale d’azione che si sviluppa in tutta la sua grandezza (+ 30 mV) indipendentemente dal valore dello stimolo iniziale (tutto). Il potenziale d’azione è indipendente dall’entità dello stimolo (non è correlato alla grandezza dello stimolo) ma dipende dai gradienti elettrochimici del sodio e del potassio.