4. IL SISTEMA ENDOCRINO: GENERALITA’
1.
2.
3.
4.
5.
Ghiandole endocrine e ormoni
Il tessuto bersaglio
Rilascio degli ormoni
Il concetto della regolazione retroattiva negativa
Un esempio di regolazione ormonale: l’asse
ipotalamico-ipofisario
6. Il ciclo mestruale
Trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
Trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
La genesi e la conduzione di
questi messaggi dipendono
dalla variazione della
differenza di potenziale
I segnali elettrici sono utilizzati dalla
esistente ai capi della plasma
cellula per condurre informazioni
rapidamente e a lunga distanza che spesso membrana. Queste
variazioni dipendono dal
sono “tradotte” in un luogo della cellula
flusso di correnti
lontano dalla loro insorgenza.
(IONICHE) attraverso la
membrana stessa.
Il potenziale di membrana (VM) è determinato dalla separazione di
cariche elettriche di segno opposto ai lati della membrana
plasmatica. Il valore di VM di una cellula eccitabile non stimolata
(potenziale di membrana a riposo) varia da -60 mV a -95 mV
(interno +) e dipende fondamentalmente da tre fattori:
1. Diversa distribuzione delle specie ioniche tra i due capi della MP
2. Diversa permeabilità della MP alle diversi specie ioniche
3. La presenza sulla membrana di pompe elettrogeniche L’esistenza di una ΔP tra i due capi della membrana è dovuta a:
La distribuzione differente delle specie ioniche tra l’interno e
l’esterno della cellula: anioni e cationi
Come è mantenuta omeostaticamente il potenziale di membrana a riposo?
Grazie al fatto che il K+ è venti volte più concentrato all’esterno rispetto all’interno
della cellula e tende a equilibrarsi secondo il suo gradiente elettrochimico portando
(mantenendo) il valore di Vm vicino al suo EK
EK = RT/ZF ln (K+)e/(K+)i
Ek = 61 log 148 / 4.5 = - 91 mV
Ex = RT/ZF ln [X]e/[X)]i
Ek = 61 log 148 / 4.5 = - 91 mV
ENa = 61 log 10/145 = + 68 mV
P (K+)e+ P(Na+)e+P(Cl-)e
VM = RT/ZF log ___________________
P (K+)i+ P(Na+)i+P(Cl-)i
L’esistenza di una ΔP tra i due capi della membrana è dovuta a:
La differente permeabilità della membrana alle differenti specie ioniche
Goldman introduce il parametro permeabilità degli ioni
P (K+)e+ P(Na+)e+P(Cl-)e
VM = RT/ZF log ___________________
P (K+)i+ P(Na+)i+P(Cl-)i
VM = gK (Ek) + gNa (ENa) + gCa (ECa) + ……..
Ek = 61 log 148 / 4.5 = - 91 mV
ECl = 61 log 4/103 = - 85 mV
ENa = 61 log 10/145 = + 68 mV
La membrana di una cellula a riposo
è permeabile principalmente
agli ioni K+, sarà quindi Ek il
principale fattore a determinare la
Vm della cellula a RIPOSO
Risolvendo Goldman per i valori dati si ottiene una Vm pari a circa - 60 mV con
l’interno negativo e l’esterno positivo un valore simile ottenuto sperimentalmente
L’esistenza di una ΔP tra i due capi della membrana è dovuta a:
La differente permeabilità della membrana alle differenti specie ioniche
1. Ogni ione tende a stabilizzare il potenziale di membrana
(Vm) a valori uguali al suo potenziale di equilibrio (EX)
2. La membrana permette il passaggio degli ioni in modo
selettivo
3. Solamente gli ioni a cui la membrana è permeabile
contribuiscono al potenziale di membrana.
4. La membrana di una cellula a riposo è permeabile in modo
sostanziale al K+
Quindi in un cellula a riposo EK corrisponde a circa Vm
Una cellula eccitabile è equiparabile ad un circuito elettrico
equivalente nel quale:
La conduttanza alle correnti è determinata dall’esistenza di
resistenze variabili in parallelo (Canali) in serie con pile che
generano un potenziale elettrochimico determinato dalla diversa
concentrazione di K e Na tra l’esterno e l’interno della cellula e
in parallelo con un condensatore che separa in modo efficiente le
cariche tra i due lati della membrana (doppio strato lipidico)
Permeabilità di membrana, resistenze e canali ionici
Il patch clamp ci ha permesso di studiare la cinetica di apertura/
chiusura dei canali. Le principali informazioni sui canali voltaggiodipendenti che si sono ottenute attraverso questa tecnica sono:
1. I canali hanno solo due conformazioni: aperta e chiusa.
2. Una volta che il canale è aperto il numero di ioni che vi
transita per l’unità di tempo (corrente) è costante.
3. La variazione di Vm aumenta il tempo di apertura dei canali.
4. Non esistono canali aperti o chiusi ma solo statisticamente
aperti o chiusi OVVERO anche nel neurone a riposo i canali
del Na+ vanno incontro a periodi di apertura del ma in modo
statisticamente meno frequente rispetto a quelli delK+
5. Il canale del Na+ oltre ad una conformazione aperta e una
chiusa ne possiede una chiusa inattivata
Trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
Trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
Sarà quindi la apertura o la chiusura dei canali a determinare
la variazioni della permeabilità della membrana agli ioni e
quindi il passaggio di correnti in entrata o in uscita:
queste correnti determineranno a loro volta variazioni della Vm
In base ai flussi ionici che si determinano in seguito ad uno
stimolo, una cellula viene definita:
a riposo, depolarizzata o iperpolarizzata
Resistenza = Permeabilità = Canali ionici
5. IL POTENZIALE DI MEMBRANA
1. Correnti e Variazione di Potenziale come elementi trasduttivi.
2. Il Potenziale di Membrana a Riposo: dati sperimentali e
metodi di studio
3. Fattori che determinano la generazione del PdM
4. Differente Distribuzione ionica ai due capi della membrana e
conseguenze elettriche (Nerst)
5. Differente Permeabilità della membrana agli ioni e
conseguenze elettriche (Goldman)
6. CENNI SULLA TEORIA DEI CIRCUITI: Corrispondenze tra
elementi della membrana e elementi di un circuito
(resistenze, pile, condensatori e generatori).
7. Elettroneutralità e Potenziali: Ruolo della matrice lipidica
come dielettrico di un condensatore
8. Concetti di depolarizzazione, ripolarizzazione,
iperpolarizzazione
5bis. I CANALI IONICI
1. Natura chimica di un canale ionico e interazione con la
membrana plasmatica
2. Principi basici del funzionamento: concetto di selettività e
velocità di trasporto
3. Tipologie di Canali: cancelli elettrici, chimici, meccanici
4. Corrispondenza tra flusso ionico e correnti elettriche
5. Metodi di studio dei Canali ionici: il Patch Clamp
6. Cinetiche dei canali: Apertura, Chiusura e Inattivazione
