3 - Il neurone e le sue proprietà

Question 1

funzioni del REL

Answer 1

• Metabolismo dei carboidrati–>Regolazione della glicemia
• Sintesi dei lipidi–>Sintesi degli ormoni steroidei
• Detossificazione–>Metabolismo dei farmaci psicotropi (meccanismo dell’assuefazione)
• Immagazzinamento del Calcio–>Contrazione muscolarenel muscolo prende il nome di reticolo sarcoplasmatico

Question 2

funzioni del RER

Answer 2

• sintesi delle membrane

- produzione delle vescicole

Question 3

funzioni dell’Apparato di Golgi

Answer 3

• maturazione delle vescicole
• smistamento dei prodotti
• secrezione

Question 4

produzione delle proteine

Answer 4

avviene nel citoplasma grazi alle informazioni dell’RNA messaggero, sia a livello dei ribosomi liberi che a livello dei ribosomi associati alle membrane (RER)

Question 5

destinazione delle proteine prodotte da ribosomi liberi

Answer 5

1) citoplasma
2) nucleo
3) mitocondri
4) perossisomi

Question 6

destinazione delle proteine prodotte dai ribosomi del RER

Answer 6

1) proteine di membrana

2) proteine secretorie

Question 7

funzioni del citoscheletro

Answer 7

1) forma e resistenza meccanica
2) mantiene gli organuli nella giusta posizione
3) movimento di citoplasma, ciglia, flagelli
4) divisione cellulare
5) binario per trasporto lungo l’assone

Question 8

strutture che compongono il citoscheletro

Answer 8

• microtubuli
• microfilamenti
• filamenti intermedi (non può cambiare forma, stabili nel tempo)

Question 9

placca di neurofibrilla

Answer 9

struttura dovuta alla proliferazione del citoscheletro che affligge i malati di Alzheimer, provocando la morte cellulare (causa proteina tau)

Question 10

composizione della membrana plasmatica

Answer 10

• un doppio strato di fosfolipidi
• proteine associate alla membrana–> intrinseche o estrinseche (o periferiche)
• Le teste polari dei fosfolipidi sono idrofile (cercano l’acqua) e sono quindi rivolte verso l’interno e l’esterno della cellula a contatto con le soluzioni acquose.
• Le code apolari sono idrofobiche (sfuggono l’acqua) e sono rivolte verso l’interno della membrana.

Question 11

composizione della membrana plasmatica

Answer 11

• un doppio strato di fosfolipidi
• proteine associate alla membrana–> intrinseche (attraversa completamente il doppio strato lipidico della membrana cellulare) o estrinseche (o periferiche, non attraversano completamente membrana)
• Le teste polari dei fosfolipidi sono idrofile (cercano l’acqua) e sono quindi rivolte verso l’interno e l’esterno della cellula a contatto con le soluzioni acquose.
• Le code apolari sono idrofobiche (sfuggono l’acqua) e sono rivolte verso l’interno della membrana.

Question 12

posizione delle proteine intrinseche nella membrana

Answer 12

Le proteine intrinseche sono bloccate all’interno della membrana perché la porzione che attraversa la membrana ha residui amminoacidici apolari che non possono uscire a contatto con il mezzo acquoso.
Nella maggior parte delle cellule le proteine intrinseche possono muoversi in orizzontale liberamente scorrendo dentro la membrana. Nei neuroni, tuttavia la maggior parte delle proteine di membrana sono fissate in posizione dato che porzioni differenti del neurone hanno composizione proteica e proprietà differenti.

Question 13

cosa sono le proteine

Answer 13

polimeri formati da amminoacidi legati da legame peptidico, che differiscono per le catene laterali (residuo amminoacidico)

Question 14

quali fattori differenziano gli amminoacidi

Answer 14

• possono essere carichi/neutri
• possono avere carica positiva/negativa
• possono essere idrofilici/idrofibici
• i residui amminoacidici possono avere ingombri diversi
• i residui amminoacidici possono avere gruppi funzionali diversi

Question 15

principali tipi di proteine di membrana

Answer 15

• canali ionici
• recettori di membrana
• pompe

Question 16

canale ionico

Answer 16

proteina complessa composta da sub-unità che ha la struttura di un canale, all’interno del quale possono passare gli ioni in maniera selettiva
Si distinguono in canali passivi e canali ad accesso variabile

Question 17

recettori di membrana

Answer 17

proteine che hanno la funzione di avvisare la cellula della presenza di una molecola esterna, senza che questa debba entrare nella cellula (ex. proteina transmembrana, enzima, ancoraggio del citoscheletro)

Question 18

pompa

Answer 18

ex. pompa sodio-potassio, regola in maniera precisa il traffico di ioni dentro e fuori la cellula (+ 3 Na, - 2 K)

Question 19

gerarchia di trapasso attraverso membrana priva di proteine

Answer 19

1) gas, molecole liposolubili/idrofobiche
2) dipoli (H2O, CO2)
3) NON passano molecole cariche (ioni: K+, Na+, Cl-)

Question 20

ione

Answer 20

atomo/gruppo di atomi dotati di carica

Question 21

guscio d’idratazione

Answer 21

fenomeno per cui, in seguito alla rottura del legame di uno ione (ex. NaCl), gli atomi di questo vengono circondati da 4 molecole di acqua. Queste legano la loro parte positiva (H) con l’atomo negativo dello ione (Cl), mentre legano gli atomi negativi (O) con quelli positivi dello ione (Na)

Question 22

vari tipi di canali ionici

Answer 22

1. Alcuni variano la loro permeabilità a seconda della presenza di messaggeri chimici all’esterno della cellula (ormoni, neurotrasmettitori);
2. Alcuni variano la loro permeabilità in risposta ad un messaggero intracellulare (II° messaggero);
3. Alcuni variano la loro permeabilità quando vi è una variazione del voltaggio (variazione del potenziale elettrico);
4. Alcuni variano la loro permeabilità in risposta ad una sollecitazione meccanica sulla cellula (mediata dal citoscheletro);

Question 23

metodi di studio dei canali ionici:

Answer 23

1) deduzione della struttura 2aria e 3aria a partire dalla sequenza di amminoacidi
2) deduzione di informazioni sul canale a partire dalla struttura secondaria
3) mappa d’idrofibicità
4) patch clamp
5) immunocitochimica

Question 24

potenziale di membrana e suddivisione

Answer 24

(voltaggio di membrana Vm) differenza di potenziale elettrico tra l’interno e l’esterno della cellula–> rapporto tra cariche positive e negative portate dagli ioni ai due lati della membrana

i potenziali di membrana si suddividono in:

1) potenziale di riposo
2) potenziale graduato (locale)
3) potenziale d’azione (spike/impulso nervoso)

Question 25

apparecchiatura necessaria per misurare Vm

Answer 25

• micro-elettrodi
• amplificatore di segnale
• oscilloscopio

Question 26

potenziale di riposo

Answer 26

potenziale di membrana che la cellula si trova ad avere in normali condizioni di riposo, cioè quando non viene eccitata
- 65mV nel neurone, tra -40 e -90mV NELLE ALTRE CELLULE

Question 27

potenziale graduato

Answer 27

piccole modificazioni del potenziale di membrana he si verificano quando i canali ionici si aprono o si chiudono in risposta a segnali specifici, possono assumere uno spettro di valori positivi/negativi.

i potenziali graduati sono generati:

• a livello dei recettori–> potenziali di recettore
• a livello delle sinapsi–> potenziali post-sinaptici eccitatori/inibitori

Question 28

potenziale d’azione

Answer 28

potenziale elettrico posseduto dalla cellula quando si verifica una rapida inversione della polarità elettrica (depolarizzazione -
iperpolarizzazione) della cellula in seguito a una stimolazione.
Nello spazio di meno di due millisecondi l’interno della cellula diviene positivo (fino a circa + 40 mV) e poi ritorna ad un valore negativo, prossimo a quello del potenziale di riposo (-65 mV)

Question 29

differenze tra potenziale graduato e potenziale d’azione

Answer 29

i potenziali graduati:
• si propagano pressoché istantaneamente;
• decrescono di intensità con la distanza;
• sono proporzionali allo stimolo che li genera.

Il potenziale d’azione:
• si propaga con una velocità misurabile (1-100 m/s);
• l’ampiezza della variazione di potenziale rimane costante indipendentemente dalla distanza e indipendentemente dalla intensità dello stimolo che lo ha provocato (aumento intensità stimolazione NON aumenta l’ampiezza del segnale, bensì la sua frequenza)

Question 30

meccanismi che regolano il flusso degli ioni

Answer 30

1) diffusione

2) forze elettriche

Question 31

diffusione e da cosa dipende

Answer 31

spostamento delle molecole dalla zona dove esse sono più concentrate alla zona dove sono meno concentrate.

In una cellula nervosa la diffusione attraverso la membrana dipende da:
o Il gradiente di concentrazione di quella molecola (quanto differente è la concentrazione dai due lati);
o La permeabilità della membrana nei confronti di quella molecola (in pratica da quanti canali ionici per quello ione aperti ci sono);
o la temperatura.

Question 32

forze elettriche e da cosa dipendono

Answer 32

influenzano il movimento solamente degli ioni. Esse dipendono da:
o La differenza di potenziale (o voltaggio);
o La conduttanza elettrica (o come spesso si preferisce, dal suo reciproco, la resistenza).

Il flusso di corrente in un sistema segue la legge di Ohm. Infatti, mediante la legge di Ohm (I= g x V), possiamo prevedere il comportamento di uno ione soggetto a forze elettriche.

• In una cellula nervosa il voltaggio è legato al valore del potenziale di membrana.
• La conduttanza elettrica è invece proporzionale al numero di canali ionici (aperti) presenti nella membrana.

Question 33

pompa sodio potassio

Answer 33

mantiene la concentrazione degli ioni ai due lati della membrana

Il potassio, K+ è uno ione positivo (catione). Dato che è molto più concentrato all’interno tenderà ad uscire rendendo l’interno della cellula ancor più negativo. Anche il sodio, Na+ è uno ione positivo (catione). Dato che è molto più concentrato all’esterno tenderà ad entrare rendendo l’interno della cellula meno negativo. Le variazioni di permeabilità della membrana a questi due ioni sono in grado di determinare grandi cambiamenti nel potenziale di membrana del neurone.

Question 34

potenziale d’equilibrio

Answer 34

ciò che regola lo spostamento di uno ione è sia la sua differenza di concentrazione tra dentro e fuori sia la differenza di potenziale tra interno ed esterno (gradiente elettrico). In molti casi il gradiente elettrico (ex. tante cariche positive si respingono tra di loro) può sospingere uno ione in una direzione mentre il gradiente di concentrazione lo sospinge in direzione opposta.

Il potenziale di equilibrio di uno ione è un valore elettrico (numero) che segnale in quale momento queste due forze si equivalgono. Questo ci fa prevedere che al momento in cui si ha l’equilibrio, un egual numero di ioni passa da dentro a fuori della cellula e viceversa. Il potenziale di equilibrio per uno ione corrisponde al valore che assumerebbe il potenziale di membrana se la cellula fosse permeabile solo a quello ione (EK -80 mV e ENa +62 mV)

Question 35

perché l potenziale di riposo è -65mV?

Answer 35

La pompa sodio-potassio mantiene in continuazione una differenza di concentrazione di K+ e Na+ tra interno ed esterno della cellula.
Nella membrana sono presenti dei canali per il potassio sempre aperti (canali passivi per il K+).
A causa di questi, a riposo (quando praticamente non vi sono altri canali aperti) vi è una uscita lenta ma costante di ioni K+ i quali portano all’esterno cariche positive rendendo negativo l’interno della cellula.
L’ uscita di ioni K+ si arresta quando le forze elettriche iniziano a ri-sospingere il potassio dentro la cellula (l’esterno è positivo e le cariche positive si respingono). Nella maggior parte dei neuroni questo avviene attorno al valore del potenziale di membrana di circa –65 mV.

Question 36

Come si scatena il potenziale d’azione

Answer 36

all’inizio della fase crescente il sodio è spinto dentro la cellula non solo dal gradiente di concentrazione (diffusione) ma anche dalle forze elettriche (infatti il sodio ha carica positiva e l’interno in quel momento è negativo).–> Durante la fase crescente la cellula è permeabile al Na e quindi tende velocemente al potenziale di equilibrio per questo ione (+62 mV).
All’inizio della fase decrescente avviene una cosa simile per il potassio che è sospinto fuori dalle due forze combinate (ora è l’interno ad essere positivo e a respingere le cariche positive del potassio).–> Nella fase decrescente è soprattutto permeabile al K e tende al valore di potenziale di equilibrio (–80 mV) di quello ione.

Question 37

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