{"id":1308,"date":"2005-05-04T00:00:00","date_gmt":"2005-05-03T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"1308","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/1308\/","title":{"rendered":"Salve! Volevo sapere cosa avviene quando in una cellula nervosa parliamo di depolarizzazione di membrana e iperpolarizzazione di membrana."},"content":{"rendered":"
Questo argomento \u00e8 gi\u00e0 stato affrontato nel corso di una risposta sulla funzione dello ione cloro (Cl–<\/sup>)\u00a0 http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=3148<\/a>\u00a0 a cui rimando come ad un\u2019utile introduzione sull\u2019argomento. <\/div>\n
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Brevemente, l\u2019interno della cellula possiede una carica elettrica negativa, mentre nell\u2019ambiente esterno prevalgono le cariche positive. Ci\u00f2 crea una differenza di potenziale elettrico fra le due facce della membrana cellulare. Eventi che provochino una diminuzione di questa differenza di potenziale vengono detti depolarizzanti, quelli che causino un suo aumento vengono definiti iperpolarizzanti.<\/div>\n
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Vediamo ora questi fenomeni con maggiore dettaglio. Tutte le cellule sono circondate dalla membrana cellulare, un involucro principalmente lipidico, che ha la funzione di separarle dall\u2019ambiente esterno, regolando lo scambio di sostanze con quest\u2019ultimo. Le cellule nervose non fanno eccezione a questa regola: la loro membrana mostra quindi una differente permeabilit\u00e0 a svariate sostanze, le pi\u00f9 rilevanti delle quali sono proteine e ioni. La membrana cellulare \u00e8 impermeabile ad acidi organici e proteine (a carica elettrica negativa), che rimangono dunque sequestrati all\u2019interno della cellula, ed \u00e8 molto scarsamente permeabile allo ione sodio (Na+<\/sup>), che rimane quindi per lo pi\u00f9 segregato nello spazio extra-cellulare. La membrana \u00e8 invece molto permeabile allo ione potassio (K+<\/sup>), che \u00e8 libero di muoversi fra spazio intra- ed extra-cellulare fino a trovarsi in una situazione di equilibrio elettrochimico, cio\u00e8 assecondando sia il suo gradiente di concentrazione (tutte le sostanze si muovono da zone di maggiore a zone di minore concentrazione, un po’ come una goccia d\u2019inchiostro diffonde in un bicchiere d\u2019acqua) sia le forze di attrazione e repulsione elettrostatica con altri ioni (cariche di uguale segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono). Il risultato netto \u00e8 una presenza del K+<\/sup> prevalentemente all\u2019interno della cellula. Lo ione Cl–<\/sup> \u00e8 invece pi\u00f9 abbondante all\u2019esterno.<\/div>\n
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Ricapitolando, acidi organici, proteine e K+<\/sup> sono prevalenti all\u2019interno della cellula, Na+<\/sup> e Cl–<\/sup> prevalgono nel liquido extracellulare. Questa distribuzione ineguale di cariche elettriche fa si che l\u2019interno della cellula sia carico negativamente rispetto all\u2019esterno. La differenza di potenziale elettrico misurabile fra le due facce della membrana (interna ed esterna) viene chiamata potenziale di riposo<\/b> ed \u00e8 solitamente pari a circa -70 millivolt (mV). Uno spostamento del potenziale di membrana dal suo valore di riposo verso valori pi\u00f9 positivi (per esempio da -70 mV a +40\u00a0 mV) viene definito depolarizzazione<\/b>. Al contrario, un movimento del potenziale di membrana verso valori pi\u00f9 negativi (per esempio da -70 mV a -100 mV) viene detto iperpolarizzazione<\/b>. <\/div>\n
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Tutte le cellule eccitabili (cellule nervose, muscolari e recettori) vanno incontro a depolarizzazione quando opportunamente stimolate. Nel caso delle cellule nervose, la depolarizzazione \u00e8 essenziale per la conduzione e per la trasmissione degli impulsi nervosi da una cellula all\u2019altra e quindi, in definitiva, per il corretto funzionamento dell\u2019interno organismo. Esistono nella membrana cellulare dei canali (come dei piccoli pori), che si aprono solo in seguito ad una stimolazione abbastanza intensa, lasciando passare lo ione Na+ <\/sup>dall\u2019esterno all\u2019interno della cellula. Questa corrente entrante fatta di cariche positive porta il potenziale di membrana da -70 mV a circa -40 mV (vedi figura). <\/div>\n
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A questo valore di potenziale (potenziale soglia<\/b>), altri canali del Na+ <\/sup>si aprono facendo cos\u00ec ulteriormente salire il valore del potenziale in un vero e proprio ciclo rigenerativo detto ciclo di Hodgkin<\/b> (pi\u00f9 sale il potenziale e pi\u00f9 canali si aprono, pi\u00f9 Na+ <\/sup>\u00a0entra e pi\u00f9 sale il potenziale e cos\u00ec via). Il risultato del ciclo di Hodgkin \u00e8 la formazione di un potenziale di membrana positivo detto potenziale d\u2019azione<\/b> o, in inglese, spike. La salita del potenziale si arresta a circa +40 mV perche\u2019 a questo valore i canali del Na+ <\/sup>cominciano a richiudersi, impedendo un\u2019ulteriore accumulo di cariche positive all\u2019interno della cellula. Contemporaneamente, si aprono dei canali di membrana permeabili allo ione K+<\/sup>. Questo ione, che \u00e8 pi\u00f9 concentrato all\u2019interno della cellula, comincia ora a fuoriuscirne seguendo il suo gradiente di concentrazione e inoltre spinto dalla repulsione elettrostatica verso le altre cariche positive ora presenti. Questa corrente uscente sottrae cariche positive allo spazio intra-cellulare, riportando il potenziale verso il valore negativo di partenza (ripolarizzazione<\/b>). Il potenziale d\u2019azione (e la seguente ripolarizzazione) \u00e8 in grado di propagarsi come un\u2019onda lungo la membrana della cellula nervosa fino a raggiungere e stimolare altre cellule. Il propagarsi del potenziale d\u2019azione \u00e8 alla base della trasmissione degli impulsi nervosi da una cellula all\u2019altra, della contrazione muscolare e del rilascio di ormoni.<\/div>\n
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Si pu\u00f2 dunque dire che il potenziale d\u2019azione \u00e8 la risposta \u201cattiva\u201d della cellula allo stimolo iniziale. Al contrario, una iperpolarizzazione della membrana rende pi\u00f9 difficile, o impossibile, tale risposta. Infatti, durante l\u2019iperpolarizzazione, il potenziale di membrana passa dal suo valore di riposo di -70 mV a circa -100 mV. Ci\u00f2 allontana il potenziale da quel valore di soglia di -40 mV che \u00e8 necessario raggiungere per\u00a0 scatenare il ciclo di Hodgkin. Ne consegue che una cellula iperpolarizzata sar\u00e0 in grado di rispondere a stimoli solo se questi saranno d\u2019intensit\u00e0 molto superiore al normale (un po come \u00e8 pi\u00f9 difficile fare bollire dell\u2019acqua ghiacciata rispetto a dell\u2019acqua che \u00e8 gi\u00e0 alla temperatura di 80\u00b0 C).<\/div>\n
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L\u2019iperpolarizzazione pu\u00f2 essere indotta per esempio da un aumento della permeabilit\u00e0 allo ione K+<\/sup>, che provoca una corrente positiva uscente dalla cellula. Questo meccanismo \u00e8 responsabile della bradicardia (riduzione della frequenza del battito cardiaco) prodotta dall\u2019azione del nervo vago sulle cellule del nodo seno-atriale del cuore. Un altro esempio di corrente iperpolarizzante \u00e8 quella dovuta all\u2019entrata nella cellula di ioni Cl–<\/sup> grazie a canali di membrana aperti dal rilascio dell\u2019acido gamma-aminobutirrico (GABA). Quest\u2019ultimo \u00e8 il principale meccanismo inibitorio usato nel nostro sistema nervoso centrale ed \u00e8 anche alla base dell\u2019azione di molti sonniferi, i quali aiutano a dormire proprio perch\u00e9 abbassano il livello d\u2019attivit\u00e0 cerebrale aumentando l\u2019effetto del GABA.<\/div>\n
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Per chi ne volesse sapere di pi\u00f9 segnalo alcuni links:<\/div>\n
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trasporto ed equilibrio ionico:<\/div>\n
http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=7243<\/a> <\/div>\n
http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=3147<\/a> <\/div>\n
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neurotrasmettitori e GABA:<\/div>\n
http:\/\/www.neuroscienze.net\/index.asp?cat=idenc&arid=19<\/a> <\/div>\n
http:\/\/www.neuroscienze.net\/index.asp?cat=idenc&arid=189<\/a> <\/div>\n
http:\/\/www.neuroscienze.net\/index.asp?cat=idenc&arid=182<\/a><\/div>\n
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iperpolarizzazione e potenziale post-sinaptico inibitorio:<\/div>\n
http:\/\/www.neuroscienze.net\/index.asp?cat=idenc&arid=20<\/a><\/div>\n
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potenziale di membrana e d\u2019azione (in inglese):<\/div>\n
http:\/\/ifcsun1.ifisiol.unam.mx\/Brain\/mempot.htm<\/a><\/div>\n
http:\/\/ifcsun1.ifisiol.unam.mx\/Brain\/action.htm<\/a><\/div>\n
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