Potenziale di Membrana (Fisio2)

L'assone del calamaro gigante è stato scelto come modello per la sua dimensione eccezionale (1-1.5 mm di diametro), che gli permette di fuggire dai predatori.

Il potenziale di membrana a riposo è di circa -60 mV. In questo stato, il cloro è in equilibrio, mentre il sodio tende ad entrare e il potassio ad uscire dalla cellula.

Il potenziale di equilibrio per un ione è il potenziale di membrana che si stabilirebbe se solo quell'ione fosse permeabile alla membrana.

Il potenziale

Corrente negativa (iperpolarizzante): Il potenziale di membrana diminuisce lentamente, raggiungendo un plateau per poi tornare gradualmente al valore di riposo.

Corrente positiva (depolarizzante): Il potenziale di membrana aumenta rapidamente, raggiungendo un picco e poi tornando gradualmente al potenziale di riposo.

L'esperimento che andiamo a descrivere rivela le proprietà passive e attive della membrana, fondamentali per capire come risponde ai cambiamenti di potenziale.

Rendere il potenziale di membrana più negativo rispetto al potenziale di riposo.

Portare il potenziale di membrana più vicino allo zero, avvicinandolo al potenziale di soglia.

Le risposte passive alla corrente iniettata sono graduali, ovvero l'ampiezza della risposta è proporzionale all'intensità dello stimolo.

Le risposte attive come i potenziali d'azione sono 'tutto o niente', raggiungono sempre un'ampiezza massima indipendentemente dallo stimolo.

La capacità della membrana determina la velocità di variazione del potenziale in risposta alla corrente iniettata.

La resistenza della membrana, dovuta ai canali ionici, determina il flusso di corrente in risposta alla variazione di potenziale.

Il circuito RC è un modello che spiega il comportamento della membrana cellulare in risposta a stimoli elettrici, considerando la resistenza e la capacità della membrana.

Nel circuito RC, la resistenza è analoga a un rubinetto che regola il flusso d'acqua, mentre la capacità è analoga a un serbatoio che accumula l'acqua.

La forma a 'gradino' della corrente iniettata non si traduce in una risposta a 'gradino' immediata del potenziale di membrana a causa della capacità della membrana.

La diminuzione dell'intensità del segnale elettrico in un assone al crescere della distanza dal punto di iniezione.

La distanza su cui un cambiamento di potenziale si propaga in maniera significativa, determinata dalle proprietà della membrana e del citoplasma.

La resistenza che la membrana cellulare offre al passaggio di corrente.

La resistenza al flusso di corrente all'interno del citoplasma cellulare.

Il modello che considera l'assone come una sequenza di segmenti, ognuno con una resistenza di membrana, capacità di membrana e resistenza interna.

La capacità di un sistema idraulico è rappresentata dalla superficie di base della vasca, non dal suo volume. Una maggiore superficie consente di accumulare più acqua.

Quando si apre il rubinetto, la pressione sul fondo della vasca è inizialmente bassa, quindi l'acqua inizia ad accumularsi lentamente. Con l'aumento del livello dell'acqua, la pressione aumenta, permettendo all'acqua di fuoriuscire dallo scarico fino a raggiungere un equilibrio tra flusso in entrata e uscita.

La variazione del livello dell'acqua nel tempo è una funzione esponenziale, sia durante la fase di riempimento che di svuotamento. Ciò significa che il livello dell'acqua varia di una frazione costante in ogni intervallo di tempo.

La costante di tempo (τ) determina la velocità di carica e scarica di un condensatore. Indica il tempo necessario affinché la tensione o la corrente raggiunga il 63,2% del suo valore finale.

La capacità (C) è la capacità di un condensatore di immagazzinare carica elettrica. Nell'analogia idraulica rappresenta l'area di base della vasca.

La resistenza (R) è l'opposizione al flusso di corrente. Nell'analogia idraulica, rappresenta la strozzatura del tubo di scarico.

Il tempo necessario per la carica o la scarica del condensatore è determinato dalla costante di tempo (τ), che dipende dalla capacità (C) e dalla resistenza (R).

Quando il condensatore si scarica, la tensione ai suoi capi diminuisce in modo esponenziale nel tempo. La costante di tempo determina la velocità di diminuzione.

La corrente che fluisce attraverso un condensatore in fase di carica o scarica segue un andamento esponenziale descritto dalla funzione e^(-t/τ).

Un condensatore di 1 Farad (F) caricato a 100 Volt contiene 100 Coulomb di carica (Q = CV). Questa relazione è importante per calcolare la quantità di carica accumulata in un condensatore.

Un potenziale graduato è una piccola variazione del potenziale di membrana che non raggiunge la soglia per innescare un potenziale d'azione.

La depolarizzazione è l'aumento del potenziale di membrana, mentre l'iperpolarizzazione è la diminuzione del potenziale di membrana.

La sommazione temporale si verifica quando più potenziali presinaptici arrivano in rapida successione, causando l'accumulo di neurotrasmettitori e l'apertura di più canali.

La sommazione spaziale si verifica quando più potenziali presinaptici arrivano contemporaneamente da diverse sinapsi, causando l'apertura di più canali e la sommazione dei potenziali graduati.

La soglia è il livello di depolarizzazione necessario per innescare un potenziale d'azione.

I meccano-recettori sono recettori sensoriali che rispondono alla pressione o alla deformazione.

I canali a cancello sono canali di membrana che si aprono o si chiudono in risposta a uno stimolo specifico. Essi possono essere attivati da stimoli meccanici, termici, chimici o elettrici.

Le sinapsi chimiche sono punti di contatto tra neuroni in cui il segnale viene trasmesso attraverso il rilascio di neurotrasmettitori.

Le sinapsi elettriche sono punti di contatto tra neuroni in cui il segnale viene trasmesso direttamente attraverso il flusso di ioni tra i citoplasmi delle cellule.