Biologia Applicata - PDF

# Biologia applicata ## Esocitosi Il materiale nelle vescicole è espulso dalla cellula. I materiali non digeriti vengono espulsi. Altri materiali che lasciano le cellule sono gli enzimi digestivi e i neurotrasmettitori. Può avvenire in maniera: * Costitutiva (in tutte le cellule) * Regolata (c...

# Biologia applicata ## Esocitosi Il materiale nelle vescicole è espulso dalla cellula. I materiali non digeriti vengono espulsi. Altri materiali che lasciano le cellule sono gli enzimi digestivi e i neurotrasmettitori. Può avvenire in maniera: * Costitutiva (in tutte le cellule) * Regolata (cellule endocrine e esocrine). ## Il sistema nervoso Il sistema nervoso coordina l'attività delle diverse parte dell'organismo in relazione al mondo esterno/interno. È possibile in quando: * Raccoglie gli stimoli provenienti dall'esterno o dall'interno attraverso dei recettori sensoriali * Integra e analizza le informazioni ed elabora una risposta grazie gli organi effettori che eseguono la risposta. ## Teoria del neurone * Colorazione di Nissl (coloranti basici RNA di ER e nucleolo) * Colorazione di (Camillo) Golgi detta reazione nera (soluzione di cromato d'argento) mette in evidenza pochi neuroni presi per intero: visualizzazione di soma, assoni e dendriti. * La teoria reticolare sostiene che l'encefalo è è costituito da neuroni collegati in modo da formare un reticolo cellulare ininterrotto attraverso il quale viene trasmessa l'informazione nervosa (questa teoria non teneva onto dell'esistenza delle singole cellule). * Santiago Ramon y Cajal * La teoria del neurone sostiene che ogni neurone è fisicamente separato da quelli circostanti e ognuno è capaci di comunicare con gli altri attraverso particolari punti di connessione (sinapsi). ## Il tessuto nervoso Il tessuto nervoso è formato da due tipi di cellule: * Neuroni (circa 85 miliardi) responsabili dell'attività elettrica del SN. * Cellule gliali (85 miliardi) isolamento elettrico, supporto ai neuroni, contribuire al processo di analisi dell'informazione* ## Il Neurone Sono le unità funzionali del sistema nervoso in grado di generare e trasmettere segnali elettrici, chiamati impulsi nervosi o potenziali d'azione. Il neurone può trasmettere l'impulso ad: * Un altro neurone * Ad un'altra cellula (es. fibra muscolare, cellule sensoriali o ghiandole endocrine) I neuroni sono costituiti da: * corpo cellulare o soma * dendriti * un assone. ## Il soma Nel soma sono contenuti il nucleo e gli altri organelli citoplasmatici che servono per la sintesi delle macromolecole e per regolare il metabolismo cellulare. Può avere diverse forme di cui la più diffusa è quella a stella. * Sono presenti microtubuli, neurofilamenti e lisosomi (degradano sostanze di rifiuto per riciclarle) * A livello del soma inoltre avviene solitamente l'integrazione dei segnali raccolti dai dendriti. Il diametro può variare tra i 10 e i 50 μm. ## I dendriti * I dendriti sono numerosi e appaiono molto ramificati formando l'albero dendritico. * La lunghezza dei dendriti può variare tra i 20 e i 2000 µm. Si assottigliano verso l'estremità finale in spine dendritiche costituite da microfilamenti che permettono cambiamenti conformazionali. * Essi ricevono informazioni dalle altre cellule neuronali in corrispondenza delle spine dendritiche. La membrana post-sinaptica è ricca di recettori. ## L'assone L'assone conduce l'impulso nervoso lontano dal neurone che lo ha generato. * Il diametro dell'assone è normalmente tra i 1 e i 25 µm nell'uomo (ma può arrivare ad 1 mm in certi neuroni speciali negli invertebrati) e tende a rimanere costante per tutta la sua lunghezza. Maggiore è il diametro più il segnale viaggia velocemente * La lunghezza dell'assone è molto variabile (da 1 mm a superare 1 m, ad esempio il nervo sciatico che origina nel tratto dal lombo-sacrale del midollo spinale arriva al piede) * Tipicamente vi è un solo assone anche se talvolta esso può ramificarsi (i rami prendono solitamente il nome di collaterali). Il cono di integrazione è la parte iniziale Al termine, l'assone si ramifica nelle terminazioni assoniche o sinaptiche che prendono contatto con altre cellule mediante strutture chiamate bottoni sinaptici (o terminazioni sinaptiche). Gli assoni di vari neuroni spesso si riuniscono e corrono parallelamente a formare un nervo (nel sistema nervoso periferico) o un tratto (nel sistema nervoso centrale). Nel terminale assonico: * Sono presenti vescicole sinaptiche contenenti i neurotrasmettitori attraverso cui il segnale viene trasportato da un neurone all'altro liberandosi nello spazio inter-sinaptico. La sinapsi rappresenta la giunzione funzionale tra due cellule (neuroni o cellule effettrici). Si distinguono in * Afferenti: sinapsi che portano informazioni a un neurone. * Efferenti: sinapsi che portano informazioni ad altre cellule. Trasmissione sinaptica → trasmissione informazione presso la sinapsi. In relazione alla zona postsinaptica si possono avere: * Sinapsi asso-dendritiche (le più numerose) * Sinapsi asso-somatiche * Sinapsi asso-assoniche I numero di sinapsi per neurone può arrivare a 100.000. Il numero totale di sinapsi presenti nel cervello umano è stato stimato tra 10^13 e 10^15 La direzione del flusso di informazioni va dai dendriti al soma all'assone fino alle terminazioni presinaptiche (principio della polarizzazione dinamica). ## Trasporto assoplasmatico Non ci sono ribosomi nel citoplasma assonico quindi le proteine (che svolgono al funzione di enzimi catalizzatori per la sintesi dei neurotrasmettitori) devono essere trasportate dal soma verso l'assone tramite delle vescicole che si spostano lungo i microtuboli dell'assone. Le vescicole sono trasportate da proteine motrici: * La dineina si sposta dal terminale al soma (trasporto retrogrado) questo movimento trasporta anche componenti virali come l'herpes e il virus della rabbia. * La chinesina si sposta dal soma al terminale assonico (trasporto anterogrado) con consumo di ATP Se separo l'assone dal soma, gli assoni non sopravvivono (degenerazione walleriana) ## Classificazione diversi tipi di neuroni ### In base ai dendriti * Multipolari: È il tipo più diffuso di neurone. * Bipolari: Anche questo tipo si trova spesso negli organi di senso (es. cellule bipolari della retina (interneurone)) * Unipolari (e presudounipolari): forma tipica di molti neuroni sensoriali (es i fotorecettori, i recettori del tatto ecc..) ### In base alla funzione * Neuroni sensoriali o afferenti: conducono lo stimolo dai recettori di senso al SNC * Motoneuroni o efferenti: conducono l'informazione dal SNC ai visceri/muscoli/ghiandole * Interneuroni: connettono neuroni sensoriali e motoneuroni ### In base alla lunghezza all'assone * Primo tipo di Golgi (assone lungo) → neuroni di proiezione * Secondo tipo di Golgi (assone corto) → neuroni a circuito locale ### In base ai dendriti * Cellula stellata * Cellula piramidale ## Classificazione strutturale del sistema nervoso Nell'uomo il SN si divide in: * Sistema Nervoso Centrale (SNC): costituito dall'encefalo e dal midollo spinale ed è racchiuso entro le ossa (del cranio e della colonna vertebrale) * Sistema Nervoso Periferico (SNP): porzione che si trova all'esterno del cranio e della colonna vertebrale ed è costituito principalmente dai nervi cranici, dai nervi spinali e dai gangli ## Il midollo spinale Il midollo spinale non è solo una via di transito ma può generare semplici risposte involontarie senza coinvolgere l'encefalo. Un esempio è il riflesso rotuleo o patellare. ## Cellule Gliali La glia sostiene le fibre nervose dal punto di vista strutturale e metabolico. Esistono diversi tipi di glia: * Microglia: migrano dal sangue al cervello e riparano i tessuti fagocitando le cellule morte. * Macroglia: macrocategoria che comprende cellule ependimali, oligodendrociti, cellule di Schwann, astrociti. ### Cellule ependimali * Le cellule ependimali rivestono cavità del sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale). * Sono dotate di ciglia che facilitano il flusso del liquido cerebrospinale (un plasma filtrato che funge da protezione del sistema nervoso). Il loro strato cellulare si è rivelato una fonte di cellule staminali multipotenti. ## La guaina mielinica La guaina mielinica ha la capacità di isolare l'assone da un punto di vista elettrico e facilita la trasmissione dei segnali elettrici aumentandone la velocità, è costituita da 2 tipi di cellule: * Oligodendrociti nel sistema nervoso centrale (una cellula avvolge più assoni) avvolgimenti dei prolungamenti della cellula. * Cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico (una cellula avvolge un assone) avvolgimenti dell'intero corpo cellulare. La modalità con la quale questi due tipi di cellule formano la mielina è differente. * La guaina è formata da lipidi e proteine, stati che si vanno ad avvolgere continuamente, ricopre gli assoni ed è suddivisa in internodi che sono interrotti in vari punti chiamati nodi di Ranvier, quando passa l'impulso nervoso nell'assone viaggia più velocemente grazie alla loro presenza. * Gli internodi hanno una lunghezza all'incirca di 1 mm * Il nodo di Ranvier misura solitamente 1-2 μm. * La presenza della guaina aumenta la resistenza elettrica delle membrana plasmatica rendendo difficoltosa la depolarizzazione in quei punti e facilitandola in corrispondenza dei nodi di Ranvier. Di conseguenza il potenziale d'azione passa da un nodo all'altro aumentandone la velocità di trasmissione lungo l'assone. * Questo diminuisce il numero di potenziali d'azione creati e quindi diminuisce la quantità ATP utilizzati dalla pompa Na+-K+ per ristabilire il potenziale a riposo nella fase di recupero. La velocità di conduzione del potenziale d'azione aumenta (fino a 100 m/s) con il diametro dell'assone. ## Rigenerazione degli assoni lesionati Tagliando un assone in un certo punto, la parte tagliata degenera perché non riceve più nutrimento e va persa. 1. Il soma della cellula rimane invece integro nel SNP. Le cellule di Schwann che circondavano l'assone rimangono nella loro posizione. Dopo un po' il soma produce un nuovo abbozzo di assone, durante la ricrescita dell'assone, le cellule di Schwann fanno da guida segnalando la via precedentemente occupata. Dopo la ricrescita esse daranno origine nuovamente alla guaina mielinica. Dato che tutti i nervi appartengono al SNP, quando un nervo viene lesionato esso è normalmente in grado di rigenerare. 2. A livello del SNC se si vanno a lesionare gli assoni non si rigenerano, gli oligodendrociti non hanno la capacità di guidare la ricrescita. Quando ad esempio viene lesionato il midollo spinale i vuoti lasciati dagli assoni degenerati vengono presto riempiti dalle cellule gliali rendendo impossibile la ricrescita degli assoni. Per questo, lesioni alla colonna vertebrale comportano deficit difficilmente reversibili. Quando si ha un recupero delle funzioni, questo è solitamente dovuto all'utilizzo di vie nervose alternative che sono rimaste intatte. ## Gli astrociti Gli astrociti sono le più numerose, prendono il nome dalla loro forma a stella, svolgono diverse funzioni: 1. Nutrono i neuroni e contribuiscono a formare la barriera emato-encefalica Essi sono in contatto da un lato con i vasi del sistema circolatorio, dall'altro con i neuroni. Grazie a questo loro ruolo, gli astrociti assieme alle cellule endoteliali dei vasi vanno a costituire la barriera emato- encefalica. In gran parte del corpo le cellule che rivestono i capillari non aderiscono fra loro in modo stretto. In questo modo molte sostanze possono liberamente fluire dai capillari ai tessuti circostanti. Nel SNC ciò non avviene Le cellule endoteliali dei vasi del sistema nervoso formano un endotelio continuo, senza spazi tra cellule, e sono unite da giunzioni strette che limitano il passaggio di molecole. Il cervello a differenza degli altri organi non è bagnato dal sangue (benché sia attraversato dai vasi sanguigni) ma da un altro liquido, il liquido cerebrospinale. 2. Svolgono le funzioni di fagocitosi di detriti (es. cellule morte) come le microglia Questi astrociti possono spostarsi all'interno del SNC usando i loro processi come pseudopodi (come fa l'ameba). 3. Catturano i neurotrasmettitori che fuoriescono dalla fessura sinaptica e li metabolizzano (impedendo che possano agire su sinapsi diverse da quelle che li hanno rilasciati). 4. Tamponano la concentrazione extra-cellulare del K+ Quando vi è una intensa attività elettrica del neurone vi è una fuoriuscita di grandi quantità dello ione potassio (K+). A lungo andare questo potrebbe accumularsi nel liquido extracellulare modificando l'equilibrio ionico e interferendo con l'attività elettrica del neurone stesso. Gli astrociti tamponano la concentrazione extra-cellulare del potassio e di altri ioni mantenendo stabile la composizione del liquido extra-cellulare 5. Producono i growth factors ed hanno un ruolo fondamentale nella risposta rigenerativa ad un trauma. I fattori di crescita neurale, sono delle proteine che fungono da segnale per il differenziamento dei neuroni e indicano la direzione nella quale fare crescere gli assoni durante lo sviluppo. ## Il potenziale di membrana Il movimento degli ioni I movimenti ionici attraverso i canali presenti nella membrana sono influenzati da due fattori: * Gradiente di concentrazione (diffusione) * Campo elettrico Cariche negative dentro la cellula: per lo più sono gruppi fosfato elettronegativi delle principali macromolecole che si trovano nella cellula (acidi nucleici e proteine). Essendo associate a costituenti strutturali della cellula, queste cariche negative non attraversano la membrana e sono indicati come anioni fissi (A-) che si contrappongono agli ioni liberi (di cui i cationi sono fortemente attratti dall'interno della cellula). * loni K+: presenti numerosi canali leak sempre aperti per fare passare il K+ fuori dalla cellula bilanciando la quantità di ioni che sono fatti entrare nella cellula dalla pompa Na+-K+. Nonostante ciò il K+ è 15-30 volte più concentrato dentro che fuori la cellula (attratto dagli anioni fissi). La membrana ha elevata permeabilità al K+. Generalmente prossimi a una condizione di equilibrio elettrochimico. * loni Na+: non sono presenti canali leak sempre aperti per fare passare il Na+. Quindi la membrana ha elevata impermeabilità al Na+. Na+ entra nella cellula con trasporto attivo secondario di tipo simporto (es. trasportatore del glucosio) Na+ è 10 volte più concentrato fuori la cellula che dentro. Di conseguenza l'apertura di canali Na+ porterebbe a una forte alterazione dei processi intercellulari. Generalmente in forte disequilibrio elettrochimico. * loni CI-: presenti canali leak, sempre aperti per fare passare il Cl-. La membrana ha elevata permeabilità al Cl-. Tuttavia il passaggio è ostacolato dalle cariche negative interne alla cellula (repulsione). Cl- è 10 volte meno concentrato dentro la cellula che fuori Generalmente prossimi a una condizione di equilibrio elettrochimico * loni Mg2+, Ca2+: loro abbondanza è bassa rispetto ai precedenti ioni per cui i loro spostamenti attraverso la membrana non hanno effetto sulla distribuzione della cariche elettriche intracellulari ed extracellulari. Tuttavia svolgono altre funzioni. Ο Gli ioni Ca2+ fungono da messaggero cellulare in molti processi di trasduzione del segnale. Hanno una concentrazione intercellulare molto passa e il loro movimento (grazie alle pompe Ca2+) provoca il movimento della cellula e dei suoi organuli (es. vescicole). Generalmente in forte disequilibrio elettrochimico. ## Forze agenti sugli ioni 1. Forza chimica → Generata dal gradiente di concentrazione e spinge le molecole da zona ad alta concentrazione a zona a bassa concentrazione). 1. Forza elettrica → Generata dal gradiente elettrico. Corrente elettrica (I): quantità di cariche elettriche in movimento. Unità misura: ampère (A). La quantità di corrente elettrica dipende da: * Potenziale elettrico (voltaggio) (V): la forza esercitata su una particella carica che riflette la differenza di carica tra anodo e catodo. Quando la differenza aumenta, fluisce più corrente. Unità misura: volt (V) * Conduttanza elettrica (g): facilità con cui una carica elettrica può migrare da un punto a un altro. Unità misura: Siemens (S) (nella cellula la quantità di canali che permetto agli ioni di spostarsi). Legge di Ohm: esprime la relazione tra il potenziale elettrico, la conduttanza e la quantità di corrente. Legge di Ohm: esprime la relazione tra il potenziale Se g = 0: non fluisce corrente Se V = 0: non fluisce corrente elettrico, la conduttanza e la quantità di corrente. I = gV I = gV ## Il potenziale di membrana II potenziale di membrana (Vm) corrisponde alla differenza di potenziale elettrico tra interno ed esterno della cellula, cioè alla differenza tra interno ed esterno nel numero di cariche positive e negative portate dagli ioni (asimmetrica distribuzione) Il potenziale di membrana è definito potenziale di riposo quando il neurone non genera/conduce un impulso elettrico e l'interno di un neurone è elettricamente negativo mentre l'ambiente extracellulare è carico positivamente (varia tra -70 e-90 mV). * La membrana è sottile (< 5 nm): gli ioni da un lato della membrana possono interagire con ioni sull'altro lato. La separazione di cariche avviene solo a cavallo della membrana. Gli ioni Na+ e Cl- si posizionano a ridosso della membrana rispettivamente sul lato esterno e su quello interno. 1. K+ è 30 volte più concentrato dentro la cellula, la diffusione crea un accumulo di ioni K+ all'esterno che aumenta la carica positiva extracellulare. 2. In parallelo diminuisce proporzionalmente la carica positiva intracellulare che rende l'interno della cellula più negativo rispetto all'esterno. L'eccesso di cariche positive contrasta il movimento di ioni K+ verso l'esterno (forze elettriche agiscono sugli ioni). La forza dovuta al gradiente elettrico uguaglia la forza dovuta al gradiente di concentrazione (gli ioni cercano di spostarsi all'esterno per gradiente chimico e all'interno per gradiente elettrico). Il movimento netto di K+ cessa, lo ione K+ ha raggiunto il suo equilibrio elettrochimico e la differenza di potenziale elettrico che equilibra il gradiente di concentrazione è chiamata potenziale di equilibrio del K. ## Equazione di Nerst * Potenziale di equilibrio di uno ione: differenza di potenziale elettrico necessaria a mantenere in equilibrio elettrochimico gli ioni della specie ionica considerata qualora la membrana fosse completamente permeabile a quello ione. Equazione di Nerst: permette di calcolare il potenziale d'equilibrio di uno ione a partire dalle concentrazioni interne ed esterne alla cellula, si applica singolarmente a ciascuna specie ionica. E = RT/zF In [X]e/[X]; E: potenziale di equilibrio dello ione * R: costante dei gas perfetti * T: temperatura assoluta * F: costante di Faraday * Xi: concentrazione interna dello ione * Xe: concentrazione esterna dello ione * z: valenza dello ione con il suo segno Ο z = +1 (per Na+, K+, H+ etc) Ο z = -1 (per Cl-) z = +2 (per Ca2+ etc) Se la membrana cellulare fosse permeabile solo al potassio, il potenziale di membrana coinciderebbe proprio con il potenziale di equilibrio del potassio (-80 mV). * Forza di conduzione ionica → forza che muove gli ioni data dalla differenza tra potenziale membrana e potenziale di equilibrio (Vm- E) es. (-70 - (-80) = (- 70 + 80) = + 10 oppure (-100 - (-80) = (- 100 + 80) = -20 Però, il potenziale di membrana a riposo (in un neurone) è - 65/-70 mV e non -80 mV come Ek. ## Origine del potenziale di membrana II potenziale di membrana dipende da: * Diversa concentrazione degli ioni ai due versanti della membrana generati e mantenuti dalla pompa sodio- potassio (pompa elettrogenica) * Diseguale permeabilità agli ioni da parte della membrana plasmatica: per permeabilità si intende la capacità di transito degli ioni attraverso canali ionici specifici. ## Equazione di Goldman Il potenziale di membrana è calcolabile mediante l'equazione di Goldman che indica il coefficiente di permeabilità degli ioni in gioco. Vm = RT/F In (PK [K+]e + PNa [Na⁺]e + Pc [CI]e) / (PK [K+]i + PNa [Na⁺]i + PC [CI]i) Nel neurone I canali del K+ sono predominanti e questo contribuisce notevolmente al potenziale di membrana. ## Il potenziale d'azione Quando siamo nella condizione di potenziale a riposo, la membrana si dice che è polarizzata. * Quando la cellula passa da un valore negativo (il potenziale di riposo) ad uno meno negativo si dice che si depolarizza (più ione Na+ entra all'interno). * Quando la cellula passa da un valore negativo (il potenziale di riposo) ad uno ancor più negativo si dice che si iperpolarizza (più ione K+ esce all'esterno). In seguito a uno stimolo, il potenziale di riposo della membrana viene modificato. Se lo stimolo raggiunge un certo valore di soglia si scatena un potenziale d'azione (impulso nervoso) che consiste in una sequenza di fasi che invertono il valore del potenziale di membrana in maniera rapida e transitoria. * Il potenziale si genera nel segmento iniziale dell'assone (monticolo assonico/cono d'emergenza). * Il potenziale d'azione è generato da un repentino fluire di ioni sodio all'interno dell'assone * Viene condotto lungo l'assone grazie all'azione dei canali ionici voltaggio-dipendenti 1. Per effetto dello stimolo (impulso elettrico esterno) i canali del Na+ si aprono, la membrana subisce una lieve depolarizzazione che si propaga fino al cono di emergenza (dove ci sono canali del Na+ voltaggio- dipendenti). 2. Quando la depolarizzazione raggiunge il valore soglia (-50 mV), i canali voltaggio-dipendenti del Na+ si aprono per circa 1 msec. Na+ si riversa dentro accentuando la depolarizzazione fino ad invertire il potenziale di membrana (~ +50 mV) → FASE ASCENDENTE. 3. Si ha il PICCO del potenziale d'azione. 4. Si chiudono i canali del Na+ (refrattarietà) e si aprono i canali voltaggio-dipendenti del K+ e la membrana inizia a ripolarizzarsi. Entrano K+ e il potenziale diventa più negativo che a riposo (~-90 mV): iperpolarizzazione, in questa fase i canali del Na+ si trovano in una condizione di refrattarietà relativa (non gli è impossibile una nuova depolarizzazione ma occorre un impulso con un potenziale maggiore) → FASE DISCENDENTE. 5. Si chiudono canali voltaggio-dipendenti del K+ e la pompa Na+-K+ (grazie all'ATP) ristabilisce potenziale di membrana a riposo (-70 mV) → FASE DI RECUPERO Il movimento di K+ attraverso la membrana è una corrente elettrica (Ik) * Il numero dei canali del K+ è proporzionale alla conduttanza elettrica (gk) * La forza che muove K+ si definisce come la differenza tra il reale potenziale di membrana e il potenziale di equilibrio: Vm - Ek Ο Se gk > 0 (conduttanza) allora K+ esce dalla cellula Ο Fino a che Vm = Ek non c'è più flusso netto di K+ L'ampiezza del potenziale d'azione è determinato dalla differenza fra il potenziale all'equilibrio del Na+ e il potenziale all'equilibrio del K+. II potenziale d'azione è definito un fenomeno tutto-o-nulla perchè nel neurone sono presenti solo due tipi di scenari: la produzione del potenziale d'azione o la mancata produzione del potenziale d'azione. ## Canale voltaggio dipendente del Na+ Un sola proteina che si ripiega più volte formando 4 domini. Ogni dominio ha 6 segmenti alfa-elica transmembrana. S5 e S6 delimitano il poro idrofilico (o acquoso). L'ansa tra S5 e S6 dei 4 domini formano il filtro di selettività. Una regione (S4) contiene amminoacidi elettricamente carichi che agiscono da sensori del voltaggio. Percepiscono l'intensità del campo elettrico. Condizione di refrattarietà: transitoria incapacità di riaprirsi nuovamente anche al perdurare dello stimolo (per occlusione temporanea del lume del poro). Na+ smette di entrare. ## Concetti chiave * SOGLIA: è il potenziale di membrana al quale i canali voltaggio-dipendenti per il Na+ si aprono in quantità sufficiente da permettere che la permeabilità ionica relativa della membrana favorisca il sodio rispetto al potassio all'interno della cellula. * FASE ASCENDENTE: quando il potenziale di membrana è negativo, c'è una considerevole forza di spinta che agisce su Na+, per cui Na+ entra nella cellula attraverso i canali voltaggio-dipendenti causando una rapida depolarizzazione. * FASE DISCENDENTE: I canali voltaggio-dipendenti del Na+ si inattivano. I canali voltaggio-dipendenti del K+ si aprono (con ritardo di 1 msec). La membrana è fortemente depolarizzata e K+ esce dalla cellula. * IPERPOLARIZZAZIONE: L'apertura dei canali voltaggio-dipendenti del K+ si somma alla permeabilità al K+ della membrana a riposo. Esce K+ e il potenziale di membrana si sposta verso Ek causando l'iperpolarizzazione della membrana fino a che i canali voltaggio-dipendenti del K+ si chiudono. PERIODO REFRATTARIO ASSOLUTO: I canali voltaggio-dipendenti del Na+ non possono essere attivati fino a che il potenziale diventa negativo e consente un nuovo potenziale di azione. * PERIODO REFRATTARIO RELATIVO: II potenziale di membrana rimane iperpolarizzato fino a che i canali voltaggio-dipendenti del K+ si chiudono. Di conseguenza, serve una maggiore corrente depolarizzante per portare il potenziale di azione al livello di soglia. I potenziali d'azione hanno la stessa grandezza indipendentemente dalla forza dello stimolo che lo ha generato. Nel sistema nervoso la codifica dell'intensità di un segnale (se uno stimolo è forte o debole) non è data dall'ampiezza del potenziale d'azione ma dalla sua frequenza di emissione (quanti potenziali d'azione si susseguono in un'unità di tempo, questi vengono comunemente detti treni di potenziali). ## La propagazione del potenziale d'azione La trasmissione degli impulsi nervosi dal punto in cui si innescano (il cono di emergenza) fino alla terminazione sinaptica si chiama propagazione o conduzione. II potenziale d'azione è una rapida variazione del potenziale di membrana in un dato segmento della membrana cellulare. La propagazione del potenziale d'azione determina che questa variazione repentina del potenziale di membrana si trasmetta lungo l'assone dalla zona trigger (cono d'emergenza) fino al terminale assonico. La generazione di un potenziale d'azione in un punto crea una differenza di potenziale tra quel punto e i siti adiacenti. Durante la fase di depolarizzazione l'entrata nella cellula di ioni Na+ innesca una depolarizzazione che si propaga nelle zone adiacenti dell'assone facendo partire in successione dei potenziali d'azione, il segnale viaggia in un'unica direzione (anterograda: dal soma al terminale assonico) grazie alla condizione di refrattarietà in cui si trovano i canali della zona dell'assone in cui la trasmissione del potenziale è già avvenuta. La propagazione continua è propria dei neuroni con assoni non mielinizzati. 1. Durante la propagazione del potenziale d'azione non c'è attenuazione del segnale. 2. II potenziale d'azione non è simultaneo in tutta la cellula ma si propaga con una velocità tra 1 e 100 metri al secondo (a seconda delle caratteristiche del neurone) ## Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina 1963