Origine dellimpulso nervoso Origine e propagazione del potenziale

Origine dell’impulso nervoso Origine e propagazione del potenziale di azione Descrizione dei processi chimici che generano il potenziale di azione Effetti prodotti a livello della sinapsi quando giunge un potenziale di azione 1

Membrana nello stato di riposo: non stimolata, presenta una carica negativa internamente e una carica positiviva all’esterno: il potenziale generato vale circa 70 m. V: potenziale di riposo 2

Una stimolazione in arrivo produce una inversione localizzata della polarizzazione: il nuovo potenziale si chiama potenziale di azione e si propaga lungo la fibra verso destra modificandone la polarizzazione: impulso nervoso 3

Le cariche positive si spostano verso le zone adiacenti negative: come conseguenza di verifica una ripolarizzazione a sinistra e una inversione di polarizzazione a destra: il potenziale di azione si è spostato verso destra 4

Propagazione dell’impulso nervoso da sinistra verso destra lungo la fibra nervosa come effetto delle variazioni di polarizzazione e ripolarizzazione che si verificano 5

Propagazione dell’impulso nervoso da sinistra verso destra lungo la fibra nervosa come effetto delle variazioni di polarizzazione e ripolarizzazione che si verificano 6

Dopo il passaggio dell’impulso elettrico la membrana ritorna allo stato di polarizzazione di riposo iniziale 7

Se lungo una fibra nervosa si propaga una serie di impulsi elettrici, potenziali di azione, si verifica una successione di depolarizzazioni e ripolarizzazioni la cui frequenza è funzione della intensità dello stimolo iniziale che ha provocato il sorgere del primo potenziale elettrico di azione 8

Potenziale positivo Potenziale di azione Potenziale di riposo Differenza di potenziale 70 m. V Potenziale negativo 9

Descrizione dei fenomeni che consentono la comparsa della differenza di potenziale a riposo e della inversione si polarizzazione che genera il potenziale di azione che con la sua propagazione automatica produce l’impulso nervoso La membrana plasmatica è costituita da un doppio strato di molecole fosfolipidiche costituisce una barriera al passaggio delle varie molecole: internamente a tale strato sono inseriti vari tipi di molecole proteiche danno origine a canali per il passaggio di ioni Na+ , K+, Ca++ 10

Canale di fuga per Na+ che diffonde secondo gradiente canale di fuga per K+ che diffonde secondo gradiente (gli ioni Na+e K+ attraversano i canali aperti e passano da interno a esterno o viceversa in funzione della loro concentrazione nei diversi ambienti) canale a controllo di potenziale per Na+ canale a controllo di potenziale per K+ canale a controllo di potenziale per Ca++ tali canali si aprono e si chiudono in funzione dello stato di polarizzazione che si genera nella regione da loro occupata: gli ioni diffondono poi secondo gradiente di concentrazione pompa Na+/K+ che spendendo energia (ATP) sposta Na+ verso l’esterno e K+ verso l’interno 11

Na+ K+ Ca++ Na+/K+ Pompa Na+/K+ Canali di fuga Na+ K+ Canali a controllo di potenziale per Na+ K+ Ca++ 12

A riposo si verifica una diffusione di K+ verso l’esterno attraverso i canali di fuga per K+ e una ridotta entrata di Na+ attraverso i canali di fuga per Na+: la pompa Na+/K+ sospinge fuori 3 Na+ e introduce 2 K+: gli altri canali sono chiusi Na+ K+ --- 13

La diffusione del K+ verso l’esterno viene in parte ostacolata dalla attrazione dovuta alle cariche negative di molecole che non possono uscire all’esterno: all’equilibrio si origina quindi una prevalenza di carica negativa all’interno rispetto a quella positiva presente all’esterno: potenziale di riposo circa 70 m. V Na+ K+ --- 14

Uno stimolo che raggiunge una zona della fibra nervosa a riposo produce la apertura del canale a controllo di potenziale per lo ione Na+ che può così diffondere rapidamente verso l’interno neutralizzando la carica negativa e generando una carica positiva rispetto a quella esterna: potenziale di azione Na+ K+ --- 15

Subito dopo si chiudono i canali a controllo di potenziale per Na+ e si aprono i canali a controllo di potenziale per K+ che esce: anche la pompa Na+/K+ espelle Na+ e introduce K+: come conseguenza si rigenera una differenza di potenziale simile a quella iniziale: negativa all’interno e positiva all’esterno K+ Na+ K+ --- 16

Subito dopo si chiudono i canali a controllo di potenziale per Na+ e si aprono i canali a controllo di potenziale per K+ che esce: anche la pompa Na+/K+ espelle Na+ e introduce K+: come conseguenza si rigenera una differenza di potenziale simile a quella iniziale: negativa all’interno e positiva all’esterno K+ Na+ K+ --- 17

La carica positiva generata a livello della perturbazione si propaga verso destra lungo la fibra, inducendo nella zona subito adiacente i fenomeni descritti in precedenza: apertura e chisura di canali, inversiione di polarizzazione, ripolarizzazione: così il potenziale di azione rigenerandosi propaga l’impulso nervoso K+ Na+ lungo tutta la fibra Na+ K+ --- 18

Lungo la fibra nervosa si propaga il potenziale di azione quando il potenziale di azione raggiunge la zona della sinapsi attiva la apertura dei canali a controllo di potenziale per Ca++ e Ca++ diffonde verso l’interno della fibra 19

Ca++ Gli ioni Ca++ entrando nella zona della sinapsi favoriscono la adesione delle vescicole contenenti le molecole di neurotramettitore con la membrana plasmatica e la loro coalescenza: in questo modo le vescicole versano nella fessura intrasinaptica il loro contenuto 20

Un recettore collegandosi al trasmettitore ne inibisce la sintesi I canali del Ca++ si richiudono i neurotrasmettitori vengono catturati dai recettori presenti sulla membrana della cellula postsinaptica e trasmettono il messaggio: poi vengono rimossi per degradazione enzimatica o mediante riassorbimento nella fibra presinaptica 21

Come viene tradotto il messaggio trasferito mediante il collegamento tra neurotrasmettitore e recettore della cellula postsinaptica: viene generato un potenziale di azione o una reazione interna alla cellula bersaglio mediante due principali modalità 22

Il collegamento tra neurotrasmettitore e recettore varia la apertura, chiusura di canali ionici che permettono la variazione di potenziale locale e quindi innescano una serie di fenomeni descritti in precedenza: come effetto si ha la propagazione del segnale ad una altra cellula 23

c-AMP Il neurotrasmettitore attiva un sistema enzimatico presente sulla membrana postsinaptica che a sua volta genera un secondo messaggero (c-AMP) che innesca una serie di reazioni come risposta alla stimolazione a livello del recettore 24

Nella fibra avvolta dalla guaina mielinica il potenziale di azione si propaga più rapidamente sfruttando i nodi di Ranvier presso i quali sono situati i canali ionici e la pompa Na+/K+: si attua una propagazione “saltatoria” 25

Nella fibra amielinica i processi di scambio ionico sono piu numerosi perché avvengono in tutta la lunghezza della fibra, mentre nella fibra mielinizzata i processi avvengono solo in corrispondenza dei nodi: come conseguenza il potenziale di azione si propaga più rapidamente, in modo saltatorio 26

La pompa Na+/K+ permette di spostare gli ioni anche contro il gradiente di concentrazionene, utilizzando energia fornita da ATP 27

Na+ si lega alla proteina nel sito complementare: ATP fornisce una molecola di acido fosforico alla proteina: cambia la struttura della proteina e viene liberato Na+: la nuova struttura risulta complementare per K+ che si lega al sito fornito: come conseguenza provoca il distacco dell’acido fosforico e rigenera la struttura primitiva, liberando il K+ all’interno della cellula: escono 3 Na+ ed entrano 2 K+ 28