Riassunto Canali di Membrana e Segnali Bioelettrici

Canali di Membrana

Segnali Bioelettrici

I segnali bioelettrici sono variazioni transitorie del potenziale di membrana $V_m$ causate da cambiamenti nella conduttanza della membrana a specifici ioni, dovuti all'apertura o chiusura di canali ionici in risposta a uno stimolo. Esempi includono il potenziale d'azione, il potenziale sinaptico e il potenziale di recettore. Questi segnali differiscono per andamento temporale e ampiezza e sono generati da diversi tipi di canali ionici controllati.

Caratteristiche Fondamentali dei Canali

I canali sono caratterizzati da:

• Permeazione/selettività

• Gating: controllo dei cambiamenti conformazionali tra stato aperto e chiuso.

I canali attivabili sono classificati in base allo stimolo:

• Campi elettrici → canali voltaggio-dipendenti.

• Legame di ligando → canali ligando-dipendenti.

• Stimoli meccanici → canali meccano-dipendenti.

Tipi di Canali Voltaggio-Dipendenti

• $N_aV$

• $C_aV$

• $KV$

I canali $KV$ sono formati da 4 subunità $α1$, ognuna con 6 segmenti transmembrana. I canali $N<em>aV$ e $C</em>aV$ sono formati da una subunità $α1$ con 4 domini, ciascuno con 6 segmenti transmembrana.

Recettore Nicotinico dell'Acetilcolina

Il recettore nicotinico dell'acetilcolina si apre quando due molecole di acetilcolina ($ACh$) si legano al canale, permettendo il passaggio di ioni come $N_a^+$.

Segnali Bioelettrici e Canali Ionici

• Potenziale d’azione: canali ionici voltaggio-dipendenti

• Potenziale sinaptico: canali ionici ligando-dipendenti (neurotrasmettitore)

• Potenziale del recettore: canali ionici ligando-dipendenti, dipendenti da forza meccanica o dipendenti dal calore.

Proprietà dei Segnali

• Potenziale sinaptico e potenziale del recettore:

  • Sono segnali graduati (ampiezza proporzionale all'intensità dello stimolo).

  • Sono sommabili.

  • Non si propagano inalterati a lunga distanza.

• Potenziale d’azione:

  • Segnale tutto o nulla.

  • Non sommabile.

  • Si propaga inalterato a lunghe distanze.

Equazioni Chiave

• Corrente di singolo canale: $i = g (V - E)$

  • Dove:

    • $i$ = corrente di singolo canale

    • $g$ = conduttanza di singolo canale

    • $E$ = potenziale di Nernst

    • $V$ = Vm$= ($ψ{in} –ψ_{out} )

• Corrente elettrica associata al flusso ionico: $I = z F J$

• Legge di Ohm: $I = V/R$ oppure $I = G x V$

  • Dove:

    • $R$ = resistenza

    • $G$ = conduttanza = $1/R$

• Corrente attraverso la membrana con $N<em>o$ canali aperti: $I = N</em>o x i$ o $G = N x g$

• Considerando la membrana cellulare con $N$ canali: $I = G (V-E)$

Direzione del Flusso Ionico

• Se Vr < Ei$→$I negativa → flusso di cariche positive entranti → depolarizzazione

• Se Vr > Ei$→$I positiva → flusso di cariche positive uscenti → iperpolarizzazione

Gating e Probabilità di Apertura

• No = N x Po

• $I = G (V-E)$

• $G = N P_o g$

• Dove Po$è la probabilità di apertura del singolo canale, dipendente dall'intensità dello stimolo. La conduttanza della membrana$ G$dipende da$Po$$ e quindi dall’intensità dello stimolo.