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Universita' degli Studi di Trieste 
Facolta' di Farmacia 
Fisiologia 
prof.Paola Lorenzon 
Dipartimento di Scienze della Vita 
A) Fisiologia cellulare 
1. Comunicazione cellulare 
2. Canali ionici 
3. Potenziale d'azione 
4. Sinapsi elettriche e chimiche 
5. Gli esterocettori 
6. Muscolo scheletrico 
7. L'autoritmicita' 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 1 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
01.Comunicazione cellulare FC01 - 2 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
L’organismo pluricellulare necessita 
di comunicazione intercellulare 
Omeostasi 
“Mantenimento di condizioni stabili 
mediante 
meccanismi fisiologici coordinati” 
1) Comunicazione tra cellule 
2) Interazione con l’esterno 
3) Reazione agli stimoli 
4) Autoritmicità (cuore, respiro) 
La comunicazione chimica tra le cellule 
01.Comunicazione cellulare 1 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 3 
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UniTS Farmacia
Le ghiandole endocrine 
Il recettore e la specificità di risposta 
- Il recettore è in genere una glicoproteina 
- La sua attivazione si basa su un meccanismo “chiave-serratura” 
(sito di legame specifico) 
01.Comunicazione cellulare 2 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 4 
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UniTS Farmacia
La localizzazione del recettore è funzione 
delle proprietà chimico fisiche del segnale extracellulare 
Se il segnale extracellulare (o ligando) è lipofilo 
i recettori sono intracellulari 
I recettori intracellulari possono essere: 
- citoplasmatici 
- nucleari 
01.Comunicazione cellulare 3 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 5 
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UniTS Farmacia
Il complesso ligando-recettore (intracellulare) 
riconosce specifiche sequenze di DNA 
Se il segnale extracellulare (o ligando) è idrofilo 
i recettori sono inseriti nella membrana plasmatica 
I recettori di membrana possono essere: 
recettori dotati di attività enzimatica 
recettori accoppiati a proteine G 
01.Comunicazione cellulare 4 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 6 
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UniTS Farmacia
I recettori con attività enzimatica: 
i recettori tirosina chinasi 
La dimerizzazione dei recettori tirosina chinasi 
01.Comunicazione cellulare 5 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 7 
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UniTS Farmacia
Una cascata 
I recettori accoppiati a proteine G 
01.Comunicazione cellulare 6 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 8 
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UniTS Farmacia
Gli elementi caratterizzanti 
la trasduzione via recettori accoppiati a proteine G 
Gli elementi caratterizzanti 
la trasduzione via recettori accoppiati a proteine G 
01.Comunicazione cellulare 7 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 9 
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UniTS Farmacia
I secondi messaggeri 
La sintesi dell’AMPc 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 8 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 10 
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UniTS Farmacia
La sintesi dell’IP3 
La sintesi 
dell’acido arachidonico 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 9 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 11 
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UniTS Farmacia
Il secondo messaggero attiva le protein chinasi 
Fosforilazione 
strategia “universale” 
di attivazione cellulare 
Il vantaggio della cascata attivata da secondi messaggeri 
L’amplificazione del segnale 
01.Comunicazione cellulare 10 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
FC01 - 12 
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UniTS Farmacia
La comunicazione rapida: 
le vie nervose 
- afferenti 
- efferenti 
il centro integratore 
Sistema Nervoso Centrale (SNC) 
- cervello 
(comportamenti complessi) 
- midollo spinale 
(comportamenti stereotipati) 
Il riflesso da stiramento 
Tempo di latenza ~ 3.5 ms 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 13 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Le cellule “chiave”: 
i neuroni 
I messaggi “chiave”: 
i segnali elettrici 
I segnali elettrici sfruttano 
le proprietà elettriche di membrana 
i canali ionici 
il potenziale di membrana 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 14 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
I trasporti attraverso la membrana cellulare 
A causa della natura idrofila 
gli ioni non possono attraversare la membrana plasmatica 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 15 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
I canali ionici: 
proteine transmembrana 
poro ionico 
Il flusso di ioni 
attraverso un canale ionico 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 16 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Come si studiano i canali ionici: il patch clamp 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 17 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Le singole aperture 
del canale ionico 
Le proprietà dei canali ionici 
Cinetica e conduttanza 
Permeabilità (selettività) 
Meccanismo di apertura 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 18 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La permeabilità: 
il canale ionico è un filtro meccanico 
La permeabilità: 
il canale ionico è un filtro chimico 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 19 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
I meccanismi di apertura 
identificano le categorie 
dei canali ionici 
1. ligando-dipendenti 
2. attivati 
da fosforilazione 
3. voltaggio-dipendenti 
4. attivati 
da stiramento 
La diffusione ionica in una soluzione acquosa 
Prima legge di Fick: 
Fd = Kd (c1-c2) 
Fd = flusso diffusionale netto 
Kd = coeff. di diffusione libera (P.M.) 
c1-c2= diff. di concentrazione del soluto 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 20 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La diffusione ionica 
in un campo elettrico 
Legge di Ohm: 
Fe = zKe (Va-Vc) 
Fe = flusso di cariche netto (anche I) 
zKe = conduttività della soluzione 
Va-Vc= differenza di potenziale 
La forza che guida gli ioni: 
1) il gradiente chimico 
Prima legge di Fick: Fd = Kd (c1-c2) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 21 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La forza che guida gli ioni: 
2) il gradiente elettrico 
Legge di Ohm: Fe = zKe (Va-Vc) 
La forza che guida gli ioni: il gradiente elettrochimico 
+ 
gradiente elettrico gradiente chimico 
gradiente elettrochimico 
Legge di Nernst-Planck: 
Fed = Kd (c1-c2) + zKe (V1-V2) 
Fed = flusso di cariche netto 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 22 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Il potenziale di membrana 
Il potenziale di equilibrio 
Equazione di Nernst 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 23 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Il potenziale di membrana: 
la distribuzione asimmetrica 
degli ioni 
L’equilibrio di Donnan: il ruolo delle proteine 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 24 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La formula del 
potenziale di membrana: 
l’equazione 
di Goldman-Hodgkin-Katz 
(o equazione GHK) 
Le correnti ioniche passive o di fondo 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 25 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Il flusso netto delle correnti ioniche passive è nullo 
Il ruolo della pompa Na+/K+: 
il mantenimento dei gradienti di Na+ e K+ 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 26 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La stechiometria della pompa 3Na+:2K+ 
- elettrogenica 
- contributo al valore del potenziale di membrana trascurabile (alcuni mV) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 27 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
01.Comunicazione cellulare FC01 - 28 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La comunicazione elettrica 
Le cellule “chiave”: 
i neuroni 
I messaggi “chiave”: 
i potenziali d’azione 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 29 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Le fasi del 
potenziale d’azione: 
depolarizzazione 
ripolarizzazione 
iperpolarizzazione 
La fase di salita: la depolarizzazione 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 30 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
I canali voltaggio-dipendenti per il Na+: 
il bersaglio degli anestetici locali 
La fase di discesa: la ripolarizzazione 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 31 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La diversa cinetica 
delle correnti responsabili 
del potenziale d’azione 
PNa corrente rapida 
PK corrente lenta 
Il meccanismo di “gating” 
dei canali per il Na+ 
e dei canali per il K+ 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 32 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
L’inattivazione 
dei canali per il Na+ 
Meccanismo “palla-catena” 
La legge del “tutto o nulla” 
Il potenziale soglia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 33 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Stimoli sottosoglia, soglia e soprasoglia 
La refrattarietà: 
assoluta 
relativa 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 34 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La refrattarietà: 
la durata 
La comunicazione elettrica 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 35 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
I principi fisici 
della propagazione 
del potenziale d’azione 
Le correnti elettrotoniche 
in una superficie piana 
Le correnti elettrotoniche 
lungo una fibra nervosa 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 36 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La propagazione 
del potenziale d’azione 
richiede canali voltaggio-dipendenti 
lungo tutta la fibra nervosa 
La refrattarietà 
rende la propagazione 
del potenziale d’azione 
unidirezionale 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 37 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Il processo 
di mielinizzazione 
Le correnti elettrotoniche 
in una fibra nervosa mielinizzata 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 38 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La propagazione 
del potenziale d’azione richiede 
canali voltaggio-dipendenti 
solo a livello dei nodi di Ranvier 
Lungo una fibra mielinizzata 
la conduzione si definisce “saltatoria” 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 39 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La velocità di conduzione 
delle fibre mieliniche e amieliniche a confronto 
La velocità di conduzione dipende: 
- dalla presenza di mielina 
- dal diametro dell’assone 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 40 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Nella sclerosi multipla la mielinizzazione è alterata 
- diminuita velocità di conduzione 
- efapsi 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 41 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
01.Comunicazione cellulare FC01 - 42 
www.perpetuum-lab.com.hr 
prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Le sinapsi 
La sinapsi è la giunzione tra due elementi cellulari eccitabili 
che consente il passaggio di segnali elettrici. 
Sulla base della diversa strategia di trasmissione del segnale elettrico 
tra la cellula presinaptica e la cellula postsinaptica 
si distinguono sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. 
Nella sinapsi elettrica la trasmissione dei segnali elettrici 
avviene tramite correnti elettrotoniche 
che si instaurano tra la cellula presinaptica e la cellula postsinaptica 
Nella sinapsi chimica la trasmissione dei segnali elettrici 
avviene per liberazione di un segnale chimico nella fessura sinaptica. 
La sinapsi elettrica: 
- contatto elettrico 
- correnti elettrotoniche 
intercellulari 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 1 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 43 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Le gap junctions: 
ogni connessone 
è un complesso proteico 
formato da 6 connessine 
Vantaggi: 
- rapidità (latenza 10-5 s) 
- propagazione bidirezionale 
Svantaggi: 
le cellule devono essere piccole 
(es. miocardio, muscolatura liscia) 
Le gap junctions: 
il meccanismo di apertura 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 2 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 44 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Un esempio di sinapsi chimica: la sinapsi neuromuscolare 
Gli elementi della sinapsi neuromuscolare 
- cellula presinaptica 
il motoneurone (- motoneurone) 
- cellula postsinaptica 
la fibra muscolare scheletrica 
- il mediatore chimico (o neurotrasmettitore) 
l’acetilcolina 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 3 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 45 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Gli elementi caratterizzanti 
Le cellule sinaptiche: 
- le vescicole sinaptiche 
- i recettori per il neurotrasmettitore 
Le fasi della trasmissione 
in una sinapsi chimica 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 4 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 46 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Il ruolo del Ca2+ nell’esocitosi del neurotrasmettitore 
La patologia: la distrofia di Lambert-Eaton 
Il meccanismo 
kiss and run 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 5 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 47 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Le molecole coinvolte nel meccanismo “kiss and run” 
Il complesso di fusione 
Esempi di bloccanti del rilascio 
di neurotrasmettitore: 
- la tossina tetanica 
- la tossina botulinica 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 6 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 48 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Il canale acetilcolinico 
nicotinico muscolare 
(muscular nAChR) 
ACh  ACh 
  
  
Il canale acetilcolinico 
nicotinico muscolare 
(muscular nAChR) 
- isoforma embrionale (2) 
- isoforma adulta (2) 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 7 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 49 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Il neurotrasmettitore genera una depolarizzazione 
Il potenziale di placca è un potenziale locale 
Durata EPSP/IPSP ~ 5-100 ms 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 8 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 50 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Il potenziale di placca innesca il potenziale d’azione 
Dal potenziale di placca al potenziale d’azione 
La patologia: la miastenia grave 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 9 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 51 
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UniTS Farmacia
La miastenia grave: le alterazioni morfologiche 
L’effetto 
degli anticorpi: 
la rapida 
internalizzazione del nAChR 
(o turnover) 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 10 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 52 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Gli eventi elettrici 
nella sinapsi chimica 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 11 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 53 
www.perpetuum-lab.com.hr 
UniTS Farmacia
Lo spegnimento della sinapsi chimica 
- desensibilizzazione del recettore e/o canale 
- diffusione del neurotrasmettitore 
- inattivazione chimica o riassorbimento 
del neurotrasmettitore 
imipramina 
eserina (Sarin) 
Il trattamento farmacologico per la miastenia grave: 
gli anticolinesterasici 
neostigmina edrofonio 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 12 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 54 
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UniTS Farmacia
I neurotrasmettitori attivano 
canali ionici (a) o recettori (b) 
I potenziali locali possono essere eccitatori o inibitori 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 13 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 55 
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UniTS Farmacia
I canali ionici responsabili dei potenziali locali inibitori 
Le categorie dei neurotrasmettitori 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 14 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 56 
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UniTS Farmacia
I principali 
neurotrasmettitori 
eccitatori ed inibitori 
Alcune molecole 
ad azione sinaptica 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 15 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 57 
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UniTS Farmacia
I vantaggi delle sinapsi chimiche 
- l’integrazione degli inputs sinaptici 
La sommazione temporale e spaziale 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 16 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 58 
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UniTS Farmacia
La sommazione spaziale 
La sommazione temporale 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 17 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 59 
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UniTS Farmacia
Sommazione spaziale e temporale combinate 
04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 18 prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 60 
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UniTS Farmacia
La comunicazione elettrica 
Omeostasi 
“Mantenimento di condizioni stabili 
mediante 
meccanismi fisiologici coordinati” 
1) Comunicazione tra cellule 
2) Interazione con l’esterno 
3) Reazione agli stimoli 
4) Autoritmicità (cuore, respiro) 
N.B. Decussazione 
vie afferenti ed efferenti! 
La natura delle cellule recettoriali: 
cellule specializzate neuronali o non 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 61 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Il primo neurone della via afferente è un neurone a T 
I diversi tipi di neuroni 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 62 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
La classificazione di una cellula recettoriale 
è basata sulla natura del corrispondente stimolo adeguato 
La modalità tatto: 
il corpuscolo del Pacini (meccanocettore) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 63 
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UniTS Farmacia
La percezione dello stimolo tattile: 
lo stimolo meccanico apre canali attivati da stiramento 
La successione degli eventi durante la percezione 
1 
2 
3 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 64 
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UniTS Farmacia
L’intensità dello stimolo adeguato 
determina il numero dei canali ionici attivati 
L’intensità dello stimolo adeguato è tradotta in: 
- ampiezza del potenziale di recettore 
- frequenza di potenziali d’azione 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 65 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Dall’intensità dello stimolo adeguato 
alla frequenza dei potenziali d’azione 
La frequenza dei potenziali d’azione è proporzionale 
all’intensità dello stimolo adeguato 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 66 
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UniTS Farmacia
Proprietà delle cellule recettoriali: il campo recettoriale 
Le dimensioni del campo recettoriale 
determinano la capacità discriminativa 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 67 
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UniTS Farmacia
Proprietà delle cellule recettoriali: l’adattamento 
Cellule recettoriali 
non capsulate 
Cellule recettoriali 
capsulate 
Le aree corticali 
secondo A. Brodmann 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 68 
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UniTS Farmacia
Le aree sensitive corticali 
La corteccia somatosensitiva primaria 
e la rappresentazione somatotopica 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 69 
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UniTS Farmacia
Mappe somatosensitive 
di alcune specie animali 
La rappresentazione spaziale 
dell’oggetto-stimolo 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 70 
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UniTS Farmacia
La plasticità 
Le diverse 
vie nervose afferenti 
(o ascendenti) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 71 
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UniTS Farmacia
La convergenza e la divergenza delle vie nervose 
La convergenza “anatomica” delle vie nervose: 
il dolore riferito 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 72 
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UniTS Farmacia
Interazione funzionale 
tra le vie nervose: 
la teoria 
del controllo a “cancello” 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 73 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
01.Comunicazione cellulare FC01 - 74 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Le vie nervose efferenti 
(o discendenti) motorie 
Omeostasi 
“Mantenimento di condizioni stabili 
mediante 
meccanismi fisiologici coordinati” 
1) Comunicazione tra cellule 
2) Interazione con l’esterno 
3) Reazione agli stimoli 
4) Autoritmicità (cuore, respiro) 
La corteccia motoria primaria 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 75 
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prof.Paola Lorenzon 
UniTS Farmacia
Il controllo dell’ideazione e dell’esecuzione 
del piano motorio 
Il ruolo della corteccia premotoria 
nell’ideazione del piano motorio 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 76 
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UniTS Farmacia
L’attivazione dell’area premotoria precede 
l’attivazione dell’area motoria primaria 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 77 
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I nuclei della base 
Il morbo di Parkinson 
La localizzazione dell’-motoneurone 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 78 
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L’organizzazione anatomo-funzionale 
del tessuto muscolare scheletrico 
Il sarcomero è l’unità funzionale 
della fibra muscolare scheletrica 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 79 
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I filamenti contrattili 
del sarcomero: 
- l’actina (filamenti sottili) 
- la miosina (filamenti spessi) 
(proteine accessorie) 
L’arrangiamento geometrico dei filamenti contrattili 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 80 
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La struttura dell’actina: 
- l’actina G (monomero) 
- l’actina F (polimero) 
La struttura della miosina: 
- la regione testa (“head”) 
- la regione coda (“tail”) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 81 
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Il complesso 
troponina-tropomiosina 
La formazione del ponte acto-miosinico 
- necessita di Ca2+ 
- è reso reversibile dall’ATP 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 82 
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Il deposito intracellulare di Ca2+: 
il reticolo sarcoplasmatico 
La triade osservata al microscopio elettronico 
- foot and feet 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 83 
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La contrazione della cellula muscolare scheletrica 
non richiede Ca2+ extracellulare 
I meccanismi coinvolti nell’omeostasi della [Ca2+]i 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 84 
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(modificata da Ríos and Pizarro, 1991) 
La triade ed i canali ionici: 
- canali voltaggio-dipendenti per il Ca2+ 
(DHPR) 
- canali per il Ca2+ rianodina-sensibili 
o canali caffeina-sensibili 
(RyR) 
L’interazione DHPR-RyR 
(“foot” o piede) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 85 
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I diversi tipi di RyR 
- Giunzionali “accoppiati” 
- Giunzionali “non accoppiati” 
- Extragiunzionali 
Il meccanismo di accoppiamento eccitazione-contrazione 
1) Rilascio di acetilcolina 
2) Potenziale d’azione muscolare 
3) Liberazione di Ca2+ dal reticolo 
4) Interazione Ca2+-troponina 
5) Interazione actina-miosina 
6) Contrazione 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 86 
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La modulazione della forza sviluppata dal muscolo: 
il ruolo della lunghezza del sarcomero 
La diversa durata del segnale elettrico (potenziale d’azione) 
e dell’evento meccanico (contrazione) 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 87 
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La modulazione della forza sviluppata dal muscolo: 
la sommazione dei transienti di Ca2+ 
Ogni muscolo è un insieme di unità motorie 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 88 
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La modulazione della forza sviluppata dal muscolo: 
il reclutamento delle unità motorie 
01.Comunicazione cellulare FC01 - 89 
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01.Comunicazione cellulare FC01 - 90 
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Omeostasi 
“Mantenimento di condizioni stabili 
mediante 
meccanismi fisiologici coordinati” 
1) Comunicazione tra cellule 
2) Interazione con l’esterno 
3) Reazione agli stimoli 
4) Autoritmicità (cuore, respiro) 
La localizzazione del cuore nella gabbia toracica 
07.Autoritmicita' FC07 - 1 prof.Paola Lorenzon 
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01.Comunicazione cellulare FC01 - 91 
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Le basi ioniche del potenziale d’azione 
di una cellula P del tessuto specifico del cuore 
I canali If (f: funny) sono canali voltaggio-dipendenti, attivati dalla ripolarizzazione. 
Sono canali con selettività cationica. La corrente netta attraverso il canale è entrante. 
La corrente If è responsabile dell’autoritmicità cardiaca 
(pacemaker potential) 
Basi ioniche del potenziale d’azione 
di una cellula del tessuto cardiaco comune 
07.Autoritmicita' FC07 - 2 prof.Paola Lorenzon 
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01.Comunicazione cellulare FC01 - 92 
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Basi ioniche del potenziale d’azione 
di una cellula P del tessuto specifico del cuore 
Anche alcuni neuroni sono dotati di automatismo: 
i neuroni inspiratori 
07.Autoritmicita' FC07 - 3 prof.Paola Lorenzon 
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01.Comunicazione cellulare FC01 - 93 
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Il sistema di conduzione del cuore (tessuto specifico) 
il centro ritmogenico: 
nodo seno-atriale 
(o nodo pacemaker) 
La propagazione del potenziale d’azione cardiaco 
sfrutta sinapsi elettriche 
07.Autoritmicita' FC07 - 4 prof.Paola Lorenzon 
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01.Comunicazione cellulare FC01 - 94 
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L’ultrastruttura della cellula muscolare cardiaca 
Il meccanismo di accoppiamento eccitazione-contrazione 
della cellula muscolare cardiaca 
07.Autoritmicita' FC07 - 5 prof.Paola Lorenzon 
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01.Comunicazione cellulare FC01 - 95 
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Fisiologia cellulare prof.lorenzon fa ctf

  • 1. Universita' degli Studi di Trieste Facolta' di Farmacia Fisiologia prof.Paola Lorenzon Dipartimento di Scienze della Vita A) Fisiologia cellulare 1. Comunicazione cellulare 2. Canali ionici 3. Potenziale d'azione 4. Sinapsi elettriche e chimiche 5. Gli esterocettori 6. Muscolo scheletrico 7. L'autoritmicita' 01.Comunicazione cellulare FC01 - 1 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 2. 01.Comunicazione cellulare FC01 - 2 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 3. L’organismo pluricellulare necessita di comunicazione intercellulare Omeostasi “Mantenimento di condizioni stabili mediante meccanismi fisiologici coordinati” 1) Comunicazione tra cellule 2) Interazione con l’esterno 3) Reazione agli stimoli 4) Autoritmicità (cuore, respiro) La comunicazione chimica tra le cellule 01.Comunicazione cellulare 1 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 3 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 4. Le ghiandole endocrine Il recettore e la specificità di risposta - Il recettore è in genere una glicoproteina - La sua attivazione si basa su un meccanismo “chiave-serratura” (sito di legame specifico) 01.Comunicazione cellulare 2 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 4 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 5. La localizzazione del recettore è funzione delle proprietà chimico fisiche del segnale extracellulare Se il segnale extracellulare (o ligando) è lipofilo i recettori sono intracellulari I recettori intracellulari possono essere: - citoplasmatici - nucleari 01.Comunicazione cellulare 3 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 5 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 6. Il complesso ligando-recettore (intracellulare) riconosce specifiche sequenze di DNA Se il segnale extracellulare (o ligando) è idrofilo i recettori sono inseriti nella membrana plasmatica I recettori di membrana possono essere: recettori dotati di attività enzimatica recettori accoppiati a proteine G 01.Comunicazione cellulare 4 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 6 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 7. I recettori con attività enzimatica: i recettori tirosina chinasi La dimerizzazione dei recettori tirosina chinasi 01.Comunicazione cellulare 5 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 7 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 8. Una cascata I recettori accoppiati a proteine G 01.Comunicazione cellulare 6 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 8 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 9. Gli elementi caratterizzanti la trasduzione via recettori accoppiati a proteine G Gli elementi caratterizzanti la trasduzione via recettori accoppiati a proteine G 01.Comunicazione cellulare 7 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 9 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 10. I secondi messaggeri La sintesi dell’AMPc 01.Comunicazione cellulare FC01 - 8 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 10 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 11. La sintesi dell’IP3 La sintesi dell’acido arachidonico 01.Comunicazione cellulare FC01 - 9 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 11 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 12. Il secondo messaggero attiva le protein chinasi Fosforilazione strategia “universale” di attivazione cellulare Il vantaggio della cascata attivata da secondi messaggeri L’amplificazione del segnale 01.Comunicazione cellulare 10 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia FC01 - 12 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 13. La comunicazione rapida: le vie nervose - afferenti - efferenti il centro integratore Sistema Nervoso Centrale (SNC) - cervello (comportamenti complessi) - midollo spinale (comportamenti stereotipati) Il riflesso da stiramento Tempo di latenza ~ 3.5 ms 01.Comunicazione cellulare FC01 - 13 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 14. Le cellule “chiave”: i neuroni I messaggi “chiave”: i segnali elettrici I segnali elettrici sfruttano le proprietà elettriche di membrana i canali ionici il potenziale di membrana 01.Comunicazione cellulare FC01 - 14 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 15. I trasporti attraverso la membrana cellulare A causa della natura idrofila gli ioni non possono attraversare la membrana plasmatica 01.Comunicazione cellulare FC01 - 15 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 16. I canali ionici: proteine transmembrana poro ionico Il flusso di ioni attraverso un canale ionico 01.Comunicazione cellulare FC01 - 16 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 17. Come si studiano i canali ionici: il patch clamp 01.Comunicazione cellulare FC01 - 17 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 18. Le singole aperture del canale ionico Le proprietà dei canali ionici Cinetica e conduttanza Permeabilità (selettività) Meccanismo di apertura 01.Comunicazione cellulare FC01 - 18 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 19. La permeabilità: il canale ionico è un filtro meccanico La permeabilità: il canale ionico è un filtro chimico 01.Comunicazione cellulare FC01 - 19 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 20. I meccanismi di apertura identificano le categorie dei canali ionici 1. ligando-dipendenti 2. attivati da fosforilazione 3. voltaggio-dipendenti 4. attivati da stiramento La diffusione ionica in una soluzione acquosa Prima legge di Fick: Fd = Kd (c1-c2) Fd = flusso diffusionale netto Kd = coeff. di diffusione libera (P.M.) c1-c2= diff. di concentrazione del soluto 01.Comunicazione cellulare FC01 - 20 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 21. La diffusione ionica in un campo elettrico Legge di Ohm: Fe = zKe (Va-Vc) Fe = flusso di cariche netto (anche I) zKe = conduttività della soluzione Va-Vc= differenza di potenziale La forza che guida gli ioni: 1) il gradiente chimico Prima legge di Fick: Fd = Kd (c1-c2) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 21 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 22. La forza che guida gli ioni: 2) il gradiente elettrico Legge di Ohm: Fe = zKe (Va-Vc) La forza che guida gli ioni: il gradiente elettrochimico + gradiente elettrico gradiente chimico gradiente elettrochimico Legge di Nernst-Planck: Fed = Kd (c1-c2) + zKe (V1-V2) Fed = flusso di cariche netto 01.Comunicazione cellulare FC01 - 22 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 23. Il potenziale di membrana Il potenziale di equilibrio Equazione di Nernst 01.Comunicazione cellulare FC01 - 23 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 24. Il potenziale di membrana: la distribuzione asimmetrica degli ioni L’equilibrio di Donnan: il ruolo delle proteine 01.Comunicazione cellulare FC01 - 24 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 25. La formula del potenziale di membrana: l’equazione di Goldman-Hodgkin-Katz (o equazione GHK) Le correnti ioniche passive o di fondo 01.Comunicazione cellulare FC01 - 25 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 26. Il flusso netto delle correnti ioniche passive è nullo Il ruolo della pompa Na+/K+: il mantenimento dei gradienti di Na+ e K+ 01.Comunicazione cellulare FC01 - 26 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 27. La stechiometria della pompa 3Na+:2K+ - elettrogenica - contributo al valore del potenziale di membrana trascurabile (alcuni mV) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 27 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 28. 01.Comunicazione cellulare FC01 - 28 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 29. La comunicazione elettrica Le cellule “chiave”: i neuroni I messaggi “chiave”: i potenziali d’azione 01.Comunicazione cellulare FC01 - 29 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 30. Le fasi del potenziale d’azione: depolarizzazione ripolarizzazione iperpolarizzazione La fase di salita: la depolarizzazione 01.Comunicazione cellulare FC01 - 30 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 31. I canali voltaggio-dipendenti per il Na+: il bersaglio degli anestetici locali La fase di discesa: la ripolarizzazione 01.Comunicazione cellulare FC01 - 31 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 32. La diversa cinetica delle correnti responsabili del potenziale d’azione PNa corrente rapida PK corrente lenta Il meccanismo di “gating” dei canali per il Na+ e dei canali per il K+ 01.Comunicazione cellulare FC01 - 32 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 33. L’inattivazione dei canali per il Na+ Meccanismo “palla-catena” La legge del “tutto o nulla” Il potenziale soglia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 33 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 34. Stimoli sottosoglia, soglia e soprasoglia La refrattarietà: assoluta relativa 01.Comunicazione cellulare FC01 - 34 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 35. La refrattarietà: la durata La comunicazione elettrica 01.Comunicazione cellulare FC01 - 35 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 36. I principi fisici della propagazione del potenziale d’azione Le correnti elettrotoniche in una superficie piana Le correnti elettrotoniche lungo una fibra nervosa 01.Comunicazione cellulare FC01 - 36 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 37. La propagazione del potenziale d’azione richiede canali voltaggio-dipendenti lungo tutta la fibra nervosa La refrattarietà rende la propagazione del potenziale d’azione unidirezionale 01.Comunicazione cellulare FC01 - 37 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 38. Il processo di mielinizzazione Le correnti elettrotoniche in una fibra nervosa mielinizzata 01.Comunicazione cellulare FC01 - 38 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 39. La propagazione del potenziale d’azione richiede canali voltaggio-dipendenti solo a livello dei nodi di Ranvier Lungo una fibra mielinizzata la conduzione si definisce “saltatoria” 01.Comunicazione cellulare FC01 - 39 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 40. La velocità di conduzione delle fibre mieliniche e amieliniche a confronto La velocità di conduzione dipende: - dalla presenza di mielina - dal diametro dell’assone 01.Comunicazione cellulare FC01 - 40 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 41. Nella sclerosi multipla la mielinizzazione è alterata - diminuita velocità di conduzione - efapsi 01.Comunicazione cellulare FC01 - 41 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 42. 01.Comunicazione cellulare FC01 - 42 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 43. Le sinapsi La sinapsi è la giunzione tra due elementi cellulari eccitabili che consente il passaggio di segnali elettrici. Sulla base della diversa strategia di trasmissione del segnale elettrico tra la cellula presinaptica e la cellula postsinaptica si distinguono sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. Nella sinapsi elettrica la trasmissione dei segnali elettrici avviene tramite correnti elettrotoniche che si instaurano tra la cellula presinaptica e la cellula postsinaptica Nella sinapsi chimica la trasmissione dei segnali elettrici avviene per liberazione di un segnale chimico nella fessura sinaptica. La sinapsi elettrica: - contatto elettrico - correnti elettrotoniche intercellulari 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 1 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 43 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 44. Le gap junctions: ogni connessone è un complesso proteico formato da 6 connessine Vantaggi: - rapidità (latenza 10-5 s) - propagazione bidirezionale Svantaggi: le cellule devono essere piccole (es. miocardio, muscolatura liscia) Le gap junctions: il meccanismo di apertura 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 2 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 44 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 45. Un esempio di sinapsi chimica: la sinapsi neuromuscolare Gli elementi della sinapsi neuromuscolare - cellula presinaptica il motoneurone (- motoneurone) - cellula postsinaptica la fibra muscolare scheletrica - il mediatore chimico (o neurotrasmettitore) l’acetilcolina 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 3 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 45 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 46. Gli elementi caratterizzanti Le cellule sinaptiche: - le vescicole sinaptiche - i recettori per il neurotrasmettitore Le fasi della trasmissione in una sinapsi chimica 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 4 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 46 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 47. Il ruolo del Ca2+ nell’esocitosi del neurotrasmettitore La patologia: la distrofia di Lambert-Eaton Il meccanismo kiss and run 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 5 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 47 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 48. Le molecole coinvolte nel meccanismo “kiss and run” Il complesso di fusione Esempi di bloccanti del rilascio di neurotrasmettitore: - la tossina tetanica - la tossina botulinica 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 6 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 48 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 49. Il canale acetilcolinico nicotinico muscolare (muscular nAChR) ACh ACh Il canale acetilcolinico nicotinico muscolare (muscular nAChR) - isoforma embrionale (2) - isoforma adulta (2) 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 7 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 49 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 50. Il neurotrasmettitore genera una depolarizzazione Il potenziale di placca è un potenziale locale Durata EPSP/IPSP ~ 5-100 ms 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 8 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 50 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 51. Il potenziale di placca innesca il potenziale d’azione Dal potenziale di placca al potenziale d’azione La patologia: la miastenia grave 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 - 9 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 51 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 52. La miastenia grave: le alterazioni morfologiche L’effetto degli anticorpi: la rapida internalizzazione del nAChR (o turnover) 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 10 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 52 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 53. Gli eventi elettrici nella sinapsi chimica 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 11 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 53 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 54. Lo spegnimento della sinapsi chimica - desensibilizzazione del recettore e/o canale - diffusione del neurotrasmettitore - inattivazione chimica o riassorbimento del neurotrasmettitore imipramina eserina (Sarin) Il trattamento farmacologico per la miastenia grave: gli anticolinesterasici neostigmina edrofonio 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 12 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 54 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 55. I neurotrasmettitori attivano canali ionici (a) o recettori (b) I potenziali locali possono essere eccitatori o inibitori 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 13 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 55 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 56. I canali ionici responsabili dei potenziali locali inibitori Le categorie dei neurotrasmettitori 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 14 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 56 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 57. I principali neurotrasmettitori eccitatori ed inibitori Alcune molecole ad azione sinaptica 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 15 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 57 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 58. I vantaggi delle sinapsi chimiche - l’integrazione degli inputs sinaptici La sommazione temporale e spaziale 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 16 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 58 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 59. La sommazione spaziale La sommazione temporale 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 17 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 59 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 60. Sommazione spaziale e temporale combinate 04.Sinapsi elettriche e chimiche FC04 18 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 60 www.perpetuum-lab.com.hr UniTS Farmacia
  • 61. La comunicazione elettrica Omeostasi “Mantenimento di condizioni stabili mediante meccanismi fisiologici coordinati” 1) Comunicazione tra cellule 2) Interazione con l’esterno 3) Reazione agli stimoli 4) Autoritmicità (cuore, respiro) N.B. Decussazione vie afferenti ed efferenti! La natura delle cellule recettoriali: cellule specializzate neuronali o non 01.Comunicazione cellulare FC01 - 61 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 62. Il primo neurone della via afferente è un neurone a T I diversi tipi di neuroni 01.Comunicazione cellulare FC01 - 62 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 63. La classificazione di una cellula recettoriale è basata sulla natura del corrispondente stimolo adeguato La modalità tatto: il corpuscolo del Pacini (meccanocettore) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 63 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 64. La percezione dello stimolo tattile: lo stimolo meccanico apre canali attivati da stiramento La successione degli eventi durante la percezione 1 2 3 01.Comunicazione cellulare FC01 - 64 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 65. L’intensità dello stimolo adeguato determina il numero dei canali ionici attivati L’intensità dello stimolo adeguato è tradotta in: - ampiezza del potenziale di recettore - frequenza di potenziali d’azione 01.Comunicazione cellulare FC01 - 65 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 66. Dall’intensità dello stimolo adeguato alla frequenza dei potenziali d’azione La frequenza dei potenziali d’azione è proporzionale all’intensità dello stimolo adeguato 01.Comunicazione cellulare FC01 - 66 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 67. Proprietà delle cellule recettoriali: il campo recettoriale Le dimensioni del campo recettoriale determinano la capacità discriminativa 01.Comunicazione cellulare FC01 - 67 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 68. Proprietà delle cellule recettoriali: l’adattamento Cellule recettoriali non capsulate Cellule recettoriali capsulate Le aree corticali secondo A. Brodmann 01.Comunicazione cellulare FC01 - 68 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 69. Le aree sensitive corticali La corteccia somatosensitiva primaria e la rappresentazione somatotopica 01.Comunicazione cellulare FC01 - 69 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 70. Mappe somatosensitive di alcune specie animali La rappresentazione spaziale dell’oggetto-stimolo 01.Comunicazione cellulare FC01 - 70 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 71. La plasticità Le diverse vie nervose afferenti (o ascendenti) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 71 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 72. La convergenza e la divergenza delle vie nervose La convergenza “anatomica” delle vie nervose: il dolore riferito 01.Comunicazione cellulare FC01 - 72 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 73. Interazione funzionale tra le vie nervose: la teoria del controllo a “cancello” 01.Comunicazione cellulare FC01 - 73 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 74. 01.Comunicazione cellulare FC01 - 74 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 75. Le vie nervose efferenti (o discendenti) motorie Omeostasi “Mantenimento di condizioni stabili mediante meccanismi fisiologici coordinati” 1) Comunicazione tra cellule 2) Interazione con l’esterno 3) Reazione agli stimoli 4) Autoritmicità (cuore, respiro) La corteccia motoria primaria 01.Comunicazione cellulare FC01 - 75 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 76. Il controllo dell’ideazione e dell’esecuzione del piano motorio Il ruolo della corteccia premotoria nell’ideazione del piano motorio 01.Comunicazione cellulare FC01 - 76 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 77. L’attivazione dell’area premotoria precede l’attivazione dell’area motoria primaria 01.Comunicazione cellulare FC01 - 77 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 78. I nuclei della base Il morbo di Parkinson La localizzazione dell’-motoneurone 01.Comunicazione cellulare FC01 - 78 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 79. L’organizzazione anatomo-funzionale del tessuto muscolare scheletrico Il sarcomero è l’unità funzionale della fibra muscolare scheletrica 01.Comunicazione cellulare FC01 - 79 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 80. I filamenti contrattili del sarcomero: - l’actina (filamenti sottili) - la miosina (filamenti spessi) (proteine accessorie) L’arrangiamento geometrico dei filamenti contrattili 01.Comunicazione cellulare FC01 - 80 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 81. La struttura dell’actina: - l’actina G (monomero) - l’actina F (polimero) La struttura della miosina: - la regione testa (“head”) - la regione coda (“tail”) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 81 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 82. Il complesso troponina-tropomiosina La formazione del ponte acto-miosinico - necessita di Ca2+ - è reso reversibile dall’ATP 01.Comunicazione cellulare FC01 - 82 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 83. Il deposito intracellulare di Ca2+: il reticolo sarcoplasmatico La triade osservata al microscopio elettronico - foot and feet 01.Comunicazione cellulare FC01 - 83 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 84. La contrazione della cellula muscolare scheletrica non richiede Ca2+ extracellulare I meccanismi coinvolti nell’omeostasi della [Ca2+]i 01.Comunicazione cellulare FC01 - 84 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 85. (modificata da Ríos and Pizarro, 1991) La triade ed i canali ionici: - canali voltaggio-dipendenti per il Ca2+ (DHPR) - canali per il Ca2+ rianodina-sensibili o canali caffeina-sensibili (RyR) L’interazione DHPR-RyR (“foot” o piede) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 85 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 86. I diversi tipi di RyR - Giunzionali “accoppiati” - Giunzionali “non accoppiati” - Extragiunzionali Il meccanismo di accoppiamento eccitazione-contrazione 1) Rilascio di acetilcolina 2) Potenziale d’azione muscolare 3) Liberazione di Ca2+ dal reticolo 4) Interazione Ca2+-troponina 5) Interazione actina-miosina 6) Contrazione 01.Comunicazione cellulare FC01 - 86 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 87. La modulazione della forza sviluppata dal muscolo: il ruolo della lunghezza del sarcomero La diversa durata del segnale elettrico (potenziale d’azione) e dell’evento meccanico (contrazione) 01.Comunicazione cellulare FC01 - 87 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 88. La modulazione della forza sviluppata dal muscolo: la sommazione dei transienti di Ca2+ Ogni muscolo è un insieme di unità motorie 01.Comunicazione cellulare FC01 - 88 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 89. La modulazione della forza sviluppata dal muscolo: il reclutamento delle unità motorie 01.Comunicazione cellulare FC01 - 89 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 90. 01.Comunicazione cellulare FC01 - 90 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 91. Omeostasi “Mantenimento di condizioni stabili mediante meccanismi fisiologici coordinati” 1) Comunicazione tra cellule 2) Interazione con l’esterno 3) Reazione agli stimoli 4) Autoritmicità (cuore, respiro) La localizzazione del cuore nella gabbia toracica 07.Autoritmicita' FC07 - 1 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 91 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 92. Le basi ioniche del potenziale d’azione di una cellula P del tessuto specifico del cuore I canali If (f: funny) sono canali voltaggio-dipendenti, attivati dalla ripolarizzazione. Sono canali con selettività cationica. La corrente netta attraverso il canale è entrante. La corrente If è responsabile dell’autoritmicità cardiaca (pacemaker potential) Basi ioniche del potenziale d’azione di una cellula del tessuto cardiaco comune 07.Autoritmicita' FC07 - 2 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 92 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 93. Basi ioniche del potenziale d’azione di una cellula P del tessuto specifico del cuore Anche alcuni neuroni sono dotati di automatismo: i neuroni inspiratori 07.Autoritmicita' FC07 - 3 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 93 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 94. Il sistema di conduzione del cuore (tessuto specifico) il centro ritmogenico: nodo seno-atriale (o nodo pacemaker) La propagazione del potenziale d’azione cardiaco sfrutta sinapsi elettriche 07.Autoritmicita' FC07 - 4 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 94 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia
  • 95. L’ultrastruttura della cellula muscolare cardiaca Il meccanismo di accoppiamento eccitazione-contrazione della cellula muscolare cardiaca 07.Autoritmicita' FC07 - 5 prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia 01.Comunicazione cellulare FC01 - 95 www.perpetuum-lab.com.hr prof.Paola Lorenzon UniTS Farmacia