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fisiologia generale
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Esplora la composizione ionica dei compartimenti intra ed extracellulari, il potenziale di membrana a riposo e l'equilibrio di Gibbs-Donnan. Illustra come i gradienti di concentrazione, la permeabilità ionica e le forze elettriche determinano il flusso ionico, con un focus sul potenziale di equilibrio secondo Nernst e Goldman. Viene analizzato il ruolo della pompa sodio-potassio nel mantenimento dell'equilibrio e la sua influenza sui segnali cellulari, incluse le cellule eccitabili e non eccitabili come le cellule beta pancreatiche.
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- Composizione Ionica dei Compartimenti: Descrive le differenze nella concentrazione di ioni come Na+, K+, Cl-, HCO3-, proteine e fosfati tra il fluido intracellulare (LIC) e quello extracellulare (LEC), inclusi plasma e fluido interstiziale.
- Equilibrio Osmotico e Disequilibrio Elettrochimico: I compartimenti corporei sono in equilibrio osmotico, ma non in equilibrio chimico o elettrico a causa della distribuzione asimmetrica degli ioni e delle macromolecole cariche.
- Equilibrio di Gibbs-Donnan: Spiega come la presenza di anioni proteici non diffusibili all'interno delle cellule porti a una distribuzione diseguale degli ioni diffusibili, mantenendo l'elettroneutralità complessiva ma creando una differenza di potenziale.
- Concetti di Elettricità in Fisiologia: Introduce la legge di conservazione della carica, l'attrazione tra cariche opposte, l'energia richiesta per separare le cariche, e i concetti di conduttori (H2O) e isolanti (membrana cellulare).
- Potenziale di Membrana a Riposo (PMR): Definisce il PMR come la differenza di potenziale elettrico attraverso la membrana cellulare. Generalmente negativo all'interno (-60mV, -70mV, -90mV a seconda del tipo cellulare) e positivo all'esterno, generato da gradienti ionici e permeabilità selettiva della membrana.
- Legge di Ohm e Flusso Ionico: Il flusso di corrente ionica (I) attraverso la membrana è regolato dalla conduttanza (g, proporzionale ai canali aperti) e dalla differenza di potenziale (V) secondo la legge di Ohm (I = g x V).
- Potenziali di Equilibrio (Nernst e Goldman):
- L'equazione di Nernst calcola il potenziale di equilibrio per un singolo ione, dove le forze chimiche ed elettriche si bilanciano (es. EK+ ≈ -90mV, ENa+ ≈ +60mV, ECl- ≈ -63mV).
- L'equazione di Goldman estende questo concetto, considerando il contributo di più ioni e la loro permeabilità relativa alla membrana.
- Ruolo della Permeabilità e dell'f.e.m.: La membrana a riposo è molto più permeabile al K+ (40-50 volte) che al Na+. La forza elettromotrice (f.e.m. = Vm - Eeq) determina la direzione e l'entità del flusso netto di un ione.
- Pompa Sodio-Potassio (Na+/K+ ATPasi): Questa pompa è elettrogenica (3 Na+ fuori, 2 K+ dentro per ogni ATP) e cruciale per mantenere i gradienti di concentrazione ionica. Non genera direttamente il PMR ma lo mantiene, impedendo che gli ioni raggiungano i loro potenziali di equilibrio.
- Segnalazione Cellulare: Le variazioni del potenziale di membrana non sono solo caratteristiche delle cellule eccitabili (neuroni e muscolari), ma fungono anche da segnali in tessuti non eccitabili, come illustrato dal meccanismo di rilascio dell'insulina dalle cellule beta del pancreas in risposta ai livelli di glucosio.
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