31 ottobre 2013

Test d'ingresso a medicina: le domande di biologia con le soluzioni spiegate e commentate - domanda 3

Chiedilo a Tania

Oggi rispondo al terzo dei 14 quesiti di biologia del test d'ingresso alla facoltà di medicina di quest'anno. Eccone il testo.

Quale/i delle seguenti affermazioni è/sono corretta/e riguardo ai nodi di Ranvier? 
 1) Permettono la conduzione saltatoria 
 2) Corrispondono a interruzioni della guaina mielinica 
 3) Sono sede del passaggio degli ioni Na+ attraverso la membrana cellulare durante la depolarizzazione 

A) Tutte 
 B) Solo 1 e 2 
C) Solo 2 e 3 
D) Solo 1 
E) Nessuna 

Come molti dei miei lettori avranno capito leggendo il quesito, oggi parliamo di neuroni, probabilmente tra le cellule più affascinanti del corpo umano.

Nel post utilizzerò le immagini di Wikipedia e vi indicherò alcuni video della Mc Graw Hill davvero utili. Innanzitutto vorrei richiamare la struttura del neurone; successivamente spiegherò uno degli argomenti più complessi: la propagazione dell'impulso nervoso. Infine, vedremo la struttura della sinapsi e, finalmente, potremo rispondere alla domanda.

Iniziamo con questa immagine:


Il neurone è una delle cellule più importanti del sistema nervoso.
È attraverso l’invio costante di informazioni tra i neuroni, sotto forma di debole corrente elettrica, che il sistema nervoso riesce a svolgere un articolato insieme di compiti, come: percepire un suono, camminare, parlare, ricordare o provare emozioni.

Il neurone è dotato di un corpo cellulare (o pirenoforo o soma) all'interno del quale troviamo il nucleo e gli altri organelli citoplasmatici. Da corpo si dipartono un lungo prolungamento, chiamato l'assone (Axon) e tanti brevi prolungamenti ramificati, chiamati dendriti.
I dendriti sono la parte ricevente del neurone, l'assone è il prolungamento che permette la trasmissione delle informazioni, mediante impulsi nervosi.

Potenziale di riposo e potenziale d'azione:
Gli impulsi nervosi sono deboli segnali elettrici che si propagano rapidamente lungo la membrana dell'assone, sfruttando la differenza di carica elettrica esistente tra l'interno e l'esterno della membrana plasmatica.

Le cellule del nostro corpo, infatti, presentano una differenza di carica elettrica tra l’interno e l’esterno della loro membrana plasmatica; quando il neurone non invia impulsi nervosi, la differenza di carica elettrica a livello della sua membrana (differenza di potenziale) è nota come potenziale di riposo ed è pari a pari a –70 mV: l’interno è carico negativamente, l'esterno è, invece, carico positivamente.
Clicca sull'immagine per vedere la spiegazione animata, in inglese.
La differenza di potenziale sui due lati della membrana è mantenuta dalla pompa Na+/K+, un trasportatore attivo che trasporta 3 ioni Na+ all'esterno e 2 ioni K+ all'interno della membrana del neurone.
Per ripassare il funzionamento della pompa sodio potassio, cliccare sull'immagine.

Cliccare sull'immagine per vedere il video
Uno stimolo è un qualsiasi evento in grado di modificare il potenziale di riposo.
Uno stimolo, infatti, causa l'apertura dei canale del sodio voltaggio dipendenti, proteine trasportatrici che consentono l'ingresso di ioni sodio nella cellula, diminuendo la differenza di potenziale in quel punto.
Affinché si produca un impulso nervoso, lo stimolo deve modificare il valore del potenziale di riposo della membrana, in modo tale che raggiunga il valore soglia -55 mV.
Solo a questo punto altri canali del sodio si aprono e la membrana viene depolarizzata: l'interno è positivo e l'esterno è negativo. La differenza di potenziale passa da –70 mV a circa +40 mV.

Clicca sull'immagine per vedere la spiegazione animata, in inglese.
Questa inversione si verifica quando l'assone è percorso da un impulso nervoso e prende il nome di potenziale d'azione.

I canali del sodio sono programmati per inattivarsi circa 1 ms dopo che si sono aperti. Si chiudono spontaneamente alcuni ms dopo che la cellula è ripolarizzata. A questo punto, si aprono i canali del potassio, programmati per aprirsi 1 ms dopo che è stato raggiunto il valore soglia. In questo modo, si ristabilisce il potenziale di riposo e la membrana viene ripolarizzata. I canali del potassio si chiudono quando il potenziale di membrana torna vicino al valore di riposo.

Clicca sull'immagine per vedere la spiegazione animata, in inglese.
UNA PRECISAZIONE:
I canali del sodio esistono in tre diversi stati: aperto, inattivato e chiuso. Occorre attendere che i canali del sodio passino dallo stato inattivato allo stato chiuso affinché possano essere nuovamente aperti da una nuova depolarizzazione. Il periodo necessario al canale per passare dallo stato inattivo allo stato chiuso si chiama periodo refrattario assoluto: in questo periodo nessuno stimolo può scatenare un nuovo potenziale d'azione. Il tempo necessario per passare dallo stato inattivato a quello chiuso è variabile: la possibilità di innescare un nuovo potenziale d'azione dipende dal numero di canali del sodio chiusi. Questo periodo (nel quale alcuni canali sono inattivati ed altri chiusi) è noto come periodo refrattario relativo: uno stimolo più intenso del normale può scatenare un nuovo potenziale d'azione.

Per una lezione di approfondimento, cliccare sull'immagine sottostante.



Ricapitoliamo con questo bellissimo video:

La guaina mielinica e i nodi di Ranvier:
Gli assoni possono essere protetti da una guaina, la mielina. Questo rivestimento protettivo è fondamentale perché consente una rapida propagazione dell'impulso nervoso. La guaina, però, non è continua: presenta delle interruzioni chiamate nodi di Ranvier. A livello di queste interruzioni troviamo i canali del sodio e del potassio, responsabili della propagazione dell'impulso nervoso: l'impulso salta da un nodo di Ranvier al successivo; per questo motivo, si parla di conduzione saltatoria.



La guaina mielinica nel sistema nervoso periferico è costituita dalle cellule di Schwann, cellule appiattite e disposte una accanto all'altra.
La guaina mielinica nel sistema nervoso centrale è formata, invece, da oligodendrociti. Anche queste fibre possiedono nodi di Ranvier, seppure in numero minore rispetto al sistema nervoso periferico.

La sinapsi:
L'impulso nervoso passa da un neurone all'altro attraverso dispositivi di collegamento chiamati sinapsi. A livello delle sinapsi la trasmissione dell'impulso nervoso attraverso la liberazione di molecole: i neurotrasmettitori.



Questi diffondendo nello spazio della fessura sinaptica e si legano a specifici recettori posti sulla membrana del neurone successivo.
Il legame tra neurotrasmettitore e recettore produce alterazioni a livello della membrana plasmatica del neurone, consentendo la propagazione dell'impulso.

Questa immagine di Encarta  spiega in modo semplice e chiaro il funzionamento di una sinapsi.


Direi che ora abbiamo tutte le informazioni necessarie per rispondere alla domanda di oggi.

Quale/i delle seguenti affermazioni è/sono corretta/e riguardo ai nodi di Ranvier? 
 1) Permettono la conduzione saltatoria 
 2) Corrispondono a interruzioni della guaina mielinica 
 3) Sono sede del passaggio degli ioni Na+ attraverso la membrana cellulare durante la depolarizzazione 

A) Tutte 
 B) Solo 1 e 2 
C) Solo 2 e 3 
D) Solo 1 
E) Nessuna 

La risposta corretta naturalmente è la A).

Post precedenti con i quesiti di biologia del test d'ingresso alla facoltà di medicina:
Non mi resta che darvi appuntamento al prossimo post e alla quarta domanda!
Tania Tanfoglio

4 commenti:

  1. Ciao Tania :D questo post, come gli altri d'altronde, è fatto benissimo :)!, Se ci fossero più professori come te in Italia sarebbe tutto più appassionante :)!
    Tanti Saluti Domenico :)!

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  2. ciao, una domanda, nel grafico dell'impulso nervoso nella fase in cui scende c'è scritto: "esce potassio: tutti i canali K+ sono aperti" . ma se canali K+ sono aperti, non dovrebbe entrare K+? =) Comunque un gran bel Post.

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    Risposte
    1. Grazie! Il disegno è giusto: in quella fase i canali del potassio si aprono ed il potassio esce. Guarda il video in inglese, quello appena prima dell'immagine. Non so come te la cavi con l'inglese, comunque osserva le immagini: quando i canali del sodio si chiudono, si aprono quelli del potassio ed il potassio esce. Questo movimento di ioni è dovuto ai canali voltaggio dipendenti, non alla pompa sodio / potassio (in quel caso, avresti ragione: il potassio entra!).
      Ciao,
      Tania

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