1. 5° incontro. La Fisiologia cellulare e molecolare:
selezione clonale; contrazione muscolare; azione degli
ormoni; potenziali di membrana
ASPETTI DI FISIOLOGIA
(molecolare e cellulare...)

2. Il sistema immunitario
• selezione
• riconoscimento
• specificità
• mobilità
• memoria

4. 1. Come possono gli anticorpi riconoscere gli
antigeni con tanta specificità?

5. > esistenza di una qualche for ma di
complementarietà

6. 2. Come possono gli anticorpi produrre gli antigeni
con tanta variabilità?

7. 1° hp > teoria dello stampo antigenico

8. ... ma anche gli anticorpi vengono sintetizzati su
stampo di mRNA!

9. 2° hp > teoria della selezione clonale

10. Il sistema immunitario è un mosaico di cloni di
linfociti tutti diversi tra loro e ognuno capace di
produrre un solo tipo di anticorpo, in grado di
legare un solo tipo di antigene

11. Gli Ab sono espressi sulla membrana dei linfociti, le
cellule produttrici, in modo da agire come
recettori per il rispettivo Ag

12. La cellula ‘testimone’ del legame Ag-Ab viene poi
indotta a dividersi e a generare un clone di cellule
esprimenti l’Ab

15. E’ l’Ag a selezionare ed avviare l’attivazione del
linfocita che produrrà l’Ab contro di esso

16. Tolleranza immunologica:
self e non-self

17. • Organi linfopoietici primari: fegato (fase fetale),
timo (fase infantile), midollo osseo (fase adulta)
• Organi linfopoietici secondari: milza, linfonodi

18. I linfociti migrano dagli organi linfopoietici primari a
quelli secondari dopo essere stati selezionati e
attivati

19. Cellula staminale pluripotente

20. Via linfoide e via mieloide

21. Via linfoide
• linfociti B
• linfociti T
• cellule NK

22. Via mieloide
• monociti
• macrofagi
• granulociti
• piastrine
• globuli rossi

23. Selezione clonale
• creazione di un repertorio immunologico
• incontro con l’antigene
• attivazione: induzione a dividersi e a differenziarsi

24. Incontro con l’antigene
• negli organi linfopoietici primari
si lega al suo recettore specifico (BCR), presente su un
• l’Ag
solo linfocita B > selezione

25. Attivazione
• di solito necessita della cooperazione tra linfociti B e T
• il linfocita B attivato passa negli organi linfopoietici secondari
• trasformazione in un clone di plasmacellule
• ilclone produce grandi quantità della forma solubile del
recettore che ha legato l’Ag

26. Cosa sono gli anticorpi?!
• Ig esistenti sia in forma di membrana che in forma solubile
• la forma di membrana è quella del linfocita B prima
dell’attivazione
• la forma solubile è quella prodotta dalla plasmacellula dopo
l’attivazione

27. I linfociti B legano gli Ab mediante le due forme di
Ig, mentre i linfociti T legano gli Ag solo se essi
sono associati a proteine della membrana di una
cellula che li abbia precedentemente inglobati

28. Antigen Presenting Cells
• scindono l’Ag in tanti piccoli peptidi
• li associano all’MHC (Major Histocompatibility Complex)
•i linfociti T riconoscono gli Ag solo se essi sono legati all’MHC

31. Dopo che l’Ag si è legato al BCR, esso viene
endocitato, scisso ed associato all’MHC-II. Quindi
viene ricondotto in superficie e può essere quindi
riconosciuto dai Th

33. I linfociti T helpers secernono citochine (interferone,
interleuchina) che attivano il linfocita B che ha
legato l’Ag.

34. La cooperazione dei linfociti T non è necessaria in
tutti i casi di risposta immunitaria (v. Ag polimerici)

35. Generazione del repertorio immunologico, cioè
della diversità immunologica
• dove?
• come?

36. • teoria della linea germinale > tutti i geni presenti
in una cellula somatica sono copie di geni presenti
nello zigote e quindi derivano dalla linea germinale
>> la diversità immunologica sarebbe genetica,
cioè si genererebbe durante l’evoluzione
della linea somatica > i geni delle cellule
• teoria
somatiche possono essere modificati per
mutazione >> la diversità immunologica si
genererebbe durante la vita dell’individuo

37. Numero dei geni codificanti per le catene H e L
delle Ig: 1500
Numero dei potenziali Ab: 10 8

38. Come si può generare una così elevata diversità
con un numero tanto limitato di geni???!

39. Riarrangiamento o ricombinazione somatica:
i geni per le Ig sono traslocati durante la linea
somatica

41. Esclusione allelica

42. Ipermutazione somatica

44. Motilità cellulare
• contrazione muscolare
• movimento dei flagelli
• movimento mediato da microtubuli

45. Legame dell’ATP alle proteine genera una
transizione conformazionale che determina
movimento

46. Sarcomero

47. Miosina
• testa e coda
• nella testa: sito ATPasico e sito di legame per l’actina

48. Actina
• complesso tra più proteine
• ruolo dello ione calcio

49. Il regolatore fisiologico della contrazione
muscolare scheletrica è lo ione calcio
• quando l’impulso nervoso raggiunge la placca motrice, il calcio
viene liberato dalle vescicole del reticolo sarcoplasmatico
• il complesso della troponina lega il calcio e modifica la
conformazione della tropomiosina, localizzata vicino ai siti di
attacco delle teste della miosina
• viene consentito il legame delle teste della miosina ai siti
specifici presenti sull’actina

50. I miofilamenti non si accorciano, ma slittano gli uni sugli altri

54. Il regolatore fisiologico della contrazione
muscolare liscia è il grado di fosforilazione
• la fosforilazione delle teste di miosina provoca la contrazione
• ladefosforilazione è un processo lento: la contrazione liscia
dura di più di quella striata
• modulazione ad opera dell’adrenalina (miorilassante delle
cellule che contengono recettori beta-adrenergici)

55. La creatinafosfato è la riserva di gruppi fosforici nel
muscolo striato:
il livello di ATP non diminuisce finché non viene
consumata tutta la creatinafosfato

56. Trasporto di membrana
• garantito dall’esistenza di gradienti ionici dovuti alla permeabilità
selettiva delle membrane biologiche
• responsabile dell’eccitabilità di nervi e muscoli
• responsabile del trasporto attivo di sostanze

57. Trasporti attivi e passivi

58. La Na+- K+ ATPasi: effettua un antiporto

61. La condizione fisiologica di tutte le cellule animali
• gradiente elettrochimico a livello della membrana plasmatica
• nel citoplasma elevata concentrazione di K+ e bassa
concentrazione di Na+
• l’energia spesa per mantenere un simile gradiente è notevole
• gli inibitori della Na+-K+ ATPasi fanno aumentare il livello di
calcio in cellula >> aumento contrazione cardiaca [es. digitale]

62. Il meccanismo d’azione dei
cardiotonici

63. Le funzioni derivanti dal gradiente
• gradiente generato principalmente dal sodio
• molti processi di trasporto (cotrasporto) non sono accoppiati
all’idrolisi di ATP ma al flusso di uno ione lungo il suo gradiente
elettrochimico
• trasporto di glucosio è un simporto
• eliminazione di calcio dal citoplasma è un antiporto
• neibatteri i sistemi di trasporto sono invece trascinati da
gradienti protonici

65. Il caso degli antibiotici di trasporto

66. Gli ormoni

67. • piccole molecole derivate da amminoacidi
(adrenalina, glucagone, tiroxina)
• polipeptidi o proteine (ossitocina, insulina, fattori di
crescita cellulari)
• steroidi (estrogeni), derivati dal colesterolo

68. Meccanismo di comunicazione cellulare basato su
una trasduzione del segnale

69. Differenti meccanismi di trasduzione
• cascata dell’adenilato ciclasi
• cascata del fosfatidilinositolo
dell’attività chinasica (= di fosforilazione del
• stimolazione
substrato) dei recettori
• stimolazione della trascrizione di specifici geni bersaglio
(steroidi)

70. Il cAMP: un secondo messaggero per gli ormoni
proteici

71. Il meccanismo d’azione degli ormoni steroidi

72. • l’ormone si lega al recettore
• il complesso ormone-recettore attiva una
particolare proteina di membrana: la proteina G
• la proteina G attiva l’adenilato ciclasi
• l’adenilato ciclasi produce cAMP
• il cAMP attiva l’attività di molte proteine chinasi
• la fosforilazione dei substrati li porta ad una forma
attiva

74. Il potenziale di membrana

75. In condizioni di riposo, la membrana di un assone
presenta una ddp pari a -60 mV (valore molto vicino al
potenziale di equilibrio del K+)

76. Un impulso nervoso è un’onda di polarizzazione
che si propaga lungo la membrana dell’assone

77. Questo potenziale d’azione è generato da
variazioni transitorie della permeabilità di
membrana

78. • varia la conduttanza della membrana al sodio, dovuta all’apertura
dei canali del sodio
• valore soglia è -40 mV
• gli ioni Na+ fluiscono in cellula seguendo il loro gradiente
elettrochimico
• l’ingresso del sodio depolarizza ulteriormente la membrana
(feedback positivo)
• in 2 ms si giunge a +30 mV
• l’ingresso di sodio si arresta perché +30 mV è il valore del suo
potenziale elettrochimico di equilibrio....

79. • .... i canali del sodio si chiudono spontaneamente, perché è cessata
la forza termodinamica trainante il loro ingresso
• i canali del potassio iniziano ad aprirsi: gli ioni K+ fluiscono
all’esterno
• il potenziale di membrana torna al valore negativo di -60 mV

80. Soltanto una minima frazione del gradiente Na+/
K+ viene dissipata durante la generazione del
potenziale d’azione (si sposta uno ione su 10 6)

82. La tetrodotossina

83. Le sinapsi

84. • l’impulso nervoso passa da un neurone ad un altro grazie
all’esistenza delle sinapsi
• il potenziale di membrana viene trasdotto in rilascio di molecole
(neurotrasmettitori) nello spazio intersinaptico
• il neurotrasmettitore si lega al recettore specifico presente sulla
membrana del neurone postsinaptico
• il complesso neurotrasmettitore-recettore aumenta la
conduttanza al Na+ e quindi induce la depolarizzazione, grazie
all’azione degli ioni calcio
• un enzima specifico elimina il neurotrasmettitore dallo spazio
intersinaptico

86. Alcuni neurotrasmettitori
• acetilcolina
• adrenalina
• dopamina
• epinefrina
• noradrenalina

87. Due casi particolari: l’inibizione e la competizione

88. L’inibizione da GABA
(acido gamma-amminobutirrico)

89. La competizione da curaro