Biomedical Engineering - Biologia e Fisiologia

Esercitazione 3 con soluzioni

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Corso di Biologia e Fisiologia Docente: Prof. Antonio Malgaroli Docente: A.Malgaroli PROBLEM SET set n. 3 (da svolgere per la prossima lezione) 1. L’assone gigante di calamaro è un cilindro di 500 µm di diametro. La membrana ha una capacità di 1 µF /cm2. Se la membrana ha un potenziale di -50 mV, quale è la carica capacitiva all’interno dell’assone (in C /cm2)? Qual è la concentrazione di cariche capacitive dentro l’assone (in 1/cm3)? Se assumessimo che la membrana sia un condensatore con due piastre piatte e parallele con una costante dielettrica di 3, quale sarebbe lo spessore di membrana? 2. Un segmento di un assone gigante di calamaro con un volume di 2.5 x 10-2 cm3 ha una concentrazione di Na+ al suo interno di 50 mM. Se viene attivato e produce un potenziale d’azione e questo determina un influsso di 4 x 10-12 moli di Na+ al suo interno, di quanto cambierà in termini assoluti e in percentuale il numero di ioni di Na+ contenuti all’interno dell’assone? (L’obiettivo dell’esercizio è quello di comprendere che un singolo potenziale d’azione non modifica significativamente la concentrazione di ioni Na+ all’interno della fibra) Corso di Biologia e Fisiologia Docente: Prof. Antonio Malgaroli Docente: A.Malgaroli 3. Una cellula a 30 C presenta le seguenti conduttanze: GK = 1 nS; GNa = 0.05 nS; GCl = 0.2 nS; Gcalcio = 0.005 nS. Per le seguenti condizioni ioniche: [K]in = 150 mM [K]out = 2 mM [Na]in = 250 mM [Na]out = 11 mM [Cl]in = 20 mM [Cl]out = 10 mM [Ca]in = 50 nM [Ca]out = 1 mM calcolare per ogni specie ionica: 1) il potenziale di equilibrio elettrochimico; 2) se gli ioni tenderanno a entrare od uscire dalla cellula; Risposta: Usare le conduttanze per calcolare il potenziale di riposo Vm con la legge delle conduttanze e i relativi gradienti ionici, e poi per ogni one sulla base della Driving Force calcolare se questa è – (correnti inward) o + (correnti outward). NB la domanda è relativa al fatto che gli ioni escano od entrino dalla cellula e questo non equivale al fatto che le correnti siano inward o outward visto che abbiamo elencati cationi e anioni.