Concetti Chiave
- I flussi ionici sono regolati dalla permeabilità della membrana, attraversata da proteine canale che permettono il passaggio di ioni come sodio e potassio.
- Alcuni canali ionici funzionano passivamente, regolati dal potenziale di membrana che influenza la loro apertura e chiusura.
- In condizioni di riposo, la membrana ha una bassa permeabilità al sodio, mentre quella al potassio è relativamente più alta.
- L'impulso nervoso provoca l'apertura dei canali del sodio, portando a una rapida inversione di polarità della membrana e al potenziale d'azione.
- La pompa sodio-potassio mantiene il potenziale di riposo accoppiando il trasporto attivo di ioni sodio e potassio.
Indice
Regolazione dei flussi ionici
I flussi degli ioni sono regolati dalla permeabilità della membrana, che è la sua capacità di lasciarsi attraversare da una certa sostanza: il doppio strato fosfolipidico, infatti, è attraversato da proteine integrali di membrana (proteine canale)che consentono il passaggio di piccoli ioni come il sodio e il potassio.
Funzionamento dei canali ionici
Alcuni di questi canali funzionano in modo passivo, non richiedono cioè energia (diffusione facilitata), e sono a controllo di potenziale, ossia la loro apertura o chiusura è regolata proprio dal potenziale di membrana, che determina particolari variazioni nella forma delle proteine che li costituiscono.
Impulso nervoso e potenziale d'azione
In condizioni di riposo la permeabilità della membrana al sodio è piccolissima (i suoi canali sono praticamente chiusi), mentre quella al potassio, pur essendo bassa, è molto maggiore rispetto al sodio(i canali del potassio sono debolmente aperti).Quando la membrana è attraversata da un impulso nervoso, dapprima si aprono i canali del sodio (che per tale motivo sono detti rapidi)dello ione sodio, spinto all'interno sia dalla forza chimica sia da quell'elettrica, che entra rapidamente invertendo la polarità della membrana: si è formato il potenziale d'azione.
Ripristino delle condizioni elettriche
Dopo un breve istante (circa mezzo millisecondo) i canali del sodio si richiudono e si aprono quelli del potassio (lenti).
La differenza di concentrazione spinge gli ioni potassio verso l'esterno , a causa dell'inversione di polarità, ora carico negativamente, per cui anche la forza elettrica spinge nella stessa direzione.
La fuoriuscita del potassio ripristina le condizioni elettriche iniziali , ripolarizzando la membrana.
Ruolo della pompa sodio-potassio
È sufficiente l'ingresso di soli pochi ioni sodio per depolarizzare la membrana e la fuoriuscita di altrettanti pochi ioni potassio per regolarizzarla .
Le concentrazioni dei due ioni a ogni ciclo subiscono piccolissime variazioni, tendendo a uguagliarsi sui due lati della membrana.
Per evitare ciò, interviene un'altra proteine di membrana, la pompa sodio potassio che, attivamente, accoppia il trasporto di tre ioni sodio verso l'esterno con il trasporto di due ioni potassio verso l'interno e ristabilisce così il potenziale di riposo.
Domande da interrogazione
- Come avviene la regolazione dei flussi degli ioni attraverso la membrana cellulare?
- Cosa succede durante un impulso nervoso in termini di flussi ionici?
- Qual è il ruolo della pompa sodio-potassio nel mantenimento del potenziale di riposo?
La regolazione dei flussi degli ioni avviene tramite la permeabilità della membrana, che è attraversata da proteine canale che consentono il passaggio di ioni come sodio e potassio. Alcuni canali funzionano passivamente e sono regolati dal potenziale di membrana.
Durante un impulso nervoso, i canali del sodio si aprono rapidamente, permettendo l'ingresso di ioni sodio e invertendo la polarità della membrana, formando il potenziale d'azione. Successivamente, i canali del potassio si aprono, permettendo l'uscita di ioni potassio e ripristinando le condizioni elettriche iniziali.
La pompa sodio-potassio mantiene il potenziale di riposo accoppiando il trasporto attivo di tre ioni sodio verso l'esterno con il trasporto di due ioni potassio verso l'interno, evitando che le concentrazioni degli ioni si uguaglino sui due lati della membrana.
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