Membrana plasmatica - Comportamento elettrico

Comportamento dei canali ionici

Una volta chiarito in che modo si comportano i canali ionici, passiamo a descrivere il modo in cui i flussi di ioni che passano attraverso i canali cambiano la differenza di potenziale ai lati della membrana plasmatica, e sono quindi in grado di generare i fenomeni eccitabili, compreso il AP.

Analogie elettriche della membrana

A questo riguardo un grosso aiuto è stato dato dalla scoperta che la membrana plasmatica presenta un comportamento elettrico riconducibile a quello ben noto di alcuni circuiti elettrici. Utilizzando le leggi che descrivono il comportamento di questi circuiti, è quindi possibile capire il comportamento elettrico delle membrane biologiche.

Analogie tra un doppio strato lipidico ed un condensatore

Struttura e funzione del doppio strato

La membrana plasmatica è per lo più costituita da un doppio strato di fosfolipidi, ciascuno dei quali presenta delle code idrocarburiche rivolte verso l’interno della membrana, e delle teste polari posizionate sulla sua superficie.

A causa della presenza delle code idrocarburiche la membrana plasmatica non permette l’attraversamento degli ioni da una parte all’altra. In altri termini questa struttura rappresenta, da un punto di vista elettrico, un potente isolante, che impedisce il passaggio di correnti ioniche. Ai lati della membrana plasmatica sono invece presenti le soluzioni elettrolitiche, le quali sono invece, da un punto di vista elettrico, dei buoni conduttori. In definitiva questo sistema è costituito da due conduttori separati da un isolante, un dispositivo noto nel campo dei circuiti elettrici con il nome di condensatore, e schematizzato nel seguente modo:

Una proprietà che caratterizza i condensatori è la loro capacità di accumulare cariche elettriche se li si sottopone ad una differenza di potenziale. Il rapporto tra la carica elettrica accumulata e la differenza di potenziale applicata è una costante, nota con il nome di capacità elettrica C.

La capacità elettrica di un condensatore dipende dalla sua superficie, ovvero dalla superficie dei due conduttori separati dall’isolante. Per questa ragione, piuttosto che specificare la capacità elettrica, spesso si caratterizza un condensatore dando la sua capacità specifica, ovvero il rapporto tra C e l’area del condensatore stesso. Le membrane biologiche possiedono una capacità specifica di circa 1 µF/cm².