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Concetti Chiave

  • La membrana cellulare è altamente permeabile al K+, permettendo la diffusione verso l'esterno a causa dell'alto contenuto di questo ione all'interno della cellula.
  • La fuoriuscita di ioni K+ crea un ambiente interno negativo rispetto all'esterno, generando uno squilibrio elettrico.
  • Il gradiente di concentrazione del K+ è bilanciato dal potenziale elettrico, portando a un equilibrio ionico.
  • Il potenziale elettrico derivato da questo equilibrio è misurabile e si aggira intorno ai -70 mV.
  • Lo squilibrio elettrico rallenta progressivamente la fuoriuscita di K+, fino ad arrestarla completamente.

Indice

  1. Equilibrio ionico nella cellula
  2. Diffusione e squilibrio elettrico
  3. Bilanciamento delle forze

Equilibrio ionico nella cellula

C’è una sovrabbondanza di ioni Na+ all’esterno della cellula, e allo stesso tempo c’è sovrabbondanza di ioni K+ all’interno della cellula. Visto che all’interno il K+ è abbondante e dato che c’è una larga disponibilità di canali lungo la membrana, cosa deve succedere per forza? È opportuno ricordare che la membrana è estremamente permeabile a K+ e l’alto contenuto di questo ione all’interno della cellula ne provoca la diffusione verso l’esterno attraverso i canali ionici di membrana costitutivamente aperti. Il potassio attraversa i canali perché la tendenza fondamentale dei sistemi è di raggiungere un equilibrio.

Diffusione e squilibrio elettrico

Gli ioni K+ hanno carica positiva e per ogni ione potassio che lascia la cellula rimane al suo interno una carica negativa non bilanciata; pertanto, la diffusione del potassio verso l’esterno determina la negativizzazione dell’ambiente interno rispetto all’esterno. Dunque fuoriuscita di ioni K+, crea un nuovo squilibrio (ricordiamo che l’equilibrio di cariche elettriche è sia all’interno che all’esterno della membrana): bilancia il gradiente di concentrazione ma allo stesso tempo crea uno squilibrio di cariche. L’interno (citosol) sta accumulando cariche negative man mano che il potassio esce, mentre l’esterno diventa positivo.

Bilanciamento delle forze

Questo squilibrio elettrico continua a crescere fino a che la propensione del potassio all’uscita è perfettamente bilanciata dal fatto che questo movimento stia creando un potenziale elettrico. Quando queste due forze si bilanciano, si è raggiunto l’equilibrio per quanto riguarda il potassio. Da questo momento gli ioni K+ potranno essere attratti dentro dal punto di vista elettrico in quanto positivi ma allo stesso tempo trattenuti fuori dal gradiente di concentrazione. Lo squilibrio elettrico rallenta la fuoriuscita di potassio fino ad arrestarla. Quando il potassio si ferma, mettendo degli elettrodi dentro e fuori dalla cellula, si misura un potenziale che è simile a –70 mV.

Domande da interrogazione

  1. Cosa succede quando il potassio diffonde fuori dalla cellula?
  2. Quando il potassio diffonde fuori dalla cellula, crea uno squilibrio elettrico poiché lascia una carica negativa non bilanciata all'interno, rendendo l'interno della cellula più negativo rispetto all'esterno.

  3. Come si raggiunge l'equilibrio per il potassio nella cellula?
  4. L'equilibrio per il potassio si raggiunge quando la propensione del potassio a uscire è bilanciata dal potenziale elettrico creato, arrestando la fuoriuscita di potassio e stabilendo un potenziale di circa –70 mV.

  5. Qual è l'effetto dello squilibrio elettrico sulla diffusione del potassio?
  6. Lo squilibrio elettrico rallenta la fuoriuscita di potassio fino ad arrestarla, poiché le cariche negative accumulate all'interno attraggono gli ioni K+ positivi, bilanciando il gradiente di concentrazione.

Domande e risposte

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