Concetti Chiave
- Le membrane cellulari non hanno canali aperti per il sodio, ma utilizzano pompe sodio-potassio per spostare ioni potassio all'interno e sodio all'esterno.
- Il lavoro della pompa sodio-potassio crea un gradiente di concentrazione che genera il potenziale di membrana tramite diffusione.
- Le cellule mantengono un'alta concentrazione di K+ nel citosol grazie al trasferimento di Na+ verso l'esterno da parte della pompa Na+-K+.
- Il pompaggio di K+ all'interno della cellula richiede energia, poiché la membrana cellulare è negativa sul lato interno.
- La membrana agisce come un condensatore, mantenendo le cariche opposte separate sui versanti esterno e interno a causa dell'attrazione elettrica.
Indice
Il ruolo del sodio nelle cellule
Il sodio sostanzialmente non partecipa all'equilibrio perché le membrane cellulari non sono dotate di canali costitutivamente aperti per il sodio, sono però presente pompe sodio potassio che spostano internamente ioni potassio e rilasciano fuori ioni sodio.
Funzionamento della pompa sodio-potassio
Il lavoro costante della pompa sodio-potassio, garantisce la presenza del gradiente di concentrazione, il suo compito principale è creare le differenze nelle concentrazioni ioniche che, a loro volta, generano il potenziale di membrana mediante la diffusione. Quindi le cellule sono in grado di mantenere un’alta concentrazione di K+ nel citosol, in quanto questo ione viene trasferito all’interno della cellula contemporaneamente al trasferimento di Na+ verso l’esterno ad opera della pompa Na+ - K+. Poiché la membrana cellulare è negativa sul suo versante interno, il pompaggio di K+ all’interno della cellula richiede un dispendio energetico. Il gradiente viene comunque mantenuto in quanto Na+ viene portato all’esterno in quantità più elevata rispetto al contemporaneo trasporto di K+ nell’ambiente interno (il rapporto è di 3:2). Questa maggior uscita di cariche positive determina una riduzione degli ioni positivi all’interno della membrana che determina la presenza del potenziale di membrana a riposo.
Mantenimento del potenziale di membrana
È importante sottolineare che le cariche positive e negative in eccesso formano, come già sottolineato precedentemente, un singolo strato di ioni separati sui versanti esterno e interno della membrana. A causa dell’attrazione elettrica tra cariche di segno opposto, gli ioni in eccesso vengono mantenuti su un versante della membrana in quanto il bilayer fosfolipidico non consente il libero passaggio, quindi la membrana funziona come un condensatore, le cariche si attirano tra di loro come farebbero dentro ad un condensatore. (un condensatore è formato da due piastre vicine tra di loro ma fra cui è interposto un isolante)
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del sodio nelle cellule?
- Come funziona la pompa sodio-potassio?
- Come viene mantenuto il potenziale di membrana?
Il sodio non partecipa direttamente all'equilibrio cellulare poiché le membrane cellulari non hanno canali aperti per il sodio, ma le pompe sodio-potassio spostano ioni sodio fuori e ioni potassio dentro la cellula.
La pompa sodio-potassio mantiene il gradiente di concentrazione spostando Na+ fuori e K+ dentro la cellula, creando differenze ioniche che generano il potenziale di membrana. Il rapporto di trasporto è di 3 Na+ per 2 K+.
Il potenziale di membrana è mantenuto grazie all'attrazione elettrica tra cariche opposte, con un singolo strato di ioni separati sui lati della membrana, che funziona come un condensatore impedendo il libero passaggio degli ioni.
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