Concetti Chiave
- Il potenziale d'azione si basa sulle differenze di concentrazione di ioni potassio e sodio all'interno e all'esterno dell'assone.
- In condizioni di riposo, gli ioni sodio sono spinti verso l'interno per le forze chimiche ed elettriche, mentre gli ioni potassio sono trattenuti all'interno dalla forza elettrica e spinti verso l'esterno dalla forza chimica.
- La concentrazione di potassio è alta all'interno dell'assone, mentre quella di sodio è alta all'esterno, creando un ambiente di potenziale di riposo negativo all'interno.
- Le forze elettriche e chimiche agiscono in direzioni opposte per sodio e potassio, influenzando il loro movimento attraverso la membrana cellulare.
- Il bilanciamento delle forze di attrazione e repulsione è fondamentale per l'inizio e la propagazione del potenziale d'azione nel neurone.
Il potenziale d'azione e gli ioni
Il meccanismo che genera il potenziale d'azione è collegato alle differenze di concentrazione di alcuni ioni presenti sui due lati della membrana.
Normalmente all'interno dell'assone si registra un'elevata concentrazione di ioni potassio,mentre all'esterno vi è un'elevata concentrazione degli ioni sodio.
In condizione di potenziale di riposo gli ioni sodio determinano una carica positiva all'esterno, mentre l'interno risulta negativo a causa di anioni organici, che essendo di dimensioni maggiori non sono in grado di attraversare la membrana.Prima di descrivere nei dettagli il meccanismo del potenziale d'azione, è opportuno rendersi conto delle forze che determinano il flusso di uno ione.
Su uno ione possono agire due tipi di forze:una di tipo chimico, dovuta alla differenza di concentrazione sui due lati della membrana, che segue la legge della diffusione e lo sospinge in direzione della regione a minore concentrazione, e una forza elettrica, rivolta verso la religione carica di segno opposto a quello dello ione.In condizioni di riposo entrambe le forze spingono lo ione sodio verso l'interno, dove la sua concentrazione minore ed è presente un maggior numero di cariche negative.
Per il potassio le due forze agiscono invece in direzione opposta: quella elettrica lo trattiene all'interno, mentre quella chimica lo spinge verso l'esterno.
Quest'ultima, alle concentrazioni di potassio normalmente presenti, prevale leggermente, per questo la forza netta, anche se di piccola entità, è per il potassio rivolta verso l'esterno.
Riassumendo, in condizioni di riposo, vi è una grande forza complessiva che spinge il sodio verso l'interno e una debole forza che spinge il potassio verso l'esterno.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo degli ioni sodio e potassio nel potenziale d'azione?
- Come si comportano le forze chimiche ed elettriche sugli ioni in condizioni di riposo?
- Quali sono le conseguenze delle differenze di concentrazione ionica sulla membrana?
Gli ioni sodio, presenti in alta concentrazione all'esterno dell'assone, tendono a muoversi verso l'interno a causa della forza chimica e della forza elettrica, mentre gli ioni potassio, concentrati all'interno, sono spinti verso l'esterno dalla forza chimica, ma trattenuti dalla forza elettrica. Questo equilibrio è fondamentale per il potenziale d'azione.
In condizioni di riposo, la forza chimica spinge gli ioni sodio verso l'interno e gli ioni potassio verso l'esterno. Tuttavia, la forza elettrica per il sodio è diretta verso l'interno, mentre per il potassio è diretta verso l'interno, creando un equilibrio che mantiene il potenziale di riposo.
Le differenze di concentrazione di ioni sodio e potassio sui due lati della membrana generano un potenziale di riposo, con una carica positiva all'esterno e negativa all'interno, influenzando il flusso degli ioni e il meccanismo del potenziale d'azione.
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