Concetti Chiave
- I flussi ionici sono regolati dalla permeabilità della membrana, che contiene proteine canale che facilitano il passaggio di sodio e potassio.
- I canali ionici possono funzionare in modo passivo, con l'apertura regolata dal potenziale di membrana, che modifica la forma delle proteine canale.
- Durante un impulso nervoso, i canali del sodio si aprono rapidamente, causando l'ingresso di ioni sodio e l'inversione della polarità della membrana, formando il potenziale d'azione.
- Dopo l'attivazione, i canali del sodio si richiudono e quelli del potassio si aprono, permettendo la ripolarizzazione della membrana attraverso la fuoriuscita di ioni potassio.
- La pompa sodio-potassio ristabilisce il potenziale di riposo trasportando attivamente tre ioni sodio all'esterno e due ioni potassio all'interno della cellula.
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.
Che cos'è l'impulso nervoso e il 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
- Qual è il ruolo della membrana nella regolazione dei flussi ionici?
- Come avviene la generazione del potenziale d'azione durante un impulso nervoso?
- Qual è la funzione della pompa sodio-potassio nel mantenimento del potenziale di riposo?
La membrana regola i flussi ionici attraverso la sua permeabilità, che è influenzata dalle proteine canale che permettono il passaggio di ioni come sodio e potassio, essenziali per il funzionamento cellulare.
Durante un impulso nervoso, i canali del sodio si aprono rapidamente, permettendo agli ioni sodio di entrare nella cellula e invertire la polarità della membrana, creando così il potenziale d'azione.
La pompa sodio-potassio trasporta attivamente tre ioni sodio all'esterno e due ioni potassio all'interno della cellula, ristabilendo il potenziale di riposo e prevenendo l'uguaglianza delle concentrazioni ioniche sui due lati della membrana.
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