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Potenziale di membrana

Questo è un file con appunti completi ed esaustivi sulla potenziale di membrana . All'università prendo appunti con il pc e sono molto veloce, quindi garantisco sulla loro completezza. Appunti basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. Bagni.

Esame di Fisiologia docente Prof. M. Bagni

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Tutte le cellule viventi sono capaci di mantenere questo potenziale di membrana,

nonostante questa diversità di composizione della cellula e di ioni all'interno della

cellula.

Dunque questa situazione di disequilibrio di cariche elettriche porta alla generazione

di un potenziale elettrico che può avere valori negativi. Per convenzione, il potenziale

di membrana è indicato con la lettera V e a pedice m=V con a pedice I (potenziale

interno)-il valore del potenziale esterno. Risulterà dunque di segno negativo.

Il potenziale può essere indicato, oltre che con la V maiuscola, con la E maiuscola. Il

potenziale di membrana è dunque la differenza di potenziale tra interno e esterno.

Per misurare il potenziale di membrana ci sono strumenti appositi, che possono essere

inseriti nella cellula senza danneggiarla. Il numero appare su uno schermo di

computer, per cui abbiamo la possibilità di misurare la differenza di potenziale tra

interno e esterno. Vedremo queste variazioni di potenziale come delle linee che

salgono o diminuiscono, e quindi parleremo delle differenze del valore di potenziale

stesso. Si fanno questi studi e si calcolano questi valori proprio perchè se non c'è un

corretto potenziale di membrana, come abbiamo detto, la cellula non può svolgere le

sue funzioni.

Per arrivare alla definizione di potenziale di membrana dobbiamo prima parlare di un

altro potenziale, il potenziale di equilibrio per uno ione.

Per parlare del potenziale di equilibrio si parte da una situazione che dovrebbe essere

più semplice possibile. Il potenziale di equilibrio per uno ione è la differenza di

potenziale che bilancia esattamente la tendenza dello ione a diffondere secondo il suo

gradiente di concentrazione. Potrei anche dire che il potenziale di equilibrio per uno

ione è quel valore del potenziale di membrana per cui il flusso netto dello ione

considerato è=0.

Posso considerare di avere due soluzioni all'interno di uno stesso contenitore, sempre

separato da una membrana selettivamente permeabile a un solo ione. In questo caso

ho due soluzioni di diversa concentrazione. La membrana è permeabile soltanto al

sodio. Una volta messo in acqua il sodio si dissocia, per cui ho il sodio positivo e la

carica negativa. Dunque, se ho queste due concentrazioni di sodio, di cui nella parte 1

la concentrazione è molto maggiore rispetto alla parte 2, il sodio per diffusione tende

ad andare secondo il suo gradiente di concentrazione; ma quando il sodio comincia a

spostarsi per il suo gradiente di concentrazione è una molecola carica, quindi tutte le

volte che il sodio passa dal contenitore 1 al contenitore 2 è come se si accumulasse

una carica negativa dalla parte 1 e aumentassero le cariche positive dalla parte 2.

Questo comporta che dal punto di vista della concentrazione il sodio tenderebbe a

passare, ma abbiamo un'opposizione di tipo elettrico, per cui tende ad essere

eliminato. Ho dunque raggiunto un flusso netto per il sodio=0, ma se considero le due

concentrazioni, esse sono sempre diverse, una è sempre maggiore e l'altra è sempre

minore. In questo potenziale di equilibrio non ho dunque raggiunto l'equilibrio chimico,

ma solo un flusso netto=0.

Se invece ho una cellula permeabile soltanto al potassio, per cui all'esterno ho un'altra

concentrazione sodio-cloro e all'interno una concentrazione legata agli ioni proteici,

all'inizio ho un equilibrio elettrico, quindi non misuro nessun potenziale, ho soltanto

una forza chimica perché le cariche positive e negative sono in equilibrio sia dentro sia

fuori; nel momento in cui il potassio comincia a uscire, è come se una carica negativa

si accumulasse all'interno e una carica positiva si accumulasse all'esterno. Si arriva al

flusso=0 perché la forza elettrica e la forza chimica si compensano. Ho raggiunto

questo equilibrio con un valore di potenziale uguale circa a -90/-100 Millivolt.

Stesso discorso vale se io vado a vedere il potassio, che è più concentrato all'esterno,

mentre all'interno non c'è. Il sodio comincia ad entrare, accumula cariche negative

all'interno, ma anche in questo caso poi si arriverà ad un equilibrio, perché la spinta a

entrare è ostacolata dalle cariche elettriche che non sono più in equilibrio, e si arriva

ad avere un potenziale di equilibrio per lo ione che è positivo all'interno rispetto

all'esterno.

Per questo, il potenziale di equilibrio per uno ione dipende dalle concentrazioni degli

ioni ai lati della membrana, quindi per alcuni ioni sarà negativo, per altri sarà positivo.

Il numero di ioni che si deve spostare per generare il potenziale elettrico per esempio

del potassio è di 10 alla -12 ioni potassio. Sono dunque spostamenti di ioni che non

modificano le concentrazioni.

Per ogni ione posso andare a trovare il potenziale di equilibrio nelle diverse cellule.

Tutti gli ioni hanno un potenziale di equilibrio. I quattro ioni che si trovano di più sono

sodio, potassio, calcio e cloro. A seconda delle concentrazioni, e quindi dello

spostamento degli ioni dall'interno all'esterno o dall'esterno all'interno, potremmo

avere dei valori di potenziali di equilibrio che per i singoli ioni potrebbero essere

positivi o negativi.

Questi studi sono stati fatti all'inizio del 900 e storicamente i preparati sperimentali

sono stati i muscoli scheletrici e le cellule nervose di animali semplici, come il famoso

assone gigante di calamaro.

Lo studioso Nernst creò un'equazione in cui riusciva a trovare il potenziale di equilibrio

per ciascuno ione che gli interessava. Per applicare questa equazione gli bastava

soltanto conoscere la concentrazione interna ed esterna di questo ione. Facendo

riferimento al potenziale di equilibrio del potassio, che è quello più studiato,

l'equazione è la seguente:

Potenziale di equilibrio del potassio=r per t fratto z per f per logaritmo naturale del

rapporto tra concentrazione esterna del potassio e concentrazione interna del potassio

Spiegazione dei segni: il potenziale di equilibrio del potassio è uguale alla Costante dei

gas per la temperatura in gradi Kelvin fratto la valenza, o carica ionica, per la costante

di Faraday moltiplicato per il logaritmo naturale della concentrazione esterna del

potassio sulla concentrazione interna del potassio.

Per il primo rapporto, costante dei gas per la temperatura fratto la valenza per la

costante di Faraday, mi basta sapere la valenza del potassio, che è 1.


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kekkodis

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7 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Fisiologia
Corso di laurea: Corso di laurea in fisioterapia (EMPOLI, FIRENZE, PISTOIA)
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher kekkodis di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Bagni Maria Angela.

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