Potenziale di membrana

Il potenziale di membrana

Il potenziale di membrana è una caratteristica comune a tutte le cellule di tutti gli organismi viventi. È una differenza di potenziale a cavallo della membrana cellulare tra il mezzo intracellulare e l'ambiente esterno. Questa differenza di potenziale, negativa all'interno rispetto all'esterno, varia da pochi millivolt a un centinaio di millivolt e la possiamo trovare definita come potenziale di membrana, come potenziale di membrana a riposo, come potenziale di riposo della membrana.

Il potenziale di membrana ci deve essere necessariamente, è una caratteristica senza la quale non c'è vita nella cellula. C'è un potenziale di membrana perché ci sono differenze di concentrazione di ioni specifici ai due lati della membrana, perché le membrane sono selettivamente permeabili ad alcuni di questi ioni. La differenza di concentrazione è la permeabilità della membrana dipendono da diversi tipi di proteine presenti nella membrana stessa. Avremo dei trasportatori attivi che servono a mantenere i gradienti di concentrazione e ritroveremo in questa funzione di mantenimento e di formazione e presenza del potenziale di membrana i canali ionici.

Ci troviamo in una situazione in cui abbiamo un interno della cellula, uno spazio interstiziale e un ambiente intra ed extracellulare. Il liquido interstiziale e il plasma hanno più o meno caratteristiche molto simili. In tutti i distretti, sia intra che extracellulari, se c'è il mantenimento dell'omeostasi cellulare avremo una pressione osmotica di 300 milliosmoli, che vengono raggiunti con concentrazioni di ioni diverse. Per cui, dentro la cellula e fuori dalla cellula io non ho la stessa situazione, ho però una concentrazione isosmotica e ovviamente anche isotonica, senza rigonfiamenti o raggrinzimenti della cellula stessa.

I 300 milliosmoli sono dovuti principalmente alla presenza, all'interno della cellula, di un'elevata quantità di potassio e una vasta concentrazione di sodio e di calcio. In più ci sono dei fosfati, principalmente delle proteine, che non sono permeabili, quindi sono sostanze che hanno un peso dal punto di vista del numero delle particelle, ma non riescono a fuoriuscire dalla membrana. In più, questa cellula mostra già una pompa sodio potassio che ha la funzione di andare contro gradiente e di portare fuori del sodio e dentro del potassio.

Se invece vado dalla parte del plasma, o del liquido interstiziale, all'esterno della cellula trovo un'elevata concentrazione di sodio e di calcio e una vasta concentrazione di potassio. Anche a livello dell'ambiente extracellulare ho delle proteine che non riescono a passare attraverso la membrana. Le proteine e i fosfati rimbalzano, non passano dalla membrana, invece gli ioni possono passare, però a quanto sembra non c'è un equilibrio di concentrazione di ioni. Ci sarà quindi un qualcosa che porta questa situazione. Per arrivare a questo potenziale di membrana vengono attivati tutti i meccanismi passivi e attivi che abbiamo visto per i trasporti. C'è dunque un disequilibrio chimico ed elettrico, ma un equilibrio dal punto di vista osmotico.

Il calcio pesa sull'osmolarità soltanto se è nel citoplasma o nell'ambiente esterno, non se si trova all'interno del reticolo endoplasmatico. 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).