Potenziale di membrana

venerdì 18 ottobre 2019

Fisiologia

Potenziale di membrana a riposo

Fenomeno che interessa tutte le cellule, fonte di energia, è legato alle specie

ioniche in soluzione; all’interno e all’esterno della cellula ci sono gli ioni, e

solitamente sono abbastanza bilanciati. Quando misuriamo la differenza di

cariche a cavallo della membrana plasmatica notiamo la separazione di

carica dettata dalla membrana plasmatica, necessario per generare

potenziale. Usiamo gli elettrodi (fili sottili di argento inseriti in capillare di

vetro) per misurare la variazione di cariche. Immergiamo gli elettrodi nella

soluzione e leggiamo sul voltmetro la carica (che si registra in millivolt.)

Quando oltrepassiamo la membrana notiamo differenza di carica, c’è quindi

una separazione di cariche, che prende il nome di POTENZIALE DI

MEMBRANA A RIPOSO. Tutte le cariche presentano un potenziale a riposo

compreso tra -40 e -90 mV con il citoplasma negativo rispetto all’ambiente

extracellulare.

Questo potenziale è dettato dalle specie ioniche presenti soggette a 2 forze:

chimica

1. (data dal gradiente);

elettrica.

2.

Da cosa dipende il potenziale?

1. Diversa concentrazione di ioni a cavallo della stessa membrana;

(disequilibriio chimico ed equilibrio elettrico)

2. La membrana sia selettiva e permeabile ad alcuni ioni; (SOLO IONE K+

POTASSIO) man mano che il potassio esce dalla cellula sposterà uno ione

ma anche una carica, si verrà a creare quindi una carica positiva verso

l’esterno e abbiamo una separazione di carica a cavallo della membrana

plasmatica con segno positivo a livello extracellulare; nel tempo a cavallo

della membrana si genera POTENZIALE DI DIFFUSIONE (in questo caso

del potassio) e ci aspettiamo che ipotassi si accumuli finché il campo

elettrico positivo tende a spingere il potassio verso l’interno e man mano

si sposta creta un campo elettrico che tende a ostacolare l’uscita del

potassio della cellula, avviene mio finche non si raggiunga una situazione

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di EQUILIBRIO ELETTROCHIMICO che permane a meno che non si

intervenga dall’esterno.

Con la legge di Nernst calcolo il potenziale di equilibrio:

AE= RT/zF x ln ([C]out/ [C]in)

Se la membrana fosse permeabile solo allo ione potassio il potenziale di

membrana dipenderebbe solo dallo ione potassio, sarebbe pero un sistema

che ha già raggiunto l’equilibrio perché la velocità con cui si muovono gli ioni

al di fuori della cellula eguaglia la velocità con cui si muovono all’interno

secondo il gradiente elettrico, il sistema ha quindi raggiunto l’equilibrio

potenziale di diffusione,

elettrochimico. Il potenziale di membrana è un

infatti i movimenti di sodio e potassio sono controbilanciati dalla pompa

sodio potassio ATPasi così che i gradienti di concentrazione dei due ioni

STATO

rimangano costanti così come il potenziale di riposo allo

STAZIONARIO. Il potenziale di membrana è un potenziale di diffusione allo

stato stazionario descritto dall’equazione di Goldman, Hodgkin e Kats, che

dipende dagli ioni sodio potassio e calcio.

DIFFERENZE TRA IL POTENZIALE DI EQUILIBRIO E IL POTENZIALE DI

DIFFUSIONE A CONFRONTO:

POTENZIALE D’EQUILIBRIO:

-le specie ioniche diffusibili sono all’equilibrio elettrochimico (vale l’equazione di

Nernst);

-il potenziale di membrana coincide con il potenziale d’equilibrio di ciascuna specie

ionica diffusibile (Vm=Ei);

-il potenziale di equilibrio si mantiene indefinitamente.

POTENZIALE DI DIFFUSIONE:

-le specie ioniche diffusibili NON sono all’equilibrio elettrochimico, non vale quindi

l’equazione di Nernst ma vale l’equazione di GHK;

-il potenziale di membrana NON coincide con il potenziale di equilibrio di alcuna

delle specie ioniche diffusibili (Vm≠ Ei);

-il potenziale di diffusione non si mantiene indefinitamente.

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Tutte le cellule posseggono un potenziale di membrana a riposo, questo è soggetto

a variazioni nel momento in cui varia la concentrazione di uno ione piuttosto che se

varia la permeabilità di membrana ad uno ione. Quando varia la concentrazione di

uno ione, la sua permeabilità varia il numero dei canali ionici e la loro attivazione. La

permeabilità di membrana è controllata inoltre dai canali ionici, alla base dei quali, vi

è la conduttanza che non è altro che la facilità con cui gli ioni passano attraverso un

canale e questa varia al variare dello stato di apertura/chiusura del canale, quindi

con la su attivazione abbiamo la conseguente apertura del canale.

Distinguiamo diversi tipi di canali:

1. Canali a cancello—> questo tipo di canale è normalmente chiuso e si apre in

seguito a segnali di tipo elettrico, chimico, meccanico o termico.

2. Canali regolati da ligandi chimici

3. Canali a voltaggio dipendenti

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