Potenziale di membrana

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 due forze:

• Chimica (data dal gradiente);
• Elettrica.

Da cosa dipende il potenziale?

• Diversa concentrazione di ioni a cavallo della stessa membrana (disequilibrio chimico ed equilibrio elettrico).
• 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 il potassio si accumuli finché il campo elettrico positivo tende a spingere il potassio verso l'interno e man mano si sposta, creando un campo elettrico che tende a ostacolare l'uscita del potassio dalla cellula. Avviene ciò finché non si raggiunge una situazione 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 × ln ([C]_out/ [C]_in)

Se la membrana fosse permeabile solo allo ione potassio, il potenziale di membrana dipenderebbe solo dallo ione potassio, sarebbe però 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.