Potenziale di membrana: fisiologia generale

Potenziale di membrana

In tutte le cellule è possibile misurare una differenza di potenziale a cavallo del plasmalemma. Si utilizza un voltmetro collegato a due elettrodi per misurare la d.d.p.: un elettrodo è di vetro, mentre l’altro è una spira metallica. Entrambi gli elettrodi sono immersi nel bagno (soluzione salina). Inizialmente la d.d.p. è 0, perché la soluzione salina è isopotenziale. Con l’elettrodo di vetro viene penetrata la cellula e la d.d.p. diminuisce (quindi è negativa) arrivando a -70mV. Questo significa che l’interno della cellula risulta essere 70mV in meno della d.d.p. all’esterno della cellula e questo significa che l’interno della cellula presenta un eccesso di cariche negative rispetto all’esterno. Questa d.d.p. è costante nel tempo, quindi il valore che viene letto rimane lo stesso fino alla morte della cellula.

Forze agenti sugli ioni

• Gradiente di concentrazione
• Campo elettrico (gradiente elettrico)

L’energia chimica è l’energia contenuta in un gradiente di concentrazione. L’energia elettrica è l’energia dovuta alle cariche in un campo elettrico.

Genesi di un potenziale di equilibrio

Si ha un recipiente con una membrana all’interno che separa una soluzione di NaCl 100mM da una di KCl 100mM. Si ipotizzi che inizialmente la membrana non sia polarizzata. Si inseriscono due elettrodi: uno nel compartimento con NaCl e uno in quello con KCl. Se questi canali ionici della membrana sono selettivi solo per il potassio, accadrà che il potassio supererà la membrana, andando dall’altra parte, seguendo il suo gradiente di concentrazione. Nel momento in cui succede questo, la membrana si polarizza, perché nel compartimento di sinistra ci sono due cariche positive e una negativa, mentre nel compartimento di destra c’è solo una carica negativa. Il voltmetro monitora il fatto che si viene a creare questa d.d.p. Da una parte c’è il gradiente chimico che porta il potassio a sinistra dove è meno concentrato, ma il gradiente elettrico che si viene a formare dopo quello chimico, prova a sospingere il potassio da dove è partito. In questo caso il potassio si muove dove c’è il gradiente più forte: se è più forte quello chimico andrà a sinistra, mentre se sono uguali sta fermo. Ovviamente la velocità di movimento del potassio verrà frenata leggermente. Se il gradiente chimico e il gradiente elettrico sono uguali, il potassio non ha nessuna tendenza a muoversi in nessuna direzione, perché è in equilibrio.