Il potenziale di membrana

La composizione del liquido intracellulare differisce molto da quella del liquido extracellulare. Le proteine, hanno una concentrazione maggiore nel liquido intracellulare dove si dissociano formando degli anioni. Sempre nel liquido intracellulare troviamo il potassio, che è il principale catione. Al contrario, nel liquido extracellulare il sodio è il principale catione, mentre il cloro è il principale anione.
Mentre le proteine non possono in alcun modo attraversare la membrana cellulare, gli ioni possono farlo per diffusione facilitata o per trasporto attivo. Tuttavia la membrana non è permeabile a tutti gli ioni in egual misura. Infatti la facilità con la quale uno ione riesce ad attraversarla dipende da numero di canali aperti per quello ione. Maggiore è il numero di canali aperti per uno ione e maggiore sarà la conduttanza per quello ione.
In condizioni di riposo i canali del sodio presenti sulla membrana sono in gran parte chiusi, quindi la conduttanza per il sodio è bassa, sono presenti però numerosi canali passivi per il potassio, sempre aperti. Quindi la conduttanza per il potassio è più alta e risulta essere tra le 50 e le 100 volte piu alta di quella del sodio.
I pochi ioni sodio che riescono a passare in favore di gradiente tramite i pochissimi canali aperti vengono subito letteralmente pompati all’esterno della cellula grazie alla pompa sodio potassio atipasi che abbiamo visto nella lezione precedente e che, se vi ricordate, porta 3 ioni sodio all’esterno e 2 ioni potassio all’interno della cellula al costo di una molecola di atp.

L’uscita del potassio per gradiente chimico viene arrestata dal gradiente elettrico. La forte presenza di cariche negative all’interno della cellula, dovuta principalmente alle proteine che non possono attraversare la membrana, e la presenza di cariche positive all’esterno della cellula, frena il potassio dal seguire il suo gradiente chimico. Si crea quindi un EQUILIBRIO ELETTROCHIMICO dettato quindi sia dal gradiente elettrico che da quello di concentrazione che determina una differenza di potenziale elettrico tra i due lati della membrana.

Il versante extracellulare della membrana sarà caricato positivamente mentre il versante eintracellulare sarà caricato negativamente. Questo si chiamerà potenziale di membrana eoscilla tra i -50mV e i -90mV a seconda del tipo di cellula perché ovviamente la composizione del liquido intracellulare differisce leggermente a seconda del tipo cellulare.

Alcune cellule sono però in grado di modificare il loro potenziale di membrana (cioè di “eccitarsi” si dice) e in questo modo riescono a svolgere delle funzioni importantissime per l’organismo. Si tratta dei neuroni e delle cellule muscolari.

00:00 Distribuzione degli ioni tra LIC e LEC
01:46 Gradiente chimico ed elettrico
04:02 Equazione di Nernst
04:57 Potenziale di membrana
06:50 equazione di Goldman