Il potenziale di membrana rappresenta la differenza di potenziale, a livello della cellula e, in generale, di qualsiasi sistema che presenta una presenza di cariche positive cationi e negative anioni separati da una membrana semipermeabile, quale la membrana cellulare. Il potenziale di membrana è espresso in mV (milliVolt) e varia da cellula a cellula. 

La genesi del potenziale di membrana, da non confondere con il potenziale di azione, deriva dalla concentrazione degli elettroliti nel liquido intracellulare, formante anche il citoplasma e il liquido extracellulare o liquido interstiziale. Gli elettroliti coinvolti sono tutti anioni e cationi, in maggior presenza, spiccano il calcio, il cloro il sodio e il potassio. La presenza di anioni e cationi è squilibrata poiché, qualsiasi cellula, presenta un lieve eccesso di anioni all'interno e di cationi all'esterno; questa separazione di carica rende possibile la genesi del potenziale di membrana. La forza di attrazione tra cationi e anioni, che sono specie con carica opposta, concentra maggiormente gli ioni sui rispettivi versanti intracellulari ed extracellulari della membrana, per effetto delle forze di attrazione.

Membrana cellulare, potenziale di membrana
Il potenziale di membrana deriva dalla distribuzione di cariche anioniche e cationiche tra i due ambienti (cellulare ed extracellulare), separati dalla membrana cellulare. Ciascuna cellula possiede un potenziale di membrana.

 

Potenziale di membrana del neurone

Il neurone rappresenta un’entità cellulare molta complessa per ciò che riguarda le concentrazioni di specie ioniche, come il sodio, il cloro e il potassio, nei due versanti della membrana. I canali per il potassio, ad esempio, sono contemporaneamente aperti in quantità maggiore rispetto ai canali del sodio per cui, in una situazione iniziale, il potenziale di membrana a riposo, senza cioè uno stimolo esterno che modifichi l’entrata di una specie ionica, sarebbe più simile al potenziale di equilibrio elettrochimico del potassio (-94mV) che a quello del sodio (+60mV).

In effetti, il potenziale di riposo del neurone è pari a -74mV, e conferma quanto appena scritto. A queste condizioni gli ioni potassio, che per effetto della forza chimica tenderebbero ad entrare nella cellula, e gli ioni sodio, che viceversa per l’effetto della stessa forza tenderebbero ad uscire, si bilanciano a vicenda.

< -70mV

-70mV

> -70mV

Iperpolarizzazione

Potenziale di riposo, o ripolarizzazione

Depolarizzazione

Iperpolarizzazione e depolarizzazione

Potenziale di membrana a riposo

Il potenziale di membrana a riposo, si definisce tale quando non vi sono specie ioniche in transito tra l'esterno e l'interno della cellula e viceversa in una cellula eccitabile, quale ad esempio quella neuronale.

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