Potenziali transmembrana

Introduzione

Il potenziale transmembrana descrive la tensione elettrica tra l'interno e l'esterno della membrana cellulare. È creato dalla distribuzione non uniforme degli ioni ed è essenziale per molti processi biologici.

Sviluppo del potenziale transmembrana

1. Distribuzione degli ioni

Spazio interno: Alta concentrazione di ioni potassio (K⁺), molte proteine cariche negativamente.
Spazio esterno: Alta concentrazione di ioni sodio (Na⁺) e ioni cloruro (Cl-).

2. Permeabilità della membrana

La membrana cellulare è semipermeabile e contiene speciali canali ionici. Il potassio esce preferenzialmente dalla cellula, rendendo l'interno della cellula più negativo.

3. Pompa sodio-potassio

Un meccanismo di trasporto attivo che pompa 3 ioni Na⁺ all'esterno e 2 ioni K⁺ all'interno della cellula. Ciò contribuisce a mantenere il potenziale negativo.

Valori tipici

Potenziale di membrana a riposo: circa -70 mV (nelle cellule nervose).
Depolarizzazione: L'interno della cellula diventa meno negativo.
Iperpolarizzazione: L'interno della cellula diventa più negativo.

Significato e funzione

Conduzione nervosa: Base per i potenziali d'azione.
Contrazione muscolare: Controllo dell'attività muscolare.
Funzione cardiaca: Controllo del ritmo cardiaco.
Funzioni sensoriali: Conversione degli stimoli in segnali elettrici.

Concetti importanti

Equazione di Goldman-Hodgkin-Katz: Calcolo del potenziale di membrana.
Potenziale d'azione: Rapido cambiamento del potenziale di membrana.
Gradiente elettrochimico: Combinazione di gradiente chimico ed elettrico.

Riassunto

Il potenziale di membrana è essenziale per l'eccitabilità elettrica e la comunicazione nei sistemi biologici. Costituisce la base della conduzione nervosa, del movimento muscolare e di numerosi altri processi.