POTENZIALE DI
RIPOSO
In tutte le cellule dell’organismo esiste una
differenza di potenziale a cavallo della
membrana plasmatica.
La differenza di potenziale elettrico
attraverso la membrana plasmatica delle
cellule a riposo è chiamata
POTENZIALE TRANSMEMBRANARIO DI
RIPOSO
Il potenziale di membrana ha valori diversi
in cellule diverse ma nella maggior parte
dei casi è compreso tra – 50 e –100 mV.
Significato funzionale del potenziale di riposo
Il flusso di informazioni che scorre
all’interno dei neuroni e tra un neurone e
l’altro è dovuto sia a segnali elettrici che a
segnali chimici
I segnali elettrici appaiono particolarmente
utili per trasmettere informazioni
rapidamente ed a lunga distanza
Questi segnali (potenziale di azione,
potenziale di recettore, potenziali sinaptici)
sono tutti dovuti a modificazioni transitorie
dai flussi di corrente che entrano ed
escono dalla cellula e tendono a modificare
il potenziale elettrico ai capi della
membrana cellulare in condizione di riposo
Genesi del potenziale di riposo
1) Composizione ionica differente
fra l’esterno e l’interno della
cellula
2) Dotazione di canali ionici che
determinano la permeabilità
selettiva della membrana (canali
ionici passivi)
3) Trasportatori di membrana
(pompa Na-K-ATPasi) che
mantengono la concentrazione
ionica
Composizione ionica liquidi
intracellulari ed extracellulari
Na+
Na+
K+
K+
ACl-
Cl-
Rolo del gradiente ionico nella
genesi del potenziale di
membrana a riposo
Potenziale di diffusione
0.1 M
K+
0.01 M
ClCl- K+
Cl-
K+
A
-- - --- - --
-- - --
B
Per calcolare il potenziale di
equilibrio di uno ione viene
utilizzata
l’equazione di NERNST
Potenziale elettrochimico: differenza di energia
potenziale tra una mole di ioni in A e in B
risultante dalla differenza di concentrazione e di
potenziale elettrico
La differenza di energia potenziale è in
funzione della differenza di concentrazione e
del potenziale elettrico
All’equilibrio = 0
Convertendo il logaritmo naturale in logaritmo
in base 10, risulta che a 29.2°C:
= 60 mV
Na+
Na+
K+
K+
ACl-
Cl-
Se la membrana fosse permeabile ad un
singolo ione, l’equazione di Nernst predice il
potenziale di riposo.. Tale potenziale coincide
con il potenziale di equilibrio di quello ione.
Valutazione potenziale di equilibrio per il
potassio:
EK+ =
60 mV
log
+1
EK+ =
60 mV
+1
EK+ =
60 mV
[K+]Extra
[K+]Intra
log
[4]Extra
[155]Intra
-1.588
= -95 mV
+1
L’equazione di Nerst ci dice che
all’equilibrio, la regione intracellulare
deve essere 95 mV negativa rispetto
alla regione estracellulare perché lo
ione K+ sia in equilibrio.
Potenziale di equilibrio:
K+
-94 mV/-105 mV
Na+ +61mV/+67 mV
Cl - - 70 mV/-90 mV
Quando la membrana è permeabile a
vari ioni, il potenziale di diffusione
che ne deriva dipende da due
fattori:
• La concentrazione (C) delle
rispettive cariche ioniche a cavallo
della membrana
• La permeabilità (P) della membrana
per ogni specie ionica
Rapporto di concentrazione ioni
diffusibili
K+
Na+
Cl-
(35:1)
(10:1)
(25:1)
Permebilità ioni diffusibili
Il potenziale di riposo è determinato dai
canali ionici passivi della membrana
La membrana è molto più permeabile
al potassio che al sodio
Numero di canali passivi
Il numero dei canali passivi per il K+ è in
numero molto maggiore rispetto a quelli
per il Na+
Grandezza dello ione
Lo ione Na+ idratato ha diametro
maggiore rispetto allo ione K+ e passa
con maggiore difficoltà (i canali passivi
sodio-potassio sono 100 volte più
permeabili al potassio)
Na+
Na+
A-
K+
K+
Cl-
Cl-
Equazione della conduttanza di membrana
Membrana permeabile a K+ e a Na+
Il potenziale di membrana si attesterà su
un valore di potenziale di riposo per il
quale il flusso dei K+ verso l’esterno
controbilancerà esattamente il movimento
degli Na+ verso l’interno della cellula
K+
Na+
Membrana permeabile solo a K+
-94
Membrana che diventa permeabile a Na+.
Adesso K+ non è più in equilibrio
-88
K+
K+
Equilibrio elettrico
-86
=
Mantenimento dei gradienti ionici:
ruolo della pompa sodio-potassio
La pompa sodio potassio ATPasi è
responsabile del mantenimento della
differenza di concentrazione del sodio e
del potassio tra un lato e l’altro della
membrana
Natura elettrogenica della pompa
La pompa sodio potassio ATPasi trasferendo uno
dei due cationi in eccesso rispetto all’altro,
sostiene attraverso la membrana un trasferimento
netto di cariche elettriche, quindi genera
direttamente una differenza di potenziale
transmembranario (nell’ordine di 3-4 mV)
-94 mV
+ 61 mV
-86 mV
-90 mV
