Le permeabilità della membrana a riposo

Permeabilita e potenziale di equilibrio

Le pompe ioniche stabiliscono i gradienti di concentrazione attraverso la membrana neuronale, ma da soli i gradienti non bastano a definire il voltaggio. Il potenziale di equilibrio di uno ione non e altro che il potenziale di membrana che si misurerebbe se la membrana fosse selettivamente permeabile soltanto a quello ione. In altre parole, la permeabilita decide quale equilibrio ionico prevale e quindi verso quale valore si orienta il potenziale di membrana.

Questo spiega perche distribuzione e permeabilita vanno considerate insieme. La distribuzione degli ioni crea il potenziale verso cui la cellula tenderebbe; la permeabilita stabilisce quanto ciascuno ione riesca effettivamente a influenzare il voltaggio reale.

La membrana a riposo e permeabile soprattutto al potassio

A riposo, la membrana neuronale e principalmente permeabile al potassio. Questo accade perche, in condizioni di riposo, i canali aperti in misura prevalente sono quelli del potassio, mentre i canali per il sodio sono in gran parte chiusi. Di conseguenza il potassio puo muoversi con relativa liberta, e il potenziale di membrana a riposo si colloca vicino al potenziale di equilibrio del potassio, attorno a valori negativi.

I canali di dispersione

I canali responsabili di questa permeabilita di base sono i canali di dispersione, detti anche canali leak: pori proteici che restano aperti indipendentemente dal voltaggio e che lasciano filtrare gli ioni in modo continuo. I canali leak per il potassio sono nettamente piu numerosi e attivi a riposo rispetto a quelli per il sodio, ed e proprio questo squilibrio nella permeabilita a determinare il segno e l’ampiezza del potenziale di riposo.

La sensibilita al potassio extracellulare

Una conseguenza diretta di questa permeabilita prevalente al potassio e che il potenziale di membrana risulta particolarmente sensibile ai cambiamenti della concentrazione di potassio extracellulare. Modificare quanto potassio si trova fuori dalla cellula sposta il potenziale di equilibrio del potassio e, con esso, il potenziale di riposo.

Depolarizzazione e iperpolarizzazione

Quando il potenziale di membrana diventa meno negativo si dice che la membrana e depolarizzata. Aumentare la concentrazione di potassio extracellulare riduce il gradiente del potassio, rende il suo potenziale di equilibrio meno negativo e quindi depolarizza i neuroni. Al contrario, una diminuzione del potassio esterno tende a rendere il potenziale piu negativo, iperpolarizzando la cellula. Questa sensibilita ha implicazioni concrete: l’equilibrio del potassio nei liquidi corporei influenza direttamente l’eccitabilita del tessuto nervoso e muscolare.

Perche la permeabilita selettiva e cosi importante

La permeabilita selettiva a riposo e cio che trasforma una semplice differenza di concentrazione in un potenziale elettrico stabile e utilizzabile. Permette al neurone di mantenere una linea di base negativa, di restare pronto a rispondere agli stimoli e di modulare la propria eccitabilita aprendo o chiudendo canali specifici. Variazioni rapide della permeabilita, dovute all’apertura di canali per il sodio o per altri ioni, sono cio che genera i potenziali d’azione: la condizione di riposo e quindi il presupposto da cui ogni segnale prende avvio.

Domande frequenti

A quale ione e principalmente permeabile la membrana a riposo?

Soprattutto al potassio, perche a riposo sono i canali di dispersione per il potassio a essere prevalentemente aperti, mentre i canali per il sodio restano in gran parte chiusi.

Che cosa sono i canali di dispersione?

Sono canali ionici, detti anche canali leak, che restano aperti indipendentemente dal voltaggio e lasciano passare gli ioni in modo continuo, determinando la permeabilita di base della membrana a riposo.

Perche il potenziale di membrana e sensibile al potassio extracellulare?

Perche la membrana a riposo e permeabile soprattutto al potassio: cambiare la concentrazione di potassio fuori dalla cellula sposta il suo potenziale di equilibrio e con esso il potenziale di riposo.

Cosa significa che la membrana e depolarizzata?

Significa che il potenziale di membrana e diventato meno negativo. Un aumento del potassio extracellulare, per esempio, depolarizza i neuroni.