Lezione numero 3

Gradiente Elettrico

• Separazione delle Cariche

  • L'interno della cellula ha un eccesso di anioni (cariche negative).

  • L'esterno ha un eccesso di cationi (cariche positive).

  • Anioni e cationi si concentrano vicino alla membrana plasmatica creando un gradiente elettrico.

Forze Elettriche

• Direzione delle Forze Elettriche

  • Quando uno ione carico positivamente attraversa la membrana, la forza elettrica agisce verso l'interno.

  • Quando uno ione carico negativamente attraversa, la forza elettrica agisce verso l'esterno.

  • Potenziale di membrana negativo influisce sulla direzione della forza elettrica.

Potenziale di Membrana

• Effetti del Potenziale di Membrana

  • Un potenziale di membrana di -50 mV genera forza elettrica verso l'interno per ioni positivi e si verifica un aumento della forza elettrica all'aumentare del potenziale a -100 mV.

  • Esempio di ioni con cariche diverse: la forza elettrica aumenta con la valenza ionica.

Forza Elettrochimica

• Forza Chimica e Elettrica

  • Gli ioni potassium (K+) sono influenzati da forze chimiche e elettriche quando attraversano la membrana.

  • Il potenziale di equilibrio (Ek = -94 mV) viene stabilito dal bilanciamento delle forze.

  • A -94 mV la forza elettrica e la forza chimica si equilibrano, comportando un movimento netto ridotto di K+.

Canali Ionici

• Struttura dei Canali Ionici

  • I canali ionici sono proteine che permettono il passaggio di ioni attraverso la membrana cellulare.

  • Modifiche nello stato di apertura e chiusura dei canali sono determinate da interazioni con ligandi, fosforilazione, variazione di potenziale o stiramento.

Meccanismi di Apertura e Chiusura dei Canali

• Fattori Determinanti

  • Ligando: il canale si apre quando un ligando specifico si lega.

  • Variazioni di voltaggio: i canali voltaggio-dipendenti si aprono in risposta a cambiamenti di potenziale.

  • Forze meccaniche: alcuni canali si aprono per stimoli meccanici di stiramento.

Potenziale di Membrana a Riposo

• Valore di -70 mV

  • Il potenziale di membrana a riposo è raggiunto rispetto alla distribuzione ionica, dove K+ è più concentrato all'interno della cellula e Na+ all'esterno.

  • La pompa Na+/K+ ATPasi mantiene i gradienti ionici, contribuendo al valore di -70 mV.

Equazione di Nernst

• Equilibrio Elettrochimico

  • L'equazione di Nernst è usata per calcolare il potenziale di equilibrio per un dato ione:
    $V = \frac{RT}{zF} \ln \left( \frac{C<em>{in}}{C</em>{out}} \right)$

  • Rappresenta le condizioni di equilibrio degli ioni attraverso una membrana.

Distribuzione Ionica

• Ion Concentrations

  • K+: alta concentrazione intracellulare e bassa extracellulare.

  • Na+: bassa concentrazione intracellulare e alta extracellulare.

  • Queste differenze sono cruciali per il funzionamento del sistema nervoso e per la generazione di potenziale d'azione.

Importanza della Pompa Na+/K+

• Funzione Primaria

  • Mantiene l'omeostasi ionica, estraendo 3 Na+ e portando 2 K+ all'interno per ciclo.

  • Fondamentale per il mantenimento del potenziale di membrane a riposo e prevenzione dell'eccesso di ingresso di sodio durante i potenziali d'azione.