Qual è il potenziale di membrana?
Un potenziale di membrana è la tensione che esiste attraverso la membrana di una cellula. È anche noto come potenziale transmembrana ed è particolarmente importante nelle cellule nervose o nei neuroni. Il potenziale di membrana è causato da una differenza di potenziale elettrico tra l'interno e l'esterno della cellula. Quando un neurone è a riposo, nel senso che non sta sparando un impulso nervoso, l'interno della sua membrana cellulare ha una carica negativa rispetto all'esterno della cellula. Ciò deriva da diverse concentrazioni di ioni carichi immediatamente dentro e fuori la membrana.
I potenziali di membrana sorgono perché le membrane cellulari non consentono agli ioni sodio e potassio di passare liberamente dentro e fuori le cellule e raggiungere un equilibrio. Invece, passaggi speciali noti come canali ionici consentono agli ioni di potassio di uscire attraverso la membrana cellulare, riducendo la carica positiva all'interno della cellula. Le pompe ioniche nella membrana utilizzano energia per pompare ioni di sodio fuori dalla cellula, pompando al contempo potassio. Per ogni coppia di ioni potassio che vengono spostati nella cellula da questi trasportatori di ioni, tre ioni sodio vengono spostati all'esterno, causando una perdita complessiva di carica positiva dalla cellula. Alle molecole proteiche caricate negativamente all'interno della cellula viene anche impedito di andarsene.
Insieme, questi fattori creano una carica negativa all'interno della cellula rispetto all'esterno, che costituisce il potenziale di membrana. Il potenziale è costante a riposo, ma cambia nelle cellule nervose quando gli impulsi vengono trasmessi da un neurone a un altro. Durante la trasmissione degli impulsi nervosi, si verifica quello che è noto come potenziale d'azione, in cui la membrana cellulare attraversa un processo chiamato depolarizzazione. Dopo il potenziale d'azione, il potenziale della membrana ritorna al suo normale stato di riposo, che viene normalmente misurato come una differenza di -70 millivolt tra l'interno e l'esterno della membrana.
Il potenziale d'azione inizia quando uno stimolo nervoso arriva alla cellula, aprendo canali speciali di sodio nella membrana cellulare. Gli ioni sodio caricati positivamente passano nella cellula e il potenziale della membrana cambia, diventando meno negativo. Quando viene raggiunto un punto noto come soglia di azione, molti più canali di sodio si aprono e l'interno della membrana cellulare si carica positivamente, il contrario del normale.
Intorno al picco del potenziale d'azione, i canali di potassio si aprono e il potassio si riversa fuori dalla cellula. Questo rende l'interno della cellula più negativo in modo da ripolarizzare la membrana. Anche i canali del sodio si chiudono in questo periodo. Di solito, la ripolarizzazione supera e gradualmente ritorna al normale potenziale di membrana a riposo. Questo processo di inversione del potenziale di membrana per creare un potenziale d'azione è ciò che consente la trasmissione degli impulsi lungo i nervi.