LEZIONE 2: POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO

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Fabriciano Berardino
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cellule animali ha un valore negativo, compreso tra 40 e 100 mv V m non varia se l

1 LEZIONE 2: POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO Misura del potenziale di membrana a V m = V i V e ( per convenzione V e = 0) Il potenziale di membrana a (V m ) delle cellule animali ha un valore negativo, compreso tra 40 e 100 mv V m non varia se l elettrodo penetra più profondamente nell interno della cellula (potenziale uniforme) 1

Origine elettrochimica del potenziale di membrana a Membrana permeabile solo al K flusso netto di K + nullo V=0 flusso netto di K + da I a II equilibrio tra gradiente elettrico e chimico

2 Origine elettrochimica del potenziale di membrana a Membrana permeabile solo al K flusso netto di K + nullo V=0 flusso netto di K + da I a II equilibrio tra gradiente elettrico e chimico (equilibrio elettrochimico dello ione) V 0 All equilibrio elettrochimico Lezione il 2_pot gradiente membrana elettrico a controbilancia 2 quello chimico: condizione descritta da eq. Nersnt

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4 L EQUAZIONE DI NERNST E x = RT/zF ln[x] II / [x] I R= costante dei gas = (J K -1 mol -1 ) F= costante di Faraday = x 10 4 (C mol -1 ) z= valenza T= temperatura assoluta Ad una temperatura di 20 C, con z = 1, il rapporto RT/zF vale 25.2 mv e ricordando che: ln x = log x possiamo riscrivere l equazione di Nernst come: E x = 58 mv log[x] II /[x] I L equazione di Nernst permette di calcolare il potenziale di equilibrio elettrochimico di uno ione. 4

5 Calcolo dei potenziali di equilibrio per i principali ioni ione conc. intracellulare conc. extracellulare Na + 12 mm 145 mm K mm 4 mm Ca (M) 1.5 mm Cl mm 123 mm Applicando l equazione di Nernst, E Na = RT/zF ln [Na] e / [Na] i = +67 mv E Ca = RT/zF ln [Ca] e / [Ca] i = mv E Cl = RT/zF ln [Cl] i / [Cl] e = -90 mv E K = RT/zF ln [K] e / [K] i = -98 mv 5

6 Esempio di applicazione dell equazione di Nernst: Consideriamo una membrana cellulare permeabile unicamente al K +, in cui [K] i = 10 [K] e. In queste condizioni: E K = 58 mv log [K] e /[K] i = = 58 mv log (0.1) = = 58 mv (-1)= -58 mv Ovvero, sono necessari 58 mv per mantenere una differenza di concentrazione di 10:1 tra i due lati della membrana (extracellulare ed intracellulare). 6

Equazione di Goldman-Hodgkin-Katz L equazione di GOLDMAN-HODGKIN-KATZ permette di

ioniche: Na +,K +,Cl -, ciascuna con un suo coefficiente di permeabilità Px.

Cl [Cl] - e + - Un esempio di applicazione dell equazione di GHK: P Cl = 0 P Na / P

7 Equazione di Goldman-Hodgkin-Katz L equazione di GOLDMAN-HODGKIN-KATZ permette di calcolare Vm (potenziale di membrana a ) per una cellula permeabile a tre specie ioniche: Na +,K +,Cl -, ciascuna con un suo coefficiente di permeabilità Px. V m = RT F + P[K] K e + P Na[Na ] e + P Cl[Cl] i ln P[K] + + P [Na] + K i Na i + P Cl [Cl] - e + - Un esempio di applicazione dell equazione di GHK: P Cl = 0 P Na / P K = 0.01 sostituendo: [K + ] o = 4 mm [Na + ] o = 145 mm [K + ] i = 140 mm [Na + ] i = 12 mm 7

8 Riepilogo: IL POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO Il potenziale di della membrana varia tra 40 e 100 mv; è causato da: 1) Canali ionici aperti e selettivamente permeabili ad una specie ionica ione 2) Gradienti ionici mantenuti stabilmente da trasporti attivi Gli ioni influenzano il potenziale di membrana a seconda della loro permeabilità (eq. GHK) Il potenziale di delle cellule eccitabili è più sensibile alle variazioni di K + rispetto agli altri ioni, a causa della maggior permeabilità della membrana a questo ione Il potenziale di negativo è dovuto all alta concentrazione di K + intracellulare e alla tendenza dello ione a sfuggire all esterno, lasciando una carica netta negativa attraverso i canali del K + aperti a Gli altri ioni contribuiscono poco al potenziale di in quanto la membrana (a ) è poco permeabile ad essi Il contributo dello Lezione ione 2_pot membrana Cl - al a mantenimento del 8 potenziale di varia a seconda delle cellule

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10 VARIAZIONI DEL POTENZIALE DI MEMBRANA DALLE CONDIZIONI DI RIPOSO 10

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