In quasi tutte le cellule viventi è possibile misurare una differenza di potenziale a livello della membrana cellulare.
Il potenziale di Membrana indica una differenza di carica elettrica tra i 2 versanti del doppio strato fosfolipidico: quello interno e quello esterno, mantenuta dall’attività di diverse pompe ioniche transmembrana.
La presenza di questa differenza di potenziale è di vitale importanza e viene utilizzata dalla cellula in diverse attività: generare e trasmettere impulsi elettrici ad esempio, regolare il flusso di ioni e molecole in entrata e uscita dalla cellula, o ancora per controllare la pressione osmotica ecc…
La differenza di potenziale elettrico è generata dalla diversa concentrazione ionica tra ambiente interno ed esterno della cellula; i principali ioni coinvolti in questo processo sono K, Na+ e Ca2+, di cui riporto le concentrazioni:
| IONE | ESTERNO | INTERNO | All’Equilibrio |
| K+ | 5 mM | 100 mM | -80 mV |
| Na+ | 150 mM | 15 mM | 62 mV |
| Ca2+ | 2 mM | 0,0002 mM | 123 mV |
| Cl | 150 mM | 13 mM | -65 mV |
Per ogni ione è possibile misurare con precisione il valore di potenziale al quale lo ione si troverà in equilibrio tra i due ambienti (Potenziale di Equilibrio appunto), utilizzando l’equazione di Nernst::
E = 2,303 X (RT/zF) X log ([ion]e/[ion]i)
R= costante dei gas
T= temperatura assoluta (K)
Z= carica dello ione
F= costante di Faraday
Dalla tabella si può notare come il K+ sia maggiormente localizzato all’interno della cellula mentre il Na+ all’esterno; questa differenza di concentrazione ionica causa, in condizioni di riposo, una polarizzazione negativa nel versante interno della cellula.
Nelle cellule eccitatorie, come quelle nervose o muscolari, è possibile misurare attraverso determinati protocolli sperimentali, il valore di potenziale nel periodo in cui non trasmettono impulsi nervosi. Questo valore, sempre negativo nel versante interno della cellula, è definito quindi Potenziale di Riposo.
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