Come viene garantito il mantenimento dello stato polarizzato nel nervo a riposo?

Il potenziale di membrana a riposo di un neurone, noto anche come stato polarizzato, viene mantenuto attraverso una combinazione di gradienti di concentrazione ionica e la permeabilità selettiva della membrana neuronale a diversi ioni. Questo processo è fondamentale per il corretto funzionamento dei neuroni e la trasmissione dei segnali elettrici. Ecco come si ottiene il mantenimento dello stato polarizzato:

1. Gradienti di concentrazione di ioni:

- Il potenziale di membrana a riposo è determinato principalmente dai gradienti di concentrazione degli ioni potassio (K+) e sodio (Na+) attraverso la membrana neuronale.

- La concentrazione intracellulare di K+ è maggiore della concentrazione extracellulare, mentre la concentrazione extracellulare di Na+ è maggiore della concentrazione intracellulare.

- Questi gradienti di concentrazione sono stabiliti e mantenuti da pompe ioniche, come la pompa sodio-potassio (Na+/K+-ATPasi).

2. Permeabilità selettiva della membrana:

- La membrana neuronale è selettivamente permeabile a diversi ioni, consentendo ad alcuni ioni di attraversarla più facilmente di altri.

- I canali del potassio sono più abbondanti nello stato di riposo, consentendo agli ioni K+ di spostarsi lungo il loro gradiente di concentrazione e fuori dal neurone.

- Questo efflusso di ioni K+ crea una carica netta negativa all'interno della membrana rispetto all'esterno, risultando in un potenziale di membrana a riposo di circa -70 millivolt (mV).

3. Ruolo della pompa sodio-potassio:

- La pompa sodio-potassio è un sistema di trasporto attivo che utilizza l'energia dell'ATP per mantenere i gradienti di concentrazione degli ioni attraverso la membrana neuronale.

- Pompa tre ioni Na+ fuori dal neurone e due ioni K+ nel neurone per ogni molecola di ATP idrolizzata.

- Questa continua attività di pompaggio aiuta a ripristinare i gradienti ionici iniziali e contrasta la perdita passiva di ioni attraverso i canali ionici.

4. Canali di perdita e pompa elettrogenica:

- Oltre ai canali K+, c'è una piccola perdita di ioni Na+ nel neurone attraverso i canali di perdita.

- Questo movimento verso l'interno degli ioni Na+ è bilanciato dalla natura elettrogenica della pompa sodio-potassio, che crea un movimento netto di cariche positive fuori dalla cellula.

5. Distribuzione del cloruro (Cl-):

- Anche gli ioni cloruro (Cl-) contribuiscono al potenziale di membrana a riposo.

- Gli ioni Cl- sono più concentrati all'esterno del neurone e si muovono passivamente nel neurone attraverso i canali di perdita.

- Tuttavia, la carica negativa degli ioni Cl- è controbilanciata dalle cariche positive trasportate dagli ioni K+ che escono dal neurone, mantenendo l'elettroneutralità complessiva della cellula.

In sintesi, il mantenimento dello stato polarizzato nelle cellule nervose a riposo è ottenuto attraverso gli effetti combinati dei gradienti di concentrazione degli ioni, della permeabilità selettiva della membrana, dell’attività della pompa sodio-potassio e della distribuzione degli ioni cloruro. Questi meccanismi garantiscono la stabilità del potenziale di membrana a riposo, essenziale per il corretto funzionamento e l'eccitabilità dei neuroni.