mecanism
pentru marea majoritate a soluțiilor, concentrațiile intracelulare și extracelulare diferă. Ca urmare, există adesea o forță motrice pentru mișcarea soluțiilor pe membrana plasmatică. Direcția acestei forțe motrice implică două componente: gradientul de concentrație și gradientul electric. În ceea ce privește gradientul de concentrație, un solut se va deplasa dintr-o zonă în care este mai concentrat într-o zonă separată cu o concentrație mai mică., În ceea ce privește gradientul electric, un solut încărcat se va deplasa dintr-o zonă cu o încărcare similară spre o zonă separată cu o încărcare opusă. Toate substanțele dizolvate sunt afectate de gradienți de concentrație, dar numai substanțele dizolvate încărcate sunt afectate de gradienți electrici.în absența altor forțe, un solut care poate traversa o membrană va face acest lucru până când ajunge la echilibru. Pentru un solut non-încărcat, echilibrul va avea loc atunci când concentrația de solut care devine egală pe ambele părți ale membranei., În acest caz, gradientul de concentrație este singurul factor care produce o forță motrice pentru mișcarea soluțiilor neîncărcate. Cu toate acestea, pentru soluțiile încărcate, trebuie luate în considerare atât concentrația, cât și gradienții electrici, deoarece ambele influențează forța motrice. Se spune că un solut încărcat a atins echilibrul electrochimic pe membrană atunci când gradientul său de concentrație este exact egal și opus celui al gradientului său electric., Este important să rețineți că, atunci când se întâmplă acest lucru, aceasta nu înseamnă că concentrațiile pentru care solutul va fi aceeași pe ambele părți ale membranei. În timpul echilibrului electrochimic pentru un solut încărcat, există de obicei încă un gradient de concentrație, dar un gradient electric orientat în direcția opusă îl anulează. În aceste condiții, gradientul electric pentru un solut încărcat dat servește ca o diferență de potențial electric pe membrană. Valoarea acestei diferențe de potențial reprezintă potențialul de echilibru pentru solutul încărcat., în condiții fiziologice, ionii care contribuie la potențialul membranei de repaus ajung rareori la echilibrul electrochimic. Un motiv pentru aceasta este că majoritatea ionilor nu pot traversa liber membrana celulară, deoarece nu este permeabilă la majoritatea ionilor. De exemplu, Na+ este un ion încărcat pozitiv care are o concentrație intracelulară de 14 mM, o concentrație extracelulară de 140 mM și o valoare potențială de echilibru de +65 MV., Această diferență înseamnă că atunci când interiorul celulei este cu 65 mV mai mare decât mediul extracelular, Na+ va fi în echilibru electrochimic pe membrana plasmatică. Mai mult, K+ este un ion încărcat pozitiv care are o concentrație intracelulară de 120 mM, o concentrație extracelulară de 4 mM și un potențial de echilibru de -90 mV; aceasta înseamnă că K+ va fi în echilibru electrochimic atunci când celula este cu 90 mV mai mică decât mediul extracelular. în starea de repaus, membrana plasmatică are o ușoară permeabilitate atât la Na + cât și la K+., Cu toate acestea, permeabilitatea pentru K+ este mult mai mare datorită prezenței canalelor de scurgere K+ încorporate în membrana plasmatică, care permit K+ să difuzeze din celulă în jos gradientul său electrochimic. Datorită acestei permeabilități sporite, K+ este aproape de echilibrul electrochimic, iar potențialul membranei este aproape de potențialul de echilibru K+ de -90 mV. Membrana celulară în repaus are o permeabilitate foarte scăzută la Na+, ceea ce înseamnă că Na+ este departe de echilibrul electrochimic, iar potențialul membranei este departe de potențialul de echilibru Na+ de +65 mV.,potențialul de echilibru pentru Na + și K+ reprezintă două extreme, cu potențialul membranei de repaus a celulei care se încadrează undeva între ele. Deoarece membrana plasmatică în repaus are o permeabilitate mult mai mare pentru K+, potențialul membranei de repaus (-70 până la -80 mV) este mult mai aproape de potențialul de echilibru al K+ (-90 mV) decât este pentru Na+ (+65 mV)., Acest factor aduce un punct important: cu cât membrana plasmatică este mai permeabilă la un ion dat, cu atât mai mult acel ion va contribui la potențialul membranei (potențialul membranei globale va fi mai aproape de potențialul de echilibru al acelui ion „dominat”).Na + și K + nu ating echilibrul electrochimic. Chiar dacă o cantitate mică de ioni de Na+ poate intra în celulă și ionii K+ pot părăsi celula prin canalele de scurgere K+, Pompa Na+/K+ folosește constant energie pentru a menține aceste gradienți., Această pompă joacă un rol important în menținerea gradientului de concentrație ionică prin schimbul a 3 ioni Na+ din interiorul celulei, pentru fiecare 2 k+ ioni aduși în celulă. Trebuie să subliniem faptul că, deși această pompă nu are o contribuție semnificativă la încărcarea potențialului membranei, este crucială în menținerea gradienților ionici de Na+ și K+ pe membrană. Ceea ce generează potențialul membranei de repaus este K+ care se scurge din interiorul celulei spre exterior prin canalele de scurgere K+ și generează o sarcină negativă în interiorul membranei față de exterior., În repaus, membrana este impermeabilă la Na+, deoarece toate canalele Na+ sunt închise.
