Flussi ionici e potenziali transmembranari

Un passaggio fondamentale nell’evoluzione della cellula è stato certamente la comparsa di meccanismi di trasporto transmembranari che accoppiano il motore metabolico cellulare alla generazione di un potenziale di membrana, ovvero di una differenza di potenziale elettrico tra le superfici intra- ed extracellulare del doppio strato fosfolipidico. Tale accoppiamento è garantito dalla pompa ionica Na1/K1 la quale genera e mantiene i gradienti di concentrazione per questi ioni ai due capi della membrana cellulare, e dall’esistenza dei canali ionici, che rendono la membrana plasmatica selettivamente permeabile a certi ioni e non ad altri. Il potenziale di membrana, che generalmente è compreso tra –50 e –90 mV, è tra le variabili di stato più rilevanti della Fisiologia cellulare: in molte cellule, per esempio, è funzionale al trasporto transmembranario di metaboliti o sostanze nutritizie, alla regolazione del volume cellulare ed a quella del pH citoplasmatico. In altre cellule viene utilizzato per immagazzinare e trasmettere informazioni circa stimoli esterni di varia natura. Vi sono poi moltissime cellule, come i neuroni e le cellule muscolari, in cui transitorie variazioni del potenziale di membrana (i potenziali d’azione) funzionano da segnale la cui insorgenza e propagazione stanno alla base del funzionamento del sistema nervoso e di quello muscolare.