Decadimento del potenziale di riposo

Il potenziale di membrana a riposo di un neurone (-70 mV) è sostenuto grazie alla permeabilità ionica selettiva della membrana. Al potenziale di riposo, la membrana è leggermente permeabile agli ioni come sodio (Na^+) e cloruro (Cl^-) e altamente permeabile agli ioni potassio (K^+). Le differenze nella concentrazione degli ioni all'interno della cellula rispetto all'esterno sono mantenute da proteine di trasporto della membrana come canali e pompe.

A riposo, il K^+ è lo ione principale che si muove attraverso la membrana attraverso i canali di fuoriuscita del potassio. Il K^+ che fuoriesce dalla cellula rende l'interno della cellula più negativo. Il lento movimento del Na^+ nella cellula la rende leggermente più positiva che se fosse consentito solo il movimento del K^+. Quindi, al potenziale di membrana a riposo, l'interno negativo delle cellule è dovuto ad una capacità molto maggiore di K^+ di uscire rispetto a Na^+ di entrare. La forza motrice che agisce sugli ioni li sposta lungo il loro gradiente elettrochimico. Sebbene Cl^- possa non contribuire in modo significativo al potenziale di membrana a riposo, la sua permeabilità impedisce cambiamenti bruschi nel potenziale di membrana.

L'efflusso di K^+ si arresta quando il potenziale di membrana raggiunge un valore in cui questa forza motrice elettrica su K^+ bilancia l'effetto del suo gradiente di concentrazione. Pertanto, per mantenere il potenziale di membrana, la cellula spende energia per mantenere le concentrazioni ioniche. Pertanto la cellula, che si comporta come una barca che perde, consentendo un movimento ionico costante, ha il trasportatore attivo primario, la pompa sodio-potassio (Na^+/K^+). Questa pompa sposta il Na^+ fuori e il K^+ dentro la cellula per contrastare i movimenti costanti di questi ioni lungo i loro gradienti elettrochimici. Il movimento delle pompe garantisce che i gradienti di concentrazione degli ioni non vengano dissipati e che la cellula rimanga vitale, anche quando non conduce un segnale.

La pompa Na^+/K^+ non è responsabile della generazione del potenziale di membrana ma del suo mantenimento, che avviene mantenendo le normali concentrazioni intracellulari di K^+ e Na^+. Se la pompa Na^+/K^+ non funziona, l'intero equilibrio ionico potrebbe essere alterato, portando il potenziale di membrana a riposo a zero, con danno per la cellula. Il potenziale di riposo è molto importante per il funzionamento del sistema nervoso. I cambiamenti nel potenziale di membrana, come il potenziale d'azione, costituiscono la base per la segnalazione neuronale.