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Il Potenziale di Membrana a Riposo e l'Innesco dei Potenziali d'Azione

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Il potenziale di membrana a riposo e i potenziali d'azione sono essenziali per la neurofisiologia. Questi processi elettrici, regolati da pompe ioniche e canali voltaggio-dipendenti, permettono la trasmissione dei segnali nervosi. Il modello di Hodgkin e Huxley, premiato con il Nobel, spiega le dinamiche ioniche alla base della conduzione nervosa.

Il Potenziale di Membrana a Riposo e l'Innesco dei Potenziali d'Azione

Il potenziale di membrana a riposo è la differenza di potenziale elettrico tra l'interno e l'esterno di una cellula nervosa in condizioni di non stimolazione, solitamente intorno a -70 mV. Questo stato di polarizzazione è dovuto alla distribuzione diseguale di ioni attraverso la membrana cellulare, mantenuta dalle pompe ioniche e dai canali ionici. Le variazioni del potenziale di membrana, come l'iperpolarizzazione (aumento della negatività) e la depolarizzazione (riduzione della negatività), sono fondamentali per la generazione dei segnali nervosi. Ad esempio, una depolarizzazione che porta il potenziale da -70 mV a -55 mV può innescare un potenziale d'azione. La manipolazione sperimentale del potenziale di membrana, attraverso l'iniezione di corrente elettrica, può indurre depolarizzazione o iperpolarizzazione, a seconda della direzione della corrente applicata. L'interno della cellula nervosa è tipicamente negativo rispetto all'esterno a causa dell'attività delle pompe Na+/K+ ATPasi e della permeabilità selettiva della membrana agli ioni.
Sezione trasversale di un nervo periferico umano al microscopio elettronico, con axoni circondati da tessuto connettivo endoneurale e guaina mielinica.

La Risposta Elettrica Neuronale e il Potenziale d'Azione

L'iniezione di corrente in un neurone induce una risposta elettrica che può essere passiva o attiva. La risposta passiva si manifesta come una deflessione graduale del potenziale di membrana, mentre una risposta attiva, o potenziale d'azione, si verifica quando la depolarizzazione raggiunge un valore soglia critico. Il potenziale d'azione è un evento all-or-nothing caratterizzato da una rapida inversione della polarità della membrana (fase ascendente), seguita da una fase di ripolarizzazione che riporta il potenziale al valore di riposo, spesso con un'iperpolarizzazione transitoria (fase discendente). La forma e la durata del potenziale d'azione, tipicamente di 1-2 millisecondi, sono state dettagliatamente descritte dal modello di Hodgkin e Huxley, che hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisiologia o Medicina nel 1963 per i loro studi sulla conduzione nervosa.

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00

Valore tipico del potenziale di membrana a riposo

Circa -70 mV, indica la polarizzazione della cellula nervosa in assenza di stimoli.

01

Ruolo delle pompe Na+/K+ ATPasi

Mantengono il gradiente ionico, pompano Na+ fuori e K+ dentro contro il loro gradiente di concentrazione.

02

Effetto dell'iperpolarizzazione

Aumenta la negatività del potenziale di membrana, rendendo più difficile l'innescarsi di un potenziale d'azione.

Q&A

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