Potentiale de echilibru ale ionilor

In cadrul unei categorii largi de cellule, s-a evidentiat, experimental, o asimetrie accentuate a distributiei ionilor de o parte si de alta a membranelor. Aceasta asimetrie de concentratie este generatoare a unei asimetrii electrice, in sensul ca, de o parte si de alta a membranelor biologice, exista o diferenta de potential electric, numita diferenta de potential transmembranar, m. m=Vi - VeVi potential intracellularVe potential extracellular Deoarece Vi < 0 si Ve > 0 < 0 Transportul pasiv al ionilor prin membranele biologice este determinat de:- fenomenul de difuzie simpla;- diferenta de potential membranar, care imprima un drift ionilor; La echilibru fluxul net al ionilor, prin membrane este nul. Jion difuzie + Jion drift = 0 Diferenta de potential membranar al ionilor este data de ecuatia lui Hernst: M ion = - ln Ecuatia descrie potentialul Hernst pentru speciile ionice, rezultat din diferenta lor de concentratie transmembranara.

Echilibrul de membrana Donnan Faptul ca ionii de K+ si Cl- nu respecta total ecuatiile de tip Hernst se datoreaza faptului ca acesti ioni trebuie sa mai indeplineasca o restirctie impusa de echilibrul de membrane Donnan, care apare in cazul unei membrane impermeabila la ionii organic intracelulari. Prezenta macroionilor coloidali nedefuzibili, de obicei de natura proteica, duce la o repartitie inegala a ionilor difuzibili de o parte si de alta a membrane. In spatial ionilor nedifuzibili, interiorul celular se obtine la echilibru, o concentratie mai mare a ionilor difuzibili de semn contrar al ionului nedifuzibil, in timp ce in exteriorul celular se vor obtine o concentratie mai mare de ioni difuzibili de acelasi semn cu cel al ionului nedifuzibil.

Ecuatia Goldman-Hodgkin-Katz Valoarea potentialului transmembranar global ms nu coincide cu nici una din valorile potentialelor de echilibru al ionilor Na+, K+ si Cl-. Chiar daca starea de stationaritate este atinsa, acest fapt nu impiedica echilibrul pentru fluxurile ionice individuale. Astfel vor exista fluxuri ionice individuale 0. Evolutia sistemului presupune egalizarea concentratiilor ionice individuale, acest aspect implicand moartea electrica a celulei. Pentru a rezolva aceasta problema, in membranele celulare, exista pompe ionice de Na+ - K+ care mentin gradientul de concentratie ionica transmembranara. Ecuatia ia in considerarea, in mod ponderat contributia celor 3 ioni la potentialul transmembranar.