1. Potenziale di membrana a riposo:
* Pompa di sodio-potassio: Le cellule muscolari mantengono un potenziale di membrana a riposo di circa -70 mV. Ciò si ottiene principalmente dalla pompa di sodio-potassio, che pompa attivamente 3 ioni di sodio fuori dalla cellula per ogni 2 ioni di potassio pompati. Questo crea un gradiente di concentrazione, con più sodio fuori dalla cellula e più potassio all'interno.
* Canali di perdita: Ci sono anche canali di perdita che consentono a una piccola quantità di sodio di percorrere la cella e il potassio per fuoriuscire. Tuttavia, la pompa mantiene la carica negativa complessiva all'interno della cella.
2. Depolarizzazione:
* stimolo: Uno stimolo, come un segnale di un nervo, innesca l'apertura dei canali di sodio con tensione. Questi canali sono sensibili ai cambiamenti del potenziale di membrana.
* Afflusso di sodio: Man mano che i canali si aprono, gli ioni di sodio si precipitano nella cella, guidati dal gradiente di concentrazione e dal gradiente elettrico.
* Depolarizzazione rapida: Questo afflusso di ioni di sodio positivi fa sì che il potenziale di membrana diventi meno negativo (depolarizzato). Se lo stimolo è abbastanza forte, il potenziale di membrana raggiungerà un livello di soglia, in genere circa -55mV.
3. Potenziale d'azione:
* Feedback positivo: Una volta raggiunta la soglia, viene avviato un circuito di feedback positivo. Si aprono più canali di sodio, permettendo ad ancora più sodio di entrare, depolarizzando ulteriormente la cellula.
* Potenziale di picco: Il potenziale di membrana continua a salire rapidamente, raggiungendo un picco di circa +30mV.
* Inattivazione del canale del sodio: Mentre il potenziale di membrana raggiunge il suo picco, i canali di sodio iniziano ad inattivare, riducendo l'afflusso di sodio.
4. Ripolarizzazione:
* Attivazione del canale di potassio: Allo stesso tempo, i canali di sodio sono inattivanti, si stanno aprendo i canali di potassio con tensione. Ciò consente agli ioni di potassio di fluire dalla cella, guidati sia dal gradiente di concentrazione che dal gradiente elettrico ora positivo.
* Restauro della polarità: Il deflusso di ioni di potassio ripolarizza rapidamente la membrana, restituendolo verso il suo potenziale di riposo.
5. Iperpolarizzazione:
* Chiusura del canale di potassio: I canali di potassio rimangono aperti per un breve periodo dopo che il potenziale della membrana ritorna al riposo, portando a una breve iperpolarizzazione (più negativa del potenziale di riposo).
6. Torna al potenziale di riposo:
* Attività della pompa: La pompa di sodio-potassio continua a funzionare, ripristinando i gradienti di concentrazione di ioni originali e restituendo il potenziale di membrana al suo stato di riposo.
Riepilogo:
Le cellule muscolari generano una potenziale differenza cambiando la permeabilità delle loro membrane in ioni di sodio e potassio. L'afflusso di sodio durante la depolarizzazione e il deflusso di potassio durante la ripolarizzazione creano un rapido cambiamento del potenziale di membrana noto come potenziale d'azione. Questo potenziale d'azione viaggia lungo la membrana delle cellule muscolari e innesca la contrazione della fibra muscolare.
