Le proprietà elettriche passive della membrana

cellulare

la membrana come conduttore elettrico

E’ possibile descrivere il comportamento elettrico di una

cellula, rappresentandola come un circuito elettrico.

Da Hill - “ionic

channels of

excitable

membrane”, 2nd

Ed.

La membrana é rappresentata come la combinazione in

parallelo di una batteria (EK) con una resistenza interna

(1/gK) e di una capacità (CM).

Quali sono le proprietà di questi elementi?

R=V/I

g=I/V

RISPOSTA DI UNA CELLULA AD UNO STIMOLO

In risposta ad uno stimolo elettrico (corrente di intensità

costante) applicato istantaneamente la risposta della

cellula non raggiunge istantaneamente il suo valore

finale. La membrana risponde con ritardo agli stimoli.

Consideriamo un circuito formato dalla combinazione in

parallelo di una resistenza (R) e di un capacità (C), circuito

collegato ad uno stimolatore capace (alla chiusura di un

interruttore) di fornire una corrente di intensità costante

(Itot)

Itot

IR IC

Gli elementi del circuito sono definiti da:

C

R

Idt

dVC

dt

dQ

I

VR

V

QC ; CRtot III

Ir = Vm/Rm

Ic = Cm dV/dt

PROPRIETA’ ELETTRICHE PASSIVE

VARIAZIONI TEMPORALI DEL VOLTAGGIO IN RISPOSTA

ALL’APPLICAZIONE DI CORRENTE COSTANTE

La costante di tempo =RC corrisponde al tempo necessario per

raggiungere il 63% del valore finale durante la fase di crescita, ed al

37% del valore iniziale durante la fase di decadimento. Questi valori

non hanno un significato fisiologico, sono semplicemente

caratteristiche intrinseche della funzione

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

VO

LT

AG

GIO

(m

V)

TEMPO (ms)

depolarizzante

iperpolarizzante

VARIAZIONI SPAZIALI DEL VOLTAGGIO IN RISPOSTA

ALL’APPLICAZIONE DI CORRENTE COSTANTE

Tratto da:

Kuffler, Nicholls

& Martin,

“From neuron to

brain”

Sinauer 2nd

Edition

La costante di spazio corrisponde alla distanza dal punto

iniziale di potenziale V0, distanza tale che il potenziale é pari al

37% di V0. non ha un significato fisiologico, é semplicemente

un parametro che descrive una funzione matematica.

= costante di spazio

; o i

m

r r

r

Tratto da:

Kuffler, Nicholls & Martin,

“From neuron to brain”

Sinauer 2nd Edition

rm = resistenza della membrana ri = resistenza dell’assoplasma

r0 = resistenza del liquido extracellulare (r0 = 0)