Legge di Nernst (fisiologia), perfavore mi aiutate a capirla?
Kucciola
non riesco a capire la legge di Nernst applicata alla fisiologia.
Sono proprio negata in matematica e fisica e se faccio qualche ricerca mi
ritrovo equazioni ed equazioni che capisco a stento ma non trovo il filo
logico.
Mi sapreste spiegare con parole semplici a cosa serve questa legge?Cosa
regola nella fisiologia umana?E cosa implica all'atto pratico?
Ho capito l'equilibrio di Donnan che penso sia collegato alla legge di
Nernst ma non ne riesco a comprendere il filo logico dato che non trovo
descrizioni letterali ma solo matematiche.
Grazie di cuore
Ps:
Nernst è stato forse il primo a dire che, considerato uno ione, la
differenza di potenziale tra l'esterno e l'interno della membrana plasmatica
dipende principalmente dalla sua concentrazione?
Trevize
Ciao, cerco di darti una risposta anche se non sono un fisiologo.
La legge di Nernst, che esprime la differenza di potenziale ai due lati
della membrana in funzione del rapporto delle concentrazioni di un dato
ione diffusibile, serve per dimostrare che tale differenza di
concentrazione è dovuta non solo alla diffusione passiva degli ioni
stessi, ma anche al loro trasporto attivo. Tant'è che il potenziale
effettivamente misurato si discosta da quello teorico che l'equazione di
Nernst prevede. Il mantenimento dell'equilibrio stazionario delle
concentrazioni degli ioni richiede quindi un apporto energetico
necessario per un processo di trasporto ionico attivo legato
all'attività vitale della cellula che trasferisca i due cationi Na e K
in direzione contraria a quella della diffusione semplice. Questo
trasporto contro gradiente è realizzato dalla pompa ionica di scambio
Na/K. Il potenziale di membrana che si genera, cioè quello
sperimentalmente misurato, è quindi espressione di un equilibrio
elettrico attivo. La presenza di un potenziale di membrana sta alla base
della eccitabilità delle fibre nervose e di quelle muscolari. Grazie
alla presenza di canali ionci voltaggio dipendenti il potenziale di
membrana può essere alterato da un appropriato stimolo elettrico
generando un potenziale d'azione (comunicazione nervosa, contrazione
muscolare).
L'equilibrio di Gibbs Donnan o di membrana è di tipo passivo e si
verifica a causa della presenza di ioni diffusibili nei liquidi intra-
ed extracellulari e di ioni non diffusibili all'interno delle cellule,
gli anioni proteici. Il flusso netto degli ioni diffusibili ai due lati
della membrana procederà fino al raggiungimento dell'equilibrio
elettrochimico, condizione nella quale i flussi diverranno nulli e le
concentrazioni degli ioni costanti come il potenziale di membrana:
equilibrio di Gibbs Donnan. In condizioni di equilibrio i prodotti delle
concentrazioni degli ioni dello stesso segno ai due lati della membrana
sono equivalenti. L'equilibrio di Gibbs Donnan è caratterizzato inoltre
dalla presenza dal lato della membrana dove è presente lo ione non
diffusibile di una minore concentrazione di ioni diffusibili aventi lo
stesso segno di quello non diffusibile e da una maggiore concentrazione
di ioni del segno opposto. L'instaurarsi di un equilibrio Gibbs Donnan
al livello della membrana di tutte le cellule e a livello delle membrane
multicellulari impermeabili alle proteine (parete endoteliale dei
capillari sanguigni) fa si che dal lato della membrana in cui si trovano
le proteine (ioni proteinato in soluzione) si crei una elevata
concentrazione di ioni diffusibili a cui si accompagna un aumento della
pressione osmotica che tende a richiamare acqua verso il lato in cui si
trovano le proteine: a causa della sua origine tale pressione viene
denominata colloido-osmotica od oncotica. Essa è responsabile in tutte
le cellule del turgore ed è un importante fattore che opera un costante
richiamo di acqua dagli spazi interstiziali dei tessuti verso il circolo
capillare.
Nernst elaborò la sua equazione nello studio della elettrochimica delle
pile a concentrazione, essa venne poi adattata con profitto al modello
cellulare.
Spero di esserti stato utile, ciao.
TRevize
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