In una membrana biologica, il potenziale di inversione (noto anche come potenziale di Nernst) di uno ione è il potenziale di membrana al quale non c’è flusso netto (complessivo) di quel particolare ione da un lato all’altro della membrana. Nel caso dei neuroni postsinaptici, il potenziale d’inversione è il potenziale di membrana al quale un dato neurotrasmettitore non causa alcun flusso netto di corrente di ioni attraverso il canale ionico di quel recettore neurotrasmettitore.
In un sistema mono-ionico, il potenziale d’inversione è sinonimo di potenziale d’equilibrio; i loro valori numerici sono identici. I due termini si riferiscono ad aspetti diversi della differenza di potenziale di membrana. L’equilibrio si riferisce al fatto che il flusso netto di ioni ad una particolare tensione è zero. Cioè, i tassi di movimento ionico verso l’esterno e verso l’interno sono gli stessi; il flusso ionico è in equilibrio. L’inversione si riferisce al fatto che un cambiamento del potenziale di membrana su entrambi i lati del potenziale di equilibrio inverte la direzione generale del flusso di ioni.
Il potenziale di inversione è spesso chiamato “potenziale di Nernst”, poiché può essere calcolato dall’equazione di Nernst. I canali ionici conducono la maggior parte del flusso di ioni semplici dentro e fuori le cellule. Quando un tipo di canale che è selettivo per una specie di ione domina all’interno della membrana di una cellula (perché altri canali ionici sono chiusi, per esempio) allora la tensione all’interno della cellula si equilibrerà (cioè diventerà uguale) al potenziale di inversione per quello ione (supponendo che l’esterno della cellula sia a 0 volt). Per esempio, il potenziale di riposo della maggior parte delle cellule è vicino al potenziale di inversione del K+ (ione potassio). Questo perché al potenziale di riposo, la conduttanza del potassio domina. Durante un tipico potenziale d’azione, la piccola conduttanza ionica a riposo mediata dai canali del potassio è sopraffatta dall’apertura di numerosi canali del Na+ (ione sodio), che porta il potenziale di membrana verso il potenziale d’inversione del sodio.
La relazione tra i termini “potenziale d’inversione” e “potenziale d’equilibrio” vale solo per i sistemi monoionici. Nei sistemi multi-ione, ci sono aree della membrana cellulare in cui la somma delle correnti degli ioni multipli sarà uguale a zero. Mentre questo è un potenziale di inversione nel senso che il potenziale di membrana inverte la direzione, non è un potenziale di equilibrio perché non tutti (e in alcuni casi, nessuno) gli ioni sono in equilibrio e quindi hanno flussi netti attraverso la membrana. Quando una cellula ha permeabilità significative a più di uno ione, il potenziale cellulare può essere calcolato dall’equazione di Goldman-Hodgkin-Katz piuttosto che dall’equazione di Nernst.