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Funciones de otros iones durante el potencial de acción
Hasta ahora hemos considerado solo la función de los iones sodio y potasio en la generación del potencial de acción. Se deben considerar al menos otros dos tipos de iones: los aniones negativos y los iones calcio.
Iones con carga negativa (aniones) no difusibles en el interior del axón nervioso. En el interior del axón hay muchos iones decarga negativa que no pueden atravesar los canales de la membrana. Incluyen los aniones de las moléculas proteicas y de muchos compuestos de fosfato orgánicos, compuesto de sulfato y similares. Como estos iones no pueden salir del interior del axón, cualquier déficit de iones positivos en el interior de la membrana deja un exceso de estos aniones negativos no difusibles. Por tanto estos anionesnegativos difusibles son responsables de la carga negativa en el interior de la fibra cuando hay un déficit neto de iones de carga positiva y de otros iones positivo.
Iones calcio. Las membranas de casi todas las células de cuerpo tienen una bomba de calcio similar a la bomba de sodio, y el calcio coopera con el sodio (o actúa en su lugar) en algunas células para producir la mayor parte delpotencial de acción. Al igual que la bomba de sodio, la bomba de potasio bombea iones calcio desde el interior hacia el exterior de la membrana celular, creando un gradiente de ion calcio de aproximadamente 10.000 veces. Esto deja una concentración celular interna de iones calcio de aproximadamente 10º molar, en comparación con una concentración externa de aproximadamente 10º molar.
Además haycanales de calcio activados por el voltaje. Estos canales son ligeramente permeables a los iones sodio, así como a los iones calcio; cuando se abren, fluyen hacia el interior de la fibra tanto iones calcio como iones sodio. Por tanto, estos canales también se denominan canales de Ca++ -Na+. Los canales de calcio se activan lentamente y precisan hasta 10 a 20 veces más tiempo para su activación que loscanales de sodio. Por tanto, se denominan canales lentos, en contraposición a los canales de sodio, que se denomina canales rápidos.
Hay abundantes canales de calcio tanto en el musculo cardiaco como el musculo liso. De hecho, en algunos tipos de músculos lisos apenas hay canales rápido de sodio, de modo que los potenciales de acción están producidos casi totalmente por la activación de loscanales lentos de calcio.
Aumento de la permeabilidad de los canales de sodio cuando hay déficit de iones calcio. La concentración de iones calcio en el líquido extracelular también tiene un efecto profundo sobre el nivel de voltaje al que se activan los canales de sodio. Cuando hay un déficit de iones calcio, los canales de sodio se activan (abren) por un aumento muy pequeño del potencial demembrana desde su nivel normal, muy negativo. Por tanto, la fibra nerviosa se hace muy excitable, y a veces descarga de manera repetitiva sin provocación en lugar de permanecer en su estado de reposo. De hecho, es necesario que la concentración del ion calcio disminuya solo un 50% por debajo de su concentración normal para que se produzca la descarga espontanea en algunos nervios periféricos, produciendocon frecuencia <tetania> muscular. Esto a veces resulta mortal por la concentración tetania de los músculos respiratorios.
El probable mecanismo mediante el cual los iones calcio afectan a los canales de sodio es el siguiente: estos iones parecen unirse a la superficie externa de la molécula de la proteína del canal de sodio. Las cargas positivas de estos iones calcio, a su vez, alteran elestado eléctrico de la propia proteína del canal, lo que modifica el nivel de voltaje necesario para abrir la compuerta de sodio
Inicio del potencial de acción
Hasta ahora hemos explicado la permeabilidad cambiante de la membrana al sodio y al potasio, así como la generación del propio potencial de acción, aunque no hemos explicado que inicia el potencial de acción. La respuesta es bastante...