potencial de difusion


POTENCIAL DE DIFUSION Y POTENCIAL DE LESION

INTRODUCCIÓN

Cuando existe una diferencia en la concentración de iones a ambos lados de una membrana con permeabilidad selectiva, a través de la cual sólo puede moverse una especie iónica (el catión o el anión), la diferencia de concentraciones genera un flujo de iones desde el lado en que la concentración es mayor hacia el lado en que laconcentración es menor.
Este movimiento de partículas con carga eléctrica, al no acompañarse de partículas con carga de signo opuesto, genera una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana (potencial de difusión), el cual se opone al paso de nuevos iones hacia el lado de menor concentración.
Al cabo de cierto tiempo, el flujo dado por la diferencia de concentraciones (gradientequímico) llega a ser compensado por el flujo de repulsión, dado por la diferencia de potencial eléctrico (gradiente eléctrico).
En estas condiciones, se dice que el ion está en equilibrio electroquímico a través de la membrana, y la diferencia de potencial de la membrana tiene un valor que se denomina potencial de equilibrio (Eion). Este potencial está definido por la ecuación de Nernst:


Eion=Potencial de equilibrio (Voltios)
R= Constante de los gases
T= Temperatura absoluta
F= Constante de Faraday
z= Valencia del ion
C= Concentración del ion difusible
En 1902 Julius Berstein fue el primero en proponer una hipótesis sastifactoria para explicar el origen del potencial de reposo en el nervio y en las fibras musculares. Por medio de métodos químicos averiguó que el interior deambas células era rico en potasio, con poca cantidad de sodio y cloro. Además averiguó que en el interior de la célula había aniones a los cuales la célula no era permeable, por lo que postuló que el potencial de reposo era consecuencia de una distribución desigual de iones de potasio, como predecía la ecuación de Nerst. Como en aquella época no podía medirse con precisión el potencial de reposo deuna célula, Berstein cortó varias fibras musculares e insertó un electrodo en el área cortada, haciendo contacto eficaz con el líquido interno de las fibras musculares, a este registro se le llamó potencial de lesión. Los datos que encontró mostraron que el potencial de membrana seguía de manera muy cercana el potencial de equilibrio predicho por la ecuación de Nerst para el ión potasio.
En larealidad, las membranas biológicas son permeables a todos los iones, aunque su permeabilidad es selectiva, es decir, diferente para cada ión.
Así, la diferencia de potencial que existe a través de las membranas biológicas depende de los gradientes de concentración y de la permeabilidad relativa para cada especie iónica. La ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz define el potencial de membrana enfunción de estos dos importantes factores:

Em= Potencial de membrana
P= Permeabilidad relativa de cada ión
i= Compartimiento intracelular
e= Compartimiento extracelular
Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz (aplicable a membranaspermeables a múltiples iones)

 la ecuación de Nerst solo calcula el potencial de difusión para un ion en particular, es decir, se asume que en el medio externo sóloexiste un tipo de iones (por ejemplo: Na+).
Se sabe que tanto en los medios intra y extra celular existen múltiples iones tales como: Na+, K+, Cl-, Mg2+, entre otros, por lo tanto es necesario disponer de una fórmula que calcule dicho potencial para todos los iones presentes en el líquido extracelular.
Se sabe que la membrana celular es permeable a múltiples iones diferentes, por lo tanto almomento en que dichos iones difunden se genera un potencial de membrana que depende de tres factores:
1. La polaridad de la carga de cada uno de los iones a difundir.
2. La permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones.
3. Las concentraciones de los mismos tanto en el exterior como en el interior de la membrana.
La Ecuación de Goldman (también llamada de Goldman - Hodgkin - Katz)...