potencial membrana









Contenido







Objetivos:

Conocer el papel de la membrana plasmática en la trasmisión del impulso nervioso.
Conocer cómo influyen los iones y el efecto de sus concentraciones en el potencial de acción.
Determinar la influencia de los canales iónicos, así como la Bomba Na-K ATPasa en el potencial de membrana o de reposo.
1. Potencial de membrana
La mayoría delas células animales tienen una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) a través de sus membranas plasmáticas. El citoplasma es, por lo general, eléctricamente negativo en relación con el líquido extracelular. La diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana plasmática en una célula en reposos se denomina potencial de reposo de membrana. El potencial de reposo de de la membranadesempeña un papel fundamental en la excitabilidad de las células nerviosas y musculares y en otras respuestas celulares determinadas (Berne, 1998, p.19).

2. Potencial de Nerst o Potencial de equilibrio de un ion


Figura N° 1. Generación de un potencial de membrana


El potencial de reposo de una célula es producido por diferencias en la concentración de iones dentro y fuera de la célula ypor diferencias en la permeabilidad de la membrana celular a los diferentes iones. El potencial de equilibrio de Nernst relaciona la diferencia de potencial a ambos lados de una membrana biológica en el equilibrio con las características relacionadas con los iones del medio externo e interno y de la propia membrana.
El potencial de Nernst se establece entre disoluciones separadas por una membranasemipermeable. Por ejemplo, KCl (cloruro de potasio), una sal, en medio acuoso se disocia en K+y Cl- en relación 1:1, compensando las cargas positivas de los cationes potasio con las negativas de los aniones cloruro, por lo que la disolución será eléctricamente neutra. De existir una membrana biológica selectivamente permeable al K+ en el interior de la solución, los K+ difundirán libremente a unlado y a otro de la membrana. Sin embargo, como hay más iones en el compartimento 1, inicialmente fluirán más iones K+ del 1 al 2 que del 2 al 1. Como el Cl- no puede difundir a través de la membrana, pronto hay un exceso de carga positiva en el compartimento 2 y un exceso de carga negativa en el 1.
El potencial eléctrico o voltaje alcanzado por un ion, al llegar al equilibrio electroquímico, sedenomina potencial de equilibrio de un ion. Este puede medirse (con el voltímetro) cuando ya no hay flujo neto de carga de un iónica. Si se conocen las concentraciones del ion en los dos lados de la membrana el potencial de equilibrio del ion puede calcularse mediante la ecuación de Nerst:

..(1)


Donde
; R = como constante general de los gases o cuanta energía en julios (j) por molde soluto y por grado de temperatura; T = es la temperatura en kelvin o 213.16 + los grados centígrados preexistentes ( a temperatura corporal de 36.5 °C = 309.66 K); z es la carga del ion (+1, en el caso de Na+, -1 en el caso del Cl-, +2 en el caso del Ca2+); F=9.648 x 104 (CM-1), como constante de Faraday o cuanta carga hay en un mol de iones (Tresguerres, 2012, p.66).

3. Modificación a los 37°C

A la Temperatura de los 37°C el valor de es:



De modo que el potencial de Nernst es:

…(2)

4. Potencial de la membrana plasmática

La membrana plasmática de una célula nerviosa separa un citoplasma con una concentración de iones k+ de 0.141 mol/LT de un fluido extracelular de únicamente 0.005 mol/LT del mismo ion. Considerando que ambas concentraciones estén en equilibrio,y aplicando la fórmula (2) podemos deducir el potencial de membrana en reposo:



Donde este -89.2 mV teórico coincide apróx. Con las mediciones en reposo efectuadas por técnicas de medición por microelectrodos en células vivas, de lo cual se deduce que las concentraciones de K+ están casi en equilibrio. Sin embargo, para el mantenimiento de estas características se requiere una bomba...