Fisiologia General Señales Eléctricas

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SEÑALES ELÉCTRICAS
Las neuronas y las células musculares están incluidas en un tipo de células denominadas excitables, es decir, células que al ser estimuladas generan una respuesta de naturaleza eléctrica. Para poder realizar dicha respuesta la membrana de la neurona dispone de canalesiónicos que van a dejar fluir a su través cargas eléctricas en forma de iones. Hay dos tipos de canales: 1) Los canales pasivos que están abiertos permanentemente, y dejan pasar los iones por difusión simple o libre, siguiendo sus gradientes electroquímicos.

Ionic diffusion through ion channels (© Reykjavik).

2) Los canales activos, que pueden adoptar el estado de abierto o cerrado,denominándoseles "canales de compuerta". Los estímulos que pueden hacer que cambie de estado son muy variados, pero los más importantes son: a) Estímulos eléctricos o "canales dependientes de voltaje". Estos cambian su estado cuando se producen cambios de diferencia de potencial a través de la membrana. b) Estímulos químicos o "canales dependientes de ligando". En este caso, la unión de una molécula a unreceptor (que puede ser la misma proteína canal), provoca un cambio en el estado del canal. c) Estímulos de otros tipos de energías específicas. Los canales que responden a estos estímulos, modifican su estado en respuesta a otras formas de energía (luminosa, térmica o mecánica). El ciclo de actividad de un canal le permite pasar por dos estados, abierto y cerrado. Sin embargo, hay canales quetienen un ciclo configurado en tres estados que se suceden secuencialmente cerrado activable, abierto y cerrado inactivable o refractario. Se requiere el paso de un determinado tiempo para que el canal vuelva a cerrado activable y reinicie el ciclo. Este es el caso de los canales de Na+ que tienen dos compuertas "m" y "h", también denominadas compuerta de activación y de inactivación.

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  1. POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO En condiciones de reposo, las células del organismo presentan una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) a través de su membrana denominado potencial de membrana en reposo. En las neuronas cuando se introduce un electrodo en su interior, y se mide conrespecto a otro localizado extracelularmente, se observa una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la célula. Esta se mide siempre, por convenio, como el voltaje en el interior menos el voltaje en el exterior. Los valores obtenidos oscilan entre –40 y –75 mV indicando que el interior celular es negativo con respecto al exterior. La diferencia de potencial eléctrico sedebe, por una parte a la distribución desigual de iones, ya que las composiciones iónicas del medio intra y extracelular no son iguales, y por otra, a la permeabilidad selectiva que tiene la membrana neuronal a determinados iones. La diferencia de potencial electroquímico para un determinado ión viene dada por la ecuación: Δµe = RT ln (c1 / c2) + zF (V1 - V2) En la situación de equilibrio no hayflujo neto entre ambos compartimentos intra y extracelular, por lo que la diferencia de potencial electroquímico (Δµe) es igual a cero. De la ecuación, se deduce: -zF (V1 - V2) = RT ln (c1 / c2) V1 - V2 = -(RT / zF) ln (c1 / c2) Esta ecuación denominada “ecuación de Nernst”, permite el cálculo del Potencial de Equilibrio (Eión) para cada ión. Si se convierte el logaritmo neperiano en decimal ln x= 2,303 log x; y RT/zF se da en unidades que permitan calcular el Eión en mV en condiciones biológicas (t = 37°C),y para un catión monovalente como el K+ (z = +1), la ecuación quedaría: V1 - V2 = 61 log (c2 / c1) Teniendo en cuenta las concentraciones iónicas medidas en el líquido extra e intracelular, los potenciales de equilibrio para los iones presentes se encuentran en un rango de valores...