Potencial De Membrana

POTENCIAL DE MEMBRANA
Las células animales mantienen una diferencia de potencial a través de la membrana plasmática que ronda los 90 mV, siendo el interior electronegativo con respecto al exterior. Lo que intenta responder este pequeño texto es a qué se debe esa diferencia de potencial. Para una real comprensión del tema es necesario leer la bibliografía recomendada en el curso de Biofísica.La electroneutralidad La existencia de una diferencia de potencial es ante todo una indicación de la existencia de una separación de cargas. De alguna manera las membranas biológicas contribuyen a que se mantenga un exceso relativo de cargas negativas en el interior celular con respecto al medio extracelular. Sin embargo, es un hecho empírico, muchas veces elevado a nivel de principio, quecualquier porción macroscópica de una solución es electroneutra (la cantidad de cargas positivas es igual a la de cargas negativas en esa porción macroscópica de solución). La contradicción aparente se despeja cuando se considera lo que se entiende por “macroscópica” en la frase precedente. El entorno inmediato de las membranas biológicas puede ser lo suficientemente pequeño para ser considerado nomacroscópico, y soportar una diferencia de potencial medible con los instrumentos usuales. El cálculo que se debe realizar en el Ejercicio 1 contribuye a comprender este aspecto. El resultado que se obtiene al resolver este ejercicio es que con pequeñas variaciones en la concentración (en el orden de micromolar) es posible mantener una diferencia de potencial de 100 mV en una célula de 10 µm dediámetro. La concentración de los iones involucrados en la generación del potencial de membrana se halla en el orden de las decenas o de las centenas de milimolar (véase como ejemplo la Tabla que aparece en la Figura 1); valor de concentración muy superior (entre 10 a 100.000 veces) a la diferencia de concentración entre cargas positivas y negativas necesaria para que se verifique un potencial eléctrico através de la membrana de unos 100 mV. Esto último permite comprender que el potencial de membrana se genera con una pequeña desviación de la electroneutralidad. Los orígenes del potencial de membrana En principio podríamos distinguir varios motivos por los que existe una separación de cargas a través de diversos tipos de membranas biológicas. Por un lado, muchos de los componentes estructuralesde la membrana son ionizables a pH celular y podría pensarse que una distribución asimétrica de estos grupos con diferentes pK daría lugar a una diferencia de potencial similar a la observada. Por otro lado, algunas proteínas transportadoras acopladas a la hidrólisis de ATP, notablemente la bomba de sodio y potasio, son electrogénicas. Esto significa que en la operación normal del transportador seseparan cargas, o dicho de otra forma, son generadores de corriente. Por último, en situaciones en las que existen gradientes de potencial electroquímico de iones a través de la membrana pueden aparecer potenciales de difusión. Con respecto a los componentes cargados de las membranas biológicas, debe tenerse en cuenta que la presencia de un electrolito en un medio en el que las cargas puedenmoverse libremente provocaría la neutralización parcial de la carga del mismo, por parte de los contraiones en solución. Sin embargo no es imposible que de existir diferencias de densidad superficial de carga entre ambas láminas de las bicapas, éstas contribuyan a la generación o estabilización del potencial de membrana. Se ha propuesto que estas cargas, si bien no contribuyen al potencialtransmembrana global, pueden tener un efecto local sobre las proteínas de transporte. La consideración de estos aspectos excede los objetivos de este texto. 1

Sin embargo, son otros los factores que se consideran fundamentales en la generación del potencial de membrana. Entre los transportadores electrogénicos, es obvia la contribución de la bomba de sodio y potasio al potencial de membrana. El...