potencial membrana

Potencial de membrana
• Mario Víctor Vázquez
• Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
• Universidad de Antioquia
El potencial de membrana es el resultado de la separación de cargas positivas y negativas a través de una membrana celular. Esta separación, cargas positivas en el exterior de la membrana de una célula del sistema nervioso en reposo, es posible debido a que la bi-capa lipídicaactúa como una barrera para la difusión de los iones y da lugar a la generación de una diferencia de potencial. Esta diferencia toma valores de 60 a 70 mV.
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Potencial de reposo
Cuando una célula está en reposo, el potencial de membrana se conoce como potencial de reposo. Por convención se toma el potencial externo como cero, por lo que teniendo en cuenta que el interior tieneun exceso de carga negativa, el potencial de membrana en este caso toma valor negativo de -60 a -70 mV.
La separación de carga a través de la membrana, y por lo tanto el potencial de reposo se modifica cada vez que ocurre un flujo neto de iones hacia o desde el interior de la célula. Cuando se produce una disminución de la separación de carga el proceso se denomina depolarización. El casocontrario se conoce como hiperpolarización.
Al modificarse el potencial de membrana se genera un flujo de corriente. Esto es posible por la acción de canales iónicos.
Existen dos tipos de canales iónicos en la membrana:
• Canales gated (algo equivalente a decir que tienen posibilidad de ser cerrados)
• Canales nongated (lo opuesto)
Los canales gated se abren o cierran en respuesta a señaleseléctricas, mecánicas o químicas específicas. Mientras que los segundos están siempre abiertos y no son influenciados significativamente por factores extrínsecos. Ellos son importantes para mantener el potencial de membrana en reposo.
Equilibrio de sodio y potasio
Dado que los canales iónicos reconocen y seleccionan iones específicos, la distribución de especies iónicas a través de la membrana dependeráde la distribución particular de canales iónicos que tenga la membrana celular.
Las especies iónicas no se distribuyen de igual manera en ambos lados de la membrana:
• El sodio y el cloruro están más concentrados en el exterior de la célula
• El potasio y los aniones orgánicos (ácidos orgánicos y proteínas) están más concentrados en el interior.
¿Qué previene que estos gradientes seanvencidos simplemente por difusión a través de los canales “nongated”?
La explicación está relacionada con la existencia de un equilibrio de fuerzas actuantes. Por una parte se tiene un gradiente de concentraciones que actúa impulsando los iones en el sentido de disminuir el mismo. Por otra parte, debido a la separación de cargas en la membrana se tiene un campo eléctrico que actuará también permitiendoo no el movimiento de los iones.
Veamos con más detalle esta situación:
Analizando por ejemplo al ión cloruro, ya que se encuentra más concentrado en el exterior de la célula tendrá la tendencia a moverse hacia el interior a través de los canales “nongated”. Sin embargo si se tiene en cuenta que en el interior de la célula existe un exceso de carga negativa esto provocará la salida de los ionescloruros.
De lo anterior se espera se alcance un estado de equilibrio, directamente relacionado con el potencial de membrana.
Para el caso de los cationes, se debe hacer el análisis conjunto del movimiento de los iones sodio y potasio, ya que el movimiento de los iones sodio hacia el interior de la célula tiene que ser compensado por la salida de iones potasio.
Este intercambio estacionario deiones previene una depolarización reversible, sin embargo no puede sostenerse indefinidamente a menos que se revierta el proceso. Esto se consigue mediante la acción de las “bombas de sodio y potasio”. Estos sistemas permiten la salida del sodio del interior de la célula e incorporan el potasio.
Este proceso implica un consumo de energía puesto que los movimientos se realizan en contra de los...