POTENCIAL DE MEMBRANA

En todas las células existe una diferencia de potencial entre las caras interna y externa de la membrana plasmática. Esta diferencia de potencial se llama potencial de reposo y tiene un valor cercano a -70mV (negativo en el interior de la célula). El potencial de reposo se debe a la desigual distribución de iones a uno y otro lado de la membrana: siempre hay un ligerísimo exceso de cationes en el exterior de la célula.

En algunas células, llamadas células excitables, el potencial de membrana puede apartarse temporalmente del valor de reposo, como respuesta a un estimulo puntual. Se produce así un potencial de acción localizado, con un valor en torno a +30mV, positivo en el interior, que puede transmitirse a lo largo de la membrana y pasar de una célula a otra. La transmisión del potencial de acción constituye el impulso nervioso.

POTENCIAL DE REPOSO

Como se ha dicho, el origen del potencial de reposo es un ligero exceso de cationes, no compensados por aniones, en el exterior de las células. Este exceso, que se mantiene constante con el tiempo, es el resultado de dos procesos antagónicos en equilibrio dinámico:

a) La acción de la bomba sodio, una ATPasa que transporta activamente (contra gradiente) Na+ al exterior y K+ al interior de la célula, con consumo de energía en forma de ATP.

Todas las células poseen una bomba de sodio que siempre es una proteína intrínseca de la membrana plasmática.

Cuando una célula está en reposo (no estimulada ni excitada) los canales de potasio están abiertos, el potasio tenderá a salir hacia el exterior (iones de K), son cargas positivas por tanto el interior celular será negativo respecto al exterior celular.

Todas las células tienen potencial de reposo en base a una diferencia iónica dentro y fuera de la célula, pero no todas tienen capacidad de desarrollar potenciales de acción.

Las células excitables (neuronas) poseen u potencial de reposo muy estable (entre -60 y -100 mV). En las células no excitables, el potencial de reposo es menos estable, pueden haber oscilaciones entre (-40 y -60 mV), está más despolarizado.

El potencial de reposo se debe principalmente a la permeabilidad a otros iones.

La contracción sincronizada de todas las células que están acopladas eléctricamente constituyendo el tejido cardíaco, genera la contracción sincrónica de cada una de las cámaras del corazón.

La contracción de cada célula está asociada a un potencial de acción.

ECUACIÓN DE NERNST

Permite calcular los potenciales de reposo que son negativos en casi todas las células.

R = Constant

e general de los gases

T = Temperat

ura es grados kelvin

Z = valencia

F = constante de Farada

E = poder de equilibrio (calculado el potencial de Nerst es más aproximado el reposo de esa célula).

POTENCIAL DE ACCION

El potencial de acción se produce cuando, por efecto de un estimulo apropiado, se modifica la permeabilidad iónica de la membrana de una célula excitable.

El potencial de acción se caracteriza porque existe una inversión de la polaridad, el interior celular negativo pasa a positivo en el momento en que el potencial de acción pasa por ahí. El potencial de acción no es decremencial, no disminuye durante su traslado, es mantenido.

El potencial de acción en su fase de despolarización existe un aumento de la permeabilidad del Na+ (hay más Na+ fuera por eso entra), es básicamente en la neurona, fibra muscular. En el caso de la producción de insulina aumentará la permeabilidad del calcio.

La repolarización es debida a un aumento del pk, siempre debido a la conductancia al K (salida del K). Además pueden aparecer otros iones que estudian morfologías un poco distintas.

DESPOLARIZACION

La despolarización es un proceso químico mediante el cual una célula cambia su potencial eléctrico. El potencial de membrana de una neurona en reposo es normalmente negativo en el soma intracelular (-70 mV). Este potencial negativo se genera por la presencia en la membrana de bombas sodio/potasio (que extraen de forma activa 3 iones Na+ (sodio) desde el interior hacia el exterior celular e introducen 2 iones K+ (potasio), consumiendo 1 molécula de ATP), canales para el potasio (que permiten el intercambio libre de los iones K+) y bombas para Cl- (que extraen cloruro de forma activa). Como resultado, el exterior celular es más rico en Na+ y Cl- que el interior, mientras que los iones K+ se acumulan en el interior respecto al exterior. El balance neto de cargas es negativo debido a que se extraen 3 iones Na+ por cada 2 de K+, y a la presencia en el interior celular de moléculas con carga negativa, como ATP y proteínas.

Todas las células tienen esta diferencia de potencial, pero cuando se aplica a una célula nerviosa una corriente estimuladora se produce un suceso único. Primero, los iones de potasio penetran en la célula, reduciendo su carga negativa despolarización. En un cierto momento las propiedades de la membrana cambian y la célula se hace permeable al sodio, que entra en ella con rapidez y origina una carga neta positiva en el interior de la neurona. Esto se denomina el potencial de acción.

Cuando una neurona recibe un estímulo, se abren los canales de sodio presentes en la membrana, y por tanto el Na+ entra en la célula a favor del gradiente de concentración, de manera que el potencial de membrana cambia a positivo mediante el intercambio de iones, produciéndose una despolarización. Si la despolarización alcanza los +160 mV, se genera un potencial de acción. El siguiente paso es la apertura de los canales de potasio y el cierre de los canales de sodio, de manera que se produce la repolarización de la membrana. Este proceso forma parte de la transmisión sináptica.

POTENCIAL DE MEMBRANA EN CÉLULAS

Todas las células poseen potencial de reposo pero no todas son capaces de generar un potencial de acción. Las células excitables que generan potenciales de acción son:

• Neuronas. Células nerviosas
• Células musculares. Músculo liso (vísceras internas, útero, uréteres e intestino), músculo estriado (músculo esquelético y del corazón)
• Célelas sensoriales. Preceptores de la vista y del oído
• Células secretoras. Glándulas salivares, parotida
• Células relacionadas con el sistema Endocrino. Adenohipófisis, islote de Langerhans (insulina)

El hepatocito no requiere un potencial de acción. Las células las podemos estimular de forma:

• Mecánica. Punzón
• Química. Con un neurotransmisor
• Eléctrica. Es la más parecida a la fisiología y mide exactamente la intensidad del estímulo que estamos aplicando a esa célula.

El potencial de acción de la fibra nerviosa dura de alrededor de unos 2 msg, en la fibra muscular esquelética también son excitables, es similar al potencial reacción pero tienen mayor amplitud 5 msg.

El potencial de acción en la fibra muscular cardiaca tiene características distintas, posee una gran meseta y su amplitud es mucho mayor 200 msg.

BIBLIOGRAFÍA

• www.wikipedia.org
• www.monografias.com/.../potencial-membrana/potencial-membrana.shtml
• www.med.unne.edu.ar/nutricion/nutri_meta/membrana.ppt
• www.unimundo.edu.mx/asesoria/neurociencias2/accion.pps
• www.fisionet.org/.../potenciales-bioelectricos.html
• biofisica.fcien.edu.uy/potencial-de-accion.pdf