MEMBRANA

Potencial de membrana en reposo

Hechos básicos:

• Las concentraciones de Na⁺ y Ca²⁺ son mayores en el exterior de la célula.
• Las concentraciónes de K⁺ y aniones orgánicos son mayores en el interior de la célula.
• La membrana celular es impermeable al paso de los iones, por su composición de doble bicapa lipídica con su interior no polar.
• Los iones pueden pasar unicamente a través de canales iónicos, que tienen la propiedad de poder estar cerrados o abiertos según distintos estímulos (ligando o voltaje).

luego:

1. En situación de reposo, la membrana es únicamente permeable a los iones potasio.
2. Por lo tanto, se produce un flujo de K⁺ hacia el exterior de la célula, gracias al gradiente químico (de concentración) (ley de Fick).
3. Se produce una pérdida de cargas positivas en el citosol, lo que produce un gradiente eléctrico entre el interior y el exterior de la célula.
4. El potencial generado impide que sigan saliendo iones K⁺, y se denomina potencial de equilibrio, que es el potencial de membrana al cual el flujo de salida y de entrada de un ión son iguales (flujo neto cero).
5. Entonces: el potencial de membrana en reposo en la mayoría de las células corresponde por lo tanto a un valor cercano al potencial de equilibrio para los iones K⁺.

Para calcular el potencial de equilibrio considerando ámbos gradientes (quimico y eléctrico) se utiliza la ecuación de Nerst, para el caso de que un sólo ión sea permeable, y la ecuación de Goldman, considerando las permeabilidades de todos los iones.

Todos los factores que influyen en el potencial de membrana en reposo:

• Potencial de difusión del potasio: hay 35 veces más potasio dentro de la célula, lo que según la ecuación de Nerst nos dá un potencial de -95 mV.
• Potencial de difusión del sodio: hay 10 veces menos sodio dentro de la célula, pero al tener poca permeabilidad sólo nos aumenta el voltaje hasta -86 mV.
• Bomba de Na+/K+:  al bombear más iones de sodio hacia el exterior que potasio hacia el interior crea un déficit de iones positivos en el interior, lo que crea un grado adicional de negatividad de unos -4 mV, lo que resulta en un potencial de membrana en reposo final de -90 mV.

Ejemplos de potenciales de membrana en reposo:

Célula nerviosa: -70 mV
Músculo esquelético: -90 mV
Músculo cardíaco: -90 mV
Múesculo liso: -50 mv (en promedio)

Calculadora de potencial en reposo:

Potencial de acción

Estímulo

Para su génesis se requiere una despolarización que cambie el potencial de membrana desde su valor de reposo hasta un valor umbral. Una vez alcanzado el umbral se inica la fase de despolarización rápida.

Ejemplo de potencial umbral: ????

Mecanismo

1. El potencial umbral produce la apertura de canales para Na⁺
2. La entrada de Na⁺ produce una despolarización aún mayor y un aumento del número de canales de Na⁺ abiertos.
3. La despolarización producida provoca la apertura de los canales de K⁺.
4. La salida de K⁺ le devuelve a la membrana su potencial de reposo, previa hiperpolarización.

Factores que modifican el potencial

• Disminución de [Na+] extracelular: poco efecto sobre el potencial de reposo. Disminuye el tamaño del potencial de acción.
• Aumento de [K+] extracelular: disminución del potencial de reposo.
• Disminución de [Ca++] extracelular: aumenta la exitabilidad de las células musculares y nerviosas.