Potencial de reposo de la membrana celular

Cada célula se encuentra recubierta por una membrana. El potencial de la membrana se desarrolla debido a los iones presentes dentro y fuera de la célula. La función de la membrana celular es proteger a la célula y también mantener un potencial de membrana junto con muchas otras funciones. La membrana es permeable a los iones específicos, tales como potasio y sodio y, por lo tanto, mantiene su potencial. Conociendo estos hechos, la definición del potencial puede ser declarada como “Un valor de voltaje de tierra transmembrana mantenido en las células vegetales y animales.

¿Qué es potencial de reposo?

Un potencial se genera en una célula cuando los iones de potasio están separados de los aniones intracelulares que son inmóviles. Una membrana celular es más permeable a los iones de potasio que fluyen desde el citosol a la matriz extracelular. Este movimiento de los iones de potasio se continua hasta que haya una acumulación de carga negativa en el lado interior de la membrana. Este proceso se lleva a cabo una vez que el gradiente de concentración de potasio sea creado por transportadores de iones o bombas iónicas. Así, este potencial está determinado principalmente por la concentración de los iones a ambos lados de la celda.

Potencial de reposo de una neurona

El sistema nervioso está formado por células excitables conocidas como neuronas que juegan un papel importante en las diferentes potenciales. Al igual que todas las membranas celulares, una neurona también tiene iones con carga en ambos lados. Cuando una célula nerviosa no es estimulada, hay una carga neta positiva en el exterior. El interior de la célula tiene una carga neta negativa. El potencial de reposo de una neurona es alrededor de-70mV. Este potencial de neurona es debido a la distribución desigual de la carga a través de la membrana. El proceso de difusión, por lo general, asegura la distribución equitativa de los iones en un medio. Sin embargo, cuando se trata de las membranas celulares, este proceso no juega un papel importante en comparación con los canales de iones específicos y bombas de iones que permiten el mantenimiento de este potencial.

Esta distribución desigual de iones es necesaria si tenemos en cuenta un cambio en el potencial que se genera cuando un impulso eléctrico pasa a través de la célula. Mantiene una neurona preparada para propagar un impulso nervioso por la generación de un potencial de acción. El reposo y el potencial de acción son diferentes en términos de su potencial. El potencial de acción sólo se genera cuando un impulso nervioso tiene que pasar a través de la célula. Este potencial de acción es generado por la apertura y el cierre de los canales de sodio y potasio presentes en la membrana de las células nerviosas.

Los siguientes son los cambios que tienen lugar en una neurona durante el paso de un impulso nervioso.

Paso I – En esta etapa la neurona está en reposo, con un exceso de iones de potasio en el interior y el exceso de sodio en el exterior. Este potencial dentro de la célula se mantiene a-70mV. Los canales iónicos están cerrados en este momento.

Paso II – Un estímulo externo provoca la apertura de canales de iones de sodio. Así, los iones de sodio comienzan a moverse dentro de la célula provocando un aumento en la carga positiva en el interior. El potencial debe llegar a los 55mV. Este es el potencial umbral.

Etapa III – Una vez que la membrana alcance el valor umbral, se genera un potencial de acción. Los canales de sodio se abren por completo para despolarizar la membrana. Esta rápida despolarización alcanza un potencial de +30 mV. Esto también se conoce como potencial de graduado. En esta etapa el lado exterior de la membrana celular es más negativo en comparación con el interior. El cambio en el potencial de reposo abre los canales de sodio en el lado adyacente. Esto permite el paso de impulso nervioso en forma de una onda. Esta es la etapa de despolarización.

Etapa IV – Una vez que el potencial de acción comience a disminuirse, los canales de potasio comiencen a abrirse. Como resultado, los iones de potasio desde el interior comienzan a moverse fuera y restauran el potencial negativo en la parte interna de la membrana. Debido a este potencial, desciende por debajo del potencial de reposo. Este es un estímulo para los canales de potasio para cerrar.

Etapa V – En esta etapa la bomba de sodio y potasio restaura la concentración original de los iones para restaurar el potencial. Estas bombas hacen uso de la energía que es el ATP para este propósito.

Si hubiera un equilibrio a 0 y no al potencial de las neuronas-70mV, alcanzar el valor umbral habría sido imposible.

Calcular el potencial de la membrana

Los tres iones contribuyen al potencial de la membrana de una célula. Este potencial de equilibrio se puede calcular utilizando la ecuación de Goldman dado como,

Em = (PK+/ Ptot) EK+ + (PNa+/ Ptot) ENa+ + (PCl-/ Ptot) ECl-

Aquí, Em es el potencial de la membrana, P es la permeabilidad relativa del ion respectivo, E es el potencial de equilibrio del ion respectivo. Ptot es la permeabilidad total de todos los iones.

Es importante recordar que el potencial de reposo no puede ser el potencial de equilibrio célular, ya que depende de los gastos de energía. Mientras que en el cálculo es necesario tener en cuenta los parámetros de la ecuación de Goldman, pero la permeabilidad relativa y la conductancia son también consideradas.

Potencial de reposo en distintas células

  • Células musculares lisas:-50mV
  • Células musculares:-95mV
  • Células astrogliales:-80mV

El potencial de reposo es, por lo tanto, un fenómeno muy importante en la transmisión nerviosa, contracción muscular y funcionamiento de los órganos. Sin esta posibilidad, las funciones de varios órganos se verían afectadas.

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