El potencial de membrana en reposo es un estado estable durante el cual existe una diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula. En este estado el voltaje del interior celular se mantiene negativo con respecto al exterior celular.
El
potencial de membrana en reposo es producido y mantenido, por:
Uno.
Los aniones o moléculas con carga negativa no difusibles intracelulares. Las
proteínas, los fosfatos de alta energía como el ATP, y los ácidos nucleicos. Su
gran tamaño no les permite salir, por lo que su carga negativa es mantenida
dentro de las células, esta carga negativa es compensada principalmente por la
carga positiva del ion potasio, que es el ion predominante en el medio
intracelular.
Dos.
Los gradientes o diferencias de concentración iónica. Los principales iones del
espacio extra e intracelular son sodio y potasio respectivamente. El ion sodio
es predominante en el espacio extracelular, mientras que el potasio es
predominante en el espacio intracelular, estos gradientes hacen que el sodio
siempre intente entrar a la célula y el potasio siempre intente salir de ella.
Tres.
La permeabilidad selectiva de la membrana. Los canales especializados de fuga
de sodio, cloro y principalmente de potasio, permiten el paso de diferentes
cantidades de iones y, por lo tanto, de sus cargas entre el interior y el
exterior, el valor final está determinado por el potencial de equilibrio iónico
de cada ion participante. El potasio al poseer una mayor permeabilidad y un
alto gradiente, tiene mayor tendencia a salir de la célula, produciendo un
movimiento continuo de cargas positivas hacia el exterior, esto genera una
descompensación de las cargas negativas en el interior, lo que lleva a que la
carga predominante dentro de la célula sea negativa. La baja permeabilidad de
la membrana a los iones sodio y cloro permiten que una pequeña cantidad de
cargas se mueva a través de la membrana, esto hace que el valor final del
voltaje de membrana no sea exclusivamente determinado por el potasio, y esté
determinado por el promedio ponderado de los potenciales de equilibrio iónico
de cada ion, y sus respectivas permeabilidades relativas.
Cuatro.
La bomba de sodio potasio es la principal responsable de mantener los
gradientes de concentración de los iones de sodio y potasio. Al mover 3 iones
de sodio desde el interior al exterior, y 2 iones de potasio del exterior al
interior, permite recuperar potasio y, simultáneamente contribuir a la salida
de carga positiva en cada ciclo, esto deja siempre una carga negativa sin
compensar en el interior de la célula, contribuyendo al establecimiento del
potencial de membrana en reposo. Es por esto que la bomba de sodio potasio es
también llamada bomba electrógena. El potencial de membrana en reposo está
presente en todas las células del organismo y en todas las células de las
formas de vida conocidas. Su valor cambia de célula a célula, va de menos 30
milivolts en células epiteliales, a valores de más de menos 80 milivolts en
algunas células musculares. Este valor de voltaje negativo tiene una
importancia fundamental para atraer cargas positivas hacia el interior de las
células, y permite, entre otras cosas, una rápida despolarización en las
células excitables y, el movimiento de iones y moléculas con carga positiva
hacia el interior de las células epiteliales relacionadas con la absorción,
como las del intestino y de los túbulos renales.
Para
calcular el potencial de membrana en reposo empleamos la ecuación de GoldmanHodgkin y Katz. Esta ecuación nos permite obtener el voltaje de la membrana en
estado estacionario cuando es permeable a múltiples iones. El voltaje obtenido
representa un equilibrio dinámico, donde el valor está determinado por el
promedio ponderado de los potenciales de equilibrio iónico de cada ion, y las
respectivas permeabilidades relativas.
En la
ecuación tenemos a la temperatura, la constante universal de los gases, la
constante de Faraday, las permeabilidades y las concentraciones dentro y fuera
de la célula de cada ion participante. Esta es una de las ecuaciones más
fascinantes e importantes de la fisiología, y nos permite ver cómo influye cada
ion y su permeabilidad en el establecimiento del potencial de membrana en
reposo.
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