Potencial de equilibrio del sodio

Potencial de equilibrio del sodio

Potencial de equilibrio del potasio

En la sección anterior de esta conferencia (Establecimiento del potencial de membrana), aprendimos los dos requisitos para establecer un potencial de membrana: (1) gradiente de concentración de iones a través de la membrana, y (2) canales selectivos de iones en la membrana. Aprendimos que el gradiente de concentración (es decir, el gradiente químico) hace que el ion se mueva desde el compartimento con mayor concentración de iones al compartimento con menor concentración de iones. Aprendimos que el movimiento de un ion a través de la membrana que no se equilibra con el movimiento de un contra-ión conduce a la separación de cargas a través de la membrana, y que esta separación de cargas constituye la base para el establecimiento de una diferencia de potencial a través de la membrana plasmática (es decir, el potencial de membrana, Vm). La separación de cargas a través de la membrana conduce al establecimiento de un gradiente eléctrico que crece en magnitud hasta que equilibra exactamente el gradiente químico. Cuando los gradientes químico y eléctrico son iguales en magnitud, se dice que el ion está en equilibrio electroquímico, y el potencial de membrana que se establece en el equilibrio se dice que es el potencial de equilibrio (Veq.) para ese ion bajo el gradiente de concentración existente.

Definición del potencial de equilibrio

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El potencial de membrana (también potencial transmembrana o voltaje de membrana) es la diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de una célula biológica. Es decir, existe una diferencia en la energía necesaria para que las cargas eléctricas se desplacen del medio celular interno al externo y viceversa, siempre que no haya adquisición de energía cinética o producción de radiación. Los gradientes de concentración de las cargas determinan directamente esta necesidad de energía. Para el exterior de la célula, los valores típicos del potencial de membrana, normalmente dados en unidades de milivoltios y denotados como mV, oscilan entre -80 mV y -40 mV.

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Todas las células animales están rodeadas por una membrana compuesta por una bicapa lipídica con proteínas incrustadas en ella. La membrana sirve tanto de aislante como de barrera de difusión para el movimiento de los iones. Las proteínas transmembrana, también conocidas como proteínas transportadoras de iones o bombas de iones, empujan activamente los iones a través de la membrana y establecen gradientes de concentración a través de la membrana, y los canales de iones permiten que los iones se muevan a través de la membrana por esos gradientes de concentración. Las bombas de iones y los canales iónicos son eléctricamente equivalentes a un conjunto de pilas y resistencias insertadas en la membrana y, por tanto, crean un voltaje entre los dos lados de la membrana.

Potencial de membrana en reposo

Mecanismos iónicos y potenciales de acción (Sección 1, Capítulo 2) Neurociencia en línea: An Electronic Textbook for the Neurosciences | Departamento de Neurobiología y Anatomía – Escuela de Medicina de la Universidad de Texas en Houston

El Na+ es fundamental para el potencial de acción en las células nerviosas. Como se muestra en la Figura 2.1, los potenciales de acción se inician repetidamente a medida que se modifica la concentración extracelular de Na+. A medida que se reduce la concentración de sodio en la solución extracelular, los potenciales de acción se hacen más pequeños.

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La figura 2.2 muestra la línea recta predicha por la ecuación de Nernst (suponiendo que la membrana fuera exclusivamente permeable al Na+). Hay un buen ajuste entre los datos y los valores predichos por una membrana exclusivamente permeable al Na+. El experimento da apoyo experimental a la noción de que en el pico del potencial de acción, la membrana se vuelve altamente permeable al sodio.

Sin embargo, hay algunas desviaciones entre lo medido y lo predicho por la ecuación de Nernst. ¿Por qué? Una de las razones de la desviación es la permeabilidad continua al K+. Si existe una permeabilidad continua de K+, el potencial de membrana nunca alcanzará su valor ideal (el potencial de equilibrio del sodio) porque la difusión de los iones K+ tiende a hacer que la célula sea negativa. Este punto puede entenderse con la ayuda de la ecuación de GHK.

Definición de potencial de membrana en reposo

El potencial de membrana es la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la neurona. Se mide utilizando dos electrodos. Un electrodo de referencia se coloca en la solución extracelular. El electrodo de registro se introduce en el cuerpo celular de la neurona.

Figura 3.1. El potencial de membrana se mide utilizando un electrodo de referencia colocado en la solución extracelular y un electrodo de registro colocado en el soma celular. El potencial de membrana es la diferencia de voltaje entre estas dos regiones. Medición del potencial de membrana’ por Casey Henley está bajo una licencia de Creative Commons Attribution Non-Commercial Share-Alike (CC BY-NC-SA) 4.0 International License.

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Hay más de una forma de describir un cambio en el potencial de membrana. Si el potencial de membrana se mueve hacia cero, se trata de una despolarización porque la membrana se está volviendo menos polarizada, lo que significa que hay una menor diferencia entre la carga en el interior de la célula en comparación con el exterior. Esto también se conoce como una disminución del potencial de membrana. Esto significa que cuando el potencial de membrana de una neurona se desplaza desde el reposo, que suele ser de unos -65 mV, hacia 0 mV y se vuelve más positivo, se trata de una disminución del potencial de membrana. Dado que el potencial de membrana es la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula, esa diferencia disminuye a medida que el potencial de membrana de la célula se mueve hacia 0 mV.

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