Como pudimos revisar con anterioridad, la membrana celular es una doble capa de lípidos con proteínas adheridas en su interior. Tiene la peculiar capacidad de ser semipermeable, lo que quiere decir que escoge qué sustancias entran y salen del interior de la célula.
Se encarga de separar el líquido del interior de las neuronas (fluido intracelular) del líquido del exterior (fluido extracelular) de éstas. (Redolar, 2015).
En la membrana podemos encontrar proteínas en forma de canal que reciben el nombre de canales iónicos. Los canales pueden ser de dos tipos: pasivos (siempre están abiertos) y activos (sólo se abren de manera transitoria en determinadas circunstancias). (Redolar, 2015).
POTENCIAL DE MEMBRANA
Dicho esto, puedo continuar explicando lo que significa el potencial de membrana.
"Cuando hablamos de potencial de membrana hacemos referencia a una diferencia de carga eléctrica que se da entre el interior y el exterior celular, debido a que existen una serie de moléculas (iones) con diferentes cargas (positivas o negativas) que se encuentran en cantidades diferentes en el interior y el exterior celular."
(Redolar, 2015).
Esta distribución no simétrica de los iones se debe a que la membrana de las células es semipermeable y, por tanto, no deja pasar a través de ella a todas estas moléculas con la misma facilidad.
En el fluido intracelular y extracelular hallaremos varios iones importantes:
• Aniones orgánicos (A–): principalmente son proteínas con carga negativa
• Iones de cloro: Cl–
• Iones de sodio: Na+
• Iones de potasio: K+
En esta diferencia de carga eléctrica entran en juego dos fuerzas que son opuestas entre sí: una fuerza de carácter químico, denominada fuerza de difusión, y una fuerza de carácter electrostático. La primera hace referencia al movimiento que realizan las moléculas para desplazarse de regiones donde se encuentran en altas concentraciones a regiones de baja concentración. La segunda es la atracción o repulsión de las partículas entre sí en función de su carga eléctrica. Así pues, iones con cargas opuestas se atraerán e iones con cargas iguales se repelerán.
Un aspecto muy importante que hemos de tener en cuenta es que los movimientos iónicos que se dan a través de la membrana no sólo están determinados por estas dos fuerzas que acabamos de ver, sino que también depende de la permeabilidad de la membrana celular. Así pues, cuando los iones estén separados por una membrana totalmente permeable, la atravesarán libremente con el fin de alcanzar el equilibrio. (Redolar, 2015).
Por el contrario, cuando los iones estén separados por una membrana semipermeable (como en el caso de las neuronas) los iones que la puedan atravesar se dispondrán de forma asimétrica para compensar los iones que no pueden hacerlo, dando como resultado una diferencia de potencial tanto eléctrico como químico. Puesto que la membrana de la neurona es semipermeable, los iones que no pueden atravesarla afectan a la distribución del resto de los iones; los iones que sí que pueden atravesarla se distribuyen de forma asimétrica a los lados de la membrana, de modo que se origina una diferencia de potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana. Esta diferencia de potencial eléctrico se encuentra en todas las células vivas, no sólo en las neuronas, y recibe el nombre de potencial de membrana. (Redolar, 2015).
En la mayor parte de las células, este potencial de membrana se mantiene relativamente estable.
En las neuronas, el valor del potencial de membrana puede variar debido a diferentes circunstancias. Cuando una neurona está en reposo (ni recibe ni conduce información), este potencial de membrana se denomina potencial de reposo. (Redolar, 2015).
POTENCIAL DE REPOSO
Cuando dentro de una célula predominan las cargas negativas y fuera de ella lo hacen las cargas positivas, se dice que una neurona está en reposo. (Carlson, 2006).
En condiciones de reposo, la distribución de los iones en la membrana celular es la siguiente:
Sólo encontraremos los aniones orgánicos en el fluido intracelular. Los otros tipos de iones se encuentran tanto en el compartimento intracelular como en el extracelular, pero su distribución es desigual:
• El K+ se encuentra, principalmente, en el fluido intracelular.
• El Na+ y el Cl– se encuentran, principalmente, en el fluido extracelular.
De igual manera, en condición de reposo, su permeabilidad será la siguiente:
• Más permeable al K+ que al Na+.
• El grado de permeabilidad al Cl– es intermedio con respecto a los otros dos cationes.
• La membrana es impermeable al resto de los aniones, los aniones proteicos. (Redolar, 2015).
Si la permeabilidad
de la membrana de esa neurona se modifica sucede lo siguiente: las cargas
negativas salen y en su lugar entran cargas positivas, en ese momento se está
transmitiendo el impulso nervioso. (Carlson, 2006).
Se puede visualizar gráficamente en la siguiente imagen:
POTENCIAL DE ACCIÓN
Son los impulsos eléctricos que utilizan las neuronas para comunicarse.
Es un proceso activo de la membrana que implica cambios en la conductancia de ésta generados por la abertura y cierre de canales iónicos.
Tiene la capacidad de autorregenerarse a lo largo del axón, de manera que la información puede viajar largas distancias sin decrecer o perderse.
(Redolar, 2015).
El potencial de acción consta de tres fases: despolarización, repolarización e hiperpolarización. El proceso completo es el siguiente:
• La membrana permanece en reposo y recibe un estímulo.
• Empieza la fase de despolarización. El interior pierde negatividad hasta que llega un momento en el que no hay diferencia de potencial. De hecho, incluso el potencial se invierte, es decir, el interior se hace positivo con respecto al exterior. • Después empieza la fase de repolarización. El interior recupera su negatividad con respecto al exterior.
• La última fase es la de hiperpolarización, en la que el interior presenta un valor más negativo que el del potencial de reposo.
• Para acabar, el potencial de membrana recupera el valor del potencial de reposo.(Redolar, 2015).
Los movimientos iónicos que se producen durante el potencial de acción son los siguientes:
1) Llegada de un estímulo intenso que despolariza la membrana.
2) Se abren los canales de Na+.
3) El Na+ entra masivamente empujado tanto por las fuerzas químicas como por las eléctricas.
4) El interior celular se despolariza, es decir, se vuelve más positivo.
5) El estado de despolarización provoca que se abran los canales de K+ y éste sea empujado hacia el exterior tanto por las fuerzas químicas como por las eléctricas. Posteriormente se cierran los canales de Na+ y empieza a recuperarse el valor del potencial de reposo.
6) Cuando se va recuperando el valor de potencial de reposo, se cierran los canales de K+.
7) La prolongada hiperpolarización del potencial de membrana antes de llegar al valor de reposo se debe al hecho de que, en esta fase, la permeabilidad de la membrana al paso de los iones de K+ es mayor que la que presenta en estado de reposo; de manera que estos iones se acumulan momentáneamente en el exterior de la membrana celular. La distribución de estas cargas eléctricas positivas por el espacio extracelular y, sobre todo, la captación de estos iones por parte de los astrocitos disminuye la presencia de cargas positivas en el exterior, por lo que también disminuye la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana y permite que el potencial de membrana adopte el valor característico negativo de –70mV de la situación de reposo.
8) Cuando se acaba el potencial de acción, se pone en marcha la bomba de Na+-K+ para restablecer el equilibrio iónico (expulsar el Na+ hacia el exterior y el K+ hacia el interior). (Redolar, 2015).
El potencial de acción es la unidad básica del lenguaje, la forma en que el sistema nervioso codifica y transmite información. (Redolar, 2015).
Referencias:
Redolar Ripoll, D. (2015). Fundamentos de psicobiología (2a. ed.). Editorial UOC.
Pp. 141 – 241
Carlson, Neil R. (2006) Fisiología de la conducta. Ed. Pearson
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