potenciales de membrana (oines)

 El científico italiano Luigi Galvani descubrió este dato curioso en el siglo XVIII casi por accidente durante la disección de una rana. Hoy sabemos que la pata de la rana patea porque las neuronas (células nerviosas) transportan información por medio de señales eléctricas.

¿Cómo las neuronas de un organismo vivo producen señales eléctricas? Básicamente, las neuronas generan señales eléctricas mediante breves cambios controlados en la permeabilidad a iones específicos (como $\text{Na}^+$start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript y $\text K^+$start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript) de su membrana celular. Antes de revisar con más detalle cómo se generan estas señales, primero necesitamos comprender cómo funciona la permeabilidad de la membrana en una neurona en reposo (una que no está enviando o recibiendo las señales eléctricas). 

El potencial de membrana en reposo

Imagina que tomas dos electrodos y colocas uno en el exterior y el otro en el interior de la membrana plasmática de una célula viva. Si hicieras esto, podrías medir una diferencia de potencial eléctrico o voltaje entre los electrodos. Esta diferencia de potencial eléctrico se denomina potencial de membrana.

Al igual que la distancia, la diferencia de potencial se mide respecto a un punto de referencia. En el caso de distancias, el punto de referencia podría ser una ciudad. Por ejemplo, podemos decir que Boston se encuentra a $300$300 $\text{km}$start text, k, m, end text al noreste, pero solo si sabemos que nuestro punto de referencia es la ciudad de Nueva York.

Para el potencial de membrana de la célula, el punto de referencia es el exterior de la célula. En la mayoría de las neuronas en reposo, la diferencia de potencial de la membrana es de entre $30$30 a $90$90 $\text{mV}$start text, m, V, end text (un $\text{mV}$start text, m, V, end text es $1/1000$1, slash, 1000 de un voltio), con el interior de la célula más negativo que el exterior. Es decir, las neuronas tienen un potencial de membrana en reposo (o simplemente potencial de reposo) de entre $-30$minus, 30 $\text{mV}$start text, m, V, end text a $-90$minus, 90 $\text{mV}$start text, m, V, end text.

Debido a que hay una diferencia de potencial en la membrana celular, se dice que la membrana está polarizada.

• Si el potencial de membrana se vuelve más positivo que el potencial de reposo, se dice que la membrana se despolariza.
• Si el potencial de membrana se vuelve más negativo que el potencial de reposo, se dice que la membrana se hiperpolariza.

Tipos de iones que se encuentran en las neuronas

En las neuronas y su líquido circundante, los iones más abundantes son:

• Iones con carga positiva (cationes): sodio ($\text{Na}^+$start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript) y potasio ($\text{K}^+$start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript)
• Iones con carga negativa (aniones): cloruro ($\text{Cl}^-$start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript) y aniones orgánicos

En la mayoría de las neuronas, el $\text{K}^+$start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript y los aniones orgánicos (como los de las proteínas y aminoácidos) se encuentran en concentraciones más altas dentro que fuera de de la célula. En cambio, el $\text{Na}^+$start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript y el $\text{Cl}^-$start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript generalmente se encuentran en concentraciones más altas fuera de la célula. Esto significa que a través de la membrana hay gradientes de concentración estables para todos los tipos de iones más abundantes.

Cómo los iones cruzan la membrana

Debido a su carga, los iones no pueden pasar directamente a través de las regiones de lípidos hidrofóbicos ("temerosos del agua") de la membrana. En cambio, tienen que utilizar canales de proteína especializados que proporcionan un túnel hidrofílico ("amante del agua") que cruza la membrana. Algunos canales, llamados canales de filtración, están abiertos en neuronas en reposo. Otros se cierran en neuronas en reposo y solo se abren en respuesta a una señal.

Algunos canales iónicos son altamente selectivos para un tipo de ion, pero otros permiten el paso de varios tipos de iones. Los canales iónicos que permiten principalmente el paso de $\text{K}^+$start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript se denominan canales de potasio y los canales iónicos que permiten principalmente el paso de $\text{Na}^+$start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript se denominan canales de sodio.

khan academy . (2018). El potencial de membrana. abril 30, 2022, de khan academy Sitio web: https://es.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-membrane-potential