Potenciales de la membrana y los iones.

 Potenciales de la membrana y los iones.

Potencial de membrana, esta es la diferencia de carga eléctrica que hay entre el interior y el exterior de una célula.  

El potencial de membrana contempla una diferencia de carga eléctrica que se genera entre la parte de dentro y fuera de la neurona, ya que existe una serie de iones (moléculas) que tienen diferentes cargas -positivas o negativas- y que se encuentran en diversas cantidades en el interior y exterior de la célula. 

De acuerdo con Redolar, esta diferencia de iones se debe a que la membrana celular es semipermeable, y por lo tanto, no deja pasar a todas estas moléculas con la misma facilidad. La diferencia de carga eléctrica se provoca por dos tipos de fuerzas opuestas entre si.

Fuerza de difusión 

Tiene una naturaleza química y hace referencia al movimiento que realizan las moléculas para desplazarse de regiones donde se encuentran en altas concentraciones a regiones de baja concentración. Por ejemplo, imagina que colocamos una cuchara de azúcar en un vaso de agua. Al principio, el azúcar se ira hasta el fondo del vaso, pero, poco a poco, el azúcar  se va a dispersar por toda el agua, hasta lograr una distribución homogénea.

Fuerza electrostática 

Tiene una naturaleza eléctrica. Hace referencia a la atracción o repulsión de las partículas entre si de acuerdo con su carga eléctrica. Por lo tanto, iones con cargas opuestas se atraerán e iones con cargas iguales se repelerán. Por ejemplo, piensa en los lados de un imán. Cuando acercamos el lado positivo de dos imanes, se van a repeler. En cambio, si acercamos el lado negativo y el lado positivo de otro, se van a atraer. El movimiento de los iones queda influido por los campos eléctricos. 

Recuerdas que ya mencionamos que la membrana de la neurona es semipermeable. Bueno, esto significa que hay iones que pueden pasar y otros no; este proceso afectará la distribución del resto. “Los iones que sí logran pasar, se van a distribuir de forma asimétrica a los costados de la membrana, lo que genera el potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana (Redolar, 2015, p.163). A esto se llama potencial de membrana.

Para conocer y registrar el potencial de la membrana de una neurona, es necesario colocar la punta de un electrodo en el interior de la neurona y la punta de otro electrodo en su exterior (en el líquido extracelular) (Pinel y Ramos, 2007, p. 85). 

 Ahora bien, cuando los dos lados del electrodo se colocan en la parte externa, la diferencia de voltaje que hay entre ellos es igual a cero. No obstante, cuando el extremo del electrodo intracelular se inserta dentro de una neurona, se registra un potencial constante de aproximadamente -70 mili-voltios (mV). Esto, de acuerdo con Pinel y Ramos (2007, p.85), indica que el potencial del interior de neurona en reposo es unos 70 mV menor que el del exterior de la neurona. Este potencial constante de -70 mV se le denomina potencial de reposo, es decir, potencial de membrana en reposo de la neurona. En este estado se dice que la neurona está polarizada.

Ya mencionamos que hay iones dentro y fuera de la membrana celular y que algunos logran pasar a través de ella. ¿De qué iones estamos hablando? 

Iones en ambos lados de la membrana 

 Aniones orgánicos (A-) (proteínas con carga negativa) 

Iones de cloro (Cl-)  Iones de sodio (Na+) 

 Iones de potasio (K+)

Distribución de iones en reposo

Aniones orgánicos en el fluido intracelular 

K+ en el fluido intracelular N

a+ y Cl- en el fluido extracelular

Permeabilidad iónica de la membrana en reposo

La membrana es mucho 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

Recordemos que los iones atraviesan la membrana por medio de canales iónicos, es decir, proteínas que atraviesan la membrana celular. Redolar (2015, p. 165) menciona que la mayoría de los canales son selectivos, en otras palabras, dan paso selectivo a un único ion.

Toda célula está delimitada por una membrana plasmática formada por una bicapa de lípidos, lo que le confiere un carácter hidrofóbico. No obstante, la membrana es semipermeable a una variedad de moléculas, lo que resulta en una diferencia en la composición del citoplasma y el medio extracelular. Entre los componentes cuya concentración a intra y extracelular es importante para la función celular se destacan los iones, siendo los más abundantes Na+, K+, Ca++ y Cl–, cuyos valores fisiológicos normales en el humano se indican en la siguiente tabla:

Ion	Concentración intracelular	Concentración extracelular
Na+	12 mM	145 mM
K+	140 mM	4 mM
Ca++	100 nM	1.5 mM
Cl–	4.2 mM	123 mM

Tabla 1. Concentraciones típicas de los principales iones en el medio intracelular y extracelular en humanos.