Potencial de reposo de una neurona

Definición de potencial en reposo

Las neuronas juegan un papel importante en el cuerpo, enviando y recibiendo impulsos que permiten a las personas sentir el mundo, comunicarse, moverse y pensar. ¿Qué sucede cuando una neurona está en reposo? En el estado de reposo, no hay señal que pase a través de la neurona. Sin embargo, incluso en este estado, la neurona está eléctricamente activa. Debido a cómo se mueven los iones a través de la membrana celular, el interior de la neurona es más negativo que el líquido que la rodea. Esto crea una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la neurona que se conoce como potencial de reposo . Además de las neuronas, otros tipos de células excitables, como las células del músculo esquelético y liso, también tienen un potencial de reposo.

¿Cuál es el potencial de reposo de una neurona?

Cuando una neurona u otro tipo de célula excitable está en reposo, hay líquido tanto dentro como fuera de la membrana celular, y este líquido está lleno de muchos tipos diferentes de iones, incluidos los iones de sodio y los iones de potasio . En reposo, la concentración de iones de sodio es mayor fuera de la célula que dentro de la célula, mientras que la concentración de iones de potasio es mayor dentro de la membrana celular. Debido a que los iones tienen carga eléctrica, este desequilibrio crea una diferencia de potencial eléctrico entre el interior de la célula y el líquido extracelular circundante. Esto se conoce como potencial de reposo de una célula y puede oscilar entre -90 y -30 milivoltios, según el tipo de célula. En el caso de las neuronas, sin embargo, el potencial de reposo suele rondar los -70 milivoltios.

Cuando un impulso, que también se conoce como potencial de acción , pasa a través de una neurona, los canales de la membrana se abren y los iones de sodio se vierten en la neurona. Esto hace que el potencial a través de la membrana cambie drásticamente y se vuelva positivo. Esto se conoce como despolarización. Luego, para restaurar el potencial de reposo de la neurona, los canales de iones se cierran y las bombas de iones incrustadas en la membrana bombean los iones de sodio hacia afuera de la célula, mientras que los iones de potasio regresan a la célula. Ahora, la neurona está lista para otro potencial de acción.

¿De dónde proviene el potencial de la membrana en reposo?

El potencial de reposo de una neurona se crea por un desequilibrio en las concentraciones de iones de sodio y potasio entre el líquido extracelular y el interior de la neurona. Esta diferencia se mantiene por la acción de los canales iónicos que pueden abrirse o cerrarse para aumentar o disminuir la permeabilidad de la membrana a cada ión, así como por bombas de iones que mueven el sodio y el potasio a través de la membrana contra un gradiente de concentración.

El potencial de reposo de una neurona se crea porque hay un exceso de iones de potasio dentro de la célula y un exceso de iones de sodio fuera de la célula.

Iones

Aunque hay muchos iones en los fluidos intracelulares y extracelulares, los dos iones que tienen el efecto más significativo sobre el potencial de reposo de una neurona son el sodio y el potasio. Ambos iones están cargados positivamente, pero debido a que la membrana es más permeable al potasio que al sodio, el potasio se escapa de la célula, mientras que el sodio no puede difundirse. Esto hace que la concentración total de iones positivos fuera de la célula sea mayor que dentro de la célula. celda. Las concentraciones aproximadas de iones de sodio y potasio tanto dentro como fuera de la celda se enumeran en la siguiente tabla:

Ion	Concentración intracelular (mM)	Concentración extracelular (mM)
Sodio	12	145
Potasio	155	4

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Incrustadas en la membrana celular hay bombas de iones que utilizan la energía almacenada en ATP para sacar el sodio de la célula y el potasio hacia la célula en contra de sus gradientes de concentración. Esto se conoce como transporte activo porque requiere energía para mover iones en contra de sus gradientes de concentración. Por cada 3 iones de sodio que se mueven fuera de la célula, 2 iones de potasio se mueven hacia la célula. Debido a que se mueven más iones de sodio que los iones de potasio, esto hace que el exterior de la célula sea más positivo que el interior y contribuye al potencial de reposo.

Las bombas de sodio y potasio utilizan la energía almacenada en ATP para sacar el sodio de la célula y el potasio hacia la célula.

Canales

Además de las bombas, los canales iónicos que se abren y cierran para permitir que los iones entren y salgan de la célula, que también se conocen como puertas , también juegan un papel muy importante en el mantenimiento del potencial de reposo de una neurona. Hay dos canales iónicos en la membrana celular de una neurona que juegan un papel importante en la creación y mantenimiento de su potencial de reposo. Los canales de sodio solo están abiertos durante un potencial de acción y permanecen cerrados mientras la neurona está en reposo. Esto significa que los iones de sodio no pueden moverse libremente a través de la membrana. Por el contrario, los canales de potasio siempre están al menos parcialmente abiertos y, como resultado, los iones de potasio pueden difundirse mucho más fácilmente a través de la membrana.

Recuerde que las bombas de iones mueven los iones de potasio al interior de la célula y los iones de sodio fuera de la célula. Debido a que los canales de sodio están cerrados en reposo, casi todo el sodio que se bombea no puede regresar a la célula. Sin embargo, los iones de potasio pueden y se difunden fuera de la célula siguiendo el gradiente de concentración. Esto significa que aún más cargas positivas salen de la celda, lo que hace que el potencial de reposo sea aún más negativo. En equilibrio, las concentraciones de iones de sodio y potasio dentro y fuera de la neurona crean un potencial de reposo de aproximadamente -70 milivoltios, lo que significa que el interior de la célula es 70 milivoltios más negativo que el exterior.

Resumen de la lección

En una neurona en reposo, el líquido intracelular es más negativo que el líquido extracelular, lo que crea un potencial de reposo de aproximadamente -70 milivoltios. Este potencial de reposo es creado por un gradiente de concentración de iones de sodio e iones de potasio . Las bombas de iones de sodio y potasio en la membrana bombean sodio y potasio hacia la célula.

La célula también tiene canales iónicos que actúan como puertas , abriéndose y cerrándose para dejar pasar iones específicos a través de la membrana. Debido a que los canales de iones de sodio están cerrados mientras que los canales de iones de potasio están parcialmente abiertos, parte del potasio se difunde fuera de la célula. El resultado es que hay más iones cargados positivamente fuera de la célula que dentro, creando un potencial de reposo negativo.

Cuando un potencial de acción pasa a través de una neurona, los canales de sodio se abren, lo que hace que los iones positivos ingresen rápidamente a la célula y provoquen una rápida despolarización. Después de que pasa un potencial de acción, el potencial de reposo se restaura mediante la acción de las bombas de iones sodio-potasio.