¿Cómo trabaja la Membrana Plasmática de la Neurona? ¿Qué son los iones?

POTENCIALES DE MEMBRANA

Como pudimos observar en la entrada anterior, el potencial de membrana se refiere a la capacidad que tiene la membrana para permitir el paso de iones con carga eléctrica a través de ella. Mientras que los potenciales de acción son cambios del potencial de membrana que se propagan a lo largo de la superficie de células que se caracterizan por ser de “todo o nada”; tienen un umbral para excitación y una duración estereotipada.

El potencial de acción se produce a lo largo de una serie de fases, que van desde la situación de reposo inicial hasta el envío de la señal eléctrica y por último la vuelta al estado inicial.

1.- Potencial de Membrana en Reposo: Producido por una diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana. Es un estado basal en el cual la membrana se encuentra a -70mV. Durante ese tiempo pueden llegar a la membrana algunas despolarizaciones o descargas eléctricas, que no son suficientes para alterar su estado.

2.- Conducción continua: Se produce una despolarización progresiva de cada zona adyacente de la membrana del axón. Ocurre una onda de despolarización. En este punto la estimulación genera que se produzca un cambio eléctrico de suficiente intensidad en la membrana (como mínimo hasta los -65mV, pudiendo ser de hasta -40mV en algunas de ellas) como para generar que los canales de sodio del cono del axón (cargados positivamente) se abran y entren de forma masiva. 

A su vez, las bombas de sodio/potasio que mantienen estable el interior de la célula dejan de funcionar, esto provocará un cambio de carga en la membrana haciéndola llegar a los 30mV, lo que se conoce como despolarización. 

Tras ello empiezan a abrir los canales de potasio de la membrana, que al ser un ion positivo y entrar masivamente son repelidos y empiezan a salir de la célula. Frenando así la despolarización, llevando la carga eléctrica a unos 40mV. Los canales de sodio pasan a cerrarse y se inactivan por un breve periodo de tiempo, impidiendo despolarizaciones sumativas.

3.- Repolarización e hiperpolarización: Se abren canales de potasio permitiendo su salida (repolarización). Sin embargo, como se encuentran abiertos por más tiempo, esto produce una hiperpolarización.

Repolarización: Al haberse cerrado los canales de sodio, se evita que este siga entrando a la neurona, mientras que los canales de potasio siguen abiertos, lo que genera que se siga expulsando, por eso el potencial y la membrana se hacen cada vez más negativos.

Hiperpolarización: Conforme va saliendo más potasio, la carga de la célula se va convirtiendo más negativa hasta el punto de hiperpolarizarse, que sucede cuando su carga negativa supera la de reposo (-70mV). En ese momento se cierran los canales de sodio y vuelven a activarse (sin abrirse) los de sodio. Así la carga eléctrica deja de bajar y que técnicamente la célula esté lista para un nuevo potencial de acción, pero su carga aun es mucho mayor de la habitual para provocar este potencial. Se reactiva la bomba de sodio/potasio.

4.- Potencial de reposo: La reactivación de las bombas de sodio/potasio genera que poco a poco vaya entrando carga positiva a la célula, hasta llevarla a su estado basal, que es el potencial de reposo (-70mV).

Este complejo proceso bioeléctrico se produce a partir del cono axónico hasta el final del axón, así la señal eléctrica va avanzando hasta los botones terminales  que tienen terminales de calcio que se abren cuando el potencial llega a ellos, así las vesículas que contienen a los neurotransmisores (que abordaremos en otra entrada) expulsen su contenido al espacio sináptico (que es lo que hará que una neurona transporte la información a la otra), siendo el potencial de acción la generadora de la liberación de los 

neurotransmisores.

(Instituto Mexicano de Neurociencias, 2020).

Un ion es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa. El nombre ion, proviene de la palabra griega ion que significa "que va" debido a que las partículas cargadas van hacia un electrodo cargado o se alejan de este.

Como ya lo vimos existen TIPOS DE IONES tanto dentro como fuera de la membrana celular y que algunos logran pasar a través de ella, estos son los tipos de Iones que están involucrados en todo este proceso:

Iones en ambos lados de la membrana

• Aniones orgánicos (A-)
• 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.
• Na+ 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).

(IEU Online, s.f.)

Potencial de reposo de una neurona. A. Esquema de una neurona. B. Esquema de un axón y los electrodos (líneas negras) en el interior y exterior requeridos para medir la diferencia de potencial a través de la membrana; esto es, el potencial de reposo. C. Diferencia en la concentración de iones adentro y afuera del axón. D. Canales en la membrana para el paso de los iones.

Referencias:

Imágenes Libres

IEU Online. (Sin Fecha). Fundamentos Biológicos de la Conducta Humana - Apuntes Digitales // Unidad 2. En Universidad IEU. Consultado el 15 de septiembre de 2021. https://lic.ieu.edu.mx/mod/scorm/player.php?a=17624&currentorg=FBCH_B2_ORG&scoid=37033&sesskey=gIWBfmJFJy&display=popup&mode=normal

Instituto Mexicano de Neurociencias. (2020). La Base del Sistema Nervioso, La Neurona. En Consejo Mexicano de Neurociencias, A.C. Consultado el 15 de septiembre de 2021. https://www.institutosuperiordeneurociencias.org/copia-de-unidad-2-3-neurocardiologi