El potencial de membrana en reposo es la diferencia de voltaje de los fluidos dentro y fuera de una celda, que suele estar entre -70 y -80 milivoltios (mV). Todas las células tienen esta diferencia, pero es particularmente importante en relación con las células nerviosas y musculares, ya que cualquier estímulo que cambie el voltaje y lo diferencie del potencial de membrana en reposo es lo que permite a las células transmitir señales eléctricas. Si las celdas no tuvieran la diferencia de voltaje, entonces serían neutrales y no transmitirían ninguna información.
Antecedentes
Todas las células tienen una membrana que sirve como barrera entre el líquido que está afuera y el que está adentro, y para controlar qué tipos de partículas pueden entrar y salir de la célula. Algunas partículas, como el oxígeno, pueden atravesar la membrana por sí solas, pero otras más grandes necesitan canales especiales para atravesarlas. Algunos de estos canales solo dejan entrar y salir un tipo de partícula, y no empujan o tiran activamente de las partículas en ninguna dirección, mientras que otros pueden tomar múltiples tipos de partículas y pueden empujarlas activamente dentro o fuera de la célula. Ambos tipos pueden ser abiertos o cerrados en momentos específicos por la celda para controlar el flujo de partículas.
Potencial de reposo
Cuando una celda está en reposo, el fluido dentro de ella es un poco más negativo que el fluido fuera de ella, que generalmente tiene una carga de 0 mV. Esto se debe a las partículas cargadas eléctricamente llamadas iones. Los iones que causan la diferencia de voltaje son el tipo de partículas que necesitan canales para atravesar la membrana e incluyen cosas como potasio (K +) y sodio (Na +). Cuando una célula está en reposo, contiene una concentración de grandes iones negativos en su interior, así como algo de K + y un poco de Na +. El exterior de la celda está rodeado de Na + y un poco de K +, entre otras cosas.
Dado que los fluidos idealmente quieren tener diferentes tipos de partículas dispersas uniformemente a lo largo de ellos, el K + dentro de la célula quiere salir y el Na + quiere entrar, de modo que los iones se distribuyan uniformemente. Sin embargo, no pueden hacer esto, porque los canales que permiten que el Na + pase a través de la membrana están cerrados cuando la célula está en reposo, y los de K + están ligeramente abiertos, lo que solo permite que se escape un poco de K +. Además, hay un tercer tipo de canal que empuja activamente cualquier exceso de Na + fuera de la celda y extrae el K + que se filtra hacia ella. Esto significa que se mantiene el voltaje ligeramente negativo dentro de la celda, creando el potencial de membrana en reposo.
Los potenciales de acción
Un potencial de acción es la forma en que las células transmiten información eléctrica y ocurre en respuesta a un estímulo. Si una célula que está en reposo recibe un estímulo suficiente para llevar la carga del líquido en su interior hasta -55 mV, entonces los canales que dejan pasar al Na + se abren, lo que hace que fluya una gran cantidad de Na + hacia la célula. Esto aumenta aún más la carga del fluido en el interior, hasta aproximadamente +30 mV. Una vez que el líquido alcanza esta carga, los canales de Na + se cierran y los canales de K + se abren por completo, dejando que el K + fluya fuera de la celda. Sin embargo, estos canales tardan más en abrirse que los canales de Na +, por lo que el líquido celular permanece cargado positivamente durante un tiempo.
Periodo refractario
Una vez que los canales de K + están completamente abiertos, una gran cantidad de K + sale de la celda, lo que reduce su voltaje interno a aproximadamente -90 mV. Esto se llama hiperpolarización y evita que el estímulo regrese y afecte a la misma célula nuevamente, ya que el fluido ahora tiene un voltaje mucho más bajo, lo que significa que se necesitaría un estímulo mucho mayor para volver a subir a -55 mV. Después de que esto suceda, los canales que absorben K + y expulsan Na + comienzan a funcionar y, finalmente, mueven la célula de nuevo al potencial de membrana en reposo de -70 mV.