Fisiología Celular: Potencial de Membrana

Introducción

• Finales del siglo XVIII: inicio de los estudios sobre bioelectricidad, dando paso a la neurofisiología.
• Aloisio Galvani: Pionero en estudios sobre contracciones musculares en ranas por la electricidad.
• Galvani dedujo que el cerebro generaba la electricidad necesaria para la contracción muscular voluntaria, usando los nervios como conductores.

Células excitables

• Axón gigante de calamar: modelo para el estudio del impulso nervioso (años 50).
• Estudios similares se realizaron en neuronas y fibras musculares de mamíferos.
• Todas las células poseen un potencial eléctrico.

Potencial de membrana

• La membrana plasmática presenta permeabilidad selectiva.
• La bomba Na+/K+ (sodio/potasio) juega un papel crucial.
• Moléculas con carga negativa en el interior celular contribuyen al potencial de membrana.
• La membrana en reposo se encuentra polarizada.

Distribución de iones

• La membrana plasmática mantiene atrapadas moléculas orgánicas con carga negativa (aniones fijos) y permite la difusión limitada de iones inorgánicos (cationes difusibles).
• La difusión de cationes ocurre a través de canales.
• Iones importantes para el potencial de membrana: sodio, potasio, cloruro.
• Se bombean activamente para mantener concentraciones estables.
• Existen canales de entrada para los iones.

Potencial de acción

• Es un cambio brusco y transitorio en el potencial de membrana de una célula excitable. Invierte de negativo a positivo y vuelve al potencial de reposo.
• El estímulo inicia la apertura de canales de Na+, desencadenando despolarización.
• Alcanzado el potencial umbral se abren más canales de Na+, acelerando la despolarización.
• La apertura de canales de K+ provoca la repolarización.
• Se produce hiperpolarización brevemente y la bomba Na+/K+ restablece el potencial de reposo.

Propagación del potencial de acción

• El potencial de acción se propaga en todas direcciones a través de la fibra, pero no retrocede.
• Debido a que los canales de Na+ en la zona ya despolarizada están inactivados.
• Hay conducción electrotónica que se basa en corrientes locales.

Conducción del potencial de acción

• La velocidad de conducción depende de las propiedades eléctricas del citoplasma y la membrana plasmática.
• Mayor diámetro de la fibra implica mejor velocidad electrotónica.
• La mielina aísla eléctricamente el axón, permitiendo mayor velocidad de conducción saltatoria.
• Los nódulos de Ranvier permiten la rápida conducción a lo largo de la fibra.

Conducción saltatoria

• La conducción saltatoria del potencial de acción se debe a la mielina.
• La corriente salta entre los nódulos de Ranvier.
• La conducción saltatoria es más rápida que la conducción continua.
• Permite mayor eficiencia energética en la transmisión.

Factores que condicionan la velocidad de conducción

• Edad.
• Temperatura.
• Características de la fibra (presencia o ausencia de mielina)
• Diámetro de la fibra.

Sinapsis

• Zona especializada de contacto entre neuronas, donde ocurre la transmisión de información.
• La sinapsis puede ser eléctrica o química.
• Las sinapsis químicas son las más comunes en mamíferos.

Sinapsis químicas

• Liberación de un neurotransmisor a partir del terminal presináptico.
• El neurotransmisor se une a receptores en la membrana postsináptica.
• La unión del neurotransmisor activa canales iónicos en la membrana postsináptica.
• Esto provoca un potencial postsináptico excitatorio (PEPS) o inhibitorio (PIPS).
• Tipos de receptores: ionotropicos (canales iónicos), metabotropicos (proteína G).

Clasificación de neurotransmisores

• Aminas biógenas.
• Aminoácidos.
• Otras aminas.
• Purinas.

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