Indice1. Introducción 2. Desarrollo
En las membranas de casi todas las células del organismo hay potenciales eléctricos. Algunas células como las nerviosas y musculares son excitables, es difícil capaces de generar impulsos electroquímicos rápidamente cambiantes en sus membranas. Casi en todos lo casos estos impulsos se pueden utilizar para transmitir señales a lo largo de las membranas nerviosas o musculares. La finalidad de este trabajo es dar explicaciones a los potenciales de membrana generados tanto en reposo como durante la acción por las células nerviosas y musculares.
Antes de estudiar el potencial de reposo y de acción, se debe tener conocimiento de ciertas definiciones tales como:
- Ion: partícula con carga eléctrica.
- Canal Iónico: es una proteína de membrana a veces específica que transporta iones y otras moléculas pequeñas a través de la membrana por difusión pasiva o facilitada, es decir, sin uso de energía.
- Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con características distintas.
- Impulso Nervioso: es el transporte de información a través de los nervios, y por medio de sustancias como el Sodio y el Potasio y su interacción con la membrana.
- Potencial de Reposo: es el estado en donde no se transmiten impulsos por las neuronas.
- Potencial de Acción: es la transmisión de impulso a través de la neurona cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones.
- Potencial de Membrana: es el voltaje que le dan a la membrana las concentraciones de los iones en ambos lados de ella.
Como se ha dicho, el potencial de reposo es el estado en donde no se transmiten impulsos por las neuronas y este potencial está dado por la permeabilidad de los canales iónicos. El sitio de transmisión del impulso nervioso en las neuronas es el axón. Los canales iónicos para el potencial de acción son específicos y sensibles al voltaje, es decir, este los puede activar o desactivar.
Las concentraciones de los iones sodio (Na) y potasio (K) deben ser de: Entonces, el sodio debe ser mayormente extracelular y el potasio debe ser mayormente intracelular, en condiciones normales y durante el periodo de reposo. Como ambos iones tienen carga positiva, le dan una carga al ambiente donde se encuentran; pero en realidad, el espacio extracelular tiene carga positiva, debido a la positividad del Na, pero el espacio intracelular, tiene carga negativa debido a que hay mayor Na extracelular que K intracelular aunque este también sea positivo. Es decir, hay mas positividad afuera de la célula; además, las proteínas intracelulares tienen carga negativa, lo cual hace que intracelularmente haya una positividad menor que extracelularmente, a tal grado que el espacio intracelular se considere negativo. Estas cargas intra y extracelulares le dan a la membrana una polaridad, positiva en su cara extracelular y negativa en su cara intracelular, además le dan carga llamada potencial de membrana, y es de –90 mili Volts, es estado de reposo. Para que se lleve a cabo el potencial de acción se debe excitar eléctricamente a la neurona, entonces los canales de sodio se hacen miles de veces mas permeables de lo normal, y la difusión de este al interior de la membrana, es muy grande. Esta entrada de cargas positivas le quita la polaridad a la membrana ya que ambos lados de ella son positivos, esta fase se llama despolarización. Esta despolarización lleva al potencial de membrana a +40 mV en menos de un milisegundo. Esta carga de membrana hace que se cierren los canales de Na, y se permeabilicen los de K, haciendo que este difunda al exterior de la célula y creando un potencial de membrana de cerca de – 100 mV que luego se reestabiliza a – 90 mV. Ahora, los iones están intercambiados, es decir, el Na mayormente adentro, y el K mayormente afuera. El mecanismo que se encarga de devolver estos iones a sus sitios originales es la ATPasa, vulgarmente llamada bomba de sodio y potasio. Esta proteína de membrana requiere ATP para intercambiar los iones, por cada dos iones K que entran, salen tres Na. Esto le devuelve su estado mayormente positivo al espacio extracelular. Durante un impulso y otro hay un periodo refractario, en el cual no puede haber otro impulso nervioso. La duración de ese periodo es de 1/2500 segundos, es decir, en un segundo pueden haber 2500 impulsos nerviosos o potenciales de acción. Cuando los iones Na fluyen al interior de la célula, desencadenan el mismo ciclo en el sitio celular adyacente y así se transmite el impulso a lo largo de todo el axón.
Hay cuatro puntos muy importantes que deben tenerse en mente:
- El potencial de acción no disminuye a los largo de la fibra nerviosa.
- el potencial de acción es un fenómeno todo o nada, es decir, si no se llega al umbral, no ocurre el P. De A.
- una vez pasado por una parte de axón, el potencial de acción no puede reactivarse por un periodo refractario.
- el aumento del estímulo no aumenta el potencial, pero si aumenta la frecuencia de los impulsos.
La vaina de mielina que se enrolla en forma de espiral alrededor de la célula de Schwann y esta a su vez rodea a la fibra nerviosa. Su función es aumentar la velocidad del impulso nervioso a través de la fibra. La vaina de mielina no tiene una continuidad uniforme, está segmentada a los largo de la fibra; los espacios entre esos segmentos, se llaman nodo de Ranvier. En las fibras pequeñas amielínicas, el potencial de acción tiene una velocidad de 0.25 m/s. En las grandes fibras mielínicas se transmiten a velocidad de 100 m/s.
Autor:
José Antonio Santana de Dios
Estudiante de Medicina de Segundo Año Universidad Juárez Autónoma de Tabasco(México), División de Ciencias de la Salud. 19 años de edad