Potencial de membrana en reposo

Cada célula del cuerpo humano está envuelta en una membrana que separa el medio interno y el externo, y los iones con carga positiva y negativa no están distribuidos por igual a ambos lados de la membrana.

Fundamentalmente, son estas diferencias de concentración y carga, así como la permeabilidad a través de la membrana, las que establecen el potencial de membrana en reposo de la célula.

En general, hay una mayor concentración de Na+ o sodio, Cl- o cloruro, y Ca2+ o calcio en el exterior de una célula, y una mayor concentración de (K+) o potasio y (A-), que es justo lo que acabamos de escribir para los aniones cargados negativamente, en el interior de una célula.

Estos aniones incluyen una variedad de aminoácidos y proteínas que son producidos por la célula.

Comencemos con la bomba de sodio-potasio que utiliza el ATP para mover tres iones de sodio fuera de la célula por cada 2 iones de potasio que mueve hacia la célula, este es el caballo de batalla de la célula y ayuda a establecer el gradiente de concentración de potasio y sodio.

Centrémonos en el potasio, que tiene una concentración de 150 mMol/l en el interior de la célula y unos 5 mMol/l en el exterior de la misma.

Con tanto potasio dentro de la célula en relación con el exterior de la misma, habrá un gradiente de concentración bastante fuerte que moverá los iones de potasio fuera de la célula.

Aunque estos iones no pueden difundirse simplemente a través de la membrana de la bicapa de fosfolípidos, resulta que el potasio puede atravesar la membrana utilizando los canales de fuga de potasio y los canales rectificadores de entrada que están dispersos por toda la membrana.

Así que usando esos canales, el gradiente de concentración empuja al potasio fuera de la célula, y ese potasio trae consigo algo de carga positiva y deja atrás aniones no apareados que llevan carga negativa porque no son capaces de pasar por los canales de fuga.

Con el tiempo, a medida que más iones de potasio salen de la célula, se acumula una carga negativa dentro de la célula y esto empieza a atraer a los iones de potasio con carga positiva de vuelta a la célula, y esto se llama gradiente electrostático.

Este gradiente electrostático se establece con el movimiento de relativamente pocos iones, por lo que no altera el gradiente de concentración global que ya estaba establecido.

Para el potasio, el punto exacto en el que el potasio que sale de la célula debido al gradiente de concentración es igual al potasio que vuelve a entrar en la célula debido al gradiente electrostático se denomina potencial de equilibrio o potencial de Nernst para el potasio, y es de aproximadamente -92 mV.

En otras palabras, -92 mV es el potencial eléctrico para atraer el potasio a la célula que se necesita para equilibrar el gradiente de concentración que empuja el potasio fuera de la célula.

Así, el potencial de equilibrio de un ion depende de dos cosas: el gradiente de concentración del ion y que la célula sea permeable a ese ion.

Si se trata de un solo ion, el potencial de equilibrio del ion es igual al potencial de membrana en reposo de la célula.