Potencial de membrana en reposo

Definitions & Key takeaways

The resting membrane potential (RMP) is the electrical potential difference across the plasma membrane of a cell when the cell is at rest and not undergoing any significant electrical activity. This potential difference is created by the unequal distribution of ions across the membrane, with positively charged ions (such as sodium and calcium) being more concentrated outside the cell and negatively charged ions (such as chloride and potassium) being more concentrated inside the cell.

Each ion has its own equilibrium potential, which is determined by the Nernst equation. It states that an ion's resting membrane potential (Vm) equals 61.5 times the log of the concentration of the ion outside the cell, divided by the concentration of the ion inside the cell, for an ion with a single charge like sodium, and Vm equals 30.75 times the log the concentration of the ion outside divided by the concentration of the ion inside for an ion with a double charge like calcium.

Vm = 61.5Log [ION]out[ION]in for single charged ions (E.g. Na+) Vm = 30.75Log [ION]out[ION]in for double charged ions (E.g. Ca2+) The cell's resting membrane potential will therefore be the summation of each individual ion's equilibrium potential.

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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 membran 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 cé lula.
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 mism 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 fu 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 electrostáti 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 En realidad, sin embargo, hay múltiples iones que tienen gradientes de concentración y son permeables a través de la membrana celular, cada uno de los cuales tiene su propio potencial de equilibrio.
Ahora, la fórmula que nos dice el potencial de equilibrio para cada ion se llama ecuación de Nernst, y es Vm (para la membrana) igual a 61,5 multiplicado por el logaritmo de la concentración del ion fuera de la célula, dividido entre la concentración del ion dentro de la célula, para un ion con una sola carga como el sodio, y Vm es igual a 30,75 multiplicado por el logaritmo de la concentración del ion fuera dividido entre la concentración del ion dentro para un ion con una carga doble como el calci Para los cuatro iones principales que afectan al potencial de membrana en reposo de la célula, que son el potasio, el sodio, el cloruro y el calcio, las concentraciones son de 150 mMol/l, 10 mMol/l y 4 mMol/l, y menos de 1μMol/l en el interior de la célula, y de 5 mMol/l, 142 mMol/l y 103 mMol/l, 5 mMol/l en el exterior de la célula.
Introduciendo estos datos en la fórmula, obtenemos potenciales de equilibrio de -92 mV, +67 mV, 86 mV y +123 mV. Sin embargo, hay que tener en cuenta que como el ion cloruro es negativo, el potencial de equilibrio se invierte, por lo que en realidad es de -86 mV.
Todos ellos representan la carga en la célula necesaria para equilibrar el movimiento de cada uno de estos iones en función de los gradientes de concentración, y para que quede claro los propios gradientes de concentración son el potasio que se mueve hacia fuera, el calcio que se mueve hacia dentro, el sodio que se mueve hacia dentro y el cloruro que se mueve hacia dentro, ya que recordemos que hay una baja concentración de potasio fuera de la célula, pero una alta concentración de calcio, sodio y cloruro fuera de la célula, y los gradientes de concentración se mueven desde la alta concentración a la baja.
El potencial de membrana en reposo de la célula terminará estando en algún lugar entre todos estos potenciales de membrana individuales, dependiendo de la cantidad de cada uno de estos iones se está moviendo a través de la membrana en un momento dado.
Esto difiere según la célula de la que hablemos, pero en general el potasio constituye la mayor proporción de iones que se mueven a través de la membrana, mientras que los otros tres se mueven mucho menos en un momento dado.
De todos los iones que se mueven a través de la membrana celular por los canales de fuga, digamos que el 90% de ellos son iones de potasio, mientras que sólo el 1% son iones de calcio, el 1% son iones de sodio, el 8% son iones de clor Ahora podemos tomar estas proporciones y multiplicarlas por los potenciales de equilibrio y luego sumar el total para obtener el potencial de membrana en reposo de la célula.
En este caso, el resultado es el 90% de -90 mV (-81 mV) más el 1% de 123 mV, es decir, 1,23 mV, más el 1% de 67 mV, es decir, 0,67 mV, y más el 8% de -86 mV, es decir, -6,88 mV, lo que da un potencial de membrana en reposo total de -86 mV.
Este potencial de membrana en reposo suele ser el más cercano a cualquier ion que sea más permeable a través de la membrana, que en este caso es el potasio, ¿verdad?
Pero al cambiar la permeabilidad de la célula a los iones añadiendo o eliminando canales iónicos, una célula puede cambiar realmente su potencial de membrana en reposo.
##Resumen Como breve resumen... El potencial de equilibrio de un ion es el punto en el que su gradiente de concentración es igual a su gradiente electrostático, y puede calcularse mediante la ecuación de Nernst.
El potencial de membrana en reposo de la célula es, por lo tanto, una suma del potencial de equilibrio de cada uno de los iones, en función de la permeabilidad relativa de cada uno de ello