Membrana Plasmática y Potencial de Acción: Transporte Iónico y Señalización Neuronal

Membrana Plasmática: Estructura y Función

Estructura de la Membrana Plasmática

• Define los límites externos de la célula y regula el tráfico molecular.
• Doble capa de fosfolípidos: Moléculas anfipáticas, con regiones hidrofóbicas (apolar) e hidrofílicas (polar).

Composición de la Membrana

• Colesterol: Contribuye a la fluidez de la membrana.
• Proteínas: Diversas funciones (transporte, receptores, enzimas, etc.).
• Parte interna de la membrana: Predominio de cargas negativas.

Características de la Membrana

• Barrera flexible.
• Autosellante.
• Selectivamente permeable.
• Barrera activa.

Movimiento de Solutos a Través de la Membrana

Las moléculas pequeñas y sin carga atraviesan las membranas con facilidad.

Tipos de Transporte

• Difusión Simple: Atraviesa directamente desde una región de mayor concentración a una de menor concentración.
• Difusión Simple Mediada por Canal:
  • Canal Iónico: Puede ser pasivo (siempre abierto) o activable.
  • Canales Activables (Gated Channels):
    • Por Voltaje: Cambia la carga eléctrica.
    • Por Ligando: Una molécula se acopla al canal y desencadena su apertura.
    • Por Fosforilación: Unión de un grupo fosfato al canal.
    • Mecánicamente: Por presión o deformación.

Bombas Iónicas: Transporte Activo

Transportan iones en dirección contragradiente, requiriendo energía en forma de ATP.

• Bomba de Sodio-Potasio (Na+/K+ ATPasa): Saca 3 iones de sodio (Na+) y mete 2 iones de potasio (K+).
• Bomba de Cloro (Cl-): Saca iones de cloro.
• Bomba de Calcio (Ca2+): Saca iones de calcio.

Los cationes (+) se dirigen hacia la carga (-), y los aniones (-) se dirigen hacia la carga (+). Este movimiento de iones está relacionado con la ley de Ohm, y la membrana celular en reposo está cargada negativamente en su interior.

Potencial de Membrana en Reposo (PMR)

Es la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana celular cuando la célula no está excitada.

• Iones más concentrados fuera de la célula: Sodio (Na+), Cloro (Cl-), Calcio (Ca2+).
• Iones más concentrados dentro de la célula: Potasio (K+).

Control del Potasio (K+)

• Barrera Hematoencefálica: Regula la salida de K+ del cerebro.
• Astrocitos: Células gliales que captan el exceso de K+ en el espacio extracelular.

Cuando el Potencial de Membrana en Reposo se hace menos negativo, ocurre la despolarización. La hiperpolarización es cuando el interior de la membrana se vuelve más negativo que en reposo.

Potencial de Acción (PA)

Es una fluctuación rápida y transitoria del Potencial de Membrana, fundamental para la señalización neuronal.

• Inicio: Cono axónico.
• Fin: Terminal axónico.

Fases del Potencial de Acción

1. Fase de Ascenso (Despolarización): De -65mV a +40mV.
2. Fase de Descenso (Repolarización e Hiperpolarización): De +40mV a aproximadamente -80mV.

Si el Potencial de Membrana supera el umbral, se produce una supradescarga. Si el potencial baja de -65mV, se considera una infradescarga. El umbral para la generación del PA se sitúa en -40mV.

Detalle de las Fases del Potencial de Acción

• Reposo (-65mV): Entran en juego los canales pasivos de K+ y las bombas iónicas Na+/K+.
• Umbral (-40mV): Punto crítico para la activación del PA.
• Despolarización (de -40mV a +40mV): Principalmente por la rápida entrada de iones de Sodio (Na+).
• Repolarización (de +40mV a -65mV): Principalmente por la salida de iones de Potasio (K+).
• Hiperpolarización (por debajo de -65mV): Se debe a una mayor salida de K+ de la que debería, llevando el potencial por debajo del nivel de reposo temporalmente.

Generación del Potencial de Acción

Para que se genere un Potencial de Acción, se necesita una despolarización significativa que alcance el umbral.

Canales Iónicos Clave en el Potencial de Acción

Canales de Sodio (Na+) Dependientes de Voltaje

• Cuando el Potencial de Membrana (PM) alcanza -40mV (el umbral), la compuerta de activación se abre, permitiendo la rápida entrada de iones Na+.
• Poco después, la compuerta de inactivación se cierra, impidiendo la entrada de más Na+ y la generación de un nuevo Potencial de Acción hasta que el canal se reactive.

Canales de Potasio (K+) Regulados por Voltaje

• Rectifican el Potencial de Membrana, contribuyendo a la repolarización.
• Se abren con una despolarización significativa, pero más lentamente que los canales de Na+.
• Cuando se abren, la neurona pierde iones de K+, lo que contribuye a la repolarización y la hiperpolarización.