Definición de Potencial de Acción y de Membrana

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

El potencial de acción implica un cambio rápido en el potencial de membrana de una célula excitable que se extiende rápidamente a través de esta. Los potenciales de acción son el mecanismo básico para transmitir información en el sistema nervioso y en todos los tipos de músculos.

Todas las funciones que lleva a cabo nuestro sistema nervioso, la contracción de los músculos que nos permite movernos y los latidos del corazón que permiten llevar sangre a todas las células de nuestro cuerpo están orquestados por señales eléctricas que se propagan a través de los tejidos involucrados.

Potencial de membrana

Desde un punto de vista meramente físico podemos pensar en las células como si fueran pequeñas baterías. Existen cargas eléctricas en el medio extracelular y el medio intracelular cuyas distintas concentraciones dan como resultado una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana de la célula. El gradiente electroquímico generado da pie a varios de los fenómenos eléctricos que ocurren en la célula.

Los iones que tienen especial relevancia al momento de determinar el potencial de membrana de las células son el ión sodio (Na⁺) y el ión potasio (K⁺). La concentración media de Na⁺ en el medio extracelular es de 142 mEq/l mientras que en el medio intracelular tiene una concentración de tan sólo 14 mEq/l. Por otro lado, la concentración de K⁺ en el exterior de la célula es 4 mEq/l y en el interior de la célula es de aproximadamente 140 mEq/l.

La diferencia de concentraciones de estos dos iones entre el medio extracelular e intracelular genera una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana celular. No obstante, hay otros factores que también influyen en esto. La membrana celular es más permeable al ion K⁺, es decir, este ion puede pasar con mayor facilidad a través de esta. Existen canales iónicos conocidos como canales de fuga de potasio que permiten el paso de iones K⁺ desde el interior de la célula hacia el exterior de esta. También permiten la fuga de algunos iones Na^+, aunque estos canales son aproximadamente 100 veces más permeables al potasio.

Otro elemento que juega un papel fundamental en la formación del potencial de membrana es la bomba de Na^+- K⁺. Se trata de una proteína que utiliza ATP para producir un bombeo continuo de 3 iones Na⁺ hacia afuera de la célula y de 2 iones K⁺ hacia adentro, provocando así una mayor acumulación de cargas positivas en el medio extracelular. Cuando todos estos mecanismos actúan a la vez se genera un potencial de membrana neto de aproximadamente – 90 mV en las fibras nerviosas. El valor de estar potencial es con respecto al interior de la célula, es decir, que el potencial es más negativo en el medio intracelular.

Potencial de Acción

Un potencial de acción comienza con un cambio súbito desde el potencial de membrana negativo normal hasta un potencial positivo, y termina con un cambio casi igual de rápido de nuevo hacia el potencial negativo. Los actores necesarios para la generación de un potencial de acción y la recuperación después de ello son los canales de sodio activados por voltajes y los canales de potasio activados por voltaje. Se trata de canales iónicos que se abren y se cierran dependiendo del valor del potencial de membrana en cierto momento.

Un potencial de acción comienza con la célula en reposo y con su potencial de membrana en el valor típico de – 90 mV. Durante esta fase se dice que la membrana está “polarizada”. En ciertas condiciones la membrana se hace súbitamente muy permeable a los iones Na⁺, de tal manera que estos comienzan a moverse hacia el interior de la célula y el potencial comienza a hacerse más positivo.

Si el potencial alcanza un valor que puede situarse entre – 70 y – 50 mV los canales de sodio activados por voltaje se abren y hay un rápido movimiento de más iones Na⁺ hacia el medio intracelular. Durante esta fase la permeabilidad de la membrana al sodio puede aumentar hasta unas 5,000 veces y el potencial de membrana alcanza valores que oscilan entre + 35 y + 40 mV, se dice entonces que la membrana está “despolarizada”. El canal de sodio activado por voltaje permanece abierto durante unas diezmilésimas de segundo y posteriormente se cierra.

Cuando el potencial de membrana alcanza los 0 mV comienzan a abrirse los canales de potasio activados por voltaje, los cuales permiten el flujo de iones K⁺ hacia el exterior de la célula. Sin embargo, debido a la demora en la apertura de los canales de potasio, estos se abren por completo cuando los canales de sodio comienzan a cerrarse. La combinación de ambos eventos provoca que haya una rápida recuperación del potencial de membrana hasta el valor en reposo de – 90 mV, en esta fase se dice que hay un “repolarización”.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Trabajo publicado en: Abr., 2023.

Datos para citar en modelo APA: Zamora Ramírez, A. (abril, 2023). Definición de Potencial de Acción y de Membrana. Significado.com. Desde https://significado.com/potencial-accion-membrana/