Potencial de membrana
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 31 de mayo de 2021; las comprobaciones requieren 2 ediciones .Potencial de membrana , también potencial transmembrana o voltaje de membrana , a veces potencial de Nernst : la diferencia de potencial eléctrico (gradiente eléctrico) que se produce entre las cargas de los lados interior y exterior de una membrana semipermeable (en un caso particular, la membrana celular ). En cuanto a la parte interna de la celda, los valores típicos del potencial de membrana se encuentran en el rango de -40 mV a -80 mV.
Fundamentos físicos
Los iones y la fuerza que los hace moverse
Las señales eléctricas que se producen en el interior de los organismos biológicos se deben al movimiento de iones [1] . Los cationes más importantes para el potencial de acción son los cationes sodio (Na + ) y potasio (K + ) [2] . Ambos cationes monovalentes tienen la misma carga positiva. El potencial de acción también puede involucrar al catión calcio (Ca 2+ ) [3] , es un catión divalente que lleva una doble carga positiva. El anión cloro (Cl - ) juega un papel importante en los potenciales de acción de algunas algas [4] , sin embargo, solo juega un papel pequeño en los potenciales de acción de la mayoría de los animales [5] .
Bombas iónicas
Una bomba de iones es un sistema de transporte que asegura la transferencia de un ion con gasto directo de energía a pesar de los gradientes de concentración y eléctricos [6] .
Canales iónicos
Los canales iónicos son proteínas integrales de membrana , a través de cuyos poros pueden pasar iones desde el espacio intercelular hacia las células y viceversa. La mayoría de los canales iónicos exhiben una alta especificidad (selectividad) para un solo ion. Por ejemplo, la mayoría de los canales de potasio se caracterizan por una alta proporción de selectividad de los cationes de potasio sobre los cationes de sodio en una proporción de 1000:1, aunque los iones de potasio y sodio tienen la misma carga y solo difieren ligeramente en los radios. El poro del canal suele ser tan pequeño que los iones deben atravesarlo en el mismo orden [7] .
Potencial de equilibrio (potencial de Nernst) o potencial reversible
El potencial de equilibrio (esp. potencial de equilibrio ) de un ion es la magnitud del voltaje eléctrico en la membrana, en el que la difusión y las fuerzas eléctricas se oponen entre sí, de modo que el flujo de iones resultante a través de la membrana es cero debido a la misma caudal de entrada y salida de la celda. Esto significa que el voltaje a través de la membrana compensa exactamente la difusión de iones, de modo que el flujo total de iones a través de la membrana es cero. El potencial de inversión es importante porque crea un voltaje que actúa sobre los canales iónicos, haciéndolos permeables a los iones.
El potencial de equilibrio para un tipo particular de ion generalmente se denota . El potencial para cualquier ion se puede calcular utilizando la ecuación de Nernst . Por ejemplo, el potencial inverso de los iones de potasio:
donde está el potencial de equilibrio de los iones, medido en voltios ; - constante universal de los gases , igual a 8,3144 J /(mol K); es la temperatura absoluta en kelvins ; - la carga de los iones que participan en la reacción, expresada en cargas elementales , para los iones de potasio es 1; - constante de Faraday , igual a 96 485 C /mol; - concentración extracelular de iones de potasio, medida en mol / l; - concentración intracelular de iones de potasio, medida en mol/l.
![{\displaystyle E_{e,\ K^{+}}={\frac {RT}{zF}}\ln {\frac {[K^{+}]_{1}}{[K^{+} ]_{2}}},}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7848b013341bb065dd1fd0e006ae3bb301242ab2)
![{\ estilo de visualización [{K^{+}]}_{1}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3bee8d8980114419767b59781e476fc2440902b)
![{\ estilo de visualización [{K^{+}]}_{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ae83f752176c0b6a3d39864b4db4479d9d33965)
El potencial de inversión (ing. potencial de inversión ) es numéricamente igual al potencial de equilibrio. El término potencial de inversión refleja el hecho de que al pasar por un valor dado del potencial de membrana, la dirección del flujo de iones se invierte.
Potencial de reposo
Valores graduados
Otros significados
Efectos y consecuencias
Notas
- ↑ Johnston y Wu, pág. 9.
- ↑ Bullock , Orkand y Grinnell, págs. 140-41.
- ↑ Bullock , Orkand y Grinnell, págs. 153-54.
- ↑ Mummert H., Gradmann D. Potenciales de acción en acetabularia: medición y simulación de flujos dependientes de voltaje // Journal of Membrane Biology : diario. - 1991. - vol. 124 , núm. 3 . - pág. 265-273 . -doi : 10.1007/ BF01994359 . —PMID 1664861 .
- ↑ Schmidt-Nielsen , pág. 483.
- ↑ Agadzhanyan N. A., Smirnov V. M. Fisiología general de los tejidos excitables; el papel de las bombas de iones en la formación del potencial de reposo. - 2007. - S. 58.
- ↑ Eisenman G. Sobre el origen atómico elemental de la especificidad iónica del equilibrio // Simposio sobre transporte y metabolismo de membranas (inglés) / A. Kleinzeller, A. Kotyk, eds.. - New York: Academic Press , 1961. - P. 163 - 179. Eisenman G. Algunos factores elementales involucrados en la permeación de iones específicos // Proc. 23 Int. Congreso fisiol. Sci., Tokio (inglés) . Ámsterdam: Excerta Med. Encontrado., 1965. - P. 489-506.
* Diamond JM, Wright EM Membranas biológicas: la base física de la selectividad de iones y no electrolitos (inglés) // Revisión anual de fisiología : revista. - 1969. - Vol. 31 . - Pág. 581-646 . -doi : 10.1146 / annurev.ph.31.030169.003053 . —PMID 4885777 .
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