La membrana posee una permeabilidad selectiva que hace que no todo sea capaz de atravesarla con la misma facilidad. La bicapa lipídica impide el paso de moléculas polares, por lo que son necesarias proteínas de membrana (transportadores y canales).
- Tipos de transporte
A su vez, los transportadores y los canales también son selectivos. Existen diferentes tipos de transporte:
. Difusión simple (gases).
. Difusión facilitada (transportadores y canales).
. Transporte activo (siempre transportadores).
- La presencia de canales y transportadores selectivos y la permeabilidad selectiva de la membrana
Esta permeabilidad selectiva de la membrana se debe a la presencia de diferentes canales y transportadores selectivos.
Cada tipo celular posee distintos tipos y número de canales. Al igual que una misma célula puede tener diferentes regiones con diferente número de canales.
Los iones pueden pasar mediante transportadores (carriers) o mediante canales. Si pasa por canales se considera difusión facilitada; y si lo hace por transportadores, transporte activo (Por ej: Bomba NA+/K).
- Tipos de canales
Existen a su vez dos tipos de canales:
Los canales que siempre están abiertos (leak Channels) y los que poseen una compuerta (gate Channels). Los canales de compuerta abren o cierran según estímulos (mecánicos, eléctricos o químicos). Estos últimos, los químicos, son mediante ligandos, lo que se conoce como receptores de membrana. Los canales de compuerta intervienen en la permeabilidad de la membrana según se abran o se cierren, por lo que son muy importantes para el potencial de membrana.
- Distribución asimétrica de iones/solutos en los compartimentos intra y extracelular
Existe, además, una distribución asimétrica de iones/solutos en los compartimentos intra y extracelular. Las paredes de los vasos son muy permeables, mientras que las membranas celulares apenas lo son.
Na+ alto en el exterior de la célula. K+ alto en el interior de la célula.
Dentro de la célula existen gran cantidad de aniones que no son capaces de salir el exterior, generando una sobrecarga en el potencial de la membrana. Este desequilibrio químico es muy importante a la hora de generar señales eléctricas. En general, existen más cargas negativas en el interior que en el exterior.
- Las concentraciones pueden variar de un animal a otro
La relación Out/In suele ser constante en las células de todos los animales, y se mantiene gracias a la bicapa lipídica y a los transportadores.
La distribución asimétrica de cargas a ambas lados hace que exista un potencial de membrana, el cual se denomina mediante Vm (voltios, milivoltios, etc). Este potencial es la diferencia de potenciales a cada lado de la membrana.
- El potencial de membrana
La distribución asimétrica de cargas a ambas lados hace que exista un potencial de membrana. Este potencial de membrana se mide en Vm (voltios, milivoltios, etc). Este potencial es la diferencia de potenciales a cada lado de la membrana.
La membrana se comporta como un circuito eléctrico R/C en paralelo. El C (condensador) es la bicapa lipídica. Separa cargas, y estas pueden interactuar, almacena potencial. La R (resistencia) son los canales iónicos, quienes permiten el paso selectivo de iones.
La capacidad de acercar cargas pero evitar que se junten se mide por la capacitancia de membrana (Cm). Por otro lado, los canales y la resistencia que estos ofrecen se mide por la resistencia de membrana (Rm) y la conductancia de membrana (G o g) La Cm se mide en faradios (F), la Rm en ohmios y la G en siemens (S). Estas propiedades se denominan propiedades pasivas ya que se dan en reposo. Para las señales eléctricas, la Rm y la G son las esenciales.
La permeabilidad selectiva de la membrana contribuye a generar el potencial de membrana. Una célula con diferente concentración intra/extra de un ión permeable tenderá a tener una diferencia de potencial eléctrico en la membrana. Medición del potencial de membrana.
Esto se realiza con un aparato con dos electrodos, uno que se coloca en el exterior de la célula (en una solución salina) y otro que se coloca en el interior de la célula. El medidor que está fuera se coloca a 0, de forma que medir el potencial interior nos indica la diferencia entre el interior y el exterior.
El potencial de equilibrio de un ión (EX).
Aunque un ión se encuentre en equilibrio, siempre habrá flujo, aunque se mantendrá con la misma concentración en ambos lados de la membrana.
Cuando un ión permeable atraviesa la membrana por el gradiente de concentración, este activa al ión interior de carga opuesta, el cual sale fuera de la célula por gradiente químico, llegando de esta forma a un equilibrio.
Potencial de equilibrio de un ión: Potencial de membrana necesario para contrarrestar las fuerzas de su gradiente químico. El flujo neto del ión es cero. Representa o equivale a la fuerza del gradiente químico del ión.
Este potencial depende de las concentraciones del ión a ambos lados de la membrana. Si la concentración In/Out es muy distinta, el potencial de equilibrio es muy elevado.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.