Propiedades elèctricas de la membrana

La membrana plasmática o celular es una estructura laminar formada por lipidos (con cabeza hidrofilica y cola hidrofobica) y proteinas que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas. Además, se asemeja a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas.

Está compuesta por una lámina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica. Está formada principalmente por fosfolípidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glúcidos y proteínas (integrales y periféricas).

La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula. De esta forma se mantiene estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que mantiene el potencial electroquímico (haciendo que el medio interno esté cargado negativamente).
Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es expulsada de la célula y se invagina parte de la membrana plasmática para recubrirlas cuando están en el interior ocurren respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis.

La membrana plasmática representa una barrera física entre el interior celular y su medio circundante. Diversos mecanismos permiten la transferencia descargas eléctricas, principalmente iones, a través de la membrana, haciendo posible no sólo la comunicación entre ambos espacio, sino la generación de determinadas señales biológicas. En este capítulo se estudiarán las principales propiedades generales de carácter biofísico y eléctrico que poseen las membranas celulares. Los fenómenos eléctricos celulares pueden considerarse equivalentes a los observados en circuitos eléctricos, ya que responden a las mismas leyes físicas; sin embargo, como la mayoría de los fenómenos biológicos, la capacidad de regenerar y modular esos procesos físicos requiere del consumo de energía química. Todas las células poseen una diferencia de potencial entre el interior y el exterior celular que se denomina potencial de membrana y que se debe a la existencia de gradientes de concentración iónica a ambos lados de la membrana y a diferencias en la permeabilidad relativa dela membrana celular a las distintas especies iónicas presentes.

Además, las células eléctricamente excitables (células musculares, células secretoras y neuronas) ejercen sus funciones generando señales eléctricas en términos de cambios del potencial de membrana. Estas señales eléctricas pueden ser: señales breves y de gran amplitud (potenciales de acción), cuya función es transmitir la información rápidamente y a grandes distancias; respuestas más lentas y de menor voltaje que controlan la excitabilidad y, por lo tanto, tienen una importante función integradora; y señales de bajo voltaje (potenciales sinápticos), resultantes de la acción sináptica.

Estas modificaciones del potencial de membrana resultan de cambios conformacionales de proteínas estructurales de la membrana plasmática, llamados canales iónicos, que provocan variaciones de la permeabilidad selectiva de la membrana a los iones. Las señales eléctricas en la célula se pueden propagar de forma pasiva como resultado de las propiedades eléctricas de la membrana. Este tipo de actividad eléctrica (que se denomina pasiva, por contraposición a las respuestas activas que entrañan cambios de la permeabilidad de membrana) es de extremada importancia funcional por cuanto determina la extensión espacial y el curso temporal de las señales subumbrales.

Los canales iónicos son selectivos para el ion transportado y fluctúan entre estados abiertos y cerrados.El potencial de membrana en las células animales depende principalmente de los canales de fuga de potasio y del gradiente de potasio a través de la membrana plasmática. [ Deducción de la ecuación de Nerst (la ecuación de Nerst y el flujo iónico)] - Cuando se detiene la bomba sodio/potasio el potencial de reposo sólo decae levemente. - La estructura tridimensional de un canal bacteriano de potasio muestra cómo funciona un canal iónico. - Las acuaporinas son permeables al agua pero impermeables a los iones. - La función de una neurona depende de su estructura alargada. - Los canales catiónicos regulados por voltaje generan potenciales de acción en las células excitables eléctricamente.

- La mielinización incrementa la velocidad y la eficiencia de propagación del potencial de acción en las células nerviosas. - El registro de zona indica que cada uno de los canales de se abre siguiendo la ley del todo o nada.

- Los canales catiónicos regulados por voltaje están relacionados evolutiva y estructuralmente. - En las sinapsis químicas, los canales iónicos regulados por transmisores convierten las señales químicas en señales eléctricas. - Las sinapsis químicas pueden ser excitadoras o inhibidoras.

Los receptores de acetilcolina de las uniones neuromusculares son canales catiónicos regulados por transmisores. Los canales iónicos regulados por transmisores son dianas principales de los fármacos psicoactivos, la transmisión neuromuscular implica la activación secuencial de cinco grupos diferentes de canales iónicos.

Cada neurona es un complejo sistema de integración. La integración neuronal requiere la combinación de por lo menos tres clases de canales de Potasio

La potenciación a largo plazo en el hipocampo de los mamíferos depende de la entrada de Ca†² a través de los canales de los receptores NMDA.