Potencial de membrana

Toda la vida viene del mar. Por tanto, existen condiciones en el cuerpo que se basan en estas condiciones de vida originales. Esto significa que los componentes fundamentales del organismo son las sales. Permiten todos los procesos fisiológicos, forman parte de los órganos y forman iones en solución acuosa. El cloruro de sodio y potasio son las sales dominantes en las células. En forma iónica, son la fuerza impulsora de las funciones de las proteínas, determinan los componentes osmóticamente activos entre el interior de la célula y las condiciones externas y provocan potenciales eléctricos. Uno de ellos es el potencial de membrana.

¿Cuál es el potencial de membrana?

Todas las células tienen la propiedad de desarrollar un potencial de membrana. Se entiende por potencial de membrana el voltaje eléctrico o la diferencia de potencial entre el exterior y el interior de una membrana celular. Cuando las soluciones de electrolitos concentrados de una membrana se separan entre sí y la conductividad en la membrana para los iones está presente, se produce un potencial de membrana.

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Los procesos biológicos en el cuerpo son extremadamente complejos. El potencial de membrana juega un papel crucial, especialmente para las células nerviosas y musculares, así como para todas las células sensoriales. En todas estas células el proceso está en reposo. Las células solo se activan con un cierto estímulo o excitación y el voltaje cambia. El cambio se produce desde el potencial de reposo y vuelve a él. En este caso, se habla de una despolarización.

Esta es la disminución del potencial de membrana debido a efectos eléctricos, químicos o mecánicos. El cambio de voltaje se produce como un impulso, se transmite a lo largo de la membrana, transmite información en todo el organismo y permite la comunicación entre los órganos individuales, en el sistema nervioso y con el medio ambiente.

Función y tarea

La célula del cuerpo humano es excitable y está formada por iones de sodio en la medida en que son extracelulares. Hay pocos iones de sodio presentes intracelularmente. El desequilibrio entre el interior y el exterior de la célula crea un potencial de membrana negativo.

Los potenciales de membrana siempre están cargados negativamente y tienen valores constantes y característicos en los tipos de células individuales. Se miden con microelectrodos, uno de los cuales conduce al interior de la celda y el otro se ubica como electrodo de referencia en el espacio extracelular.

La causa de un potencial de membrana es la diferencia en la concentración de iones. Esto significa que el voltaje eléctrico se acumula a través de la membrana, incluso si la distribución neta de iones positivos y negativos es la misma en ambos lados. Se crea un potencial de membrana porque la capa lipídica de la célula permite que los iones se acumulen en la superficie de la membrana, pero no pueden penetrar a través de áreas no polares. La membrana celular tiene una conductividad insuficiente para los iones. Esto crea una alta presión de difusión. No solo en su conjunto, cada celda tiene conductividad eléctrica. La presión de difusión conduce luego al paso del citoplasma.

Tan pronto como fluye un ión de potasio en estas condiciones, la carga positiva se pierde en la célula.Por lo tanto, la superficie de la membrana interna se carga negativamente para crear un equilibrio. Esto crea un potencial eléctrico. Esto aumenta con cada cambio de lado de los iones. Esto a su vez reduce el gradiente de concentración de la membrana y, como resultado, la presión de difusión del potasio. Se interrumpe el flujo de salida y se vuelve a crear un equilibrio.

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El nivel de un potencial de membrana difiere de una célula a otra. Como regla general, la celda se comporta negativamente con el exterior de la celda y varía en el orden de magnitud entre (-) 50 mV y (-) 100 mV. En las células del músculo liso, a su vez, surgen potenciales de membrana más pequeños de (-) 30 mV.

Tan pronto como la célula se expande, que es el caso de las células nerviosas y musculares, el potencial de membrana también difiere espacialmente. Allí sirve principalmente como propagación y transmisión de señales, mientras que permite el procesamiento de la información en las células sensoriales. Esto último ocurre de la misma forma en el sistema nervioso central.

En las mitocondrias y cloroplastos, el potencial de membrana es un acoplamiento energético entre los procesos metabólicos energéticos. Los iones se transportan contra el voltaje. Una medición es difícil en tales condiciones, especialmente si se va a realizar sin interferencias mecánicas, químicas o eléctricas.

Otras condiciones ocurren en el exterior de la célula, es decir, en el líquido extracelular. Allí no hay moléculas de proteína, por lo que la proporción se invierte. Las moléculas de proteína tienen una alta conductividad, pero no pueden atravesar la pared de la membrana. Los iones de potasio positivos siempre se esfuerzan por equilibrar la concentración. Esto crea un transporte pasivo de moléculas en el líquido extracelular.

Este proceso continúa hasta que la carga eléctrica que se ha acumulado está nuevamente en equilibrio. En este caso hay un potencial Nernst. Esto significa que se puede calcular un potencial para todos los iones, ya que el tamaño depende del gradiente de concentración en ambos lados de la membrana. En el caso del potasio, la magnitud es de (-) 70 a (-) 90 mV en condiciones fisiológicas, y en el caso del sodio alrededor de (+) 60 mV.

Enfermedades y dolencias

El nivel del potencial de membrana caracteriza la salud general de las células. Una célula sana es del orden de (-) 70 a (-) 90 mV. El flujo de energía es fuerte, la celda está fuertemente polarizada. El cincuenta por ciento de la energía sutil se utiliza para la polarización. Por tanto, el potencial de membrana es alto.

Se ve diferente con una célula enferma. Debido al área de baja energía, necesita energía sutil de su entorno. Al hacerlo, se balancea horizontalmente o gira hacia la izquierda. El potencial de membrana de estas células es muy bajo, al igual que la vibración celular. Células cancerosas, p. Ej. B. solo tienen una magnitud de (-) 10 mV. Por tanto, la susceptibilidad a la infección es muy alta.