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Potencial de reversión

En una membrana biológica , el potencial de inversión es el potencial de membrana en el que se invierte la dirección de la corriente iónica. En el potencial de inversión, no hay flujo neto de iones de un lado de la membrana al otro. Para canales que son permeables a un solo tipo de ion, el potencial de inversión es idéntico al potencial de equilibrio del ion. [1] [2] [3]

Potencial de equilibrio

El potencial de equilibrio de un ion es el potencial de membrana en el que no hay movimiento neto del ion. [1] [2] [3] El flujo de cualquier ion inorgánico, como Na + o K + , a través de un canal iónico (ya que las membranas normalmente son impermeables a los iones) está impulsado por el gradiente electroquímico de ese ion. [1] [2] [3] [4] Este gradiente consta de dos partes, la diferencia en la concentración de ese ion a través de la membrana y el gradiente de voltaje. [4] Cuando estas dos influencias se equilibran entre sí, el gradiente electroquímico del ion es cero y no hay flujo neto del ion a través del canal; esto también se traduce en que no hay corriente a través de la membrana siempre que solo esté involucrada una especie iónica. [1] [2] [3] [4] [5] El gradiente de voltaje al que se alcanza este equilibrio es el potencial de equilibrio del ion y se puede calcular a partir de la ecuación de Nernst . [1] [2] [3] [4]

Modelos matemáticos y la fuerza motriz.

Podemos considerar como ejemplo un ion cargado positivamente, como el K + , y una membrana cargada negativamente, como suele ser el caso en la mayoría de los organismos. [4] [5] El voltaje de la membrana se opone al flujo de los iones de potasio fuera de la célula y los iones pueden salir del interior de la célula sólo si tienen suficiente energía térmica para superar la barrera energética producida por el voltaje negativo de la membrana. [5] Sin embargo, este efecto de desviación puede superarse mediante un gradiente de concentración opuesto si la concentración interior es lo suficientemente alta, lo que favorece que los iones de potasio abandonen la célula. [5]

Un concepto importante relacionado con el potencial de equilibrio es el de fuerza motriz . La fuerza impulsora se define simplemente como la diferencia entre el potencial de membrana real y el potencial de equilibrio de un ion, donde se refiere al potencial de equilibrio de un ion específico. [5] De manera relacionada, la corriente de membrana por unidad de área debido al tipo de canal iónico viene dada por la siguiente ecuación:

donde es la fuerza impulsora y es la conductancia específica , o conductancia por unidad de área. [5] Tenga en cuenta que la corriente iónica será cero si la membrana es impermeable a ese ion en cuestión o si el voltaje de la membrana es exactamente igual al potencial de equilibrio de ese ion. [5]

Uso en investigación

Cuando V m está en el potencial de inversión para un evento como un potencial sináptico ( V m - E rev es igual a 0), la identidad de los iones que fluyen durante un EPC se puede deducir comparando el potencial de inversión del EPC con el potencial de equilibrio de varios iones. Por ejemplo, varios receptores de neurotransmisores activados por ligandos ionotrópicos excitadores, incluidos los receptores de glutamato ( AMPA , NMDA y kainato ), los receptores nicotínicos de acetilcolina (nACh) y serotonina (5-HT 3 ), son canales catiónicos no selectivos que pasan Na + y K + en casi proporciones iguales, lo que da un potencial de reversión cercano a cero. Los receptores de neurotransmisores inhibidores ionotrópicos activados por ligandos que transportan Cl − , como los receptores GABA A y de glicina , tienen potenciales de inversión cercanos al potencial de reposo (aproximadamente –70 mV) en las neuronas. [2]

Esta línea de razonamiento condujo al desarrollo de experimentos (realizados por Akira Takeuchi y Noriko Takeuchi en 1960) que demostraron que los canales iónicos activados por acetilcolina son aproximadamente igualmente permeables a los iones Na + y K + . El experimento se realizó reduciendo la concentración externa de Na + , lo que reduce (lo hace más negativo) el potencial de equilibrio del Na + y produce un cambio negativo en el potencial de inversión. Por el contrario, aumentar la concentración externa de K + aumenta (lo hace más positivo) el potencial de equilibrio de K + y produce un cambio positivo en el potencial de inversión. [2] Se ha derivado una expresión general para el potencial de inversión de eventos sinápticos, incluidas las disminuciones en la conductancia. [6]

Ver también

Referencias

  1. ^ abcde Escudero, Larry; Berg, Darwin (2014). Neurociencia fundamental (4ª ed.). Prensa académica. págs. 93–97. ISBN 978-0-12-385870-2.
  2. ^ abcdefg Purves, Dale ; et al. (2017). Neurociencia (6ª ed.). Asociados Sinauer. págs. 39-106. ISBN 9781605353807.
  3. ^ abcde Mark, oso; Connors, Barry (2016). Neurociencia: exploración del cerebro (cuarta edición mejorada). Aprendizaje de Jones y Barlet. pag. 64-127. ISBN 9781284211283.
  4. ^ abcde Alberts, Bruce (2015). Biología molecular de la célula (6ª ed.). Nueva York, NY. págs. 615–616. ISBN 978-0-8153-4432-2. OCLC  887605755.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )
  5. ^ abcdefg Abbott, Laurence F. (2001). Neurociencia Teórica Modelado Computacional y Matemático de Sistemas Neuronales. Pedro Dayán. Cambridge: Prensa del MIT. págs. 158-160. ISBN 978-0-262-31142-7. OCLC  1225555646.
  6. ^ Brown JE, Muller KJ, Murray G (14 de octubre de 1971). "Potencial de inversión de un evento electrofisiológico generado por cambios de conductancia: análisis matemático". Ciencia . 174 (4006): 318–318. doi : 10.1126/ciencia.174.4006.318. PMID  5119107. S2CID  34404730.

enlaces externos