Mechanism
para la gran mayoría de los solutos, las concentraciones intracelulares y extracelulares difieren. Como resultado, a menudo hay una fuerza impulsora para el movimiento de solutos a través de la membrana plasmática. La dirección de esta fuerza motriz implica dos componentes: el gradiente de concentración y el gradiente eléctrico. En cuanto al gradiente de concentración, un soluto se moverá de un área donde está más concentrado a un área separada con una concentración más baja., Con respecto al gradiente eléctrico, un soluto cargado se moverá desde un área con una carga similar hacia un área separada con una carga opuesta. Todos los solutos se ven afectados por gradientes de concentración, pero solo los solutos cargados se ven afectados por gradientes eléctricos.
en ausencia de otras fuerzas, un soluto que puede cruzar una membrana lo hará hasta que alcance el equilibrio. Para un soluto no cargado, el equilibrio tendrá lugar cuando la concentración de ese soluto se vuelve igual en ambos lados de la membrana., En este caso, el gradiente de concentración es el único factor que produce una fuerza motriz para el movimiento de solutos no cargados. Sin embargo, para los solutos cargados, deben tenerse en cuenta tanto la concentración como los gradientes eléctricos, ya que ambos influyen en la fuerza motriz. Se dice que un soluto cargado ha alcanzado un equilibrio electroquímico a través de la membrana cuando su gradiente de concentración es exactamente igual y opuesto al de su gradiente eléctrico., Es importante tener en cuenta que cuando esto ocurre, no significa que las concentraciones de ese soluto serán las mismas en ambos lados de la membrana. Durante el equilibrio electroquímico para un soluto cargado, generalmente todavía hay un gradiente de concentración, pero un gradiente eléctrico orientado en la dirección opuesta lo niega. Bajo estas condiciones, el gradiente eléctrico para un soluto cargado dado sirve como una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana. El valor de esta diferencia de potencial representa el potencial de equilibrio para ese soluto cargado.,
en condiciones fisiológicas, los iones que contribuyen al potencial de membrana en reposo rara vez alcanzan el equilibrio electroquímico. Una razón para esto es que la mayoría de los iones no pueden cruzar libremente la membrana celular porque no es permeable a la mayoría de los iones. Por ejemplo, Na+ es un ion cargado positivamente que tiene una concentración intracelular de 14 mM, una concentración extracelular de 140 mM, y un valor potencial de equilibrio de +65 mV., Esta diferencia significa que cuando el interior de la célula es 65 mV más alto que el ambiente extracelular, Na + estará en equilibrio electroquímico a través de la membrana plasmática. Por otra parte, K+ es un ion cargado positivamente que tiene una concentración intracelular de 120 mM, una concentración extracelular de 4 mM, y un potencial de equilibrio de -90 mV; esto significa que K+ estará en equilibrio electroquímico cuando la célula es 90 mV menor que el entorno extracelular.
en el estado de reposo, la membrana plasmática tiene una ligera permeabilidad tanto a Na+ como A K+., Sin embargo, la permeabilidad para K+ es mucho mayor debido a la presencia de canales de fuga de K+ incrustados en la membrana plasmática, que permiten que K+ se difunda fuera de la célula por su gradiente electroquímico. Debido a esta permeabilidad mejorada, K+ está cerca del equilibrio electroquímico, y el potencial de membrana está cerca del potencial de equilibrio K+ de -90 mV. La membrana celular en reposo tiene una permeabilidad muy baja a Na+, lo que significa que Na+ está lejos del equilibrio electroquímico y el potencial de membrana está lejos del potencial de equilibrio de Na+ de +65 mV.,
los potenciales de equilibrio para Na+ y K+ representan dos extremos, con el potencial de membrana en reposo de la célula cayendo en algún punto intermedio. Dado que la membrana plasmática en reposo tiene una permeabilidad mucho mayor para K+, el potencial de membrana en reposo (-70 a -80 mV) está mucho más cerca del potencial de equilibrio de K+ (-90 mV) que para Na+ (+65 mV)., Este factor trae un punto importante: cuanto más permeable sea la membrana plasmática a un ion dado, más ese ion contribuirá al potencial de membrana (el potencial de membrana general estará más cerca del potencial de equilibrio de ese ion «dominante»).
Na+ y K + no alcanzan el equilibrio electroquímico. Aunque una pequeña cantidad de iones Na+ puede entrar en la célula y los iones K+ pueden salir de la célula a través de canales de fuga K+, La bomba Na+/K+ utiliza constantemente energía para mantener estos gradientes., Esta bomba juega un papel importante en el mantenimiento del gradiente de concentración iónica mediante el intercambio de 3 iones Na+ desde el interior de la célula, por cada 2 iones K+ introducidos en la célula. Debemos enfatizar que si bien esta bomba no hace una contribución significativa a la carga del potencial de membrana, es crucial para mantener los gradientes iónicos de Na+ y K+ a través de la membrana. Lo que genera el potencial de membrana en reposo es el K+ que se filtra desde el interior de la célula hacia el exterior a través de los canales de fuga K+ y genera una carga negativa en el interior de la membrana frente al exterior., En reposo, la membrana es impermeable a Na+, ya que todos los canales de Na+ están cerrados.
