Apunte basado en la animación que mantiene la universidad de Harvard para alumnos de enseñanza media.

1. POTENCIAL DE ACCIÓN
http://outreach.mcb.harvard.edu/animations/actionpotential_short.swf
Apunte preparado por Gustavo Toledo C, para mis alumnos de 3º Medio,
2013, San Fernando College.
INTRODUCCIÓN
Esta mujer está moviendo su pie. Su cerebro envía un
mensaje a ciertos músculos de su pie. Ellos se contraen y el pie se
mueve. ¿¿Qué es este mensaje?¿Cómo viaja tan rápidamente?
El mensaje es transmitido desde el cerebro al
pie por neuronas (células nerviosas). Un grupo de
neuronas reunidas es llamado un nervio. Cada neurona
tiene una larga extensión llamado axón que transmite el
mensaje. Estos axones comienzan en la base de la médula
espinal y terminan en un músculo en el pie. Los axones
están estructurados para conducir mensajes eléctricos
llamados potenciales de acción.
Aquí hay un acercamiento de un solo axón rodeado por células de
Schwann. Las células de Schwann aíslan a los axones para ayudar que los
potenciales de acción (mensajes eléctricos) sean transmitidos más rápidamente.
La electricidad es creada por una repentina inversión de las cargas. Tal
como lo ves aquí, un potencial de acción es simplemente una corriente
electroquímica que viaja por una axón
neuronal.
Un potencial de acción puede ocurrir solo cuando existen cargas
opuestas en los dos lados de una membrana celular.
Note que el área exterior de este axón neuronal es positivo (+) mientras
que el área interior del axón es negativo (-). Un potencial de acción es una breve
inversión de la carga la cual se mueve por el axón.

2. ¿Por qué hay una diferencia en las
cargas en ambos lados de una membrana neuronal
previo a la generación de un potencial de acción?
¿Cómo mantiene una neurona esta diferencia (polaridad)?
Los fluidos dentro y en los alrededores de todas las células está lleno
con iones. Recuerde que los iones son moléculas o átomos muy pequeños que
poseen carga eléctrica.
Las neuronas usan iones sodio
(Na+) y iones potasio (K+) para crear la polaridad en la membrana.
Esto es un acercamiento en la membrana de un axón. La membrana
tiene muchos canales, los cuales sólo permiten que Na+ y/o K+ se muevan a través
de ellos.
Cuando una neurona está en reposo (no transmite un mensaje
eléctrico), los iones Na+ y K+ se mueven a favor de sus gradientes de
concentración a través de sus canales de membrana hacia los lados opuestos de la
membrana.
Mientras tanto, una bomba especializada localizada en la membrana
mantiene el gradiente de concentración usando energía para forzar al sodio y al
potasio a regresar a los lados de donde ellos vinieron.

3. Note que por cada tres iones sodio bombeados hacia el exterior de la
neurona, sólo dos iones potasio son bombeados hacia el interior. Por lo tanto, el
número de cargas positivas en el exterior del axón es más alto que en el interior.
Esta diferencia provoca que el interior del axón esté cargado
negativamente en relación con el exterior.
POTENCIAL DE REPOSO
Mientras observas esta membrana axónica, nota las cargas relativas en
el interior y el exterior. En un momento, tu misión será crear un potencial de
acción moviendo iones sodio y potasio a través de la membrana.
Recuerda que en una neurona en reposo, la concentración externa de
iones sodio (Na+) en el exterior de la célula es más alta que en el interior de la
célula, mientras que la concentración de iones potasio (K+) en el interior de la
célula es más alta que en el exterior de ella.
Recuerda también, que la Bomba sodio-potasio trabaja constantemente
para asegurar que más iones positivos permanezcan fuera de la célula que en el
interior de ella. Por lo tanto, el lado exterior de la neurona es positivo cuando se le
compara con el interior. Esto es llamado el Potencial de reposo.
“Tu misión es colocar estos iones en el lado correcto de la membrana. Haga click y
presione en “submit” para chequear tu respuesta.
Recuerda que la
bomba sodio-potasio está
constantemente en trabajo
bombeando 3 iones Na+ hacia
el exterior de la célula y enviando
2 iones K+hacia el interior, en
cada ciclo. El bombeo es
energizado por ATP.(Inicio página 3)
El primer paso en el envío de una señal (potencial de acción) es llamado
DESPOLARIZACIÓN. La despolarización es cuando el interior de la célula llega a
estar más positivo.

4. “Tu misión es abrir o cerrar los canales de sodio o de potasio para despolarizar
(hacer más positivo) el interior de la célula nerviosa.
Maneje la puerta del canal que desees para abrirla o cerrarla y moverla a la posición
correcta. Puedes cambiar tanto la puerta de sodio y de potasio. Una vez que hayas
finalizado, haga click en submit para chequear tu repuesta.
“Correcto” Cuando los canales de potasio están cerrados el Na ingresa a la célula
para hacerla más positiva. Esto, despolariza a esa región de la membrana.
La repolarización es el retorno de la célula al potencial de reposo. (El lado interior de
la célula será más negativo. Tu misión es restablecer el orden.
Abra o cierre los canales de Sodio o Potasio (cliqueando sobre el canal) para permitir
el correcto flujo de iones que retornarán el interior de la célula a una carga negativa.
“Correcto”. Cuando el canal de Sodio está cerrado y el de potasio está abierto, el K
fluye hacia fuera de la célula y restablece la carga positiva en el exterior de la célula.
Esta célula está manteniendo el potencial de reposo. ¿Cuál proteína de membrana es
responsable para restablecer las concentraciones originales de sodio y de potasio?
Cliquee sobre la proteína correcta.
Correcto
¿Sabías esto?
Un animal en reposos usa 1/3 de su energía para
energizar la bomba sodio-potasio.
La bomba sodio-potasio se encuentra en todas las células
somáticas.
Para funcionar, las neuronas deben mantener
una diferencia en la carga eléctrica a través de sus
membranas. Los canales de membrana regulados por
voltaje y las bombas de Na+/K+ redistribuyen los iones

5. durante los potenciales de acción y cuando las neuronas están en reposo.
Un pulso de corriente electro-químico rápido y breve a lo largo de la
longitud del axón para transmitir un impulso nervioso.
Este mensaje es transportado a distancias extraordinarias en algunos
axones largos.
Sorprendentemente, el mensaje es transportado desde el cerebro a este pie
en lo que percibimos como un instante.

6. durante los potenciales de acción y cuando las neuronas están en reposo.
Un pulso de corriente electro-químico rápido y breve a lo largo de la
longitud del axón para transmitir un impulso nervioso.
Este mensaje es transportado a distancias extraordinarias en algunos
axones largos.
Sorprendentemente, el mensaje es transportado desde el cerebro a este pie
en lo que percibimos como un instante.