Equilibrio sodio-potasio

La base de la comunicación celular reside en la diferencia de cargas entre un lado de la membrana y otro. Esto es posible gracias a la distribución de los iones sodio y potasio.

El sodio y el potasio son dos minerales esenciales para el funcionamiento adecuado de las células. Ambos intervienen en mecanismos celulares fundamentales como la contracción muscular, la transmisión de impulsos nerviosos y los intercambios moleculares en las células. Por ello, el equilibrio sodio-potasio está regulado por distintos mecanismos dentro de nuestro organismo.

Ambos son cationes, es decir, iones con carga positiva cuando se encuentran en solución. El sodio es el catión más abundante en el líquido extracelular y el potasio es el principal dentro de las células. El equilibrio de las moléculas en los distintos compartimentos del organismo es necesario para llevar a cabo las funciones celulares. Se denomina homeostasis.

Para que esto sea posible cabo existen múltiples mecanismos que mantienen las concentraciones adecuadas. El intestino y el riñón son dos órganos fundamentales en la regulación de la concentración iónica. En estos órganos existen moléculas específicas que controlan la eliminación o retención del sodio, potasio y otras moléculas para que sus niveles sean conformes a las necesidades del organismo.

Vamos a hablar a continuación de la bomba sodio-potasio, que es una pieza fundamental en el mantenimiento de la estructura celular. A continuación, hablaremos del potencial de acción, mecanismo básico en la comunicación celular.

Bomba sodio-potasio

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La bomba sodio-potasio es uno de los puntos clave en el mantenimiento del equilibrio sodio-potasio. Es una proteína de membrana presente en todas las células de nuestro organismo. Es un transportador de iones, utiliza energía en forma de ATP  para expulsar de la célula tres moléculas de sodio a la vez que introduce dos de potasio. Este sistema permite mantener la concentración intracelular de sodio baja y la de potasio alta.

Las moléculas tienden entrar y salir de la células en función de su concentración. Es decir, si hay mayor cantidad de un ión dentro que fuera de la célula, éste tiende a salir para que las concentraciones se igualen. Es lo que se denomina transporte a favor de gradiente.

Pero si esto ocurriese sin limitación, todos las células de nuestro organismo tendrían la misma composición, imposibilitando las funciones celulares. Por ello existen transportadores de transporte activo, es decir, que utilizan energía para movilizar moléculas en contra de gradiente. Esto es lo que hace la bomba de sodio-potasio.

Tanto el sodio como el potasio tienen carga positiva. Al expulsar tres moléculas e introducir sólo dos, el interior celular queda cargado más negativamente que el espacio extracelular. Esta diferencia de cargas entre el interior y el exterior celular se denomina potencial de membrana en reposo. El potencial de membrana es la base del intercambio de sustancias entre el interior y exterior de la célula.

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Potencial de acción

Potencial de acción

El potencial de acción es un cambio en el potencial de membrana de una célula cuando ésta recibe un estímulo eléctrico. Las células se comunican unas con otras para realizar distintas acciones, como transmitir una señal nerviosa o hacer que se contraiga un músculo.

Este cambio de potencial se debe a la apertura de canales iónicos. Estos son un tipo de proteínas transportadoras que se abren con determinados estímulos. Cuando se abren, permiten la movilización de grandes cantidades de iones. En los canales iónicos del potencial de acción, el estímulo desencadenante es una señal eléctrica de una intensidad determinada, distinta para cada tipo celular. Se denominan canales iónicos dependientes de voltaje.

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Fases del potencial de acción

  • Despolarización. La llegada del estímulo eléctrico provoca la apertura de canales de sodio dependientes de voltaje. El sodio entra de forma masiva en la célula, el interior celular se hace más positivo que el exterior. Es decir, se despolariza.
  • Repolarización. El cambio del potencial de membrana provoca la apertura de canales de potasio dependientes de voltaje, que sale de la célula para intentar volver al potencial de membrana inicial. A su vez, los canales de sodio se cierran. Como hay más canales de potasio que de sodio, el potencial acaba siendo más bajo que el de reposo. Este momento se llama hiperpolarización.

Desde el final de la despolarización, los canales de sodio están cerrados. Esto conlleva que la célula no puede recibir nuevos estímulos. Este periodo se llama periodo refractario absoluto. En este momento la bomba sodio-potasio devuelve el potencial de membrana a su valor en reposo. Este mecanismo es la base de la comunicación celular.

Alicia

Estudiante de Medicina. La cultura es aquello que queda cuando todo lo demás se va, así que vamos a cultivarla.

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