Potencial de reposo
Objetivo. Explicar cómo se establece el potencial de reposo de la neurona a partir de los gradientes iónicos y la bomba Na⁺/K⁺, reconociéndolo como el estado que hace posible el impulso, valorando la evidencia experimental.
para partir
El cerebro representa cerca del 2% de la masa corporal y consume alrededor del 20% del oxígeno y de la glucosa. Gran parte de ese gasto lo usan las bombas Na⁺/K⁺ de las neuronas, que mantienen el potencial de reposo en ausencia de estímulo. Esta clase explica cómo se establece ese potencial y por qué requiere ATP continuo.
La neurona tiene dendritas que reciben la señal, soma que la integra, axón que la conduce lejos del cuerpo y botones terminales de salida. La señal recorre un solo sentido y hay neuronas sensitivas, motoras e interneuronas. La pregunta previa al impulso es el estado eléctrico de la membrana antes de que llegue un estímulo.
Antes de empezar, decide (para ti) si cada afirmación es verdadera o falsa. No las corregiremos aún; volveremos a ellas al final:
- Una neurona en reposo está “apagada”: no ocurre nada en su membrana.
- La bomba de sodio-potasio mueve iones sin gastar energía.
- El potencial de reposo vale cero, porque la neurona todavía no dispara.
¿Qué es el potencial de reposo?
Si se coloca un voltímetro con una punta dentro de la neurona y otra fuera, se mide una diferencia de voltaje: el interior es negativo respecto al exterior, cerca de −70 mV (milivoltios). Esa diferencia de potencial a través de la membrana, cuando la neurona no está transmitiendo un impulso, se llama potencial de reposo.
Potencial nombra aquí energía potencial eléctrica almacenada en el gradiente de iones. El −70 mV es una diferencia de carga real y medible, y es el estado a partir del cual puede generarse el impulso.
El signo indica quién es más negativo. Por convención, se mide el interior respecto al exterior. Como adentro hay un exceso de cargas negativas (y afuera un exceso de positivas), el interior queda a −70 mV. Una membrana a 0 mV no tiene diferencia de potencial (sin gradiente) y no puede generar un impulso.
El potencial de reposo se mantiene de forma activa. El mecanismo es el siguiente.
Los gradientes iónicos y la bomba Na⁺/K⁺
El potencial de reposo depende de cómo se reparten los iones a ambos lados de la membrana. En reposo, la neurona mantiene dos desequilibrios:
- Mucho sodio (Na⁺) afuera, poco adentro.
- Mucho potasio (K⁺) adentro, poco afuera.
Esos desequilibrios se llaman gradientes: cada ion tiende a difundir hacia donde su concentración es menor. Si los iones se movieran libremente, los gradientes se borrarían en minutos. Los mantiene la bomba Na⁺/K⁺, una proteína de la membrana que gasta ATP para transportar iones en contra de su gradiente. En cada ciclo:
- Saca 3 Na⁺ hacia afuera.
- Mete 2 K⁺ hacia adentro.
Porque transporta iones en contra de su gradiente: saca Na⁺ hacia afuera, donde ya hay mucho Na⁺, y mete K⁺ hacia adentro, donde ya hay mucho K⁺. Ese transporte activo requiere energía, y la aporta el ATP (por eso la bomba también se llama Na⁺/K⁺-ATPasa). Se estima que las neuronas gastan buena parte de su energía en este ciclo. Si un veneno bloqueara la bomba, los gradientes se disiparían lentamente y la neurona perdería su capacidad de generar impulsos.
Permeabilidad selectiva: por qué el interior queda negativo
La bomba mantiene los gradientes, y el voltaje negativo tiene además otra causa. La membrana en reposo es selectivamente permeable: tiene muchos canales de fuga de K⁺ abiertos y casi nada de canales de Na⁺ abiertos.
- Como hay mucho K⁺ adentro, el K⁺ tiende a salir por esos canales de fuga (sigue su gradiente).
- Cada K⁺ que sale se lleva una carga positiva hacia afuera.
- El Na⁺ tiene un gradiente de entrada, pero en reposo casi no puede cruzar (pocos canales abiertos).
Resultado: salen cargas positivas y el interior queda negativo (−70 mV). La bomba recupera esos iones y sostiene el equilibrio. En resumen:
Gradientes (los mantiene la bomba) + fuga de K⁺ (permeabilidad selectiva) = interior negativo.
El potencial de reposo es esa diferencia de potencial, energía potencial eléctrica del gradiente, sostenida con gasto continuo de ATP.
Sondeo — Una neurona en reposo está inactiva: como no dispara ningún impulso, no ocurre ningún proceso en su membrana.
Completa el resumen del potencial de reposo:
En reposo, el interior de la neurona es respecto al exterior, con un valor cercano a mV. La bomba de , que gasta , saca Na⁺ y mete K⁺ en cada ciclo. Además, la membrana deja K⁺ por canales de fuga, y esa pérdida de cargas positivas deja el interior negativo. Por eso decimos que la neurona en reposo está y no apagada.
La ouabaína es un veneno que bloquea específicamente la bomba Na⁺/K⁺. Se aplica a una neurona en reposo y se registra su potencial de membrana durante un tiempo prolongado. ¿Qué resultado es más consistente con la fisiología del potencial de reposo?
Un estudiante afirma: 'El potencial de reposo debe valer 0 mV, porque la neurona todavía no dispara ningún impulso; cero significa que no está pasando nada'. Usando lo aprendido, explica por qué esta afirmación es incorrecta y qué representa realmente el −70 mV.
Empareja cada elemento con su rol en el potencial de reposo:
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
Un investigador cultiva neuronas en dos medios. En el medio A, las células tienen ATP disponible normalmente. En el medio B, se les agota el ATP durante horas. Predice qué le ocurrirá al potencial de reposo en cada medio y explica por qué, mencionando el rol de la bomba.
síntesis
Para cerrar
La estructura de la neurona (dendritas → soma → axón → botones) queda como marco, y el estado de partida de la membrana es el potencial de reposo: interior negativo, cerca de −70 mV. Ese estado se sostiene por dos procesos que actúan juntos: la bomba Na⁺/K⁺, que gasta ATP para mantener los gradientes (3 Na⁺ afuera / 2 K⁺ adentro), y la fuga de K⁺ por permeabilidad selectiva, que deja el interior negativo. Es común pensar que en reposo no ocurre nada. Eso es incorrecto, porque el potencial se mantiene con gasto continuo de ATP.
Queda por ver qué ocurre cuando un estímulo despolariza la membrana hasta el umbral y se genera el potencial de acción.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Vuelve a las tres afirmaciones del inicio. ¿Cuáles resultaron falsas y por qué?
- Explica con tus palabras la diferencia entre 'estar en reposo' y 'estar apagada' para una neurona.
- ¿Qué idea te costó más entender: los gradientes, la bomba o la fuga de K⁺ que deja el interior negativo?
referencias
Bibliografía
- 01Ministerio de Educación de Chile. Temario PAES Ciencias (Biología), DEMRE. https://demre.cl
- 02Tortora, G. & Derrickson, B. (2018). Principios de Anatomía y Fisiología (15ª ed.). Panamericana.
- 03Guyton, A. & Hall, J. (2021). Tratado de Fisiología Médica (14ª ed.). Elsevier.
- 04Khan Academy. El potencial de membrana. https://es.khanacademy.org
- 05Purves, D. et al. Functional properties of the Na+/K+ pump. En Neuroscience, National Center for Biotechnology Information (NIH). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10857/