MEMBRANA CELULAR, POTENCIALES DE MEMBRANA, PROSESO DE SINAPSIS Y NEUROTRANSMISORES

 LA MEMBRANA CELULAR 

 La membrana neuronal es la estructura que define los límites de la neurona, es decir, que separa el líquido del interior de las neuronas (fluido intracelular) del líquido del exterior (fluido extracelular) de éstas. 

La membrana consiste en una doble capa de moléculas lipídicas (de tipo graso) en la que flotan diferentes tipos de moléculas proteicas con funciones especiales. Entre estas moléculas es importante que destaquemos la presencia de canales que controlan la acción en el interior de la célula, permitiendo, de esta manera, la entrada de algunas sustancias (por ejemplo, iones) e impidiendo, al mismo tiempo, el paso de otras. En la membrana podemos encontrar proteínas en forma de canal que reciben el nombre de canales iónicos. Los canales pueden ser de dos tipos: pasivos (siempre están abiertos) y activos (sólo se abren de manera transitoria en determinadas circunstancias). Entre los canales activos, podemos destacar los canales dependientes de ligando (que cambian su permeabilidad en respuesta a la presencia de ligandos, moléculas) y dependientes de voltaje (cuya permeabilidad varía en función de cambios en el potencial de membrana). La selectividad iónica resulta una propiedad crítica de la mayoría de los canales iónicos. Dicha selectividad queda determinada por el diámetro del poro del canal y por la naturaleza de los grupos R que lo cubren.

 Las neuronas, junto con los orgánulos, poseen un esqueleto que se denomina citoesqueleto que cuenta con dos funciones elementales:

 1. Estructural. Da rigidez y forma a la neurona. 

2. Transporte. Participa en el transporte de sustancias y vesículas a lo largo de las dendritas y, sobre todo, del axón (Redolar, 2015, p. 145). 

 Este citoesqueleto neuronal se conforma por filamentos proteicos: micotúbulos, microfilamentos, neurofilamentos o filamentos intermedios (Redolar, 2015, p. 145). ¿Qué otras funciones podemos encontrar en la neurona? Hablaremos de dos funciones muy importantes, primero del potencial de membrana y luego de la sinapsis.

POTENCIAL DE MEMBRANA

El potencial de membrana contempla una diferencia de carga eléctrica que se genera entre la parte de adentro y fuera de la neurona, ya que existen una serie de iones (moléculas) que tienen diferentes cargas —positivas o negativas—, y que se encuentran en diversas cantidades en el interior y exterior de la célula. De acuerdo con Redolar (2015, p. 161), esta diferencia de iones se debe a que la membrana celular es semipermeable y, por lo tanto, no deja pasar a todas estas moléculas con la misma facilidad. La diferencia de carga eléctrica se provoca por dos tipos de fuerzas opuestas entre sí:

 • Fuerza de difusión. Tiene una naturaleza química y hace referencia al movimiento que realizan las moléculas para desplazarse de regiones donde se encuentran en altas concentraciones a regiones de baja concentración. Por ejemplo, imagina que colocamos una cucharada de azúcar en un vaso de agua. Al principio, el azúcar se irá hasta al fondo del vaso, pero, poco a poco, el azúcar se va a dispersar por toda el agua, hasta lograr una distribución homogénea.

 • Fuerza electrostática. Tiene una naturaleza eléctrica. Hace referencia a la atracción o repulsión de las partículas entre sí de acuerdo con su carga eléctrica. Por lo tanto, iones con cargas opuestas se atraerán e iones con cargas iguales se repelerán. Por ejemplo, piensa en los lados de un imán. Cuando acercamos el lado positivo de dos imanes, se van a repeler; en cambio, si acercamos el lado negativo y el lado positivo de otro, se van a atraer. El movimiento de los iones queda influido por los campos eléctricos (2015, p. 161).

¿Recuerdas que ya mencionamos que la membrana de la neurona es semipermeable? Bueno, esto significa que hay iones que pueden pasar y otros no; este proceso afectará la distribución del resto. “Los iones que sí logran pasar, se van a distribuir de forma asimétrica a los costados de la membrana, lo que genera el potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana (Redolar, 2015, p.163). A esto se llama potencial de membrana.  Registro del potencial de membrana. Fuente: Redolar (2015, p. 163). Ahora bien, cuando los dos lados del electrodo se colocan en la parte externa, la diferencia de voltaje que hay entre ellos es igual a cero. No obstante, cuando el extremo del electrodo intracelular se inserta dentro de una neurona, se registra un potencial constante de aproximadamente -70 mili-voltios (mV). Esto, de acuerdo con Pinel y Ramos (2007, p.85), indica que el potencial del interior de neurona en reposo es unos 70 mV menor que el del exterior de la neurona. Este potencial constante de -70 mV se le denomina potencial de reposo, es decir, potencial de membrana en reposo de la neurona. En este estado se dice que la neurona está polarizada.

TIPOS DE IONES

IONES EN AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA

• Aniones orgánicos (A-) proteínas con carga negativas
• Iones de Cloro (Cl-)
• Iones de Sodio (Na+)
• Iones de Potasio (K+)

DISTRIBUCIÓN DE IONES EN REPOSO

• Aniones orgánicos en el fluido intracelular
• K+ en el fluido intracelular 
• Na+ y Cl- en el fluido extracelular

PERMEABILIDAD IONICA EN LA MEMBRANA EN REPOSO

• La membrana es mucho mas permeable al K+ que al Na+
• El grado de permeabilidad al Cl- es intermedio con respecto a los otros dos cationes
• La membrana es impermeable al resto de los aniones, los aniones proteicos

Recordemos que los iones atraviesan la membrana por medio de canales iónicos, es decir, proteínas que atraviesan la membrana celular. Redolar (2015, p. 165) menciona que la mayoría de los canales son selectivos, en otras palabras, dan paso selectivo a un único ion.

Para empezar a hablar de la sinapsis, debemos saber que cuando las neuronas disparan señales liberan sustancias químicas que se llaman neurotransmisores (NT) de sus botones terminales (Pinel y Ramos, 2007, p. 88). Los NT se difunden a lo largo de la hendidura sináptica o espacio sináptico para interactuar con moléculas receptoras especializadas de las membranas receptoras de la siguiente neurona del circuito. Una vez que los neurotransmisores se unen a los receptores postsinápticos, entonces puede suceder lo siguiente:

Despolarización. El potencial de membrana tiene un valor menos negativo que el potencial de reposo (por ejemplo, –55 mV). 

Hiperpolarización. El potencial de membrana tiene un valor más negativo que el potencial de reposo (por ejemplo, –90 mV).

Por lo tanto, a las despolarizaciones postsinápticas se les denomina potenciales excitadores postsinápticos (PEP), debido a que incrementan la probabilidad de que la neurona descargue. Por otra parte, a las hiperpolarizaciones postsinápticas se llaman potenciales inhibidores postsinápticos (PIP), porque reducen la probabilidad de que la neurona dispare (Pinel y Ramos, 2007, p. 88)

Sin embargo, ¿Cómo es que el potencial de membrana posibilita a sinapsis? Recordemos que la neurona contiene un tipo de fluido conductor eléctrico (fluido citoplásmico o intracelular). Redolar (2015, p. 170) manifiesta que tal fluido está cercado por el asilamiento eléctrico (membrana). Con ello, las neuronas y el ambiente externo se pueden dividir en conductores y aislantes. Las membranas tienen una gran habilidad para almacenar cargas eléctricas de forma breve y las corrientes pasivas que fluyen a través de una neurona pueden llegar a un punto determinado del axón (a su cono), para realizar la activación sináptica de la neurona y generar el denominado potencial de acción.

Entonces, ¿Qué pasa cuando se aplica un fuerte estímulo en algún punto del axón de la membrana? El potencial de acción (PA). De acuerdo con Pinel y Ramos (2007), es “una inversión momentánea masiva, que aproximadamente dura 1 milisegundo, del potencial de membrana, que cambia de unos -70mV a unos +50mV” (p.88). A comparación de los potenciales postsinápticos, los PA no son respuestas graduadas y su magnitud no guarda relación con la intensidad de los estímulos que los provocan. Por consiguiente, se consideran “respuestas todo o nada”. En otras palabras, o se producen con toda su amplitud o no se producen en absoluto. 

PROCESO DE SINAPSIS

Entonces, aquí se generará la transmisión sináptica, que es el proceso de comunicación interneural (entre neuronas).

Según Redolar (2015), p. 185), algunos datos interesantes de la sinapsis son los siguientes:

1. La sinapsis es una zona especializada en la que se transmite la información entre dos neuronas o entre una neurona y una célula efectora.

2. Las sinapsis sólo dejan pasar la información en un solo sentido. 

3. En cualquier sinapsis hay una neurona presináptica que envía la información y una neurona postsináptica que recibe la información.

4. El espacio entre ambas neuronas se llama espacio sináptico.

5. Cada neurona establece en promedio unas 1000 conexiones sinápticas y recibe más o menos unas 10,000.

6. El encéfalo humano consta de más o menos 1011 neuronas, por lo que se calcula que se tienen alrededor de 10 a la cuarta potencia de conexiones sinápticas. Es decir, que hay más sinapsis en el encéfalo que estrellas en la Vía Láctea. 

7. La divergencia es cuando la información de un solo botón terminal se transmite a una gran cantidad de dendritas postsinápticas. De tal forma que la información de un solo axón se amplifica a muchas neuronas postsinápticas. 

8. La convergencia es cuando varios botones terminales realizan una sinapsis sobre una misma neurona. Esto permite que las neuronas que se encargan de, por ejemplo, contraer la musculatura, reciban la suma de la información de una gran cantidad de neuronas.

A CONTINUACIÓN COLOCARE VARIAS IMAGENES DEL PROCESO DE  SINAPSIS

IMAGEN DE SINAPSIS (1)

IMAGEN DE SINAPSIS (2)

IMAGEN DE SINAPSIS (3)

IMAGEN DE SINAPSIS (4)

Para finalizar el tema de la sinapsis, revisemos cuáles son las sustancias transmisoras en este proceso de comunicación neuronal.

NEUROTRANSMISORES

AMINOÁCIDOS Son neurotransmisores de la mayoría de las sinapsis rápidas, se les conoce como los ladrillos moleculares de las proteínas tales como glutamato, aspartato, glicina y acido gamma-aminobutírico (GABA).

Los tres primeros se encuentran en las proteínas que consumimos mientras que el GABA se sintetiza a partir de una sencilla modificación de la estructura del glutamato.

El glutamato es un neurotransmisor excitador predominante del sistema nervioso central de los mamíferos y el GABA es el neurotransmisor inhibidor predominante.

MONOAMIDAS Son neurotransmisor de molécula pequeña se sintetizan a partir de un solo aminoácido (mono- uno; amina). Además son un poco mas grandes que los aminoácidos y sus efectos tienden a ser mas difusos.

asimismo se encuentran presentes en pequeños grupos de neuronas cuyos cuerpos celulares se localizan en el tronco encefálico en su mayoría por ejemplo:

Catecolaminas: dopamina, noradrenalina y adrenalina que se sintetizan a partir de la tirosina la cual se convierte en dopamina, las neuronas que liberan noradrenalina tienen una encima adicional que convierte la dopamina en noradrenalina otra enzima convierte la noradrenalina en adrenalina.

Indoláminas: la serotonina es un compuesto orgánico que tiene una naturaleza sólida e incolora.

GASES SOLUBLES Son neurotransmisores de molécula pequeña por ejemplo el monóxido de nitrógeno (oxido nítrico) y el monóxido de carbono.

no actúan como los neurotransmisores ya que se generan en el citoplasma neuronal y se difunden inmediatamente, por medio de la membrana celular al liquido extracelular y luego a las células vecinas. Además atraviesan fácilmente la membrana celular debido a que son liposolubles.

ACETILCOLINA Es un neurotransmisor de molécula pequeña que conforma su propia categoría. Se crea al unirse un grupo acetilo a una molécula de colina. Asimismo actúa sobre las uniones neuromusculares en muchas de las sinapsis del sistema nervioso neurovegetativo y en sinapsis de diversas partes del sistema nervioso central.

NEUROPÉPTIDOS Son péptidos que tiene un papel en la neurotransmisión se tienen identificados cerca de 100 tipos por ejemplo las endorfinas que son opiáceos endógenos.

Pasos de síntesis de catecolaminas a partir de la tirosina en ese orden :

Tirosina

L-dopa

Dopamina

Noradrenalina

Adrenalina

REFERENCIAS 

Redolar Ripoll, D. (2014). Fundamentos de psicobiología (2a. ed.). Barcelona, Spain: Editorial UOC. Recuperado de https://elibro.net/es/ereader/ieu/57783?page=169.

FBCH_Apuntes_B2.pdf (ieu.edu.mx)

sinapsis - Bing images

Redolar Ripoll, D. (2014). Fundamentos de psicobiología (2a. ed.). Barcelona, Spain: Editorial UOC. Recuperado de https://elibro.net/es/ereader/ieu/57783?page=161.