La pila cargada: el 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 humano pesa cerca del 2% de tu cuerpo y se lleva alrededor del 20% del oxígeno y la glucosa que gastas. Buena parte de esa factura la pagan las bombas moleculares que trabajan en tus neuronas incluso cuando no estás haciendo nada, manteniéndolas tensas como un arco listo para disparar. Hoy vemos por qué al cuerpo le conviene pagar ese precio.
Ya conoces la neurona: las dendritas que reciben la señal, el soma que la integra, el axón que la conduce lejos del cuerpo y los botones terminales de salida. Sabes que la señal viaja en un solo sentido y que hay neuronas sensitivas, motoras e interneuronas. Hoy nos metemos dentro de esa membrana para responder una pregunta previa a todo lo demás: ¿en qué estado está la neurona antes de disparar un impulso?
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 pudiéramos poner un voltímetro con una punta dentro de la neurona y otra fuera, mediríamos una diferencia de voltaje: el interior es negativo respecto al exterior, cerca de −70 mV (milivoltios). Esa diferencia de carga a través de la membrana, cuando la neurona no está transmitiendo un impulso, se llama potencial de reposo.
Fíjate en la palabra clave: potencial. Es energía almacenada y disponible, como el agua retenida tras una represa. La neurona en reposo no está apagada: está cargada, como una pila conectada pero que aún no enciende nada. Ese −70 mV es precisamente lo que hará posible el impulso más adelante.
El signo indica quién es más negativo. Por convención, medimos 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. No es un número “malo” ni “vacío”: es una carga real y medible. Una membrana con 0 mV no estaría en reposo, estaría descargada (sin gradiente), y esa neurona no podría disparar nada.
Entonces, una neurona en reposo tiene un trabajo activo: mantener esa carga. Veamos cómo lo hace.
Los gradientes iónicos y la bomba Na⁺/K⁺
La clave está en 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 “quiere” moverse hacia donde hay menos de él. Pero si los iones se movieran libremente, los gradientes se borrarían en minutos. ¿Quién los mantiene? La bomba Na⁺/K⁺, una proteína de la membrana que gasta ATP para bombear iones en contra de su gradiente. En cada ciclo:
- Saca 3 Na⁺ hacia afuera.
- Mete 2 K⁺ hacia adentro.
Porque mueve 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⁺. Empujar algo “cuesta arriba” siempre requiere energía, y esa energía 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 solo en esto. Si un veneno bloqueara la bomba, los gradientes se disiparían lentamente y la neurona perdería su capacidad de disparar impulsos.
Permeabilidad selectiva: por qué el interior queda negativo
Aquí viene un detalle fino, pero es el corazón del potencial de reposo. La bomba mantiene los gradientes, pero no es la única responsable del voltaje negativo. 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⁺, aunque “querría” entrar, casi no puede (pocos canales abiertos en reposo).
Resultado: se van cargas positivas hacia afuera 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.
Por eso una neurona en reposo es una pila cargada y lista: tiene guardada, en forma de gradientes y de voltaje, toda la energía que necesitará para disparar. No está apagada; está esperando la señal.
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
Recordamos la estructura de la neurona (dendritas → soma → axón → botones) y nos metimos dentro de la membrana para entender su estado de partida. En reposo, la neurona es una pila cargada a −70 mV: el interior es negativo. Ese estado se sostiene por dos cosas que trabajan juntas: 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. La neurona en reposo no está apagada: está cargada y lista.
Lo que viene es qué ocurre cuando llega el estímulo y esa pila se dispara: cómo la membrana pasa del umbral a la despolarización y nace 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/