Problema 6 · Biología Celular UB Examen Parcial de Biología Celular: Membrana, Termodinámica y Señalización

Describa el mecanismo biofísico responsable de la generación y mantenimiento del potencial de membrana en reposo y razone su importancia fisiológica para la célula.

Solución: 1. Mecanismo de generación: - Gradientes de concentración iónica: La bomba $\text{Na}^+/\text{K}^+$-ATPasa transporta activamente tres iones $\text{Na}^+$ hacia el exterior celular e ingresa dos iones $\text{K}^+$, consumiendo ATP. Esto genera una concentración elevada de $\text{K}^+$ intracelular y de $\text{Na}^+$ extracelular. - Permeabilidad selectiva: En estado de reposo, la membrana es mucho más permeable al potasio que al sodio debido a la presencia constante de canales de fuga de $\text{K}^+$ abiertos. - Difusión y equilibrio electroquímico: El $\text{K}^+$ difunde hacia el exterior a favor de su gradiente químico, dejando aniones orgánicos fijos impermeables (proteínas y fosfatos) en la cara interna. Esta separación de cargas genera una diferencia de potencial eléctrico negativo en el interior respecto al exterior (típicamente entre $-60\text{ mV}$ y $-80\text{ mV}$). 2. Importancia celular: - Permite la excitabilidad eléctrica en neuronas y miocitos mediante la apertura transitoria de canales dependientes de voltaje para generar potenciales de acción. - Impulsa el transporte activo secundario de nutrientes (como glucosa y aminoácidos) acoplado al cotransporte con $\text{Na}^+$. - Contribuye decisivamente a la regulación del volumen celular y el equilibrio osmótico.