300px|right|thumb|Impulsu nerviosu neuronal correccional pol cambéu de potencial trasmembrana. thumb|350px|A. Vista esquemática d'un potencial d'aición ideal, amosando les sos distintes fases. B. Rexistru real d'un potencial d'aición, de normal deformado, comparáu col esquema por cuenta de les téuniques electrofisiológicas utilizaes na midida. Un potencial d'aición, tamién llamáu impulsu llétricu, ye una onda de descarga llétrica que viaxa a lo llargo de la membrana celular modificando la so distribución de carga llétrica. Los potenciales d'aición utilizar nel cuerpu pa llevar información ente unos texíos y otros, lo que fai que sían una carauterística microscópica esencial pa la vida. Pueden xenerase por diversos tipos de célules corporales, pero les más actives nel so usu son les célules del sistema nerviosu pa unviar mensaxes ente célules nervioses (sinapsis) o dende célules nervioses a otros texíos corporales, como'l músculu o les glándules.
Munches plantes tamién xeneren potenciales d'aición que viaxen al traviés del floema pa coordinar la so actividá. La principal diferencia ente los potenciales d'aición d'animales y plantes ye que les plantes utilicen fluxos de potasiu y calciu ente que los animales utilicen potasiu y sodiu.
Los potenciales d'aición son la vía fundamental de tresmisión de códigos neurales. Les sos propiedaes pueden frenar el tamañu de cuerpos en desenvolvimientu y dexar el control y coordinación centralizaos d'órganos y texíos.
Considerancies xenerales Siempres hai una diferencia de potencial o un potencial de membrana ente la parte interna y la parte esterna de la membrana celular (polo xeneral, de 70 mV). ~La carga d'una membrana celular inactiva caltener en valores negativos (l'interior respectu al esterior) y varia dientro d'unos estrechos márxenes. Cuando'l potencial de membrana d'una célula escitable se despolariza más allá d'un ciertu estragal (de –65 mV a –55 mV app) la célula xenera (o dispara) un potencial d'aición. Ye importante esclariar que tanto l'interior como l'esterior celular caltiénense electroneutros, esto ye, nun hai una diferencia de carga neta ente l'interior de la célula y l'esterior. La diferencia de potencial de membrana deber a la distribución diferencial d'iones (mayoritariamente, cloru y sodiu nel esterior celular, y potasiu y aniones orgánicos nel interior).
Concentraciones ióniques trasmembrana d'una célula mamífera Tipu Ion Concentración esterna (mM) Concentración interna (mM)Catiónica Sodiu (Na+) 145 5-15 Potasiu (K+) 5 140 Magnesiu (Mg2+) 1-2 0,5 Calciu (Ca2+) 1-2 0,0001 Hidróxenu (H+) 0,00004 0,00007 Aniónica Cloru (Cl-) 110 5-15
Bien básicamente, un potencial d'aición ye un cambéu bien rápido na polaridá de la membrana de negativu a positivu y vuelta a negativu, nun ciclu que dura unos milisegundos. Cada ciclu entiende una fase ascendente, una fase descendente y d'últimes una fase hiperpolarizada. Nes célules especializaes del corazón, como les célules del marcapasos coronariu, la fase pandu de voltaxe entemediu puede apaecer antes de la fase descendente.
Los potenciales d'aición midir con téuniques de rexistru d'electrofisioloxía (y más apocayá, con neurochips de MOSFET). Un osciloscopiu que rexistre'l potencial de membrana d'un puntu concretu d'un axón amuesa cada etapa del potencial d'aición, ascendente, descendente y refractaria, a midida que la onda pasa. Estes fases xuntes formen un arcu sinusoidal deformado. La so amplitú depende d'ónde algamó'l potencial d'aición al puntu de midida y el tiempu trescurríu.
El potencial d'aición nun se caltién nun puntu de la membrana plasmática, sinón que viaxa a lo llargo de la membrana. Puede movese a lo llargo d'un axón a muncha distancia, por casu tresportando señales dende'l celebru hasta l'estremu de la migollu espinal. N'animales grandes como les xirafes o les ballenes la distancia pue ser de dellos metros.
La velocidá, frecuencia y simplicidá de los potenciales d'aición varia según el tipu celular ya inclusive ente célules del mesmu tipu. Aun así, los cambeos de voltaxe tienden a tener la mesma amplitú ente elles. Nuna mesma célula, dellos potenciales d'aición consecutivos son práuticamente indistinguibles. La "causa" del potencial d'aición ye l'intercambiu d'iones al traviés de la membrana celular. Primero, un estímulu abre les canales de sodiu. Yá que hai dellos iones de sodiu nel esterior, y l'interior de la neurona ye negativu con rellación al esterior, los iones de sodiu entren rápido a la neurona. El sodiu tien una carga positiva, asina que la neurona vuélvese más positiva y empieza a despolarizarse. Les canales de potasiu retrásense un pocu más n'abrir; una vegada abiertos el potasiu sale rápido de la célula, revirtiendo la despolarización. Más o menos nesti momentu, les canales de sodiu empiecen a cerrase, llogrando que'l potencial d'aición vuelva a –70 mV (repolarización). En realidá'l potencial d'aición va más allá de –70 mV (hiperpolarización), por cuenta de que les canales de potasiu quédense abiertos un pocu más. Gradualmente les concentraciones d'iones tornen a los niveles de reposu y la célula vuelve a –70 mV.
Mecanismu subxacente thumb|upright=1.2|La membrana celular hidrofóbica torga que les molécules cargaes espublicen al traviés d'ella, calteniendo una diferencia de potencial.
Potencial de membrana en reposu Cuando la célula nun ta aguiyada por corrientes despolarizantes supraumbrales, dizse que s'atopa nun potencial de membrana en reposu.
La membrana celular ta compuesta mayoritariamente por una bicapa de fosfolípidos altamente hidrofóbica, que torga'l pasu llibre de partícules cargaes como los iones. Polo cual esta bicapa de fosfolipidos pórtase como un condensador, dixebrando cargues (daes polos iones en disolución) a una distancia d'aproximadamente 4 nm. Esto dexa la mantención del potencial de membrana a lo llargo del tiempu. El potencial de membrana deber a la distribución diferencial d'iones ente l'interior y l'esterior celular. Esti potencial de membrana ye calteníu a lo llargo del tiempu pol tresporte activu d'iones per parte de bombes, tales como la bomba sodio-potasiu y la bomba de calciu. Estes proteínes usen la enerxía d'hidrólisis d'ATP pa tresportar iones en contra del so gradiente electroquímicu, calteniendo asina los gradientes de concentraciones ióniques que definen el potencial de membrana.
Fases del potencial d'aición Les variaciones del potencial de membrana mientres el potencial d'aición son resultáu de cambeos na permeabilidá de la membrana celular a iones específicos (en concretu, sodiu y potasiu) y por consiguiente cambeos nes concentraciones ióniques nos compartimientos intracelular y estracelular. Estes rellaciones tán matemáticamente definíes pola ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz (GHK).
Los cambeos na permeabilidá de la membrana y l'establecimientu y cese de corrientes ióniques mientres el potencial d'aición reflexen l'apertura y zarru de les canales ióniques que formen zones de camín al traviés de membrana pa los iones. Les proteínes que regulen el pasu d'iones al traviés de la membrana respuenden a los cambeos de potencial de membrana.
Nun modelu simplificáu del potencial d'aición, el potencial de reposu d'una parte de la membrana caltener cola canal de potasiu. La fase ascendente o de despolarización del potencial d'aición empecípiase cuando la canal de sodiu dependiente de potencial ábrese, faciendo que la permeabilidá del sodiu supere llargamente a la del potasiu. El potencial de membrana va escontra ENa. En delles célules, como les célules del marcapasos coronariu, la fase ascendente xenerar por concentración de calciu más que de sodiu.
Tres un curtiu intervalu, la canal de potasiu dependiente de voltaxe (tardiegu) ábrese, y la canal de sodiu ciérrase gradualmente. De resultes, el potencial de membrana vuelve al estáu de reposu, amosáu nel potencial d'aición como una fase descendente.
Por cuenta de que hai más canales de potasiu abiertes que canales de sodiu (les canales de potasiu de membrana y canales de potasiu dependiente de voltaxe tán abiertes, y la canal de sodiu ta zarrada), la permeabilidá al potasiu ye agora enforma mayor qu'antes del entamu de la fase ascendente, cuando solo les canales de potasiu de membrana taben abiertes. El potencial de membrana averar a EK más de lo que taba en reposu, faciendo que'l potencial tea en fase refractaria. La canal de potasiu tardiego dependiente de voltaxe ciérrase por cuenta de la hiperpolarización, y la célula torna a la so potencial de reposu.
Estragal y iniciación thumb|300px|Gráfica de corrientes (fluxu iónico) frente a voltaxe (potencial de membrana), ilustrando l'estragal (flecha colorada) del potencial d'aición d'una célula ideal. Los potenciales d'aición desencadénense cuando una despolarización inicial algama un estragal. Esti potencial estragal varia, pero de normal ta alredor de –55 a –50 milivoltios sobre'l potencial de reposu de la célula, lo qu'implica que la corriente d'entrada d'iones sodio supera la corriente de salida d'iones potasio. El fluxu neto de carga positiva qu'acompaña los iones sodiu despolariza el potencial de membrana, desaguando nuna apertura de los canal de sodiu dependientes de voltaxe. Estes canales apurren un fluxu mayor de corrientes ióniques escontra l'interior, aumentando la despolarización nuna retroalimentación positiva que fai que la membrana llegue a niveles de despolarización elevaos.
L'estragal del potencial d'aición puede variar camudando l'equilibriu ente les corrientes de sodiu y potasiu. Por casu, si dalgunos de los canal de sodiu tán inactivos, determináu nivel de despolarización va abrir menos canales de sodiu, y aumenta asina l'estragal de despolarización necesariu pa empecipiar el potencial d'aición. Este ye'l principiu del funcionamientu del periodu refractariu (ver periodu refractariu).
Los potenciales d'aición son bien dependientes de los equilibrios ente iones sodio y potasiu (anque hai otros iones que contribúin minoritariamente a los potenciales, como calciu y cloru), y por ello los modelos fáense utilizando solu dos canales ióniques transmembrana: una canal de sodiu dependiente de voltaxe y una canal de potasiu pasivo. L'orixe del estragal del potencial d'aición puede visualizase na curva I/V (imaxe) que representa les corrientes ióniques al traviés de les canales frente al potencial de membrana. (La curva I/V representada na imaxe ye una rellación instantánea ente corrientes. Amuésase'l picu de corrientes a determináu voltaxe, rexistráu primero qu'asoceda nenguna inactivación (1 ms n'algamando esi voltaxe pal sodiu). Tamién ye importante apuntar que la mayoría de voltaxes positivos del gráficu solo pueden consiguise per medios artificiales, por aciu l'aplicación d'electrodos a les membranes).
Destaquen cuatro puntos na curva I/V indicaos poles fleches de la figura:
La flecha verde indica'l potencial de reposu de la célula y el valor del potencial d'equilibriu pal potasiu (Ek). Por cuenta de que la canal K+ ye l'únicu abiertu con esos valores de voltaxe negativos, la célula va caltener en Ek. Va Apaecer un potencial de reposu estable con cualquier voltaxe en que'l sumatorio I/V (llinia verde) encruz el puntu de corriente nula (exa x) con una pendiente positiva, como fai na flecha verde. Esto ye por cuenta de que cualquier perturbación del potencial de membrana escontra valores negativos va significar corrientes netes d'entrada que despolarizarán la célula más allá del puntu d'encruz, ente que cualquier perturbación escontra valores positivos va significar corrientes netes de salida que hiperpolarizarán la célula. Asina, cualquier cambéu del potencial de membrana de rimada positiva tiende a devolver a la célula al valor d'encruz cola exa.