Electricidad

La materia está compuesta por átomos, los que a su vez consisten de cargas positivas (protones) en el núcleo y cargas negativas (electrones) en la nube electrónica. La electricidad estática es la acumulación de cargas eléctricas en algunas regiones producidas por la separación de electrones desde sus átomos, mientras que la corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica a través de un conductor. La corriente fluye entre dos puntos conectados por un conductor siempre cuando haya una diferencia de potencial entre ellos. La unidad de la diferencia de potencial es el volt. La corriente, es decir, el flujo de carga por unidad de tiempo, es medido en amperes y la cantidad de carga transferida, es medida en coulombs. Así, un culomb es transferido por una corriente de un amper fluyendo por un segundo.

En muchos casos nos encontraremos que la corriente (I) a través de un conductor es proporcional a la diferencia de potencial (V) entre sus extremos. Esto es la Ley de Ohm. Así, si la constante de proporcionalidad, la resistencia (medida en ohm) es R, luego

V=IR

La resistencia, por ejemplo, de un alambre de plata es proporcional a su largo (d) e inversamente proporcional a su área (A), o sea,

R=rd/A

donde r es la resistencia específica del medio. Este valor es constante según el material al cual se mida la resistencia y se mide en ohm*cm.

El recíproco de la resistencia es la conductancia, G, es decir

G=1/R= (1/ohm) = siemens (S)

si aplicamos la ley de ohm en función de la conductancia, ésta sería:

G=I/V = corriente/voltaje = ampers/volts = siemens (S)

Ahora, la resistencia total de un número de elementos resistivos arreglados en serie corresponde a la suma de sus resistencias individuales, mientras que la conductancia total de un número de elementos en paralelo es la suma de todas sus conductancias. Imaginemos un parche de membrana que contiene cinco canales donde cada uno de ellos presenta una conductancia de 17.8 pS, la conductancia máxima conseguida cuando todos los canales estén abiertos será de 89 pS.

Relación corriente voltaje de los canales.

En ausencia de un voltaje a través de la membrana, el gradiente de concentración normal de potasio, hace que se produzca un flujo de corriente de potasio hacia fuera. Por convención, un movimiento de cargas positivas hacia fuera corresponde a una corriente eléctrica positiva. Según la ecuación de Nernst, veremos que cuando el gradiente de concentración para un ion positivo como el potasio está dirigido hacia fuera (o sea, mayor concentración dentro de la célula), el potencial de equilibrio del ion es negativo. Por lo tanto, la corriente de potasio que fluye sólo por su gradiente de concentración viene expresada por la fórmula:

el signo negativo es necesario debido a que un potencial de equilibrio negativo, genera una corriente positiva. Además, i, equivale a la corriente unitaria (corriente de un canal) e y, equivale a la conductancia unitaria.
Por último, en el caso de una neurona real, que tiene un voltaje de membrana y un gradiente de concentración de potasio, la corriente neta de potasio viene expresada por la suma de las corrientes debidas a las fuerzas de arrastre eléctricas y químicas:

El término Vm - EK recibe el nombre de fuerza de arrastre electroquímica. Esta fuerza determina la dirección del flujo de corriente iónica y junto con su conductancia, la magnitud de ese flujo.

Esta ecuación, es una modificación de la Ley de Ohm, (recuerde que la conductancia es el inverso de la resistencia) que tiene en cuenta que el flujo de corriente iónica a través de la membrana no viene determinado solamente por el voltaje a través de la membrana sino también por los gradientes de concentración iónica.