Fase
III: La reducción de concentración de GMPc cierra los canales iónicos
regulados por él, lo que se traduce en una hiperpolarización del receptor
Esta
tercera fase ya ha sido ampliamente desarrollada en el apartado anterior, la
hidrólisis del GMPc por acción de la difosfoesterasa. Antes de ser destruido
el GMPc permanecía unido a la proteína canal de la membrana externa del bastón
como una forma de “inmovilizarla”
en el estado de apertura.
Pero
ante la luz la cascada de excitación, la variación del potencial de membrana
y posterior generación de un potencial de acción hiperpolarizante a partir
de potenciales de acción locales, activa la difosfoesterasa la cual hidroliza
el GMPc que deja de actuar sobre los canales de sodio y cesa esa inmovilización
en el estado de apertura lo que hace que los canales de sodio se cierren
disminuyendo la permeabilidad del sodio a través de la membrana, lo cual como
hemos visto anteriormente provoca una hiperpolarización de la membrana, un
potencial de acción hiperpolarizante.
Como
vemos los canales de sodio de la membrana de los bastones son regulados por el
GMPc, son por tanto canales ligando-dependientes. La unión del ligando ( en
este caso el GMPc, que es un segundo mensajero intracelular ) mantiene abierta
la compuerta de la proteína canal lo cual posibilita el flujo de iones sodio
(corriente en la oscuridad ). Sin embargo, ante un estímulo luminoso,
un fotón de luz se activa la proteína rodopsina localizada en los bastones
de la retina, lo que inicia una cascada de fenómenos bioquímicos que
culminan con la activación de la enzima fosfodiesterasa, que
hidroliza el GMPc lo cual provoca un cambio conformacional de la proteína
canal que determina el cierre del mismo.
Por
cada molécula de rodopsina activada, se cierran varios cientos de canales de
sodio. Como el paso de sodio por estos canales es muy rápido, se bloquea el
flujo de más de un millón de iones de sodio por el cierre de un canal antes
de que este se abra de nuevo, lo que se dar una vez concluido el periodo
refractario absoluto que ser el intervalo de tiempo inmediato a la
producción de un potencial de acción durante la cual la célula ha perdido
su excitabilidad y no puede generarse un potencial de acción sea cual sea el
estímulo ya que los canales regulados por el GMPc permanecen abiertos al
flujo de iones sodio.
Como
ya se ha explicado es esta disminución del flujo de los iones de sodio debido
a un gradiente eléctrico entre el medio intra y extracelular lo que excita al
bastón, es decir, es la disminución de flujo de iones sodio hacia el
interior celular la responsable de la generación del potencial de acción
hiperpolarizante.
Aproximadamente
un segundo después de que se halla producido el cierre de los canales
dependientes del GMPc, otra enzima, la rodopsina cinasa, que siempre esté
presente en el bastón, inactiva la rodopsina activada (la metarrodopsina II)
y toda la cascada se invierte y se vuelve al estado inicial con todos los
canales de sodio abiertos (se trata de un fenómeno de retroalimentación
positiva – “más de lo mismo”- ya que la apertura de un canal implica la
apertura de todos ellos ).
En
resumen, cuando los niveles celulares de GMPc están elevados (oscuridad) se
mantienen abiertos los canales de sodio de la membrana
y la célula está por lo tanto, relativamente despolarizada. En
estas condiciones se produce una liberación mantenida de neurotransmisor, en
el botón sináptico del bastón.
La
reducción de los niveles de GMPc debido
a la incidencia de la luz determina el cierre de los canales iónicos
regulados por GMPc e hiperpolarización de la membrana, con la consiguiente
disminución de la liberación de neurotransmisor. Este cambio en la liberación
de neurotransmisor constituye la señal que posteriormente ser procesada
por las células nerviosas de la retina.
Finalmente
debemos señalar que se puede registrar la actividad bioeléctrica de la
retina realizando un electrorretinograma:
Se
monta un electrodo en una lente de contacto que pueda ser colocada sobre la
superficie corneada del ojo, el cual está conectado a un ostiloscopio
que posee una pantalla donde se observa la variación de potencial. Se expone
el sistema a la luz y mediante los electrodos de detección registramos una
zona de salida de la corriente que se denomina zona de iniciación del impulso
nervioso, porque en esta zona de la membrana del fotorreceptor se producen
potenciales de acción generados
a una frecuencia proporcional a la intensidad del estímulo. estas corrientes
reciben el nombre de corrientes excitadoras locales o potencial de receptor.
Si la hiperpolarización producida por el
potencial generador o local alcanza el
nivel crítico de hiperpolarización el potencial generador determinar
un potencial de acción en esa zona del receptor. Por el contrario, si el
potencial local no alcanza dicho valor crítico no se genera potencial de acción
hiperpolarizante.
En
consecuencia, la hiperpolarización producida en la zona de iniciación del
impulso nervioso es la que determina la generación o no de potenciales de
acción.
Así
pues, los bastones tienen ingeniada una importante cascada química que
amplifica el efecto de un sólo fotón de luz para producir el desplazamiento
de millones de iones de sodio. Esto explica la enorme sensibilidad de los
bastones en condiciones de oscuridad.