3 Potencial de Membrana y Potencial de Acción

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potencial de membrana

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POTENCIAL DE MEMBRANA Y POTENCIAL DE ACCIÓN

T.M. Reinaldo Figueroa

[iónica]

Tipos de

iones

Concentración

citoplasmática

(mM)

Concentración

extracelular

(mM)

Potencial de

equilibrio

(mV)

K+ 400 20 -96

Na+ 50 440 +45

Cl- 52 560 -60

A- (aniones

orgánicos)

385 - -

Potenciales

• Potencial químico

• Potencial electroquímico

Gradiente que mueve un soluto, esté cargado o no

(gradiente de concentración).

Dirección de movimiento: a favor de la gradiente de

concentración.

Valor cuantitativo que resulta de la contribución

relativa de las [ ] y los potenciales eléctricos.

Determina el movimiento de solutos cargados.

Potencial electroquímico

Los iones en solución migran por gradiente.

Se establece una diferencia de voltaje.

Campo eléctrico: potencial electroquímico.

Siempre DEBE EXISTIR UN POTENCIAL

QUÍMICO POTENCIAL ELÉCTRICO (ΔV)

Potencial de equilibrio de un ion

• No hay desplazamiento neto del ion, por ende,

el potencial químico = ΔV

Ecuación de Nernst: permite calcular el potencial de equilibrio de un ion

E: potencial de equilibrio (mV)

: constante (60 mV a 37ºC)

z: carga del ion (+1 Na+; +2 Ca2+; -1 Cl-)

Ci: concentración intracelular (mmol/L)

Ce: concentración extracelular (mmol/L)

R: constante de los gases

T: temperatura absoluta (ºK)

F: constante de Faraday (cantidad de carga eléctrica en 1 mol de un ion monovalente)

Potencial de membrana (Vm)

• Sumatoria de todos los potenciales eléctricos de los

iones que permean la membrana

• Convención: Vm se expresa como el Vi respecto al Ve

– Vm = -70 mV ΔV = 70 mV, Vi (-)

100 K+ > 50 Cl- > 1 Na+

Permeabilidad relativa de los tres iones

En reposo el ión más permeable es el K+,

se aproxima a su potencial de equilibrio

Potencial de equilibrio: -96 mV -60 mV +45 mV

Potencial de reposo de membrana: -70 a -80 mV En células excitables: neuronas, células musculares

El POTENCIAL DE REPOSO DE MEMBRANA se asemeja siempre al

potencial de equilibrio del ION MÁS PERMEABLE

Potencial de reposo o polarización

TRANSPORTE PASIVO DE IONES POTASIO Y SODIO POR CANALES

IÓNICOS

REPOSICIÓN DE LOS IONES POR LA BOMBA Na+/K+

En reposo el potencial de membrana está

dado por el potencial de equilibrio del K+

Electroneutralidad de las células

• En las membranas hay carga 0, la diferencia de

cargas solo se da en los dominios

perimembrana (ambiente líquido que rodea la

membrana).

• ¿Existe realmente un reposo en las células

cuando la membrana presenta un potencial de

reposo? ¿Por qué?

Conceptos

+

-

+

-

Despolarización

Vm se hace menos negativo

Hiperpolarización

Vm se hace más negativo

t t

mV mV

Polarización o reposo

Generalidades de los estados eléctricos de la

membrana celular

REPOSO

DESPOLARIZACIÓN

HIPERPOLARIZACIÓN

-70

mV

t

(POLARIZACIÓN)

Potencial de acción: fenómeno de las células excitables

(neuronas, céls. musculares), que consiste en una rápida

despolarización seguida de una repolarización del Vm

• Ocurre cuando el potencial

de membrana traspasa el

“umbral”

• Dura 1 milisegundo

• Responde a la “ley del todo o

nada”

• Perm Na+ Perm K+

PNa+ PK+

Ley del todo o nada

Potencial de acción

t

mV

-70

+30 DESPOLARIZACIÓN

Estímulo

Activación de canales de sodio

voltaje dependientes, ingresa

Na+ al citoplasma neuronal

SE INVIERTE EL POTENCIAL

DE MEMBRANA

Canales de Na+ (v)

1. Cerrado

2. Abierto

3. Inactivo

Potencial de acción

REPOLARIZACIÓN

Activación de canales de potasio

dependientes de voltaje

Permite llevar el potencial de

membrana a su valor de reposo

t

mV

-70

+30

Potencial de acción

-70

+30

-90

HIPERPOLARIZACIÓN

Masiva salida de potasio al medio

extracelular

El potencial de membrana se hace

muy negativo

Bomba Na+/K+

Potencial de membrana y conductancia de Na+ y K+

Períodos refractarios

absoluto y relativo

• La célula no puede responder a segundos estímulos, es

incapaz de producir potenciales de acción

PRA PRR

Períodos refractarios

Variaciones en el Vm y la conductancia durante el Pacc

Propagación de los Pacc

VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN

Axones de neuronas humanas 1 m o más de longitud

PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

Curso temporal

CONDUCCIÓN SALTATORIA EN UN AXÓN MIELINIZADO

VAINA DE MIELINA Principal componente FOSFOLÍPIDOS Producida por: SNC oligodendrocitos SNP células de Schwann NÓDULOS DE RANVIER Espacios de axón desnudo entre dos oligodendrocitos o células de Schwann adyacentes

Velocidad de

propagación del

impulso nervioso

VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN

DE LAS FIBRAS NERVIOSAS

Depende de:

1. Presencia de vaina de mielina

(mielinización) aislante eléctrico

2. Diámetro del axón ↓ R interna

VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN

AXONES MIELINIZADOS VS. NO MIELINIZADOS

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