Transcripcin de EFC Transporte de membrana bloque 2

Potenciales de membrana: Son diferencias en las velocidades de difusin asociado a diferentes

permeabilidades, que a la vez van a generar cambios en el potencial elctrico de la membrana (es

decir las diferencias de permeabilidad influyen en el movimiento de iones provocando as

diferencias de potencial elctrico). Por ejemplo el cloro y el sodio son iones totalmente diferentes

por lo que cada uno va a tener una permeabilidad distinta (diferencia en velocidades con que

pasan por membrana), por lo que tambin van a poseer una diferencia de potencial elctrico

distinta (esa diferencia lo genera)

Esto ocurre entre un lado y otro de la membrana plasmtica, la difusin es la confiere la diferencia

de potencial en resumen.

Potencial de membrana en reposo: es cuando el potencial de membrana alcanza un estado

estacionario que no se altera (un estado estacionario significa que microscpicamente si hay

movimiento pero macroscpicamente el efecto neto es que no hay movimiento, es decir siempre

hay movimiento de iones debido al funcionamiento de bombas y otros mecanismos, pero en

macro hay una diferencia de potencial constante) refirindonos solo al potencial elctrico no al

electroqumico

En un equilibrio con el ejemplo de dos vasos separados por una membrana el potencial, va a ser

cero, pero en cambio en la clula hay un movimiento o transporte de molculas en contra

gradiente gastando energa, se genera entonces permanentemente una gradiente elctrica la que

naturalmente se disipa, pero luego se reforma, por esto el estado estacionario aparentemente no

cambia pero microscpicamente pasa todo esto. Debido a esto por la distribucin de cargas el

potencial de membrana alrededor de la membrana es cero, pero en cambio si hay cargas positivas

a un lado y al otro negativas se genera un potencial de membrana (En el potencial como gradiente

elctrica creada por transporte en contra gradiente, la energa contenida en la disipacin puede

generar trabajo).

Mecanismo utilizado en disipacin y reformacin:

Tambin existen aniones fijos dentro de la clula, que son no permeables, con lo que va a haber

una atraccin elctrica de cargas positivas (reflejando atraccin elctrica)

Potencial de equilibrio para un ion: para esto se define que el potencial elctrico es

numricamente igual al potencial qumico (magnitud inversa), lo que en efecto neto produce que

no haya movimiento de iones (igual hay movimiento microscpico de un lado a otro del ion pero

de forma neta no). El flujo neto de un ion se detiene cuando la magnitud del potencial elctrico es

tal que balancea el efecto de la gradiente de concentracin. Este potencial de equilibrio para un

ion esta descrito por la ecuacin de Nerst (el potencial de equilibrio de Nernst relaciona

la diferencia de potencial a ambos lados de una membrana biolgica en el equilibrio, con las

caractersticas relacionadas con los iones del medio externo e interno y de la propia membrana)

establece un potencial en mV que significa que a ese potencial el ion no se mueve

macroscpicamente. La ecuacin de nernst en trminos de un potencial estndar define que tan

fcil se transfiere un electrn, tal como la ecuacin de tampones que describa que tan fcil era

transferir un protn, finalmente todas estas ecuaciones derivan de equilibrios. Ahora la ecuacin lo

que hace es describir lo mismo pero con un ion que se mueve del compartimiento extracelular y al

intracelular o viceversa, en conclusin ese potencial de equilibrio nernst va a ser el potencial de

equilibrio.

Si uno asocia el potencial de equilibrio con las permeabilidades se puede dar el siguiente caso:

nosotros con la ecuacin de nernst podemos sacar que el potencial de equilibrio para potasio es de

-80mV y para el sodio es de +65mV, lo que significa que cuando la clula esta a -80mV no hay flujo

neto de potasio (siempre se mueve dentro y fuera pero el neto es cero), esto sucede cuando est

en su menor estado de energa, es decir cuando se disipo la gradiente de concentracin respecto a

la elctrica, por lo que ya no hay fuerzas que determinen movimiento de potasio, con esto

podemos decir que si el potencial de la clula es +80mV va a ver flujo neto al estar alejado de su

potencial de equilibrio, ya que le estamos entregando un componente elctrico (diferencia de

potencial enorme) al potasio para que se mueva.

(Fabin pregunta si las concentraciones entonces de potasio adentro y fuera son virtualmente

iguales, Bucarey responde que si pero de manera neta ya que siempre va a haber movimiento por

la bomba sodio/potasio)

Para el sodio es lo mismo, no habr movimiento neto a +65mV.

La ecuacin de Goldman nos representa la distribucin de iones dentro y fuera mostrando los

potenciales de nernst de cada ion. Con lo que finalmente describe el potencial de membrana de

una clula. (Potencial de membrana por una diferencia en el movimiento iones en una membrana)

Como se ve en este monito la contribucin de los iones ms importantes para establecer el

potencial de membrana es el K+, Na+ y Cl-, de esos iones depende el potencial de una clula

cualquiera, excitable o no. Esta es la ecuacin de Goldman, esta ecuacin permite predecir el

potencial de membrana.

Que vemos en esta ecuacin? Los coeficientes de permeabilidad. Esta ecuacin determina que el

potencial de membrana depende de la concentracin de estos iones dentro y fuera, pero tambin

de su permeabilidad, y la permeabilidad es regulada. Ahora en reposo, no en equilibrio, en reposo

de la membrana, una membrana que tiene su potencial de reposo Cmo es el potencial de

reposo? Cuando no vara el potencial de membrana macroscpicamente. En reposo la membrana

es mucho ms permeable al K+ que al Na+, de hecho, podemos decir que en reposo todos los

canales de K+, es decir las protenas transmembrana especificas para permear K+, estn abiertos y

De qu depende eso? Del coeficiente de permeabilidad, que adems es dinmico, no constante.

Han escuchado de los canales regulados por voltaje? Son canales que a cierto potencial se abren

y bajo ese potencial estn cerrados Cul es la gracia? Que estoy regulando la permeabilidad para

un in, gracias al potencial, para canales que estn regulados por potencial.

Por qu hay ms permeabilidad? Porque yo puedo regular la apertura de un canal. Si lo abro

genero permeabilidad, si lo cierro se elimina completo un miembro de la ecuacin.

En este caso, en reposo, la mayor permeabilidad est dada para el K+ por sobre el Na+, por lo

tanto en la ecuacin de Goldman se reduce el Cl-, no tiene participacin en reposo. En reposo la

permeabilidad del K+ es 40 veces ms grande que la del Na+ por lo tanto uno reemplaza,

permeabilidad del K+ es igual a la permeabilidad del Na+ por 40, si asignamos una permeabilidad

relativa del Na+ de 1 la del K+ es de 40, por lo tanto esa ecuacin que se ve rara la podemos

escribir en nmeros ms simples.

Inmediatamente uno puede intuir entonces que en reposo si es ms permeable el K+ que el Na+,

los canales de Na+ van a estar cerrados. Hay distintos canales de Na+, pero los que son regulados

por voltaje van a estar cerrados, a menos que ocurra un evento que abra canales de Na+ por otro

mecanismo, no hemos visto eso pero Han escuchado de la acetilcolina?Qu hace? Abre

canales de Na+, y eso es un neurotransmisor.

Entonces en reposo la permeabilidad del K+ es 40 veces mayor que la del Na+ y si asignamos una

permeabilidad relativa de 1 para el Na+ la del K+ es 40, por lo tanto nos da que en reposo el

potencial de membrana es de -65 mv, considerando las contribuciones de las permeabilidades

relativas del K+ y del Na+. Y cul era el potencial de equilibrio para el K+? -80 mv, por lo tanto el

potencial de membrana en reposo es muy parecido al potencial de Nerst para el K+

numricamente. Por lo tanto Quin determina el potencial de membrana en reposo? El potencial

de Nerst de K+, y para que eso funcione los canales de K+ tienen que estar totalmente abiertos

para permitir que se alcance el equilibrio del ion.

NO ENCONTRE EL GRFICO QUE MOSTR BUCAREY

Anlisis de un grfico:

Lean este grfico. Si tuvieran que ponerle un nombre al grfico Cul sera? Efecto de la

concentracin extracelular de K+ sobre el potencial de membrana. Y qu dice el grfico? Miren

qu pasa con concentraciones fisiolgicas de K+ extracelular (entre 2,5 y 10 fuera, dentro 140)

Aqu esta como en 70, estamos frente al potencial de reposo. Hay una lnea recta predicha por la

ecuacin y una curva real, que se desva de la curva terica. Se comporta sper bien la ecuacin de

Goldman en ciertas regiones, 5mM hacia arriba. Qu pasa si aumento el K+ fuera? El potencial de

membrana se hace ms positivo, es decir, la clula se despolariza, y si disminuye el K+ se

hiperpolariza. Qu pasa si uno despolariza? No puede conducir potencial porque esta

despolarizada, es como un periodo refractario.

Como el caso de una leche para guaguas donde la formulacin estaba mala y venia ms de 1000

veces el K+ en la leche del que tena que tener, murieron varias guaguas Por qu? Porque le

generaron despolarizacin de sus neuronas transmisoras y eso genero paro cardiorespiratorio por

ejemplo, y los que no murieron quedaron con dao neurolgico.

Con esto queda claro entonces que el potencial de membrana depende EN REPOSO de la

concentracin de K+ extracelular. De hecho uno dice que esta curva tiene un comportamiento

nerstsiano en esta zona Por qu? Porque es lineal con la ecuacin de Nerst y la ecuacin de

Goldman. Qu va a pasar en estos puntos con la ecuacin de Goldman, sobre 10mM?De qu

dependa la ecuacin de Goldman? De K+, Na+ y Cl-. Qu va a pasar sobre 10 mM? Es lineal con la

concentracin de K+, solo depende de K+, y por eso se dice que en esta curva el potencial de

membrana sigue una relacin nerstsiana respecto al potencial de equilibrio para el K+. Esto es una

aplicacin del potencial de Nerst, no vemos nada de Goldman, pero si de Nerst!

AQU CAMBIA DE DIAPO PERO NO TENGO EL DIBUJITO

Y esto describe como es el potencial de distintas clulas, excitable y no excitable. No excitable, el

hepatocito por ejemplo, tiene un potencial de membrana de -60 y la neurona tiene tambin uno

de -60 o -70, pero Cul es la gracia de la neurona? Que puede generar potenciales de accin. El

hepatocito tiene potencial de membrana pero no es excitable, esa es la nica diferencia, eso

significa que no hay mecanismos que regulen la permeabilidad de iones, la neurona si tiene

canales que regulan la permeabilidad para el Na+ y el hepatocito no tiene canales sensibles, por

ejemplo a acetilcolina, para Na+.

Qu pasa con la gradiente para el Na+ si estamos a -10 o -5 de K+? Cul era el potencial de Nerst

para el Na+? +65 o +60 Va a haber gradiente para el Na+? Si! Y muchsimo. Ojo el potencial de

Nerst del Na+ es +60 y si estamos a una clula en reposo a -70 el potencial de membrana est

sumamente alejado del potencial de equilibrio para el Na+, por lo tanto la gradiente que hay para

el Na+ es altsima. El potencial de Nerst para el Na+ es +60, solo en esa condicin est en

equilibrio. Por eso cuando hay canales abiertos de Na+ en esta condicin rpidamente ingresa, hay

un ingreso masivo de Na+ Hasta cundo? Hasta que alcance su potencial de Nerst, hasta que

alcance +65 Y ah va a haber movimiento neto de Na+? No, no va a haber corriente.

Cuando hablamos de movimiento de Na+, de K+, de Cl- en realidad estamos hablando de una

corriente inica. Si hablamos de corriente, estamos hablando de algo que determine que se pueda

mover, y por definicin el potencial de Nerst dice que no hay flujo neto, se iguala el potencial de

campo elctrico con el de concentracin. Pero de que depende finalmente que se mueva?Qu

otro elemento introduce la ecuacin de Goldman? La permeabilidad. Ojo, a potencial de reposo

estn cerrados los canales de Na+, por lo tanto aunque tenga una diferencia de potencial enorme,

de membrana respecto al potencial equilibrio de Na+ no va a pasar Na+.

Gabi: A cunto estn cerrados los canales de sodio? R// A potencial negativo.

El concepto clave es Por qu un in se va a mover mientras est ms alejado del potencial de

Nerst

En primer lugar El potencial de Nerst es un potencial de equilibrio

Osea que mientras ms nos alejemos del potencial de Nerst significar que ms nos alejaremos del

potencial de equilibrio, por ende, aumentar la gradiente de concentracin. Si aumenta la

gradiente de concentracin, habr ms movimiento.

Otros tipos de transporte: Difusin facilitada y transporte activo.

Difusin facilitada: Difusin a favor de la gradiente. Electroqumica o qumica.

Si la molcula no tiene cargas -> Qumica. Si tiene -> Electroqumica.

Transporte activo: En contra de su gradiente.

En el transporte facilitado, la membrana es altamente impermeable, as que se da para el caso de

molculas y iones polares como el agua. En estos casos se llama transporte facilitado Y por ende,

deben haber transportadores o canales para estas molculas. La diferencia con la difusin

facilitada es que sta, aunque sea a travs de una protena, es a favor de su gradiente.

En este caso podemos ver que la difusin predicha por Flick (La lineal) es constante, de menor

magnitud que la facilitada. Su pendiente es lineal. Depende de la sustancia.

Para el agua es asinttico para 0 es decir, su permeabilidad de membrana es MALSIMA para el

agua.

Sin embargo, cuando una protena facilita el transporte, sigue una curva hiperblica. Cuando se

llega a cierto punto en el grfico se vuelve constante la velocidad de flujo de glucosa. Bajo esa

concentracin es lineal, pero de mayor pendiente.

Todo esto demuestra que el transporte es saturable ya que se saturan las protenas.

La difusin facilitada es constante, slo vara de la concentracin externa.

El transporte facilitado vara segn cuan saturadas estn las protenas de transporte,

encontrndose en ste tipo de transporte, un punto de velocidad mxima. Ocurriendo esto

ltimo cuando todas las protenas se encuentran ocupadas

Estas etapas de flujo mximo nos permite caracterizar, identificar a las protenas

transportadoras, ya que cada canal, cada protena, tiene un punto de saturacin distinto, una

capacidad mxima. As de que esta forma podemos saber qu canal estamos usando.

Existen muchos canales de potasio distintos.

Cuando tenemos difusin facilitada, una protena media el transporte, as que es saturable en la

difusin simple, no hay, as que no es saturable, slo depende de la concentracin

Cuando hablemos de protenas de transporte en membrana nos encontraremos con: Bombas

dependientes de ATP, cuya velocidad des 10^3 iones por segundo. (Es lenta comparada con un

canal inico)

Transportadores: Uniportes, sinportes y antiportes.

Sinporte: Cotransportador. Mete dos una a favor y la otra en contra de la gradiente.

Uniporte: Mueve una sola molcula a favor de su gradiente.

Antiporte: Mete una a favor de la gradiente y saca otra en contra de su gradiente.

Las velocidades de los transportadores es de 10^2-^4

En el sinporte: La glucosa entra en contra de la gradiente, el sodio a favor. (Se considera

transporte activo secundario, ya que depende de otro transporte, el del sodio)

Es secundario debido a que depende del gasto de atp de la sodio-potasio atpaza, si esta no saca

sodio, el transporte se termina.

Lo que impulsa el transporte es la energa que se produce por la disipacin del sodio que se usa

para introducir a la glucosa.

Si no se restituye el sodio, se acaba el transporte.

Si se acaba la gradiente de sodio no hay ms transporte de glucosa

Difusin lineal o simple: Es la que predice la primera ley de Flick.

Difusin facilitada: Tiene una curva hiperblica. Muestra un grfico de Velocidad v/s concentracin

de glucosa afuera (Esto ltimo indica la magnitud de la gradiente)