TEMA 3: Potencial de MEMBRANA

FENÓMENOS ELECTRICOS DE MEMBRANA. POTENCIAL DE MEMBRANA

• Todas las células del organismo mantienen una diferencia de potencial eléctrico (VOLTAJE) a través de la membrana. Este “potencial de membrana” se debe a una pequeña diferencia de distribución de cargas a un lado y otro de la membrana. Estas diferencias en la distribución iónica se fundan en dos hechos:– La actividad de las bombas de iones– La difusión pasiva de iones.

Base experimental

=Cl- Na* =

Cuando el número de iones Na+ que pasan de un lado a otro es el mismo, se ha alcanzado el equilibrio electroquímico del ión. En esta situación la la concentración de cada ión permanece constante a cada lado de la membrana

Célula

• Na+ y superior en exterior de la célula• K+ superior en el interior.• Las cargas + del Ki son contrarestadas

por aniones no difusibles, A- (proteínas)

DISTRIBUCIÓN DE IONES INTRA Y EXTRACELULARES

INTRACEL (mM) EXTRACEL (mM)

K+ 139 4

Na+ 12 145

Ca2+ <1x10-3 1,8

Mg2+ 0,8 1,5

Cl- 4 145

Proteínas- 139 9

HCO3- 12 29

HP4-

Célula

• Na+ superior en exterior de la célula

• K+ superior en el interior.

• Las cargas + del Ki son contrarestadas por aniones no difusibles, A- (proteínas)

• La tendencia de K+ será a salir, creando una carga negativa del interior de la célula respecto al exterior. La salida de K+ hacia el exterior se interrumpe cuando el potencial de membrana alcanza un valor que contrarresta al de escape , es decir cuando las fuerzas de moción eléctrica y química se han igualado, o lo que es lo mismo, cuando el potencial electroquímico del K+ es cero. Esta situación de equilibrio teórico en la que no hay un flujo neto de K+ en la membrana de la célula se dice que este ión ha alcanzado su POTENCIAL DE EQUILIBRIO

ECUACIÓN DE NERST:

Sirve para calcular el potencial de equilibrio de un ion que está distribuido desigualmente a través de una membrana, siendo ésta permeable a dicho ión.

E= 2,3 RT log [C1]ZF [C2]

Donde, • E= potencial de equilibrio (mV)• R= constante de los gases• T= temperatura absoluta (Kelvin)• Z= carga del ión• F= consante de Faraday• [C1] y [C2] son las concentraciones del ión a cada lada de

la membrana

ECUACIÓN DE NERST

A la temperatura corporal (37ºC) esta ecuación puede resumirse en

E= - 60mV log [C1] z [C2]es decir, la ecuación de NERST convierte la

diferencia de concentración de un ión en voltaje.

POTENCIAL DE MEBRANA DE LA CÉLULA

• En la célula se ha convenido que el potencial de membrana se expresa como el potencial intracelular respecto al extracelular.

• El potencial de membrana resulta de la integración de los potenciales de los distintos iones , – K+ que tiene una concentración intracelular más alta, y por

tanto tiende a salir , – Na+ y Cl- y Ca 2+ que tienen una concentración mucho

más alta en el exterior que en el interior, y por tanto tenderán a entrar en la célula.

POTENCIAL DE MEBRANA DE LA CÉLULA

• Los valores más comunes para los potenciales de equilibrio de los iones más importantes, asumiendo una distribución normal a cada lado de la membrana son:– ENa = +65mV– EK+ = -85mV– ECa2+ = +120 mV– ECl- = -90 mV

Ecuación de Goldman

• relaciona la concentración de estos iones a cada lado de la membrana (in =dentro, out =fuera) (P, representa los coeficientes de permeabilidad de los distintos iones)

POTENCIAL DE REPOSO

• Las células se dividen respecto a sus propiedades eléctricas en dos tipos básicos:– no excitables– excitables

• Las células no excitables son aquellas que mantienen un potencial de membrana fijo, o que varía muy poco. Ya hemos dicho que este potencial suele estar alrededor de los –60 mV.

• Por el contrario las células excitables son aquellas, que en respuesta a determinadas señales pueden cambiar este potencial y originar un potencial de acción.

POTENCIAL DE REPOSO

• El potencial de membrana en reposo (potencial de reposo) es la diferencia de potencial que existe a través de la membrana de células excitables (nervio, músculo, tejidos con capacidad secretora), en el periodo entre potenciales de acción.

Potencial de reposo

Mantenimiento del potencial de reposo

• Bomba de Na+/K+ , si la bomba se inactiva el potencial de membrana desaparece. Los hechos más importantes respecto a la contribución de la bomba en el potencial son:– crea un potencial eléctrico porque por cada 3 Na+

que saca de la célula introduce solo 2 K+.– mantiene un potencial químico de K+ que tiende a

que el potencial de membrana sea igual al potencial de equilibrio de este ión.

ATPasa Na+-K+