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POTENCIAL DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCIÓNJaime A. Gutiérrez QuinteroM.D M.Sc
INTRODUCCIÓN Hay potenciales eléctricos a través de
las membranas de prácticamente todas las células del cuerpo.
Las células nerviosas y musculares, son capaces de generar impulsos electroquímicos rápidamente cambiantes en sus membranas.
POTENCIAL DE DIFUSIÓN
FACTORES QUE AFECTAN LA TASA NETA DE DIFUSIONPERMEABILIDAD DE MEMBRANA Espesor Liposolubilidad #De canales Temperatura Peso molecular
COEFICIENTE DE DIFUSION D=P*A( P: Permeabilidad, A: Área total de la
membrana)
POTENCIALES ORIGINADOS POR DIFUSIÓN
SALIDA DE K+
Crea electropositividad externa y electronegatividad interna
Hasta q se crea potencial q bloquea la salida de K+ a pesar del gradiente. -94mv
POTENCIALES ORIGINADOS POR DIFUSIÓN
ENTRADA DE Na+
Crea electronegatividad externa y electropositividad interna
Hasta q se crea potencial q bloquea la entrada de Na+ a pesar del gradiente. +61mv
Calculo del potencial de difusión
1. Acumulan energía eléctrica
• Potencial de Membrana (PM) mV.
2. Liberan Energía Eléctrica.
• Potencial de Acción (PA) mV
• Potenciales subumbrales mV
3. Conducen señales eléctricas
4. Se comunican entre sí• Sinápsis eléctrica• Sinápsis química
5. Integran señales y elaboran respuestas adecuadas
CÉLULAS EXCITABLES. TEJIDOS EXCITABLES.
• Las células tienen una diferencia de potencial en sus membrana plasmáticas potencial de membrana en reposo (PMR).
• El citoplasma es eléctricamente negativo frente al fluído extracelular.
• El PMR es necesario para la excitabilidad de neuronas, músculo esquelético, músculo liso y el corazón. También es importante en la función de otras células no excitables como epiteliales ( órganos de los sentidos) o linfáticas.
POTENCIAL DE MEMBRANA
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO DE LOS NERVIOS
El potencial en el interior de la fibra nerviosa es 90 mV más negativo que el potencial del líquido extracelular que está en el exterior de la misma.
Diferencia del potencial (voltaje) entre el lado interno y externo de la membrana plasmática.
Procesos contribuyen a generar el PMR:
Difusión iónica ( crítico)El efecto de la bomba Na+,K+-ATPasa
PMR
CONCENTRACIONES IONICASMMOL/L (MM)
Intracelular Extracelular
Na+ = 145 K+ = 4
Ca++ = 2
Na+ = 10K+ = 155
Ca++ = 0.0001
Cl - = 4Prot - = 60 HCO3
- = 8
Cl - = 100Prot - = 15 HCO3
- = 27
membrana
fosfolípido de membrana
Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se genera una diferencia de potencial
El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra la tendencia de un ión a difundir según la diferencia de concentración.
Este equilibrio se debe a que:
- el gradiente de concentración provoca un movimiento del ión X+ desde el compartimento más concentrado hacia el menos
- el gradiente eléctrico de tendencia opuesta que tiende a detener la entrada de más iones X+
POTENCIAL ELECTROQUIMICO DE LOS IONES
Si no hay una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana, X+ tenderá a ir de A a B lo mismo que si se tratara de una partícula no cargada.
Se alcanza el equilibrio electroquímico cuando la carga + del compartimento B aumenta de tal modo que repele más iones positivos.
ECUACIÓN DE NERNST Potencial de membrana que iguala el gradiente de
difusión y previene el movimiento neto de un ión
E = RT Ln (Ci) zF (Ce)
E= diferencia de potencial en el equilibrioR= constate de los gasesT= tª absolutaZ = carga del iónF= constante de Faraday
que simplificada para una temperatura fisiológica y en logarítmos decimales se convierte en:
E = 58 Log (Ci)
z (Ce)
En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a través de la membrana es cero.
Proteinas y fosfatos tienen carga negativa a un pH normal.
Estos aniones atraen cationes cargados positivamente que pueden difundir a través de los canales celulares.
La membrana es más permeable al K+ que al Na+. 20 a 100 veces más permeable al K+ Gradientes de concentración para Na+ y K+.
La bomba Na+/ K+ATPasa bombea 3 Na+ fuera por cada 2 K+ dentro. La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).
Potencial de membrana¿Porqué es negativo?
Diferencia de carga a ambos lados de la membrana
Los iones que son transportados activamente no están en equilibrio electroquímico a ambos lados de la membrana:
Potenciales de membrana en reposo en las fibras nerviosas
a) Cuando el potencial de membrana es producido totalmente por K+
b) Cuando el potencial de mebrana está producido por la difusion de K+ y Na+
c) Difusion de K+ y Na+, mas bomba de Na+K+ATPasa
Log 35 = 1.541.54 veces -61 = -94
-86 -4NakATPasa
-90
POTENCIAL DE ACCION NERVIOSO Son cambios rapidos del potencial de
membrana que se extienden rapidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa.
Comienza con un cambio súbito desde el potencial de membrana negativo (reposo), hasta un potencial positivo y luego termina en un cambio rapido otra vez hacia potencial de membrana negativo.
-90
FASE DE REPOSO Es el potencial de membrana en reposo
antes del comienzo del potencial de acción.
Se dice que la membrana está polarizada
-90
-90
FASE DE DESPOLARIZACIÓN Cuando la membrana se hace súbitamente
muy permeable a los iones de SODIO, lo que permite un paso muy grande de iones Na+, hacia el interior del axon.
Aumenta el potencial (-90) y se neutraliza por la entrada de Na+
Esto se denomina DESPOLARIZACIóN
FASE DE REPOLARIZACIÓN Los canales de sodio empiezan a
cerrarse y los canales de potasio se abren más de lo normal.
De esta manera, la rapida difusión de los iones potasio hacia el exterior restablece el potencial de membrana en reposo negativo normal
http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_action_potential.swf
http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_voltage_gated_channels.swf
http://estaticos.elmundo.es/elmundosalud/documentos/2006/04/neuronas.swf
Na+ K
+
Potencial de acción+50
0
-50
-100
mV
msec0 1 2
Depolarización-90 mV hacia 0 mV
Repolarización
(0 mV hacia -90 mV)
Hiperpolarización(potencial se vuelve más negativo que PMR)
umbral
POTENCIAL DE ACCIÓN
POTENCIAL DE MEMBRANA
1. Potencial de membrana en reposo
2. Estimulo depolarizante umbral: apertura canales Na+ Voltaje-Dependientes
3. Entrada rápida de Na+: depolarización
4. Cierre canales Na+, apertura Canales K+
5. Salida de iones K+: hiperpolarización
6. Canales de K+ siguen abiertos, iones K+ siguen saliendo (periodo refractario absoluto y relativo)
7. Vuelta a potencial en reposo
Propagación del potencial
http://cienciasnaturales.es/P.ACCION.swf
VARIACIONES DE LA EXCITABILIDAD ANTE CAMBIOS DE LOS ELECTROLITOS DEL LEC
Trastorno Valor del ES
Valor del EU Umbral de Excitabilidad (ES - EU )
Excitabilidad celular
Signos y Síntomas
Hipokalemia ↑ = ↑ ↓ Parálisis, Debilidad, Ileo paralítico.
Hiperkalemia ↓ = ↓ ↑ Reflejos aumentados, parestesias
Hipocalcemia = ↑ ↓ ↑ Chovstek, Trousseau, (tetania).
Hipercalcemia = ↓ ↑ ↓ Debilidad muscular, hiporreflexia.
Alcalemia = ↑ ↓ ↑ Hiperreflexia.
Academia = ↓ ↑ ↓ Debilidad muscular, hiporreflexia.
Hipomagnesemia
= ↑ ↓ ↑ Chovstek, Trousseau, tetania.
Hipermagnesemia
= ↓ ↑ ↓ Debilidad muscular, hiporreflexia