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)