2. POTENCIAL DE MEMBRANA
Todas las células tienen actividad eléctrica y algunas
son auto-excitables
Potencial de membrana es la diferencia eléctrica entre
el interior y el exterior de la célula. En reposo la célula
está polarizada, es decir con cargas + afuera y –
adentro
– 9 a – 100 mV
– +
El potencial se genera por
la distribución desigual de
iones a través de canales
iónicos o proteicos de la
membrana celular
3. Escape de Na y K por los canales iónicos
Los iones de Na y K difunden hacia el exterior
de la célula a través de los canales proteicos,
que son 100 veces más permeables al K
K = 140
K = 4
+
Na = 10
Na = 142
La salida de cargas positivas
determina negatividad interna
y positividad externa
(diferencia de potencial)
4. Bomba de Na y K
La ATPasa produce la energía necesaria para
mantener las diferencias en la concentración iónica: K
al interior y el Na al exterior
K = 140
K = 4
+
Na = 10
Na = 142
Por cada 3 iones de Na que
salen, ingresan 2 iones de K
3
2
5.
6. Efecto Donnan
+
Na = 142
Na = 10
+
K = 140
K = 4,5
Hay más proteínas (aniones no difusibles) dentro de la célula que fuera
Para equilibrar la negatividad, tienen que entrar iones cationes sobre todo K
2.- Las cargas negativas de las proteínas repelen los aniones
1.- Aumentan los solutos y la presión coloidosmótica
3.- Hay también Efecto Donnan entre el L. intersticial y el plasma
7. Ecuación de Nernst
La magnitud del potencial de membrana depende de la
tendencia de los iones para difundir hacia uno u otro
lado dependiendo de la diferencia de concentración.
La Ecuación de Nernst permite calcular el potencial de
membrana:
C. IC
FEM = 61 x log -----------
C. EC
FEM.- Fuerza electro-motriz (voltaje)
CIC.- Concentración intracelular
CEC.- Concentración Extracelular
Por lo tanto, el potencial
de acción depende de:
1. Concentración iónica
interior y exterior
2. Polaridad de la carga
eléctrica de los iones
3. Permeabilidad de la
membrana para cada
ión
8. +
K = 4
K = 140
C. IC
EMF= 61 x log ---------
C. EC
140
EMF= 61 x log ---------
4
EMF= - 61 x log 35..
EMF= - 61 x (- 1,544)
EMF= 94
EMF= - 94
9. El potencial de membrana se mide mediante
dos micro-electrodos (uno dentro y otro fuera
de la célula, conectados a un osciloscopio de
rayos catódicos
10.
11. POTENCIAL DE ACCIÓN
• El potencial de membrana en reposo en
las fibras nerviosas es de -90 mV.
• El potencial de acción es el cambio brusco
del potencial de membrana en reposo
negativo, hacia un potencial de membrana
positivo, con el retorno inmediato al
estado de reposo inicial
12. FASES DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
REPOSO.- exterior positivo el interior
negativo; potencial de membrana de -90
mv.
DESPOLARIZACIÓN.- el estímulo
umbral desencadena un flujo de las
cargas positivas al interior, elevación del
potencial que se grafica como una
“espiga”
REPOLARIZACIÓN.- diezmilésimas de
segundo después, se restablece el
potencial de reposo negativo normal de
la membrana.
HIPERPOLARIZACIÓN.- durante una
milésima de segundo después de la
repolarización, el potencial de membrana
se vuelve más negativo que el potencial
de reposo. Durante este período no es
posible una nueva despolarización
13. Canales de sodio y potasio
Algunos canales proteicos (iónicos) están siempre
abiertos, pero otros tienen compuertas (proteínas) que se
abren o cierran. A través de estos canales pasan: el
agua, Na, K, Cl, Ca.
Las compuertas funcionan por
- cambios en el potencial de membrana compuertas de voltaje
- unión a neurotransmisores u hormonas compuertas químicas o
compuertas ligando.
- estiramiento mecánico.
14. Canal del sodio Posee dos compuertas:
Compuerta de activación, localizada
cerca del orificio externo del canal
Compuerta de inactivación, cerca
del orificio interno del canal
• Cuando el potencial es -90 mv. La
puerta externa está cerrada y la
interna abierta.
• El estímulo abre la puerta de
activación; la permeabilidad al Na
aumenta hasta 5.000 veces y
penetran aceleradamente los iones
de Na.
• Después de diezmilésimas de
segundo, se cierra la puerta de
inactivación y ya no puede ingresar
más Na.
La compuerta de inactivación no
vuelve a abrirse hasta que hasta que
la fibra nerviosa se repolarice.
15. Canal del potasio
• En reposo la puerta interna
del canal de potasio está
cerrada.
• Cuando el potencial
disminuye se abre esta
compuerta con lentitud,
justo cuando los canales
de Na están cerrándose
• Existe coordinación
perfecta entre el cese de
entrada de Na y la salida
de K, que repolariza la
membrana
LAS BOMBAS DE NA Y K, RESTABLECEN LAS CONCENTRACIONES
DE ESTOS IONES DENTRO Y FUERA DE LA CÉLULA
16. PERÍODO REFRACTARIO
Tiempo durante el cual no es posible un nuevo potencial de acción
Se debe al cierre de la compuerta de inactivación de los canales de Na
(ya no puede ingresar más Na)
• En el periodo refractario ABSOLUTO, no se puede desencadenar un
nuevo potencial de acción por fuerte que sea el estímulo.
Dura 1 /2.500 seg.
• En el periodo refractario RELATIVO, se puede conseguir un nuevo
potencial de acción mediante estímulos más intensos que lo normal.
Dura ¼ o ½ del periodo refractario absoluto
17. Papel de otros iones en el potencial de acción
• Dentro de la célula existen iones negativos que no
pueden atravesar los canales de la membrana:
proteínas, fosfatos orgánicos, sulfatos, etc. que son
responsables de la carga negativa en el interior de la
fibra cuando existe salida de los iones de K.
• Existe una bomba de Ca similar a la bomba de Na, que
impulsa Ca desde el interior hacia el exterior.
• Los canales de Ca son mucho más abundantes en el
músculo cardíaco y en el músculo liso. En algunos tipos
de músculo liso, los canales de Na son escasos y los
canales de Ca (canales lentos) son responsables
de casi la totalidad del potencial de acción.
18. Inicio y propagación del potencial de acción
Cualquier estímulo que
eleve el potencial de
membrana produce un
círculo de retroalimentación
positiva que abre
progresivamente los canales
de Na.
– Estimulación eléctrica de
la membrana
– Acción de productos
químicos
– Acción mecánica
– Aumento o disminución
de la temperatura
19. Inicio y propagación del potencial de acción
• Se denomina umbral del potencial de acción al nivel
que se requiere elevar el potencial para que se abran
los canales de Na. En las fibras nerviosas es de -65
mV.
• La transmisión de la despolarización se conoce como
impulso nervioso. El potencial de acción viaja en
todas direcciones hasta que toda la membrana se
despolariza.
20. Potencial de acción
• En las fibras nerviosas la
velocidad de conducción es de
0,25 m/seg. (pequeñas) hasta
100 m/seg. (grandes)
• El principio del todo o nada se
refiere a la propiedad de la fibra
de despolarizarse en su totalidad
una vez que se alcanzó su
umbral de excitación. Un
estímulo mayor al umbral
produce el mismo efecto.
• En algunas células, por ejemplo
las cardíacas, la membrana no se
repolariza de inmediato, sino que
se observa una meseta que dura
fracciones de segundo antes de
iniciar la repolarización.
21. Potencial de acción
• En las células del corazón (latido cardíaco), musculares
lisas (peristaltismo), algunas neuronas del SNC (centro
respiratorio), y otras, se producen descargas auto-
inducidas, repetitivas, conocidas como ritmicidad.
• Al final del potencial de acción, la membrana repolarizada
inicia automáticamente un nuevo potencial de acción,
proceso que se repite rítmicamente.
22. Inhibición de la exitabilidad
• Estabilizadores de membrana.- la concentración
elevada de iones Ca en el LEC, reduce la
permeabilidad de la membrana a los iones de
Na y por tanto se reduce su exitabilidad.
• Anestésicos locales.- la xilocaína, procaína,
tetracaína, cocaína, dificultan la apertura de las
compuertas de activación de los canales de Na,
por tanto la membrana no puede despolarizarse.
23. Aspira a hacer las cosas bien, no a la
perfección.
Nunca renuncies al derecho que tienes a
equivocarte, porque perderás la capacidad
de aprender cosas nuevas y de avanzar en
tu vida.
El miedo siempre se oculta bajo las ansias
de perfección.
Encarar tus miedos y simplemente ser un
Ser humano puede hacerte una persona
muchísimo más fecunda y feliz.
(I. Burns)
