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Escuela de Enfermería

Santiago

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁSFacultad de SaludEscuela de Enfermería

Potencial de membrana ycélulas excitables

Clase 4

Klgo. Paulina Ibacache Saavedra

ASIGNATURA: ENF

ENF-073

FISIOLOGÍA

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En una célula permeable a un solo ion, el potencial de membrana (eléctrico) que seopone exactamente al gradiente de concentración (químico) del ion se conoce como

POTENCIAL DE EQUILIBRIO.

Ecuación de Nernst

• Con esta puede calcularse el potencial de equilibrio para los iones.

• Potencial de Nernst: nivel de potencial a través de la membrana que se opone a ladifusión neta de un ion a través de la membrana.

• Su magnitud está determinada por la proporción entre las concentraciones del ion aambos lados de la membrana.

R = constante de los gases (8,314 joules/ºK×mol)T = temperatura (ºK)z = valenciaF = constante de Faraday (96000 coloumb/mol)

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Ecuación de Nernst

EX = 58 × log10 [ion]extra ___

z

 ______[ion]intra

Por convención se dice que el exterior de la membrana plasmática es 0 y el potencial deNernst que se calcula es el potencial en el interior de la membrana.

Simplificada, para una temperatura fisiológica y en logaritmos decimales, se convierte en:

Si la misma célula que vimos en el ejemplo en vez de serpermeable para el potasio lo es sólo para el sodio, ¿Qué

sucedería?

Ion [ ] Intracelular (mM) [ ] Extracelular (mM) Potencial de Equilibrio (Ex)

K+ 140 4 -90

Na+ 10 142 +67

Cl- 4 103 -80

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Las células son permeables a más de un ion

Potencial de membrana(gradiente eléctrico entre el LIC y el LEC)

Es la forma resumida de decir diferencia de potencial de membrana en reposo:

-   “Diferencia” : diferencia en la cantidad de carga eléctrica dentro y fuera de lacélula.

-   “Potencial” : gradiente eléctrico que es generado por transporte activo de

iones es una forma de energía almacenada o potencial (apertura de canalesde membrana regulados por voltaje y envío de señales eléctricas).

-   “En reposo” : Proviene del hecho de que este gradiente eléctrico seencuentra en todas las células vivas, incluso en aquellas que parecen estarsin actividad eléctrica.

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Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz

VM = R× T × ln PK×[K]e + Pna×[Na]e + PCl×[Cl]e ____

F

 ________________________PK×[K]i + PNa×[Na]i + PCl×[Cl]i

El potencial de membrana (Vm) en reposo se acercará al potencial de equilibrio de aquelion al cual la membrana es más permeable.

Considerando que la célula es permeable a más de un ion el Vm de reposo estará en unvalor intermedio, pero ningún ion estará en equilibrio.

Esta ecuación considera los gradientes de concentración de los iones permeables y lapermeabilidad relativa de la célula a cada ion.

¿Cómo se genera el potencial demembrana en reposo?

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Bomba sodio potasio ATPasa

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Cambios en el potencial de membrana

Vm disminuye (“disminuye su negatividad”): cuando ocurre una despolarización.

Vm aumenta (“aumenta su negatividad”): cuando la membrana se hiperpolariza.

Los cambios en el Vm se deben a cambios transitorios de la permeabilidad a losdistintos iones. Un aumento en la permeabilidad a un ion determinado llevará elpotencial de membrana cercano al equilibrio de ese ion.

High glucoselevels in blood

Glucose

1

Glycolysisand citricacid cycle

High glucoselevels in blood

Metabolismincreases.

Glucose

GLUTtransporter

21

Glycolysisand citricacid cycle

ATP

High glucoselevels in blood

Metabolismincreases.

ATPincreases.

Glucose

GLUTtransporter

2 31

Glycolysisand citricacid cycle

ATP

High glucoselevels in blood

Metabolismincreases.

ATPincreases.

Glucose

KATP channelsclose.

GLUTtransporter

2 31 4

Glycolysisand citricacid cycle

ATP

High glucoselevels in blood

Metabolismincreases.

ATPincreases.

Glucose

Cell depolarizes andcalcium channelsopen.

KATP channelsclose.

GLUTtransporter

2 31 4 5

Glycolysisand citricacid cycle

ATP

Ca2+

Ca2+

High glucoselevels in blood

Metabolismincreases.

ATPincreases.

Glucose

Cell depolarizes andcalcium channelsopen.

KATP channelsclose.

Ca2+ entryacts as anintracellularsignal.

GLUTtransporter

2 31 4 5

6

Glycolysisand citricacid cycle

ATP

Ca2+ signaltriggersexocytosis,and insulinis secreted.

Ca2+

Ca2+

High glucoselevels in blood

Metabolismincreases.

ATPincreases.

Glucose

Cell depolarizes andcalcium channelsopen.

KATP channelsclose.

Ca2+ entryacts as anintracellularsignal.

GLUTtransporter

2 31 4 5

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Célula betapancreática

Pequeños cambios en el potencial de membrana actúancomo señales en los tejidos no excitables

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Los potenciales de acción son cambios rápidos ytransitorios en el potencial de membrana

Células excitables

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Bibliografía

• Silverthorn DU. Human Physiology. An integrated approach. 4th ed.Texas: Pearson Education; 2007.

• Guyton A, y Hall, JE. Textbook of Medical Physiology. 11 ed.Philadelphia: Elservier Saunders; 2006.