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

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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