Propiedades eléctricas de la membrana celular Lic. Julio Rubio M. Correo:

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1 Propiedades eléctricas de la membrana celular Lic. Julio Rubio M. Correo: rubiojulio@gmail.comrubiojulio@gmail.com

2 Logro de la sesión Comprende el proceso de permeabilidad de la membrana celular como base para los procesos de creación de un impulso nervioso en células excitables

3 ¿Cómo se mueven las moléculas y elementos a través de la membrana?

4 ¿Todas las elementos/moléculas atraviesan la membrana?

5 Entonces, ¿Cómo se distribuyen las moléculas a través de la membrana?

6 Las células eléctricamente excitables:  Las musculares esqueléticas y lisas, que generan señales eléctricas que activan el mecanismo contráctil.  Las células secretoras que activan el mecanismo secretor por medio de señales eléctricas, las que producen a su vez, un aumento intracelular transitorio de la concentración del ión Ca2+.  Las neuronas que generan y transmiten señales eléctricas

7 En el caso de las neuronas…  La función primordial de la neurona es integrar la información que le llega por los contactos sinápticos y emitir señales a:  Otras neuronas  A efectores:  Células musculares  Órganos de secreción  Para realizar esta función las neuronas operan con señales eléctricas especializadas, que consisten en la modificación del potencial de membrana (Vm).

8 Si colocásemos electrodos en un axón en reposo, podríamos observar un diferencia de carga de 70mV (40 a 90mV) siendo el medio intracelular más negativo con respecto al exterior: -70mV (-40 a -90mV)  Es la diferencia de potencial entre los medios intra- y extra- celular en un célula en reposo cuando un ión difunde siguiendo su gradiente de electroquímica  Se debe a la difusión de todos los iones que pueden atravesar la membrana.  No genera cambios en la concentración del ión Potencial (de membrana en) de reposo

9 Las modificaciones del potencial de membrana… …resultan de cambios conformacionales de proteínas estructurales de la membrana plasmática: Los canales iónicos  Estos provocan variaciones de la permeabilidad selectiva de la membrana de los iones

10 El ión potasio…  > Concentración K + intracelular:  La gradiente de concentración (fuerza química) tiende a empujarlo hacia fuera de la célula Sin embargo:  > carga positiva extracelularmente:  La gradiente eléctrica tiende a empujar al potasio hacia el interior. De esta forma las dos fuerzas se equilibran

11 El ión cloro…  > Concentración Cl - extracelular:  La gradiente de concentración tiende a empujarlo hacia el interior de la célula. Sin embargo:  > carga negativa intracelularmente:  La gradiente eléctrica lo empuja hacia el exterior. De esta formas las dos fuerzas vuelven a equilibrarse

12 El ión sodio…  > Concentración Na + extracelular:  La gradiente de concentración tiende a empujarlo hacia el interior de la célula.  Al contrario que el ión cloro, el Na + está cargado positivamente  La gradiente eléctrica no impide al Na + entrar en la célula; al contario, lo atrae.

13 Entonces, ¿Porqué el Potencial de reposo es negativo?  La membrana en reposo es 20 a 100 veces más permeable al K + que a otros iones.  El K + se mueve del interior al exterior de la célula dejando un exceso de cargas negativas en el lado citoplasmático de la membrana.  Deja una mayor cantidad de iones negativos (aniones)  La bomba de Na + /K + genera negatividad adicional (5 a 20%)

14 ¿Cómo es posible que el sodio siga en mayor concentración en el liquido extracelular? …debido a la Bomba de Na + /K +  Bombea 3 iones de Na+ hacia al LEC al mismo tiempo que bombea 2 iones K+ hacia el LIC.  Esta bomba consume energía que le es suministrada por las mitocondrias en forma de ATP http://www.mhhe.com/sem/Spanis h_Animations/sp_sodium_potassi um.swf

15 Potencial de Acción

16 El Potencial de Acción es una inversión rápida del potencial de membrana  Cambio en el Vm de gran magnitud y corta duración  Caída breve de la resistencia de la membrana al Na + = Na + entra en la célula = Despolarización  Brevemente el Vm se torna positivo intracelularmente (“overshoot”)  Seguida por una caída transitoria de la resistencia de la membrana al K + = K + sale rápidamente de la célula = Repolarización  Mayor K+ extracelular + Activación de la bomba de Na+/K+ = Salida preferencial del Na+ hacia LEC = Hiperpolarización

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18 Características del Potencial de Acción  Es unidireccional: constituye el mensaje transportado por el axón desde el cuerpo celular hasta los botones terminales.  Refractoriedad: Excitabilidad reducida  Periodo refractario absoluto  Periodo refractario relativo  Ley del todo o nada  Conserva su misma forma

19 Ley de todo o nada: Umbral de excitación  Determina que las respuestas activas sólo se generen cuando el potencial de membrana alcanza un valor crítico, umbral, mientras que para valores sub-umbrales del potencial de membrana las respuestas son pasivas.

20 ¿La conducción del potencial de acción es siempre igual?  La vaina de mielina…

21 Factores que determinan la propagación del potencial de acción:  Diámetro de la fibra nerviosa  Grado de mielinización  Distancia internodal  Amplitud de la corriente de entrada de sodio La mielina es una capa discontinua de lipoproteínas que funciona como aislante eléctrico para acelerar la conducción del impulso nervioso a través del axón.

22 Codificación de la intensidad del estímulo  Si todos los potenciales de acción son de igual tamaño:  ¿Cómo pueden los sistemas sensitivo y motor responder de distintas formas?  ¿Porqué un roce suave se diferencia de una presión más firme?  ¿Cómo puede controlarse la acción muscular desde una ligera y delicada a una fuerte y energética? “FRECUENCIA DE GENERACIÓN DE IMPULSOS DESDE LA ZONA DESCENCADENANTE”

23 ¿Cómo se propaga el potencial de acción?

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26 Un dato…no todos los potenciales de acción son iguales: Músculo Liso Músculo CardíacoMúsculo Esquelético

27  http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_action_pot ential.swf http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_action_pot ential.swf  https://www.youtube.com/watch?v=SdUUP2pMmQ4 https://www.youtube.com/watch?v=SdUUP2pMmQ4

28 Referencias bibliográficas  Audesirk, T., Audesirk, G., Byers, B. (2013). Biología: La vida en la tierra. 9º Ed. Mexico: Pearson Educación.  Campbell, N., Reece, J. (2007). Biología. 7º Ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana.  Pinel, J. (2006). Biopsicología. 6º Ed. México: Pearson Educación.  Purves, D. (2016) Neurociencia. 5º Ed. Madrid: Editorial Médica Panamericana.