Potencial de Reposo de la Membrana

Presentación del tema: "Potencial de Reposo de la Membrana"— Transcripción de la presentación:

1 Potencial de Reposo de la Membrana
Bibliografía: capítulo 8 de KSJ2 capítulo 7 de KSJ

2 Algunas propiedades de la Membrana
Recordemos algunas propiedades básicas de la membrana: En reposo, el potencial de la membrana es, aprox. Vm = -65 mV Existe gradientes de concentración de iones entre el interior y el exterior de la célula. Existen canales que comunican ambos lados de la membrana

3 K+ Cloro:Cl– Aniones Sodio: Na+ Célula Medio extracelular Na+ Cl–
Potasio: K+ Calcio: Ca++ K+ Aniones Na+ Cl– Ca++

4 ¿Cómo se produce el Potencial de Reposo?
¿Qué relación existe entre los gradientes de las concentraciones de iones y el valor en reposo del potencial? ¿Cómo se mantienen esos gradientes? Estudiaremos dos ejemplos: Membranas permeables sólo al K+ Permeables a varios (2) iones

5 Ejemplo 1: membrana permeable sólo al K+
La concentración de K+ es mayor dentro que fuera de la célula La membrana deja pasar sólo al K+ Entonces: El K+ tiende a fluir de dentro hacia fuera, siguiendo el gradiente de su concentración Esto produce una acumulación de cargas positivas en el exterior y una acumulación de cargas negativas en el interior Dada la atracción entre cargas de signo opuesto, las cargas se agrupan a ambos lados de la membrana. Esto genera una diferencia de potencial

6 Fuerza eléctrica y fuerza química
KSJ-F7.3

7 Potencial de Equilibrio
Se llega a una situación en la cual el potencial de membrana toma Un valor tal que la fuerza eléctrica que actúa sobrel el K+ iguala a la fuerza química y no hay más flujo neto de este ión. Este valor del potencial de la membrana es el potencial de equilibrio Para el K+ este potencial es –75 mV

8 Tabla del Potencial de Equilibrio
Potencial de equilibrio: el valor de V para el cual no hay flujo neto de iones a través de la membrana Axón gigante del calamar KSJ-Tabla7.1

9 Ecuación de Nernst

10 Potencial de reposo de las glías
Si la membrana es permeable a un único ión, el potencial de equilibrio de éste es el potencial de reposo de la membrana. Potencial de reposo de las glías

11 Conductancia y Corriente de Membrana
Cada ión está sometido a una fuerza eléctrica y otra química. La fuerza total es: fuerza eléctrica + fuerza química Supondremos que el flujo del ión a través de un canal es proporcional al voltaje:

12 El corriente total de iones de una especie dada, depende del número de
canales en la membrana por los que pueda pasar. La corriente total será proporcional a la fuerza total sobre un ión: Corriente total = Conductancia (fuerza eléctrica + fuerza química) Si N es el número de canales del ión, la conductancia es:

13 Ejemplo 2: dos especies de iones
KSJ-F7.4

14 Bombas Los gradientes son mantenidos por bombas de iones BCP-F3.16

15 Circuito equivalente

16 Conductancia y batería en paralelo
De la corriente, obtenemos, Conductancia y batería en paralelo El canal se comporta como una resistencia y una batería en serie KSJ-F7.5-F7.6

17 N canales suman sus conductancias
KSJ-F7.7-F7.8 Cada población de iones se representa del mismo modo:

18 Un primer circuito ... Los medios externo e interno son buenos
conductores Un primer circuito ... La membrana actúa como un condensador Fluye corriente a través de las bombas Na/K KSJ-F7.9-F7.10

19 ¿Cómo cambia el potencial?

20 ¿Cuánta corriente se requiere para cambiar el potencial de membrana con una cierta tasa de cambio?
Si C = 1 nF: una corriente de 1 nA cambiará al potencial con una tasa de cambio de 1 mV/ms

21 Valores de la resistencia y la capacidad
Supongamos que las propiedades de la célula son uniformes ... DA-F5.3 R: resistencia total; r: resistencia específica C: capacidad total; c: capacidad específica Area típica = 0.01 – 0.1 mm2 C es típicamente 0.1 – 1 nF

22 C = 1 nF significa que para producir el potencial de reposo de –70 mV
se debe acumular un exceso de carga de Coulombios o, lo que es lo mismo, de iones de carga unidad) Es sólo una fracción 1/ del número total de iones de una neurona. C = nF Es también la carga que entrega un corriente de 0.7 nA durante 100 ms.

23 Si pasan corrientes a través de los canales pasivos de K+ y de Na+ el potencial de membrana se modifica: También la corriente generada por la bomba Na/K contribuye al cambio del potencial:

24 También los canales de Cl- contribuyen:
La corriente pasiva Si definimos la corriente pasiva: Entonces:

25 La corriente de pérdida-leak
Todos los efectos independientes del tiempo (e.g. corriente pasiva y bomba) se suelen agrupar en una única corriente: La corriente de pérdida-leak Corriente de pérdida (“leak current”) (Los parámetros y se determinan fenomenológicamente)

26 Si además se inyecta corriente con un electrodo:
o también:

27 Contribución de la corriente sináptica:
Nicholls-F13.1

28 Ecuación para la evolución para V
No contiene la generación del PA!

29 Evaluación del potencial de reposo
Sólo hay corriente en los canales pasivos: Por el momento consideramos sólo el efecto del Na+ y del K+. Además, despreciamos la contribución de la bomba. Como nos interesa el estado estacionario, el potencial no cambia:

30 Vrest=-69mV KSJ-F7.11

31 El potencial de equilibrio del Cl es igual al de reposo
El potencial de equilibrio del Cl es igual al de reposo! El Cl no lo afecta. El Cl no afecta a Vrest KSJ-F7.12

32 Circuito equivalente para las propiedades pasivas
KSJ-F7.13

33 Fin – Potencial de Reposo y Circuito equivalente