Electrofisiología celular Potenciales eléctricos. Potencial de equilibrio. Potencial de membrana. Potencial de acción. Propagación de potenciales.

Desequilibrio químico y eléctrico La membrana separa y aísla las cargas eléctricas

Célula en tiempo 0 Na + 15 mM Na mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K mM A-A- Potencial de membrana +- A-A- (aniones NO difusibles) - Diferencias de concentración de los iones. - Aniones No difusibles.

Na + 15 mM Na mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K mM A-A- Potencial de membrana Célula permeble a K + A-A- La difusión de potasio a favor de gradiente de concentración crea un desequilibrio de cargas, con mayor negatividad en el lado izquierdo.

Na + 15 mM Na mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K mM A-A- Potencial de membrana Célula permeble a Na + A-A- La difusión de sodio a favor de gradiente de concentración crea un desequilibrio de cargas, con mayor positividad en el lado izquierdo.

Potencial de equilibrio Na + 15 mM Na mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K mM A-A- Potencial de membrana +- A-A- - Para que el ión que difunde esté en equilibrio, para que no haya difusión neta, ambos gradientes han de ser de la misma magnitud  Concentración  Eléctrico

Ecuación de Nernst ( 1888 ) - Calcula el potencial eléctrico en el que la difusión neta de un ión es CERO. Ecuación simplificada: E K+ = log [K + ] int [K + ] ext [K + ] ext -RT zKFzKF E K+ = log [K + ] int [K + ] ext [K + ] ext - R, constante de los gases. - T, temperatura absoluta. - F, constante de Faraday - Z, valencia del ión Atención: - para un ión divalente, como el calcio, la constante es para un anión, el orden de concentraciones se invierte. ( )

Potenciales de equilibrio Concentración (mEq/L) IónIntracelularExtracelularPotencial de Nernst (mV) Na K+K Cl CO 3 H

Potencial de membrana (1) Na + 15 mM Na mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K mM A-A- Potencial de membrana +- A-A- Célula con 2 iones IGUALMENTE permeables: Se pierde una carga positiva (sale K + ). Se gana una carga positiva (entra Na + ). El potencial de membrana es 0 mV. + +

Na + 15 mM Na mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K mM A-A- Potencial de membrana +- A-A Célula con 2 iones DESIGUALMENTE permeables: Se pierden tres cargas positivas (sale K + ). Se gana una carga positiva (entra Na + ). El potencial de membrana es negativo en el interior. Potencial de membrana (2)

Potencial de membrana (3) El potencial de membrana, cuando hay varios iones implicados, depende de las permeabilidades de cada uno de ellos.Permeabilidades(Variables) Gradientes iónicos (estables) P K [K + ] ext + P Na [Na + ] ext + P Cl [Cl - ] int E m  -60 mV log P K [K + ] int + P Na [Na + ] int + P Cl [Cl - ] ext Ecuación de Goldman

El potencial de membrana, cuando hay varios iones implicados, depende de las permeabilidades de cada uno de ellos. P K [K + ] ext + P Na [Na + ] ext + P Cl [Cl - ] int E m  -60 mV log P K [K + ] int + P Na [Na + ] int + P Cl [Cl - ] ext Ecuación de Goldman Potencial de membrana (4) En condiciones normales, en reposo, P K > P Na El potencial de membrana será más cercano al K +, es decir, al ión más permeable.

E Na EKEK E Cl EmEm Potencial de membrana (mV) Límites para el Em

Em (mV) P Na /P K E Na+ E K+ Permeabilidades relativas 0,

Potencial de membrana en reposo A-A- El potencial de reposo se debe a: 1) Difusión de potasio. 2) Aniones no difusibles 3) Difusión de sodio. 4) Bomba de sodio-potasio.

Potencial de acción

Potencial de acción y cambios de permeabilidad en la membrana

Secuencia de acontecimientos en el PA

Canal de sodio Compuerta m (activación) Compuerta h (inactivación) Em = -75mV, reposo Em = -50mV, inicio de la despolarización Em = -50mV, 5 mseg después de la despolarización

Canal de potasio Em = -75mV, reposo Em = -50mV, inicio de la despolarización Em = -50mV, 5 mseg después de la despolarización Compuerta n (activación)

Integración de PA y compuertas A) B) C) D)

Características del PA Autorregenerado: feed-back positivo. Respuesta todo o nada: umbral. Se conduce sin decremento. Período refractario.

Autorregeneración Estímulo Despolarización Apertura canales de Na Potencial de acción

Potenciales electrotónicos, locales

Potencial umbral Umbral

Estímulo: Intensidad-Duración

Curva de excitabilidad

Conducción de PAs (1)

Conducción de PAs (2)

Conducción de PAs (3)

La mielina como aislante

Conducción saltatoria

Generación de potenciales Transmisión de potenciales

Período refractario

Fin