POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCION Dr. Miguel Ángel García-García Profesor titular Área de Fisiología.

POTENCIALES DE MEMBRANA ORIGINADOS POR DIFUSIÓN: Una diferencia de concentración de iones a través de una membrana selectivamente permeable, puede crear UN POTENCIAL DE MEMBRANA.

Bases físicas Cambios generados por difusión de iones Intracelular Na+: 10meq/l K+: 140 meq/l Ca++: 0.0001meq/l Cl- 4 meq/l Mg+: 58 meq/l Extracelular Na+: 142meq/l K+: 4 meq/l Ca++:2.4 meq/l Cl-: 103 meq/l Mg+: 1.2 meq/l 15 meq/l

La relación entre Potencial de Difusión y Diferencia de Concentración  ECUACIÓN DE NERNST Potencial de Nernst Es el nivel de potencial a través de la membrana que impide la difusión neta de un ión en cualquier dirección a través de la membrana.

BOMBA DE Na+-K+

BOMBA ELECTROGENA de Na – K ATPasa 4 mv

POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO: Es de – 90 mv en el interior de la fibra nerviosa. se origina por: Los potenciales de difusión de Na+ y K+ (-86 Mv) la bomba electrógena Na-K ATP asa. Bombea iones sodio hacia el exterior, al mismo tiempo bombea iones potasio hacia el interior: 3 Na+ por 2 K+, que produce ELECTRONEGATIVIDAD INTERIOR. (-4 Mv)  = (-90Mv).

POTENCIAL DE MEMBRANA La concentración intracelular de K+ es mayor y de Na+ es menor. La membrana posee muchos canales de K+ abiertos pero muy pocos canales abiertos de Na+ o Ca++. el principal movimiento iónico a través de la membrana es el del K+ desde adentro hacia afuera.

POTENCIAL DE ACCION Las señales nerviosas se transmiten mediante POTENCIALES DE ACCION que son cambios rápidos en EL POTENCIAL DE MEMBRANA. CADA POTENCIAL DE ACCIÓN comienza con un cambio brusco del potencial negativo normal de reposo a un potencial positivo y termina con una vuelta rápida al potencial negativo.

FASES SUCESIVAS DEL P. ACCION: FASE DE REPOSO: La membrana esta POLARIZADA - 90mv. FASE DE DESPOLARIZACIÓN: La membrana permeable a los iones sodio permite difusión hacia el interior cargados positivamente, y se eleva el potencial en dirección positiva.

FASE DE REPOLARIZACIÓN: los canales de Na comienzan a cerrarse y los canales de K se abren, lo cual provoca una rápida difusión de iones K+ hacia el exterior, restablece el potencial de reposo (-) normal de la membrana. *Esto lleva cargas positivas (K+) al exterior, pero deja los aniones negativos NO difusibles (proteínas, fosfatos) en el interior y se crea electronegatividad en el interior.

LOS CANALES DE Na+ y de K+ CON PUERTAS DE VOLTAJE: El acto imprecindible para la despolarización y la repolarización es: EL CANAL DE Na+ CON PUERTA DE VOLTAJE. Este, tiene 2 puertas: puerta de activación y de inactivación. En Fase de Reposo, la de activación está cerrada, lo que impide entrada de iones Na+ al interior.

CANALES DE Na+

LOS CANALES DE K+ CON PUERTAS DE VOLTAJE, debido a la lentitud de abertura, se abren cuando los de Na+ comienzan a cerrarse, por lo que la  entrada de Na+ y el  salida de K+ aceleran la repolarización.

CANALES DE K+

PAPEL DE OTROS IONES DURANTE EL POTENCIAL DE ACCIÓN: IONES Ca++ La Bomba de Ca++ bombea iones Ca++ desde el interior al exterior. Los canales de Ca++ con puertas de voltaje son permeables a los iones Na+, cuando abre la puerta fluyen iones Ca++ y Na+ al interior de la fibra. Canales Ca++-Na+, son lentos.

EL UMBRAL PARA LA INICIACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCION ES: - 65 mv. El # de Na+ que entra en la fibra, supera el # de K+ que la abandonan. Una elevación de 15 a 30mv del potencial de membrana de -90 a -65mV.

Umbral para la iniciación del P. Acción

En la iniciación del Potencial de Acción el propio voltaje en aumento hará que muchos canales de Na+ con puerta de voltaje comienzan a abrirse lo cual permite entrada de iones de Na+ que elevará aún más el potencial, esto es: Un círculo vicioso de retroalimentación positiva.

PROPAGACIÓN DEL P. DE ACCIÓN. Un P.A. obtenido en cualquier punto de una membrana excitable suele excitar las porciones adyacentes de la misma. DIRECCIÓN DE LA PROPAGACIÓN: El P.A. viaja en ambas direcciones alejándose del estímulo, hasta que toda la membrana queda despolarizada.

Propagación de los potenciales de acción en ambas direcciones

PRINCIPIO DEL TODO O NADA: El proceso de despolarización viaja por toda la membrana si las condiciones son adecuadas, o no viaja en lo absoluto si no lo son. Para que se produzca la propagación continuada de un impulso, la proporción entre el P.A. y el umbral de excitación debe ser en todo momento superior a 1. (Factor de seguridad para la propagación).

MESETA EN ALGUNOS POTENCIALES. La membrana excitable NO se repolariza inmediatamente después de la despolarización; sino que el potencial permanece en UNA MESETA durante muchos milisegundos. ej: en las fibras del músculo cardíaco. (canales lentos de Ca++).

RITMICIDAD DE CIERTOS TEJIDOS EXCITABLES: DESCARGA REPETITIVA Normalmente se observan como descargas autoinducidas ó con ritmicidad en: CORAZON (látidos), PARTE DEL MÚSCULO LISO (peristaltismo) NEURONAS DEL SNC ( control de la respiración).

ASPECTOS ESPECIALES DE LA TRANSMISIÓN DE SEÑALES EN LOS TRONCOS NERVIOSOS. El Núcleo central es EL AXÓN. La membrana del axón, es la verdadera membrana conductora para conducir el potencial de acción.

CONDUCCIÓN *A SALTOS* DE NÓDULO DE RANVIER A NÓDULO DE RANVIER EN LAS FIBRAS MIELÍNICAS: Los iones no pueden fluir a través de las gruesas vainas de mielina; pueden hacerlo a través de los nódulos de Ranvier.

PROPAGACION CONTINUA Y SALTATORIA DEL PA

PERIODOS REFRACTARIOS: ningún P. A PERIODOS REFRACTARIOS: ningún P.A. aparece mientras la membrana está despolarizada por el P.A. anterior. *Poco después de iniciado el P.A., los canales de Na+ se inactivan, y toda señal activadora aplicada a éstos canales en este punto, con independencia de su intensidad, será incapáz de abrir las puertas de inactivación.

INHIBICIÓN DE LA EXCITABILIDAD: ESTABILIZADORES Y ANESTESICOS LOCALES

FACTORES ESTABILIZADORES DE MEMBRANA: Capaces de reducir la excitabilidad, ej: LA CONCENTRACIÓN  DE IONES CALCIO EN EL LEC, REDUCE LA PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA A LOS IONES SODIO.

ANESTESICOS LOCALES: LA PROCAÍNA Y TETRACAÍNA, Actuán directamente sobre las puertas de activación de los canales de sodio, dificultando su abertura y reduciendo así la excitabilidad de la membrana