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

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

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

¿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

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

Fuerza eléctrica y fuerza química KSJ-F7.3

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

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

Ecuación de Nernst

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

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:

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:

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

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

Circuito equivalente

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

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

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

¿Cómo cambia el potencial?

¿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

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

C = 1 nF significa que para producir el potencial de reposo de –70 mV se debe acumular un exceso de carga de 7 Coulombios o, lo que es lo mismo, de iones de carga unidad) Es sólo una fracción 1/100000 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.

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:

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

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)

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

Contribución de la corriente sináptica: Nicholls-F13.1

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

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:

Vrest=-69mV KSJ-F7.11

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

Circuito equivalente para las propiedades pasivas KSJ-F7.13

Fin – Potencial de Reposo y Circuito equivalente