POTENCIALES DE MEMBRANA EN REPOSO Y POTENCIALES DE ACCION DRA. MARIA DEL CARMEN REVOLLO ALVAREZ FISIOLOGIA I - UDABOL

introduccion Normalmente hay potenciales eléctricos a través de las membranas en todas las células. De las cuales: Las células nerviosas y musculares son AUTOEXCITABLES Es decir, son capaces de autogenerar impulsos electroquímicos en sus membranas, y en muchos casos, de transmitir señales a lo largo de las mismas.

Conceptos: Ion: partícula con carga eléctrica. Canal Iónico: es una proteína de membrana a veces específica que transporta iones y otras moléculas pequeñas a través de la membrana por difusión pasiva o facilitada, es decir, sin uso de energía. Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con características distintas. Impulso Nervioso: es el transporte de información a través de los nervios, y por medio de sustancias como el Sodio y el Potasio y su interacción con la membrana.

Potencial de membrana (pm) - definicion Es una diferencia de Potencial, o de carga eléctrica (separación de cargas a ambos lados de la membrana), entre el Interior y el Exterior de TODAS las células del organismo.

POTENCIALES DE MEMBRANA CREADAS POR DIFUSIÓN – potasio

POTENCIALES DE MEMBRANA CREADAS POR DIFUSIÓN - sodio

Relación entre el potencial de difusión y la diferencia de concentración: ecuación de nernst. Relaciona la distribución de un ión entre dos compartimientos con la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana que los separa (siempre que la membrana sea permeable al ión dado)

Ecuacion de nernst: Nivel del potencial de difusión a través de una membrana que se opone exactamente a la difusión neta de un ion particular a través de la membrana. FEM(milivoltios)=+-61log C(x) interior C(x) exterior

K Ejemplo: Intracelular Extracelular Na 142 mEq/l 4 mEq/l 14O mEq/l Calcule el potencial de Nernst en el siguiente caso: Intracelular Extracelular K Na 142 mEq/l 4 mEq/l 14O mEq/l 14 mEq/l FEM (Na): ±61 log 14/142 FEM: ±61 log 0.098 FEM: (61)(1) FEM: -61 FEM (K): ±61 log 140/4 FEM: ±61 log 35 FEM: (61)(1.54) FEM: -93.94

ECUACIÓN DE GOLDMAN CUANDO UNA MEMBRANA ES PERMEABLE AVARIOS IONESDIFERENTES,ELPOTENCIALDE DIFUSION SE CALCULA ATRAVES DELA ECUACION DE GLODMAN FEM= -61. Log CNa+iPNa +CK+i Pk+ + C cl-e Pcl- Cna+ePNa+ + CK+ePK+ + Ccl-i Pcl-

Ecuación de Goldman-Hodgin-Katz Cuando una membrana es permeable a varios iones diferentes, el potencial de difusión depende de 3 factores La Polaridad de la Carga Eléctrica de c/u de los iones La Permeabilidad de la Membrana (P) Concentraciones de los iones en el interior (i) y en el exterior (e) Esta ecuación solo será útil cuando estén dos compuestos positivos monovalentes y uno negativo monovalente -

Ecuacion de goldman: Nos da el potencial de membrana calculado en el interior de esta cuando participan 2 iones positivos ,sodio(Na+),potasio(K+) y 1 ion negativo ,cloruro(Cl-).

Potencial de Membrana en reposo de los Nervios

El potencial de membrana en reposo de las fibras nerviosas grandes cuando no transmiten señales nerviosas es de aproximadamente: -90mV Es decir el potencial en el interior de la fibra es 90mV mas negativo que el potencial del liquido extracelular…

Como surgen los 90mV? Potencial de Difusión de los Iones -86mV -90 mV, resultantes , convirtiéndose en el potencial de la membrana en reposo La Bomba de Sodio y potasio aporta -4mV

Bomba Sodio-Potasio: Toda las membranas celulares cuentan con una potente bomba Na-K, que se encarga de bombear continuamente iones sodio hacia el exterior e iones potasio hacia al interior de la célula. Aporta -4mV

RESUMIENDO:

POTENCIAL EN REPOSO VALORES SINÁPSIS..................................... –70 mV. MÚSCULO ESQUELÉTICO........-85 a –90 FIBRA NERVIOSA.......................-85 a –90 CORAZÓN......................................-90 a 100 MÚSCULO LISO.......................... –40 a -60

POTENCAL DE ACCION: Solo la célula muscular y la neurona presentan potenciales de acción

Potencial DE Acción Son cambios rápidos del potencial de membrana que se extienden rápidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa Cada potencial de acción comienza con un cambio súbito desde el potencial de membrana negativo (REPOSO) hasta un potencial positivo y terminando de nuevo en un potencial negativo

Fases: Reposo: Despolarización: Repolarizacion: Este es el potencial de membrana en reposo antes del comienzo del potencial de acción, se dice que la membrana esta polarizada debido al potencial negativo que se encuentra en ella Despolarización: En este momento la membrana se hace muy permeable al sodio, lo que permite que en numero muy grande de iones con carga + difunda atraves del axón, el estado polarizado se neutraliza… Repolarizacion: En un plazo de 10 milesimas de segundo después de que la membrana se hizo permeable, los canales de sodio empiezan a cerrarse y los canales de potasio se abren mas de lo normal, restableciendo otra ves un estado de reposo negativo normal.

INICIACION DEL POTENCIAL DE ACCION

Características del potencial de acción El potencial de acción o se produce o no (ley de todo o nada). Una vez generado se auto mantiene y propaga por retroalimentación positiva: la apertura de canales de Na+ provoca la apertura de otros. El tiempo que los canales dependientes de voltaje permanecen abiertos es independiente de la intensidad del estímulo. Un estímulo supraumbral no aumenta la despolarización celular (la amplitud del pico). El potencial de acción sigue la ley del todo o nada, es decir o se produce o no. Si se alcanza el valor umbral de potencial de membrana se generará, sino se va perdiendo progresivamente la capacidad de despolarización conforme se aleja del punto de estimulación. Ley del todo o nada. Cuando se produce la despolarización de la membrana hasta un valor umbral permite que la variación en la permeabilidad del Na+ aumente el valor del potencial de membrana hasta un valor de +30mV. En condiciones normales no se hace más positivo porque los canales Na+ se cierran en seguida y porque los canales K+ se abren. El tiempo que permanecen abiertos los canales es totalmente independiente de la intensidad del estímulo. De forma que la amplitud de los potenciales de acción es todo o nada. Si la despolarización se encuentra por debajo del potencial umbral los canales voltaje dependientes se mantienen cerrados, si por el contrario alcanzan el umbral se dispara el potencial de acción. Además como los canales sólo se abren durante un periodo fijo de tiempo y la inactivación automática se mantiene hasta que se restablecen los valores normales de polaridad la duración y amplitud de los potenciales de acción es muy similar.

NA++ Cierra y abre  K+ K+ k+ Abierto NA++ Abierto NA++ carrado

Tipos de potenciales de acción Potenciales en espigas: son típicos del sistema nervioso. Su duración es aproximadamente de 0.4mseg y lo denominamos impulso nervioso. Potenciales en meseta originados porque existen casos en los que la membrana excitable no se repolariza inmediatamente tras la despolarización. Es típico de las células cardíacas, donde la meseta llega a durar entre 3 y 4 décimas de segundo, produciendo la contracción del corazón durante todo este periodo. 1.1.     Tipos de potencial de acción Todos los potenciales de acción no transcurren de la misma manera. En función del tipo celular el perfil de despolarización puede ser diferente. Tomando dicho perfil como criterio de clasificación podemos encontrar: Potenciales en espiga: son típicos del sistema nervioso. Su duración es aproximadamente de 0.4mseg y lo denominamos impulso nervioso. Potenciales en meseta: originados porque existen casos en los que la membrana excitable no se repolariza inmediatamente tras la despolarización. Generan un perfil en el que se observa una meseta próxima al máximo de despolarización de la espiga. Es típico de las células cardíacas, donde la meseta llega a durar entre 3 y 4 décimas de segundo, produciendo la contracción del corazón durante todo este periodo. La meseta observada en el potencial de acción de células cardíacas se origina por varios factores: 1.     En el disparo del potencial de acción participan tanto los conductos rápidos como los lentos, estos últimos permiten Los primeros causan la porción en espiga mientras que los segundos, al permitir la difusión de Ca2+ y de algunos iones Na+ y tener una acción mas lenta y prolongada, generan la porción de meseta. 2.     La existencia de canales K+ dependientes de voltaje lentos en su activación, hace que éstos no se abran hasta el final de la meseta, lo cual retrasa la regeneración del potencial de membrana. Potenciales rítmicos: existen casos en el organismo en que se precisan descargas repetitivas de potencial de acción como en el latido cardíaco, en los movimientos peristálticos o en fenómenos neuronales como el control del ritmo respiratorio. A priori todos los tejidos excitables pueden realizar descargas repetitivas si el potencial umbral se disminuye lo bastante. De hecho un requisito para que exista ritmicidad es que la membrana, incluso en estado de reposo, sea lo suficientemente permeable al Na+ para que se genere la despolarización automática de la membrana. Por esta razón el potencial de membrana en reposo de éstas células está entre -60 y -70mV. Este potencial de membrana causa que no se mantengan cerrados todos los canales Na+ y que exista un flujo de Na+ y K+ al interior que aumente la despolarización, se abran más canales hasta la generación del potencial de acción. El proceso de feed-back positivo no sólo afecta a los canales Na+ sini también a los ya mencionados canales cálcico-sódicos. Potenciales rítmicos existen casos en el organismo en que se precisan descargas repetitivas de potencial de acción como en el latido cardíaco, en los movimientos peristálticos o en fenómenos neuronales como el control del ritmo respiratorio.