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

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

2 Desequilibrio químico y eléctrico 20+ 20- 10+ 10- 16+ 20- 14+ 10- La membrana separa y aísla las cargas eléctricas

3 Célula en tiempo 0 Na + 15 mM Na + 145 mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K + 150 mM A-A- Potencial de membrana +- A-A- (aniones NO difusibles) - Diferencias de concentración de los iones. - Aniones No difusibles.

4 Na + 15 mM Na + 145 mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K + 150 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.

5 Na + 15 mM Na + 145 mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K + 150 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.

6 Potencial de equilibrio Na + 15 mM Na + 145 mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K + 150 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

7 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+ = - 60. 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 -30. - para un anión, el orden de concentraciones se invierte. (1864-1941)

8 Potenciales de equilibrio Concentración (mEq/L) IónIntracelularExtracelularPotencial de Nernst (mV) Na + 15140+58 K+K+ 1354-92 Cl - 4120-89 CO 3 H - 1024-23

9 Potencial de membrana (1) Na + 15 mM Na + 145 mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K + 150 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. + +

10 Na + 15 mM Na + 145 mM ExtracelularIntracelular K + 15 mM K + 150 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)

11 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

12 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.

13 E Na EKEK E Cl EmEm +50 0 -50 -100 Potencial de membrana (mV) Límites para el Em

14 Em (mV) P Na /P K 0 10 20 0 100 50 -50 -100 E Na+ E K+ Permeabilidades relativas 0,02 20 +30 -70

15 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.

16 Potencial de acción

17 Potencial de acción y cambios de permeabilidad en la membrana

18 Secuencia de acontecimientos en el PA

19 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

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

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

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

23 Autorregeneración Estímulo Despolarización Apertura canales de Na + + + + Potencial de acción

24 Potenciales electrotónicos, locales

25 Potencial umbral Umbral

26 Estímulo: Intensidad-Duración

27 Curva de excitabilidad

28 Conducción de PAs (1)

29 Conducción de PAs (2)

30 Conducción de PAs (3)

31 La mielina como aislante

32 Conducción saltatoria

33 Generación de potenciales Transmisión de potenciales

34 Período refractario

35 Fin