POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Y POTENCIAL DE ACCIÓN

1. POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Y POTENCIAL DE ACCIÓN

2. 1. Acumulan energía eléctrica • Potencial de Membrana (PM) mV. • 2. Liberan Energía Eléctrica. • Potencial de Acción (PA) mV • Potenciales subumbrales mV • 3. Conducen señales eléctricas • 4. Se comunican entre sí • Sinápsis eléctrica • Sinápsis química 5. Integran señales y elaboran respuestas adecuadas CÉLULAS EXCITABLES. TÉJIDOS EXCITABLES.

3. Las células tienen una diferencia de potencial en sus membrana plasmáticas  potencial de membrana en reposo (PMR). • El citoplasma es eléctricamente negativo frente al fluído extracelular. • El PMR es necesario para la excitabilidad de neuronas, músculo esquelético, músculo liso y el corazón. También es importante en la función de otras células no excitables como epiteliales ( órganos de los sentidos) o linfáticas. Potencial de membrana

4. Diferencia de potencial (voltaje) entre el lado interno y externo de la membrana plasmática.Procesos contribuyen a generar el PMR:1.-Difusión iónica ( crítico)2.-El efecto de la bomba Na+,K+-ATPasa PMR

5. Intracelular Extracelular Na+ = 10 Na+ = 145 K+ = 155 K+ = 4 Ca++ = 0.0001 Ca++ = 2 Cl - = 4 Cl - = 100 Prot - = 60 Prot - = 15 HCO3- = 8 HCO3- = 27 membrana fosfolípido de membrana Concentraciones Ionicas mmol/L (mM) • Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se genera una diferencia de potencial • El POTENCIAL DE EQUILIBRIOse opone o equilibra la tendencia de un ión a difundir según la diferencia de concentración.

6. Este equilibrio se debe a que: - el gradiente de concentración provoca un movimiento del ión X+ desde el compartimento más concentrado hacia el menos - el gradiente eléctrico de tendencia opuesta que tiende a detener la entrada de más iones X+ POTENCIAL ELECTROQUIMICO DE LOS IONES • Si no hay una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana, X+ tenderá a ir de A a B lo mismo que si se tratara de una partícula no cargada. • Se alcanza el equilibrio electroquímico cuando la carga + del compartimento B aumenta de tal modo que repele más iones positivos.

7. Ecuación de Nernst E= diferencia de potencial en el equilibrio R= constate de los gases T= tª absoluta Z = carga del ión F= constante de Faraday • Potencial de membrana que iguala el gradiente de difusión y previene el movimiento neto de un ión E = RT Ln (Ci) zF (Ce) que simplificada para una temperatura fisiológica y en logarítmos decimales se convierte en: E = 58Log(Ci) z (Ce) En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a través de la membrana es cero.

8. Los iones que son transportados activamente no están en equilibrio electroquímico a ambos lados de la membrana: Potencial de membrana ¿Porqué es negativo? • Proteinas y fosfatos tienen carga negativa a un pH normal. • Estos aniones atraen cationes cargados positivamente que pueden difundir a través de los canales celulares. • La membrana es más permeable al K+ que al Na+. 20 a 100 veces más permeable al K+Gradientes de concentración para Na+ y K+. • La bomba Na+/ K+ATPasa bombea 3 Na+ fuera por cada 2 K+ dentro. La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%). Diferencia de carga a ambos lados de la membrana

9. Potencial de membrana en reposo El electrodo interno registra una diferencia de potencial de -90 mV con respecto al electrodo externo. Pot de membrana en reposo Si no hay influencias exteriores se mantiene en -90 mV. Célula muscular

10. Potencial de membrana en una fibra nerviosa Pot de memb causado sólo por la difusión de potasio Pot de memb causado por K y Na Pot de memb causado por K y Na y el bombeo de estos iones por la bomba Na/K

11. Cambios en el potencial de membrana • Potencial local (electrotónico) - Variable - Pasivo - No se propaga (se extingue rápidamente) • Potencial de acción • Siempre igual (“todo o nada”) • Activo • Se propaga sin cambios

12. Los Potenciales Lentos disminuyen a medida que se desplazan • Si un estímulo no cambia el potencial de membrana llevándolo hacia valores positivos, la señal muere y la neurona no responde disparando un PA. • La cantidad de cambio del potencial de membrana necesario para generar un potencial de acción es el potencial umbral.

13. 1 ms Umbral 0 mV -70 mV TIEMPO POTENCIAL LOCAL (ELECTROTÓNICO) POTENCIAL ELÉCTRICO

14. POTENCIAL DE ACCIÓN • Potencial de acción: cambio rápido en el PMR y retorno a la situación inicial • PA permite en células • excitables: transportar señales

15. Potencial de acción +50 mV umbral 0 Repolarización (0 mV hacia -90 mV) Depolarización -90 mV hacia 0 mV -50 Hiperpolarización (potencial se vuelve más negativo que PMR) -100 msec 1 2 0

16. Bases iónicas del potencial de acción Los PA son causados por la apertura de canales para Na+ y K+ • REPOSO:cerrado, pero disponible para su apertura por estímulos químicos o eléctricos. • ACTIVO:abierto, permite el paso de una corriente iónica. • INACTIVO:cerrado, y NO disponible para su apertura

17. POTENCIALDE MEMBRANA POTENCIAL DE ACCIÓN • Potencial de membrana en reposo • Estimulo depolarizante umbral: apertura canales Na+ Voltaje-Dependientes • Entrada rápida de Na+: depolarización • Cierre canales Na+, apertura Canales K+ • Salida de iones K+: hiperpolarización • Canales de K+ siguen abiertos, iones K+ siguen saliendo (periodo refractario absoluto y relativo) • Vuelta a potencial en reposo

18. Período refractario Absoluto Relativo Período durante el cual es imposible generar otro potencial de acción y coincide con la primera parte del PA Un gran número de canales de Na+ son inactivados y no pueden volver a abrirse hasta que la membrana se repolariza • Período refractario relativo. Durante la última parte del potencial de acción la cél es capaz de disparar un nuevo potencial pero se necesita un estímulo mayor de lo normal. La conductancia al K+ está aumentada.

19. Conductancia Na+ ConductanciaK+ CONDUCTANCIA PARA EL SODIO-VOLTAJE DEPENDIENTE = PA APERTURA DE CANALES DE SODIO ENTRADA MASIVA DE SODIO A CÉLULA UMBRAL - 40mV APROX. +35mV DESPOLARIZACIÓN 0mV SE ABREN MÁS CANALES DE SODIO EL POTENCIAL TIENDE AL PUNTO DE EQUILIBRIO DEL Na+ ¿Cómo termina este feed-back positivo? Por inactivación de la conductancia para el Na+ -40mV - 60mV Tiempo en ms

20. Conducción del potencial de acción • Los PA y respuestas subumbrales se propagan por flujos de corriente locales • El mecanismo de conducción es conocido como conducción electrotónica.

21. La entrada de Na+ despolariza la membrana que abre más canales de Na + Las cargas positivas fluyen a zonas adyacentes de la membrana por flujos de corriente local Se abren canales de Na+ dep. de voltaje y el Na + entra en la cel Se produce un potencial por encima de umbral

22. Región refractaria Región activa Región inactiva La zona despolarizada primero está en período refractario. Los canales de K+ se han abierto y los de Na están cerrados. Sale K+ del citoplasma, se repolariza la membrana En las partes distales, la corriente local de la región activa causa despolarización de nuevas zonas de la membrana.

23. El PA conduce el impulso sin decremento para ello el PA se regenera a lo largo de la fibra y se dice que es propagado además de conducido. El tamaño y la forma del PA permanece invariable, sólo se permiten variaciones en la frecuencia de disparo para transmitir señales a lo largo de la fibra. La máx. frecuencia está limitada por la duración del período refractario absoluto(≈1 msec) a aprox. 1000 impulses/sec en nervios grandes. Propagación del potencial de acción Cuando un área del axón alcanza el umbral, el influjo de Na+ y la generación del PA se repetirá una y otra vez en una dirección en cada segmento de la membrana a lo largo de la célula excitable.

24. Velocidad de conducción • Variables de las que depende la velocidad de conducción: • Diámetro de la fibraFibras más grandes en diámetro tienen velocidades mayores. Esto es debido a un descenso en la resistencia a la conducción según aumenta el radio ( del que depende el área de sección) • Grado de mielinización • Mielinizadas mayor velocidad

25. Mielina vueltas de la membrana plasmática de las células deI Schwann que se enrrollan alrededor de los axones nerviosos ( mas de 100 capas de membrana plasmática) . • Nodos de Ranvier: interrupciones cada 1-2mm, se corresponden con los espacios entre dos cél de schwann. • Efecto de la mielinización en la velocidad de conducción

26. mielina Velocidad de conducción Na+ Na+ Na+