Post on 11-Feb-2016
description
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Y POTENCIAL DE ACCIÓN
TEMA 3
CÉLULAS EXCITABLES. TÉJIDOS CÉLULAS EXCITABLES. TÉJIDOS EXCITABLES.EXCITABLES.
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
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
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
Concentraciones IonicasConcentraciones Ionicasmmol/L (mM)mmol/L (mM)
IntracelularIntracelular ExtracelularExtracelular
Na+ = 145 K+ = 4
Ca++ = 2
Na+ = 10K+ = 155
Ca++ = 0.0001
Cl - = 4Prot - = 60 HCO3
- = 8
Cl - = 100Prot - = 15 HCO3
- = 27
membranamembrana
fosfolípido de membrana
Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se genera una diferencia de potencial
El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra la tendencia de un ión a difundir según la diferencia de concentración.
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.
Ecuación de Nernst Potencial de membrana que iguala el gradiente de difusión y
previene el movimiento neto de un ión
E = RT Ln (Ci) zF (Ce)
E= diferencia de potencial en el equilibrioR= constate de los gasesT= tª absolutaZ = carga del iónF= constante de Faraday
que simplificada para una temperatura fisiológica y en logarítmos decimales se convierte en:
E = 58 Log (Ci)
z (Ce)
En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a través de la membrana es cero.
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%).
Potencial de membrana¿Porqué es negativo?
Diferencia de carga a ambos lados de la membrana
Los iones que son transportados activamente no están en equilibrio electroquímico a ambos lados de la membrana:
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
Potencial de membrana en reposo
Pot de memb causado sólo por la difusión de potasio
Potencial de membrana en una fibra nerviosa
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
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
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.
Los Potenciales Lentos disminuyen a medida que se desplazan
POTE
NCIA
L EL
ÉCTR
ICO
POTENCIAL LOCAL (ELECTROTÓNICO)
TIEMPO
1 ms
-70 mV
0 mV
Umbral
POTENCIAL DE ACCIÓN
Potencial de acción: cambio rápido en el PMR y retorno a la situación inicial
PA permite en células excitables: transportar señales
Potencial de acción+50
0
-50
-100
mV
msec0 1 2
Depolarización-90 mV hacia 0 mV
Repolarización(0 mV hacia -90 mV)
Hiperpolarización(potencial se vuelve más negativo que PMR)
umbral
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
Bases iónicas del potencial de acción
Los PA son causados por la apertura de canales para Na+ y K+
POTENCIAL DE ACCIÓN
POTENCIAL DE MEMBRANA
1. Potencial de membrana en reposo
2. Estimulo depolarizante umbral: apertura canales Na+ Voltaje-Dependientes
3. Entrada rápida de Na+: depolarización
4. Cierre canales Na+, apertura Canales K+
5. Salida de iones K+: hiperpolarización
6. Canales de K+ siguen abiertos, iones K+ siguen saliendo (periodo refractario absoluto y relativo)
7. Vuelta a potencial en reposo
Período refractario
Período durante el cual es imposible generar
otro potencial de acción y coincide con la primera parte del PA
Absoluto Relativo 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.
UMBRAL - 40mV APROX.APERTURA DE CANALES DE SODIO
ENTRADA MASIVA DE SODIO A CÉLULA
DESPOLARIZACIÓN
SE ABREN MÁS CANALES DE SODIOEL POTENCIAL TIENDE AL PUNTO DE
EQUILIBRIO DEL Na+
¿Cómo termina este feed-back positivo?
Por inactivación de la conductancia para el Na+
CONDUCTANCIA PARA EL SODIO-VOLTAJE DEPENDIENTE = PA
Conductancia Na+Conductancia Na+ ConductanciaK+ConductanciaK+- - 60mV60mV
+35mV+35mV
0mV0mV
--40mV40mV
Tiempo en msTiempo en ms
Los PA y respuestas subumbrales se propagan por flujos de corriente locales
El mecanismo de conducción es conocido como conducción electrotónica.
Conducción del potencial de acción
Se abren canales de Na+ dep. de voltaje y
el Na + entra en la cel
Se produce un potencial por encima
de umbral
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
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.
Región refractaria
Región activa
Región inactiva
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.
Propagación del potencial de acción
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.
Velocidad de conducción
Variables de las que depende la velocidad de conducción:
• Diámetro de la fibraFibras 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
Efecto de la mielinización en la velocidad de conducción
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.
Na+
mielina
Na+
Na+
Velocidad de conducción