1. Potenciales de membrana y potenciales de
acción

2. Física básica de los potenciales de membrana
Potenciales de membrana provocados por difusión
“Potenciales de difusión” producido por una diferencia de concentración
iónica a los dos lados de la membrana
 Concentración de K+ es grande dentro de la membrana de la
fibra, pero muy baja fuera de la misma
 Membrana permeable solo a iones K+
 Debido al gran gradiente de concentración desde el interior al
exterior hay una intensa tendencia a que los iones difundan hacia
afuera
 Generando electropositividad fuera de la membrana y
electronegatividad dentro
 1 ms la diferencia de potencial entre el interior y el exterior
(Potencial de difusión) es suficientemente grande como para
bloquear la difusión neta de K hacia afuera.
 Fibra nerviosa normal la diferencia de potencia necesaria es de
aprox. 94 mV, con negatividad en el interior de la membrana de
la fibra.

3. Física básica de los potenciales de membrana
Potenciales de membrana provocados por difusión
“Potenciales de difusión” producido por una diferencia de concentración
iónica a los dos lados de la membrana
• Concentración elevada de iones Na+ fuera de la
membrana y concentración baja de Na+ dentro
• Permeable a iones Na+
• Difusión de Na+ hacia el interior crea un
potencial de membrana de polaridad opuesta
• Potencial de membrana suficiente alto para
bloquear la difusión neta de Na+ hacia el interior
• Potencial es de aproximadamente 61 mV
positivos en el interior de la fibra
Una diferencia de concentración de iones a través de una membrana
puede crear un potencial de membrana

4. Relación del potencial de difusión con la diferencia de concentración: potencial de
Nernst
El nivel del potencial de difusión a través de una
membrana que se opone exactamente a la difusión neta Potencial de
de un ion particular a través de la membrana Nernst
Cociente de las concentraciones
Ecuación de Nernst de ese ion específico en los dos
lados de la membrana
Cociente
Mayor
Mayor tendencia del ion a difundir
Potencial de Nernst necesario para impedirlo

5. Calculo del potencial de difusión cuando la membrana es permeable a varios iones
diferentes
Potencial de difusión que se genera depende de tres factores:
1. La polaridad de la carga eléctrica de cada uno de los iones
2. La permeabilidad de la membrana (P)
3. Las concentraciones (C) de los iones al interior (i) y en el exterior(o) de la
membrana
Ecuación de Goldman o Ecuación de Goldman-Hodking-Katz
Da el potencial de membrana cuando participan dos iones positivos univalente, sodio (Na+),
potasio (K+) y un ion negativo univalente, cloruro (Cl-)

6. 1. Iones (Na+), (K+) (Cl-). Más importantes en la generación de potenciales de
membrana de fibras nerviosas y musculares
2. El grado de importancia de cada uno de los iones en la determinación del
voltaje es proporcional a la permeabilidad de la membrana para ese ion
particular
3. Un gradiente positivo de concentración iónica desde el interior de la
membrana hacia el exterior produce electronegatividad en el interior de la
membrana. (Se produce lo contrario cuando el gradiente es negativo )
4. La permeabilidad de los canales de sodio y de potasio experimenta cambios
rápidos durante la transmisión de un impulso nervioso , mientras que el canal
de cloro no presenta muchos cambios durante el impulso

7. Medición del potencial de membrana
1. pipeta llena de solución de
electrolitos.
2. Se inserta en la membrana
celular hasta el interior de
la fibra.
3. Se coloca otro
electrodo(electrodo
indiferente), en el liquido
extracelular.
4. Se mide la diferencia de
potencial entre el interior
y exterior de la fibra
utilizando un voltímetro

8.  Electrodo fuera de la
membrana del nervio (liquido
extracelular)
 Electrodo en zona de cambio
de voltaje
 La capa del dipolo se genera
cuando se transportan hacia
afuera suficientes iones
positivos dejando un
potencial negativo en el
interior
 El desplazamiento rápido de
los iones desde el interior
hacia el exterior y viceversa
origina las señales nerviosas

9. Bomba de sodio-potasio
Es una Bomba
electrogena por que
bombea mas cargas Se escapan iones
positivas hacia el de K incluso en
exterior. una célula en
reposo, también
Transporta iones se pierden
de Na hacia el algunos iones de
exterior y iones de Na
K hacia el interior.
Genera potencial
negativo en el interior de
la membrana.
Genera grandes
gradientes de
concentración.

10. Origen del potencial de membrana en
reposo normal
A. Producido totalmente
solo por la difusión del
K.
B. Producido por la
difusión de los iones de
Na y K.
C. Producido por la
difusión de Na y K mas
el bombeo de estos 2
iones por la bomba de
Na-K

11. Potencial de
acción
nervioso
• Comienza con un cambio
súbito desde el potencial
de membrana negativo en
reposo normal hasta un
potencial positivo y
después termina con un
cambio casi igual de
rápido de nuevo hacia el
potencial negativo.

12. Fases del
potencial de
acción.
• Fase de reposo. La membrana esta
polarizada debido al potencial de
membrana negativo de -90 mV.
• Fase de despolarización. La
membrana es permeable a los iones de
sodio. El estado polarizado se
neutraliza inmediatamente, y el
potencial aumenta rápidamente en
dirección positiva.
• Fase de repolarización. Los canales
Na+ comienzan a cerrarse y los canales
de K+ se abren más de lo normal. De
esta manera, la rápida difusión de K+
hacia el exterior restablece el potencial
de membrana en reposo negativo.

13. Canal de sodio activado por voltaje: activación e inactivación
del canal.
• El canal de Na+ activado por voltaje es necesario
tanto para la despolarización como para la repolarización.
• Tiene dos compuertas.
- Una cerca del exterior del canal, compuerta de
activación.
- Cerca del interior del canal, compuerta de inactivación.
• En estado en reposo normal de la membrana (-90 mV), la
compuerta de activación permanece cerrada impidiendo el
la entrada de Na+ hacia el interior de la fibra.

14. • Inactivación del canal de • Activación del canal de Na+.
Na+. o Se produce cuando el potencial de
membrana se hace menos negativo que
o El mismo aumento de voltaje que durante el estado en reposo (desde -
abre la compuerta de activación 90mV hacia cero).
también cierra la compuerta de o Durante este estado el Na+ puede
inactivación atravesar el canal, aumentando la
permeabilidad de la membrana al Na+
o El proceso es más lento que el hasta 500 a 5.000 veces.
cambio conformacional que abre
la compuerta de activación.
o El canal de inactivación no se
abre hasta que el potencial de
membrana se normaliza o casi a
valores de reposo.

15. Canal de potasio activado por el
voltaje y su activación.
• Se activan cuando el
potencial de membrana
aumenta de -90mV
hacia cero, aumentando
la difusión de K+ hacia
el exterior.
• Los canales de K+ se
abren al mismo tiempo
que los canales de Na+
se cierran.
• Esta combinación
acelera el proceso de
repolarización.

16. METODO DE INVESTIGACION PARA MEDIR EL EFECTO DEL VOLTAJE
SOBRE LA APERTURA Y CIERRE DE LOS CANALES ACTIVADOS POR EL
VOLTAJE: LA «PINZA DE VOLTAJE».
Fue tan ingeniosa que les valió el premio nobel a los científicos responsables,
Hodgkin y Huxley.
 Pinza de voltaje: se utiliza para
medir el flujo de iones a través
de los diferentes canales
insertando los electrodos en una
fibra nerviosa.
 Uno de ellos sirve para medir el
voltaje del potencial de
membrana y el otro para
conducir corriente eléctrica
hacia el interior de la fibra
nerviosa.

17. Se muestran los cambios típicos de la conductancia de los canales de sodio y de
potasio activados por le voltaje.
 La apertura súbita de los canales
de sodio (fase de activación) en un
plazo de una pequeña fracción de
ms después de aumentar el
potencial de membrana hasta el
valor positivo.
 La apertura (activación) de los
canales de potasio. Se abren
lentamente y alcanzan su estado
totalmente abierto solo después de
que se hayan cerrado casi
completamente los canales de
sodio.

18. RESUMEN DE LOS FENOMENOS QUE CAUSAN EL POTENCIAL DE ACCION.
 Durante el estado de reposo, la
conductancia a los iones potasio es 50
a 100 veces mayor a la conductancia a
los iones sodio.
 Al inicio del potencial de acción se
activan instantáneamente los canales
de sodio y dan lugar a un aumento de
la conductancia al sodio de 5000
veces.
 El inicio del potencial de acción
también produce activación por el
voltaje de los canales de potasio,
haciendo que empiecen a abrirse mas
lentamente una fracción de
milisegundo después de que se abran
los canales de sodio.

19. FUNCIONES DE OTROS IONES
DURANTE EL POTENCIAL DE ACCION.
LOS IONES CON CARGA NEGTIVA (ANIONES) NO DIFUSIBLES
EN EL INTERIOR DEL AXON NERVIOSO.
 Son los responsables de la carga negativa en el interior de la fibra .
 Incluyen los aniones de las moleculas proteicas y de muchos
compuestos de fosfato organico, compuesto de sulfato y similares.

20. IONES CALCIO.
 El calcio coopera con el sodio (o actúa en su lugar) en algunas células para
producir la mayor parte del potencial de acción.
 Al igual que la bomba de sodio, la bomba de potasio bombea iones calcio
desde el interior hasta el exterior de la membrana celular, creando un
gradiente de ion calcio aproximadamente 10.000 veces.
 Hay canales de calcio activados por voltaje; cuando se abren, fluyen hacia el
interior de las fibras tanto iones calcio como iones sodio (estos canales
también se denominan Ca- Na.)
 Los canales de calcio se activan lentamente y precisan hasta 10 o 20 veces
mas tiempo para su activación que los canales de sodio (canales lentos).

21. AUMENTO DE LA PERMEABILIDAD DE OS CANALES DE
SODIO CUANDO HAY DEFICIT DE IONES CALCIO.
 Cuando hay déficit de los iones calcio, los canales de sodio se activan
(abren) por un aumento muy pequeño del potencial de membrana desde
su nivel normal, muy negativo.
 Por lo tanto, la fibra nerviosa se hace muy excitable, y a veces descarga de
manera repetitiva sin provocación en lugar de permanecer en su estado de
reposo.
 Es necesario que la concentración de ion calcio disminuya solo un 50%
por debajo de su concentración normal para que se produzca la descarga
espontanea en algunos nervios periféricos, produciendo con frecuencia
tetania muscular.

22. Inicio del potencial de acción: Ciclo de retroalimentación positiva
Umbral para el inicio del potencial de acción
-90 MV

23. MESETA EN ALGUNOS POTENCIA
Miocito cardiaco
DE ACCION
ATPasa
Na/K+
K Na+
Ca+
Ca2+
ATPasa
Na+/Ca
ATPasa
RYR2
+30MV
DHP
0
-70MV
-90MV

24. Proceso de Reexitacion necesario para ritmicidad espontanea
Se llama Hiperpolarizacion a la negatividad mucho
mayor de la normal de la fibra
Muscular debido a la salida de potasio en la fase 3 del
potencial de accion

25. Características especiales de la transmisión de señales en los
Troncos Nervioso
FIBRA NERVIOSA MIELINIZADA
Proceso saltatorio: Nódulos de ranvier:
Considerado el sitio donde se realiza
1.- aumenta en la fibra la velocidad El potencial de acción Nervioso
de transmisión nerviosa.
2.- solo se despolarizan los nódulos
permitiendo una perdida de iones tal Velocidad de conducción Nerviosa:
0,25 m/s
vez 100 veces menor.

26. EXITACIÓN: EL PROCESO DE GENERACION
DEL POTENCIAL DE ACCION
Cualquier factor que haga que los iones sodio
comiencen a difundir hacia el interior a través de la
membrana en un numero suficiente puede
desencadenar la apertura regenerativa automática
de los canales de sodio.
Esto se debe a un A los efectos O al paso de
trastorno mecánico químicos sobre la electricidad a través
de la membrana membrana de la membrana

27. EXCITACIÓN DE UNA FIBRA NERVIOSA POR UN
ELECTRODO METALICO CARGADO NEGATIVAMENTE
 El método habitual para excitar un nervio o un musculo en
el laboratorio experimental es aplicar electricidad a la
superficie del nervio, del musculo mediante dos electrodos
pequeños, uno de los cuales contiene carga negativa y el
otro positivo.
 La causa es que el potencial de accion se inicia por la
apertura de canales de sodio activados por el voltaje.

28. UMBRAL DE EXCITACIÓN Y POTENCIALES
LOCALES AGUDOS
 Un estimulo eléctrico negativo débil puede ser
capaz de excitar una fibra. Sin embargo cuando
aumenta el voltaje del estimulo se llega a un punto
en el que se produce la excitación.

29.  Punto A: un estimulo débil hace que el
potencial de la membrana cambie de -90 a -
85mV pero no es suficiente para que se
produzcan los procesos regenerativos.
 Punto B: el estimulo es mayor pero
tampoco es suficiente.
 Punto C: el estimulo es aun mas intenso.
Ahora el potencial local apenas ha
alcanzado el nivel necesario para generar
un potencial de acción, denominado nivel
liminar (umbral).
 Punto D: el estimulo es mas intenso.

30. PERIODO REFRACTARIO TRAS UN POTENCIAL DE ACCION,
DURANTE EL CUAL NO SE PUEDE GENERAR UN NUECO ESTIMULO
 No se puede producir un nuevo potencial de acción en una
fibra excitable mientras la membrana siga despolarizada
por el potencial de acción precedente.
 El motivo de esto es que poco despues del inicio del
potencial de acción se inactivan lo canales de sodio, y
ninguna magnitud de la señal excitadora que se aplique a
estos canales en este momento abrira las compuertas de
inactivacion.

31. INHIBICIÓN DE LA EXCITABILIDAD: ESTABILIZADORES
Y ANESTESICOS LOCALES
 Los factores denominados factores estabilizadores
de la membrana, pueden reducir la excitabilidad.
 Anestésicos locales: la mayor parte de estos
compuestos actúan directamente sobre las
compuertas de activación de los canales de sodio,
haciendo que sea mucho mas difícil abrir estas
compuertas.
 Ejemplo: la procaina y tetracaina