Rescatado del libro de fisiología de Guyton

1. CAPITULO 5
POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES
DE ACCIÓN
CABRERA GARCÍA MARÍA
PAULINA
MORA CASTRO GERARDO

2. • Hay potenciales eléctricos a
través de la membrana de
todas las células del cuerpo
• Algunas células como las
nerviosas y las musculares
son capaces de generar
impulsos electroquímicos
rápidamente cambiantes en
sus membranas y estos
impulsos se utilizan para
transmitir señales s través
de la membrana de los
nervios y de los músculos

3. Física básica de los potenciales de membrana
• POTENCIAL DE DIFUSIÓN producido por una
diferencia de concentración iónica a los
lados de la membrana
• En los casos de las bombas de sodio y
potasio la concentración de potasio es
grande dentro de la membrana de una
fibra nerviosa pero muy baja fuera de la
misma. Debido a esto hay una intensa
tendencia a que cantidades adicionales de
iones potasio difundan hacia afuera a
través de la membrana a medida que esto
ocurre transportan cargas positivas hacia
el exterior generando de esta manera
electropositividad fuera de la membrana y
electronegativida en su interior debido a
los iones que no se pueden difundir con el
potasio

4. RELACIÓN DE POTENCIAL DE DIFUSIÓN CON LA DIFERENCIA DE
CONCENTRACIÓN
POTENCIAL DE NERNST
• El nivel de potencial de difusión a través
de la membrana que se opone
externamente a la difusión neta de un ion
particular a través de la membrana se
denomina potencial de nernst
• La magnitud de este potencial de nernst
viene determinada por el cociente de la
concentraciones de ese ion específico en
los dos lados de la membrana. Cuanto
mayor sea este cociente, mayor será la
tendencia del ion a difundir en una
dirección
• FEM(milivoltios) =(+)(-)(log)con. Ext./
con. Inte.

5. CALCULO DEL POTENCIAL DE DIFUSIÓN CUANDO LA
MEMBRANA ES PERMEABLE A VARIOS IONES
• Cuando una membrana es permeable a varios iones diferentes, el
poptencial de difusión que se genera depende de tres factores:
polaridad de la carga eléctrica de cada uno de los iones, la
permeabilidad de la membrana (P), la concentración (C) de los
respectivos iones en el interior (I) y en el exterior (E) de la
membrana
• La ecuación se denomina ecuación de goldman, da el potencial de
membrana calculado en el interior de la membrana cuando
participan iones positivos

6. MEDICIÓN DEL POTENCIAL DE MEMBRANA
• La pipeta se inserta se inserta en
la membrana celular hasta el
interior de la célula después se
coloca otro electrodo
denominado electrodo
indiferent4e en el liquido
extrecelular y se mide la
diferencia de potencial entre el
interior y el exterior de la fibra
utilizando un voltimetro
adecuado

7. POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO DE LOS
NERVIOS
• El potencial de membrana en reposo de lasa fibras nerviosas
grandes cuando no transmiten señales nerviosas en de aprox. -
90mV mas negativa que el exterior de la misma

8. BOMBA DE SODIO Y POTASIO
• La bomba de sodio y potasio
también genera gradientes
de concentración para el
sodio y el potasio a través de
la membrana nerviosa en
reposo
• Na+ (exterior): 142mEq/1
• Na+ (interior): 14mEq/1
• K+ (exterior): 4mEq/1
• K+ (interior): 140mEq/1

10. Potenciales de acción:
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 desde el
potencial negativo en
reposo normal hasta un
potencial positivo.
Termina: con un cambio
casi igual de rápido de
nuevo hacia el potencial
negativo.

11. Reposo: antes del comienzo
del potencial de acción.
Membrana polarizada
(potencial de membrana
negativo -90mV).
Despolarización:
membrana muy permeable
a los iones de Na. Estado
polarizado normal se
neutraliza por la entrada de
Na, potencial aumenta
positivo (despolarización)
Repolarización: canales de
Na comienzan a cerrarse y
canales de K se abren más
de lo normal. Iones de K al
interior y eso restablece
potencial de membrana
negativo (normal)

12. Canales de sodio y potasio activados por
voltaje

13. Este canal tiene dos compuertas,
una cerca del exterior o compuerta
de activación y otra cerca del
interior o compuerta de
inactivación.
Potencial de membrana normal=
compuerta activación cerrada.
Impidiendo entrada de iones de Na.

14. Activación del
canal: potencial de la
membrana es menos
negativo. Aumentando
de -90mV hacia 0
alcanza el voltaje
necesario para la
activación de la
compuerta (estado
activado). Iones de Na
pueden atravesar el
canal. Aumenta
permeabilidad (500 a
5000).
Inactivación del
canal: mismo
aumento de voltaje la
cierra. Proceso un poco
más lento. El canal
abierto se encuentra
abierto una
diezmilésima de
segundo y después de
esto se cierra. Iones de
Na ya no pueden pasar.
Repolarización. No se
vuelve a abrir sino
hasta que se repolarice
la fibra nerviosa.

15. Estado de reposo:
compuerta del canal
de K está cerrada.
Cuando el potencial
de membrana
aumenta, la
compuerta se abre y
permite el aumento
de difusión de K
hacia fuera a través
del canal.
Se abren al mismo
tiempo que están
comenzando a
cerrarse los canales
de Na por su
inactivación.
Disminye la entrada
de Na a la célula y
aumenta la salida
de K, lo que acelera
la repolarización.

16. Premio Nobel a Hodgkin y Huxley.
La pinza de voltaje mide el flujo iones a través de los
diferentes canales. Se insertan dos electrodos en la fibra
nerviosa. Uno sirve para medir el voltaje potencial de la
membrana y el otro para conducir corriente eléctrica
hacia el interior o el exterior de la fibra nerviosa.
Se ajusta la porción electrónica del aparato de voltaje y
esto inyecta automáticamente electricidad negativa o
positiva.

17. Funciones de otros iones durante
el potencial de acción.
Aniones negativos y los iones de calcio

18. Dentro del axón hay muchos iones de carga negativa que no
pueden atravesar los canales de la membrana.
Estos iones no pueden salir del interior del axón. Cualquier
déficit de los iones postivos en el interior de la membrana
deja un exceso de estos aniones - no difusibles. Y son los
responsables de la carga negativa en el interior de la fibra.

19. El calcio coopera con el Na (o actua en su lugar) para producir
la mayor parte del potencial de acción
La bomba de K bombea iones de Ca desde el interior al exterior
de la membrana celular.
Hay canales de calcio activados por el voltaje. Ligeramente
permeables a los iones de Na, y Ca; y al abrirse deja pasar
dichos iones al interior de la fibra. Son los canales de Ca y Na.
Los canales de Ca se activan lentamente.

20. Cuando hay déficit de los canales de Ca, los
canales de Na se abren por un aumento muy
pequeño del potencial de membrana.
La fibra nerviosa se hace muy excitable y a
veces descarga de manera repetitiva en
lugar de permanecer en reposo.
Los iones de Ca parecen unirse a la
superficie externa de la molécula de la
proteína del canal de Na. Las cargas
positivas del Ca, alteran el estado eléctrico
de la proteína canal (lo que modifica el nivel
del voltaje) y se abre la compuerta de Na.

21. Inicio del potencial de acción
Lo que inicia el potencial de acción.

22. Si algun episodio
produce una elevación
suficiente del
potencial de
membrana desde -
90mV hacia el nivel 0,
este aumento de
voltaje abrirá canales
de sodio.
Esto permitirá que
entren muchos iones
de sodio, lo que
produce una elevación
adicional del
potencial de
membrana y abre aún
más canales activados
por voltaje y permite
que haya más entrada
de iones de sodio.
Este es un proceso de
círculo vicioso de
retroalimentacion
positiva.

23. Ocurre cuando el
número de iones de
Na que entran a la
fibra es mayor que
el número de iones
de K que salen de
la misma.
Se necesita un
aumento súbito del
potencial de
membrana de 15 a
30mV.
Un aumento súbito
para una fibra
nerviosa gande es
desde -90mV hasta
-65mV, y da lugar a
la aparicion
explosiva de un
potencial de
acción. Se dice que
este nivel (-65mV)
es el umbral para la
estimulación.

24. Propagación del potencial de acción.

25. Impulso nervioso o
muscular.
Transmisión del
proceso de
despolarización a lo
largo de una fibra
muscular nerviosa.
Reposo normal
Fibra nerviosa excitada por en medio.

26. Una membrana
excitable no
tiene una
dirección de
propagación
única.
Principio de
todo o nada:
el proceso de
despolarización
viaja por toda
la membrana si
las condiciones
son adecuadas ,
o no viaja en
absoluto si no
lo son.
Factor de
seguridad
para la
propagación:
para que se
produzca la
propagación
continua de un
impulso, el
cociente del
potencial de
acción debe de
se mayor de 1.

27. Restablecimiento de los gradientes iónicos de
sodio y potasio tras completarse los potenciales
de acción: la importancia del metabolismo de la
energía.

28. La propagación de cada potencial de
acción a lo largo de una fibra nerviosa
reduce muy ligeramente las
diferencias de concentración de sodio
y potasio en el interior y exterior.
Los iones de Na y K deben de volver a
su estado original por la bomba
Na±K+. Esta recarga de la fibra es un
proceso metabólico activo que utiliza
energía que procede del del sistema
energético del ATP de la célula.

29. La fibra nerviosa produce un exceso
de calor durante la recarga, que es
una medida del gasto energético
cuando aumenta la frecuencia de los
impulsos nerviosos.

30. En algunos casos la membrana
excitada no se repolariza ni
inmediatamente después de la
despolarización. Al contrario, el
potencial permanece en una
meseta cerca del máximo del
potencial de espiga durante
muchos milisegundos y después
empieza la repolarización.
La meseta prolonga el periodo de
despolarización.

31. Primer factor: la apertura de
los canales rápidos origina la
porción en espiga del potencial
de acción, mientras que la
apertura lenta y prolongada de
los canales lentos de calcio-
sodio principalmente permite
la entrada de iones de Ca en la
fibra.
Segundo factor: canales de K
activos tienen una apertura
más lenta de lo normal, y no se
abren mucho hasta el final de la
meseta.
Retrasa la normalización del
potencial de membrana
Músculo
cardiaco

32. RITMICIDAD DE ALGUNOS TEJIDOS EXCITABLES:
DESCARGA REPETITIVA
• Las descargas repetitivas
autoinducidas aparecen
normalmente en el corazón en
la mayor parte del musculo liso
y en la muchas neuronas. Estas
descargas rítmicas 1) el latido
rítmico del corazón 2)el
peristaltismo rítmico de los
intestinos 3) fenómenos
neuronales como el control
rítmico de la respiración

33. PROCESO DE REEXCITACIÓN NECESARIO PARA LA
RITMICIDAD ESPONTÁNEA
• Para que se produzca ritmicidad espontánea la membrana incluso
en sus estado natural, debe ser lo suficientemente permeable a los
iones de sodio, como para permitir la despolarización automática
de la membrana

34. • El potencial de membrana en reposo del
centro de control rítmico del corazón es de
solo -60 a -70mV este voltaje no es lo
suficiente negativo para mantener cerrados los
canales sodio y calcio por tanto se produce las
siguientes secuencias
• 1)algunos iones de sodio y calcio fluyen hacia
el interior
• 2)esto produce aumento del voltaje de la
membrana en dirección positiva que aumenta
mas la permeabilidad de la membrana
• 3)se `produce flujo de entrada de un aun mas
iones
• 4) aumenta mas la permeabilidad de manera
progresiva hasta que se genera un potencial de
acción al final del potencial del potencial se
repolariza la membrana

35. CARACTERISTICAS ESPECIALES DE LAS
TRANSMISIONES DE SEÑALES EN LOS TRONCOS
NERVIOSOS
• El axón contiene en su centro
el axoplasma que es un
liquido intracelular viscoso,
alrededor del axón hay una
vaina de mielina que con
frecuencia es mucho mas
gruesa que el propio axón

36. CONDUCCION SALTATORIA EN LAS FIBRAS
MIELINIZADAS DE UN NODULO A OTRO
• A pesar de todo los potenciales de
acción se conducen desde un nódulo a
otro esto se denomina conducción
saltatoria
• La corriente eléctrica fluye por el
liquido extracelular circundante que
esta fuera de la vaina de mielina así
como el axoplasma del interior del
axón de un nódulo a otro excitando
nódulos sucesivos uno después de otro