TEMA 6 - Potencial de Membrana PDF

FISIOLOGÍA interior-exterior Tema 6 POTENCIAL DE MEMBRANA  cargo large  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO = againt O. potencial de mb Un cogaext O. Contenido...

FISIOLOGÍA interior-exterior Tema 6 POTENCIAL DE MEMBRANA  cargo large  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO = againt O. potencial de mb Un cogaext O. Contenido = 1. Conceptos previos. Corriente y conductancia 2. Definición de potencial de membrana en reposo 3. Potencial de equilibrio - - Ecuación de Nernst 4. Potencial de membrana en reposo en la neurona - Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz 5. Papel de la bomba Na+-K+ ATPasa 2 Internal use ¿Qué problemas ocasiona el consumo excesivo de ouabaina o digoxina sobre las células excitables? ! inhibidores de la bomba Natikt exitabilidad ! orabaina piendo mas per No hay = potencial demb ? digoxina = amico  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Contenido Canales pasivos/ de Jugas = Mantienen 1. Conceptos previos. Corriente y conductancia 2. Definición de potencial de membrana en reposo 3. Potencial de equilibrio - Ecuación de Nernst 4. Potencial de membrana en reposo en la neurona - Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz Ajamos sobre el mot de + solamente Epolencial --Eunhza difecón neta = 0 5.equilibrio = Papel de la bomba como 1 Na+carges -K+ seATPasa muere electrico, potencial = dechroquimico una elchica lo q abre, abre able propaga , canales Nat y nat entra = despolarisación mb 4 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos mb -determinan permeabilidad ✓ Existencia de canales iónicos (proteínas de Terminan membrana): potencial difusión polencial - , de equilibro vm El flujo de corriente hacia el exterior o el interior celular t se controla por los canales iónicos que están insertados en la membrana celular. a fair ✓ Movimiento iónico: gradiente electroquímico - - J Los iones se mueven a favor de su gradiente de - concentración y de su gradiente eléctrico. 5 gradiente de [] = gadiente químico Cuando dea de fluir equi. Electoquimio Ano equi quimic ! Internal use.  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos ✓ Tipos de canales iónicos: -on + funciones ! Existen dos tipos de canales en las membranas celulares… ▪ Canales pasivos (poros, no activables o de fuga): están predominantemente abiertos, responsables del mantenimiento del potencial de membrana en reposo = mantenimiento excitabilidad 6 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos ✓ Tipos de canales iónicos: Existen dos tipos de canales en las membranas celulares… polencia d acción T saltrar potencial de mb ▪ Canales activables: modulación de apertura/cierre en & respuesta a señales. Dicha regulación se regula por: eshii Cambios en el potencial de membrana Unión a ligandos (neurotransmisores) - aber para Estímulos físicos: tacto, presión, se respondera temperatura… estímulos … Kanalesdep de voltena el 8 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos paros -, predominante abreto ; flujoontinuo activadores abierta compuerta o No ✓ Canales iónicos - - A través de un único canal iónico pueden llegar a pasar hasta 100.000 iones por segundo. La velocidad del movimiento iónico a través de un canal es 1000 veces mayor que la velocidad máxima de transporte asociada con cualquier proteína transportadora. Esto está relacionado con la rapidez de transmisión de las señales eléctricas. canalse abre rapidoy entonas = fej rápido (más a abierto Este flujo iónico proporciona una corriente, que es la que cambia el valor de potencial de mas rápido un único canal. bio depende an membrana en reposo de las células excitables. Se puede medir la corriente que atraviesa ser carga de los taves Hujo!( que pasan ora abista lado y orada en A permeata en un soluto AV de umán no depende = cambio conforma. per => dot] !! 9 V. depende anótica combro conferme Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos q fuerza tiene q tener est mutenticad cuando flup e e calcular para a e estimate. se La amplitud de la corriente que atraviesa un canal único puede obtenerse a partir de la Ley de Ohm, dónde: cuantifica la Comente = V=I*R F VIR = Resistencia ✓ I= corriente que atraviesa un único canal cantidad ✓ V= voltaje a través del canal Tones A paran ✓ R= resistencia del canal abierto posición dembse = invesa de la Conductancia = in en contra de conductancia Voltaje: la energía que se requiere para mover un electrón de un punto a otro. La unidad del voltaje es el voltio. furte través para mover ion a mb. Corriente eléctrica: flujo o cantidad de electrones que circulan por un conductor por unidad de tiempo. La intensidad de corriente se mide en amperios. -depende lamacio, 8 Adepende [] !! Y ponducta a a Ab Emperta. Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos venstancia e y nductanciacon inresamente proporcionales Cuando se habla de canales iónicos, y no de circuitos eléctricos, es más útil hablar de conductancia (). Unidad de conductancia: siemens. Si más anal , =1/R; R=1/  I=*V V E = máscolutos U paran & invelamente proporcional ! Voltaje y intensidad La conductancia nos da una medida de la con directa prop permeabilidad iónica. La CONDUCTANCIA se puede entender como la habilidad que tienen los iones para moverse a través del canal. Es opuesta a la resistencia. 11 facilidad a tiene con para chareformb Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Conceptos previos ✓ Movimiento iónico: gradiente electroquímico ▪ El gradiente electroquímico se utiliza para cuantificar la fuerza que actúa sobre una molécula (ion) para que esta difunda a través de la membrana. electrice magmadiluido químico y ▪ El gradiente electroquímico tiene dos componentes: un componente representa la energía debida al gradientea de concentración (químico) establecido para una sustancia X a través de la gradiente membrana; el segundo favor componente representa la energía asociada con el movimiento de carga en del contra quimico (eléctrico) a través de la membrana. Aquellas sustancias no cargadas, solo se moverán según su gradiente de concentración. ▪ Por convenio una corriente generada por el movimiento de cationes hacia el interior de la célula o por el movimiento de aniones hacia el exterior de la misma se denomina corriente negativa o = potencial mb de entrada o “inward”. El movimiento de cationes fuera de la célula o de aniones dentro de la menos o células se denomina corriente positiva o de salida o “outward” = despoteriza potencial mb más o = superpolarización = Origen del potencial de membrana en reposo 12 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Contenido 1. Conceptos previos. Corriente y conductancia 2. Definición de potencial de membrana en reposo 3. Potencial de equilibrio - Ecuación de Nernst 4. Potencial de membrana en reposo en la neurona - Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz 5. Papel de la bomba Na+-K+ ATPasa 1 Internal use 4  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Definición de potencial de membrana en reposo = de = existente potencial a traves de la mb = > determina q e se excitable dentado delflujoiones quen permeables a lamb La membrana celular separa las diferentes cargas entre el interior y el elect El Equilibrio exterior de la célula. Esta separación de cargas opuestas genera una. en LECY LIC diferencia de voltaje denominada potencial de membrana en reposo. & armetia en la al Inicionales + Existe un DESEQUILIBRIO disposi D hace o de ongas a nivel de mb ! cargar ELÉCTRICO entre LEC y LIC por se va /LECY una DISTRIBUCIÓN DESIGUAL cuando sale , carga o de CARGAS. en mb no la = acompagne y se deja en la mb LIC 16 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Creación de un potencial de membrana y equilibrio electroquímico Y es lobretodo el kt entra parro que /defuge y se quede mb impermeable al lado de la mb entonces Nadie flage generación = potencial!Ide Mb , se hace 17 = 1 equilibrio Internal use  atraves mb TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO = de potencial generada Generada por tones q pan se Definición de potencial de membrana en reposo rochetro El potencial de membrana se puede medir introduciendo electrodos en nuestras células. Su valor en células excitables es de -50mV, -70mV, -90mV… es una => entra 2 punhos valores negatiros = referencia = control en valer o 18 Internal use TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Definición de potencial de membrana en reposo d ese Di no , potencial regulo puedo perder el En la mayoría de las neuronas en reposo, la diferencia de potencial entre los dos lados de la membran es de en torno a 70mV, con el interior de la célula más negativo que el exterior. Es decir, las neuronas tienen un potencial de membrana en reposo (o simplemente potencial de reposo) de en torno a -70mV.  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Definición de potencial de membrana en reposo mascanaleen la cuando estimulo provoca a aperturest apertura apertura l anales > - - e potencial de difasión Todas las señales eléctricas se originan a partir de cambios breves en el potencial de membrana debidos a alteraciones en el flujo de corriente eléctrica que volver al atraviesa la membrana celular. potencial de mb mas Canales rapidae Wat ubren - a alconte potencial - negativo Nat de mb más 4 apturaenabs namal - el q f 21 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Contenido 1. Conceptos previos. Corriente y conductancia 2. Definición de potencial de membrana en reposo 3. Potencial de equilibrio - Ecuación de Nernst 4. Potencial de membrana en reposo en la neurona - Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz 5. Papel de la bomba Na+-K+ ATPasa 2 Internal use 2  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Potencial de equilibrio La selectividad global de una membrana para los distintos iones viene determinada por la permeabilidad relativa de los distintos tipos de canales que contiene. La mayor parte de los tipos celulares elrepor presentan en su membrana canales a pasivos sólo permeables al potasio. ¿Cuál será en este caso el valor de endel kt potencial de membrana en reposo? Li solo perticipa + = hay q calcular potencial afusion + 23 Internal use  TEMA 6: CANALES IÓNICOS Potencial de Nernst furta la demut a tors, fortesenqueopone exactamente a la El potencial de difusión a través de una membrana que para de difusión neta de un ion se define como Potencial de Nernst (potencial de potaso e de equilibrio). o potencial de equilibrio moterte En esta situación de equilibrio, el trabajo osmótico W que se requiere para mover un ion a través de la membrana es el mismo que el trabajo eléctrico W´: W= RT ln ionoext ;. W’= E ionFz ioni ntend = ↑ ↑ tabaje habajofreta inductora del ion osmonto elecinto osmotio pero sentido i = mismo q Como en el potencial de equilibrio W= W’ Eion = RT ln ion]o 24 Fz ion]i Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Ecuación de Nerst A una temperatura de 37º y sustituyendo el logaritmo neperiano por el logaritmo en base 10, la ecuación de Nernst puede expresarse: - R ,T y son Constantes 61,5 "I Valencia decimal log y z = x = y un ionlo = , calcular el 1 polencial de 10 de logro = = eq Ed = -61 S logno 1 = 0 , Calcule el potencial de equilibrio para el K+, asumiendo que K+]o= 20 mM y logio2 = 0.3  K+]i=400 mM. Ext = Blog * Datos de  para el axón gigante de calamar. 0 25 X (1) 61 5mr Ert = = - , Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Contenido 1. Conceptos previos. Corriente y conductancia 2. Definición de potencial de membrana en reposo 3. Potencial de equilibrio - Ecuación de Nernst 4. Potencial de membrana en reposo en la neurona - Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz 5. Papel de la bomba Na+-K+ ATPasa 2 Internal use 6  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Potencial de membrana en reposo de una neurona En la membrana de las neuronas existen canales pasivos permeables a diferentes especies iónicas. ↳ + Nat, - , ✓¿En qué dirección se mueven el Na+ y el K+ a través de la membrana de la neurona? ✓¿Cómo se establece el valor de potencial de membrana en reposo de la neurona? 27 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz 70mV potencial mb reposo utilizando lodos los iones a los cales la mb pasiva permeable de - es manra El potencial de membrana en reposo puede calcularse mediante la ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz, una fórmula matemática que tiene en cuenta, no solo las concentraciones iónicas, sino la permeabilidad relativa de la membrana a los diferentes iones. + mas permeable q Nat C permeabilida [) gradiente químico - : P: y B PK+K+]o + PNa+Na+]o + PCl-Cl -]i Vm = 61,54 mV log valore onstante PK+K+]i + PNa+Na+]i + PCl-Cl -]o 6 1 El ión más permeable → mayor contribución a Em * mayor onductancia, mayor no de canales potencial , mb de En reposo: alta permeabilidad al K+ → Em  E K+ ↑ potencial mb γ=g=1/R; cuanto más permeable sea la membrana a un ion, mayor será su conductancia. 28 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO = fuerza da la ~ la qse an Potencial de membrana en reposo de una neurona de mb de equi polencial polana La corriente I generada por el movimiento iónico a través de la membrana depende de la fuerza electromotriz (Vm–Eion) para ese ion y de la conductancia (g) del canal. La conductancia viene determinada por el número de canales iónicos en la membrana y por la cantidad de tiempo que cada canal está abierto. ↳ para transporte activo S I = (Vm–Eion) x g facilida Mon cuando mayor ( here bara para ! mayor flugo par la mb y necesito menos jurza ! pq Voltap moner 29 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Potencial de membrana en reposo de una neurona Los iones para los que la membrana es permeable «tiran» del potencial de membrana hacia su potencial de equilibrio, para ello, atraviesan la membrana a través de los canales abiertos y generan corrientes iónicas. La hipótesis clásica explica el potencial de membrana con dos corrientes de fuga independientes de voltaje, una de K+ y otra de Na+, y asume un comportamiento luchwat pasivo para el Cl-. Vm= -73 mV en YThere Eion mayor = 30 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Contenido 1. Conceptos previos. Corriente y conductancia 2. Definición de potencial de membrana en reposo 3. Potencial de equilibrio - Ecuación de Nernst 4. Potencial de membrana en reposo en la neurona - Ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz 5. Papel de la bomba Na+-K+ ATPasa 3 Internal use 1  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Papel de la bomba Na+/K+ ATPasa si pierdo gradi e nte , a Vm da de exua de devuelve Baty z ++ mantiene vmy entonces capacidad exutando = Según su gradiente químico, el K+ sale y el Na+ entra repuesta de la Van disminuyendo los gradientes de concentración Para mantener el potencial En el interior de la célula, el de membrana de una célula, sodio (Na+) está menos el movimiento iónico ha de concentrado (12 mEq/L) que en = ser mantenido de manera el exterior (142 mEq/L), mientras constante. La bomba Na+/K+ que ocurre al contrario con el se encarga de mantener los potasio (K+), habiendo menor gradientes iónicos. concentración fuera (4 mEq/L) que dentro (140 mEq/L). 32 Internal use  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Puntos clave de la bomba Na+/K+ ATPasa La bomba Na+/K+ ATPasa adquiere una gran importancia, teniendo en cuenta que evita que la célula introduzca en su interior demasiados iones sodio. Esta mayor cantidad de sodio en el interior celular va condicionado con una mayor entrada de agua y, consecuentemente, un incremento del volumen celular que originaría turgencia y posterior lisis. Esta importancia es todavía mayor si se tienen en cuenta las células nerviosas, en las cuáles, el potencial de acción se caracteriza por el proceso inverso, esto es, la entrada del sodio y la salida del potasio. Están implicadas en la función renal. La reabsorción del sodio, del agua y de otras sustancias dependen directamente de las bombas Na+/K+ ATPasa, las cuales se encuentran en los segmentos tubulares de las nefronas del riñón. 33 Internal use ¿Qué problemas ocasiona el consumo excesivo de ouabaina o digoxina sobre las células excitables? ! inhibidores de la bomba Natikt piendo exitabilidad a lago plazo orabaina i digoxna farmacos 3 antiantmicos per no hay potencial mas demb  TEMA 6: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Bibliografía Berne RM, Levy MN. Fisiología. 6ª ed. Elsevier; 2009. Castro, J. A. L. (2005). Evolución del concepto de potencial de reposo neuronal: Aspectos básicos y clínicos. Revista de neurología, 41(9), 538-549. Ganong WF. Fisiología médica. 23ª ed. McGraw-Hill; 2011. Purves D. Neuroscience. 4ª ed. Sinauer Associates; 2008. Silverthorn DU. Fisiología Humana, un enfoque integrado. 8ª ed. Editorial Médica Panamericana; 2019. Internal use Internal use