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FISIOLOGÍA GRADO DE ONDONTOLOGÍA César G. Muñoz Sánchez-Miguel 31 de enero 2024 TEMA 4: POTENCIALES DE MEMBRANA Y ACCION I A. El cuerpo en su conjunto es eléctricamente neutro Potenciales de membrana B. Todas las células del cuerpo tienen un potencial eléctrico a través de su membrana (diferencia de...

FISIOLOGÍA GRADO DE ONDONTOLOGÍA César G. Muñoz Sánchez-Miguel 31 de enero 2024 TEMA 4: POTENCIALES DE MEMBRANA Y ACCION I A. El cuerpo en su conjunto es eléctricamente neutro Potenciales de membrana B. Todas las células del cuerpo tienen un potencial eléctrico a través de su membrana (diferencia de tensión) conocido como potencial de membrana C. Los potenciales de membrana se desarrollan debido a las diferentes concentraciones de iones entre el interior y el exterior de la célula. POTENCIAL DE ACCIÓN El potencial de acción es un concepto propio de la fisiología y de la excitabilidad. Se define como la variación brusca y rápida del potencial de membrana que tiene lugar en una célula en respuesta un estímulo. POTENCIAL DE MEMBRANA Principios de la electricidad POTENCIAL DE MEMBRANA - La diferencia de potencial viene determinada por la diferencia de carga entre dos puntos 1. Las unidades del potencial eléctrico son en voltios (V) o para el sistema biológico milivoltios (mV) 1 V = 1000mV 2. La tensión se mide siempre entre dos puntos (diferencia de potencial) Corriente - flujo de cargas eléctricas de un punto a otro POTENCIAL DE MEMBRANA 1. Las cargas iguales se repelen las diferentes se atraen 2. Los iones tienden a moverse de las zonas de mayor concentración a las de menor concentración 3. El movimiento de un ion positivo de un lado a otro de una membrana implica que queda una carga negativa detrá POTENCIAL DE MEMBRANA Flujo de corriente Ley de Ohm - I = E / R, R = Resistencia, I = flujo de corriente, E = potencial eléctrico 1. Célula - Solución acuosa + buen conductor (iones y agua) 2. Membrana lipídica Unos pocos grupos cargados no pueden transportar corriente - alta resistencia eléctrica - buen aislante 3. LEC y LIC - ambos tienen baja resistencia eléctrica Potencial de membrana en reposo POTENCIAL DE MEMBRANA 1. Por convención - al LEC (fuera de la célula) se le asigna un voltaje de cero 2. La polaridad de la membrana se expresa en función del signo del exceso de carga en el interior de la célula. Canales Ionicos de membrana Tipos de canales 1). Canales de fuga - Abiertos todo el tiempo - fuga lenta de iones a. Sodio, potasio y cloro b. Membrana 75% más permeable al K+ que al Na c. Representa el 95% del potencial de membrana en reposo 2). Bomba Na+K+ATPasa Canales Ionicos de membrana a. El transporte desigual de iones positivos hace que la CIF sea más negativa de lo que sería sólo por difusión - 2 K+ dentro y 3 Na+ fuera b. Bomba electrogénica c. Representa el 5% del potencial de membrana en reposo Potenciales de membrana: Gradientes iónicos Los gradientes iónicos tienen dos formas 1. Gradiente de concentración química 2. Gradiente de concentración eléctrica (Acumulación de carga y diferencial de carga) Juntos forman lo que se conoce como gradiente electroquímico En todas las células existe una diferencia de potencial a través de la membrana Potencial de membrana en reposo a. El interior es negativo (Na+K+ATPasa) b. Los potenciales de membrana suelen estar comprendidos entre -40 y -90 mv 2. Una célula con un potencial de membrana en reposo se dice que está polarizada 3. Tanto el interior como el exterior de la célula son eléctricamente neutros. Potencial de membrana en reposo B. Factores que determinan el potencial de membrana en reposo Permeabilidad selectiva de la de la membrana plasmática Canales de fuga Bomba Na+K+ATPasa Diferencias en las concentraciones de ione Potenciales de membrana IONS INSIDE OUTSIDE Na+ 14 140 K+ 140 4 Cl- 4 108 Potencial de membrana en reposo Hay muchas sustancias en la célula, pero los iones móviles Na+, K+, Ca++ y Cldesempeñan los papeles más importantes. LEC - Cl- ayuda a equilibrar Na+ LIC - Las proteínas (carga negativa) equilibran el K+. Permeabilidad selectiva de la membrana Potencial de membrana en reposo a. En reposo - Ligeramente permeable al Na+, 75 veces más permeable al K+ y libremente permeable al Cl-. b. El K+ desciende por su gradiente de concentración más fácil y rápidamente que el Na+. c. La salida de un K+ deja una carga negative intracelular. ¿Por qué no hay equilibrio? Potencial de membrana en reposo Bomba Na+K+ATPasa - estabiliza el potencial de membrana en reposo manteniendo gradientes de difusión para Na+ y K+ Gradiente de concentración - Límite a la capacidad de la bomba Na+K+ATPasa c. Cl- Movimiento hacia fuera = movimiento hacia dentro - no contribuye al potencial de membrana Potencial de equilibrio Potencial de equilibrio o potencial electroquímico en el que los movimientos de iones en ambas direcciones a través de la membrana están exactamente equilibrados (movimiento neto = cero) 1. Flujo de iones = 0 implica que no hay movimiento neto de iones 2. El valor del potencial de equilibrio (potencial de Nernst) para cualquier ion depende del gradiente de concentración a través de la membrana para ese ion. Cuanto mayor sea el gradiente de concentración mayor será el potencial de equilibrio Potencial de equilibrio El potencial de equilibrio para un ion puede ser diferente en magnitud y dirección de los de otros iones Dado el gradiente de concentración de iones, se puede calcular el potencial de Nernst para cualquier ion. La ecuación de Nernst se utiliza para determinar el potencial electroquímico de cualquier ion a través de la membrana biológica Ecuación de Nernst Potencial de equilibrio E(x) = RT/ZF log [x]dentro/[x]fuera R = Constante del gas T = Temp. grados Kelvin Z = Carga del ion (valencia) F = Constante de Faraday Potenciales de membrana Potencial de membrana en reposo En realidad, una célula viva contiene un gran número de especies iónicas. La mayoría de ellas pueden entrar y salir de la célula, otras, como las proteínas, no pueden hacerlo sin ayuda. El movimiento neto de todas las corrientes iónicas a través de la membrana determina el potencial de membrana en reposo. La membrana determina el potencial de membrana en reposo. Potenciales de membrana Potencial de membrana en reposo El flujo neto de corriente ( I ) a través de la membrana viene dado por; I(x) = g(x) {Em - E(x)} Donde - g(x) es la conductancia iónica Em es el Potencial de membrana en reposo E(x) es el Potencial de Nernst Potenciales de membrana Potencial de membrana en reposo En reposo el potencial de membrana no cambia, luego la suma de todas las corrientes debe ser igual a cero. Por lo tanto I Na+ + I K+ + I Cl- +... = 0 Potenciales de membrana Potencial de membrana en reposo Ecuación de Goldman Em = [gNa+/(gNa+ + gK+ + gCl- )] E Na+ + [gK+/(gNa+ + gK+ + gCl- )] E K+ + [gCl-/(gNa+ + gK+ + gCl- )] E Cl +... Así, el potencial de membrana en reposo es una suma de todos los potenciales iónicos multiplicada por su porcentaje de la conductancia iónica total