Bloque 2 - Potencial de membrana Flashcards
T3, T4 y T5
CÉLULAS EXCITABLES
Todas las células presentan un potencial eléctrico. El interior es negativo con respecto al exterior celular.
Las células excitables son las que llevan a cabo
sus f. Celulares aprovechando esa diferencia de potencial.
- Musculares
- Secretoras
- Neuronas
POTENCIAL DE MEMBRANA
Diferencia de voltaje que existe entre ambas caras de la membrana citoplasmática siendo la cara interna negativa frente a la exterior. Cada tipo celular tiene un potencial de membrana concreto entre -30 y -90 Mv. Se debe a:
- La permeabilidad selectiva que presenta la membrana plasmática.
- La acción de la bomba Na+/K+ porque en cada ciclo se pierde una carga positiva y eso hace que el interior sea más negativo.
- La presencia de moléculas con carga negativa no difusibles en el interior celular.
DISTRIBUCIÓN DE IONES A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
La MP mantiene atrapadas moléculas orgánicas con carga negativa (aniones FIJOS) y permite una difusión limitada de iones inorgánicos (iones DIFUSIBLES). La difusión de cationes ocurre a través de canales.
Los iones más importantes son:
- Na+ –> hay más fuera de la célula
- K+ –> hay más dentro de la célula
- C- –> hay más fuera de la células (junto al Na+)
La MP no es igual de impermeable a todos los iones. Es más permeable al K+ que al Na+ y al Cl- debido a unos CANALES FUGA.
FUERZAS DE DISUSIÓN
El movimiento de iones difusibles obedece a un gradiente de concentración y al efecto de la atracción de las cargas. La combinación de ambas fuerzas es el GRADIENTE ELECTROQUÍMICO
POTENCIAL DE EQUILINRIO DE NERNST
Sirve para hallar el potencial de equilibrio de un ión, así como el potencial de membrana.
Si son iguales, no hay flujo de iones.
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO
Es la diferencia de voltaje que existe entre el interior y el exterior de una célula en estado de reposo. Este potencial es crucial para el funcionamiento de las células excitables.
Es un valor totalmente teórico, no es real, pero nos sirve para tener una idea. Puedo calcular con la ecuación de Nerst el potencial de equilibrio para concentraciones iónicas fisiológicas.
El flujo de una cantidad infinitesimal de K+ crea un potencial de membrana de -60 mV. La tendencia de cualquier ión es fluir hasta que se establezca su potencial de equilibrio. En los tejidos, Na+ y K+ no están en equilibrio electroquímico porque son transportados activamente (bombas Na+/K+, cotransportadores…)
POTENCIAL DE EQUILIBRIO
Situación en que la diferencia de concentración entre ambos compartimentos se ve compensada por la diferencia de potencial eléctrico.
- El K+ tiende a salir porque su potencial de equilibrio es más negativo que el de reposo.
- El Na+ está muy alejado del equilibrio
- El potencial de membrana en reposo y el potencial de equilibrio del Cl- es similar: el Cl- está casi en equilibrio electro-químico.
Cuanto mayor sea la diferencia entre el potencial real y el de equilibrio para un ión, mayor será la fuerza neta que tienda a desplazarlo.
ECUACIÓN DE GOLDMAN-HODGKIN-KATZ
A mayor permeabilidad de la MP al ión, mayor conductancia y a mayor conductancia de un ión en particular, mayor capacidad de ese ión para llevar el potencial de membrana hacia su potencial de equilibrio.
La conductancia del K+ en reposo es mayor que la del Na+, y por lo tanto la influencia del K+ en el potencial de membrana es mayor.
CANALES QUE REGULAN EL POTENCIAL DE MEMBRANA
La conductancia (permeabilidad) de la MP
depende de la existencia de canales y de si están abiertos o cerrados. Para aumentar la conductancia se abren los canales cuya apertura está regulada por cambios de voltaje o por unión de un ligando. Cuando los canales se abren, los iones se mueven buscando su POTENCIAL DE EQUILIBRIO, provocando un potencial de acción: un cambio rápido del potencial de membrana que se propaga a lo largo y ancho de la célula.
- CANALES REGULADOS POR LIGANDO: un canal une una molécula y eso induce un cambio conformacional que deja pasar la molécula hasta que se alcance el potencial de equilibrio o se cierre el canal.
- CANALES REGULADOS POR VOLTAJE: su conformación se ve alterada en función del potencial de membrana. Por ejemplo, a -70mV está cerrado pero cambia el voltaje, se vuelve positivo y se abre el canal hasta que se alcance
el potencial de equilibrio o se cierre el canal.
POTENCIAL DE ACCIÓN
Cambio rápido y autorregenerativo en el potencial de membrana en respuesta a
un estímulo, seguido de un retorno al potencial de reposo. El perfil del potencial de acción difiere en función del tipo de canales voltaje-dependientes de cada célula excitable.
TEORÍA DE LOS CIRCUITOS LOCALES - ACTIVIDAD ELÉCTRICA DEL AXON
En función de la distancia desde donde se ha producido el estímulo a donde medimos el potencial de membrana el mismo varía de una forma u otra. Conforme aumenta la distancia el potencial de membrana disminuye (variación del potencial de forma limitada).
La aplicación de un estímulo eléctrico artificial provoca la apertura de canales de Na+ voltaje-
dependientes y la inversión del potencial de membrana: DESPOLARIZACIÓN. El Na+ entrará y el potencial de membrana se hará más positivo porque el interior es negativo. Estos iones Na+ difunden hacia ambos lados de la membrana y van a inducir la apertura de otros canales de Na+ dependientes de voltaje.
Conforme nos alejamos del punto de estimulación, disminuye el potencial de membrana. Cada vez se abren menos canales
porque hay menor cantidad de sodio difundido y el potencial LOCAL disminuye. Este tipo de transmisión ocurre en dendritas por el soma hasta el axón, en los axones sin mielina.
TRANSPORTE IÓNICO EN EL POTENCIAL DE ACCIÓN
Si aplicamos un estímulo tan fuerte que posibilita la apertura de todos los canales sodio, entra una elevada cantidad de sodio que provoca que se abran los canales de sodio cercanos. De esta manera, no se debilita la señal con la distancia y se genera un potencial de acción. Para que pueda producirse la apertura de todos los canales de Na+ tiene que alcanzarse un umbral de despolarización.
El potencial de acción es autoregenerativo.
Los canales de sodio se abren, se llega al potencial umbral con lo que se produce la despolarización. Los canales de potasio son más lentos que los de sodio, entonces ante la misma estimulación les cuesta más tiempo
abrirse. Cuando se produce la despolarización se abren los canales de potasio, este sale fuera de la célula y se produce la repolarización. Estos canales también son más lentos que los de Na+ para cerrarse, es decir, cuando se alcanza el potencial de membrana de reposo se genera después una zona de hiperpolarización. Las bombas Na+/K+ reestablecen el equilibrio inicial.
ETAPAS DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
- El estímulo induce la apertura de canales Na+. Su difusión al citoplasma despolariza la membrana celular.
- Al alcanzarse el potencial umbral se abren más canales Na+. El aumento en la entrada de Na+ despolariza aún más la membrana.
- Cuando el potencial alcanza su máximo (valores positivos) se cierran los canales Na+.
- La apertura de los canales K+ permite la salida del catión y la repolarización de la membrana.
- Tras un breve periodo de hiperpolarización, la bomba Na+/K+ restablece el potencial de reposo.
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
El potencial de acción se propaga hacia todas las direcciones, pero no retrocede, ya que lo canales de Na+ de la zona que se despolariza primero están inactivados.
Los canales voltaje dependientes tienen varias conformaciones que afectan a la conductancia iónica.
Conformación de los canales de sodio:
* De REPOSO o cerrado activo. El canal Na+ se puede abrir, responde a cambios de voltaje, es susceptible de ser abierto cuando es estimulado.
* ABIERTO o activo, el Na+ puede difundir a través del canal.
* Cerrado INACTIVO (conformación extra). El canal Na+ no se va a abir ante ningún
estímulo eléctrico, independientemente de cómo sea éste, ya que el canal está inactivado.
Conformación de los canales de potasio:
* Abierto
* Cerrado
CARCATERÍSTICAS DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
- El potencial de acción o se produce o no (ley de todo o nada).
- Una vez generado se automantiene y propaga por retroalimentación positiva: la apertura de canales de Na+ provoca la apertura de otros.
- El tiempo que los canales dependientes de voltaje permanecen abiertos es independiente de la intensidad del estímulo.
- Un estímulo supraumbral no aumenta la despolarización celular (la amplitud del pico). Aunque un estímulo sea mucho más grande, el umbral no va a cambiar.
- REOBASE: Intensidad mas baja de estimulación, con un tiempo suficientemente largo va a disparar .
- CRONAXIA: tiempo de estimulación que es el doble de la reobase
