UNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD DE MEDICINAESCUELA DE MEDICINA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISIOLOGICASCATEDRA DE FISIOLOGIA

FISIOLOGIA NEUROMUSCULAR

POTENCIALES BIOELECTRICOS

IONESINTRACELULA

REXTRACELULA

R

Na + 10 mEq/L 142 mEq/L

K + 140 mEq/L 4 mEq/L

Cl - 4 mEq/L 103 mEq/L

HCO 3 - 10 mEq/L 28 mEq/L

Fosfatos 75 mEq/L 4 mEq/L

Mg 2 + 58 mEq/L 1.2 mEq/L

Ca 2 + 0.0001 mEq/L 2.4 mEq/L

COMPOSICION QUIMICA DE LOS LIC Y LEC

MEMBRANA CELULAR

MEMBRANA CELULAR

POTENCIALES BIOELECTRICOS

Potencial de membrana

• Es la diferencia de potencial generada cuando un ión se difunde siguiendo su gradiente de concentración.

• No genera cambios en la concentración del ión.

Potencial de equilibrio

• Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se genera una diferencia de potencial (potencial de difusión).

• La carga que se transporta a un lado de la membrana retarda y luego detiene la mayor difusión del ión.

El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra exactamente a la tendencia de la difusión de un ión a seguir la diferencia de concentración.

¿Cómo se desarrollan los potenciales a través de las membranas?

EXTERIOR INTERIOR

anión anión

K+

K+

10 mM K 100 mM K

+

++

++

+

+

++

+

+

+

+

--

-

-

--

---

-

-

--

Potencial de equilibrio

• Se calcula mediante la Ecuación de NERNST

E = -2.3 RT log 10 (Ci K+)

zF (Ce K+)• 2.3 RT/F = cte.+61.5 mV a 37 oC• Z = carga del ión(+1)

• EK+ = -(61,5)Log10 = -61,5 mV.

En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a

través de la membrana es cero.

Ión

Concentración Intracelular

(mEq/L)

Concentración Extracelular

(mEq/L)Potencial de

equilibrio

Na+ 15 150 +60K+ 150 5.5 -90Cl- 9 125 -70

Potencial de reposo: -70 mV

Potencial de equilibrio

Flujos netos pasivos de los iones

+80+40

0

-120

-80

-40

Hacia adentro

Hacia adentro

Hacia adentro

Hacia afuera

Hacia afuera

Hacia afuera

ENa

ECl

EK

PMR

Potencial de equilibrio

Ecuación de Campo Constante de Goldman:

Vm = RT. Ln PK [ Ke] + PNa[ Nae] + PCl [Cli] F PK [Ki] + PNa [Nae] + PCl [Cle]

Donde:

Vm = voltaje de la membrana P = Permeabilidad [i] = concentración intracelular[e] = concentración extracelular

Potencial de membrana en reposo (de -70 a -90 mV)

• Es la diferencia de potencial entre el exterior y el interior de la célula en reposo.

• Es el potencial promedio debido a la difusión de todos los iones que pueden atravesar la membrana.

• Porqué es negativo??

Potencial de membrana en reposo

• La membrana en reposo es de 20 a 100 veces más permeable al K+ que a los otros iones.

• El K+ se mueve del LIC al LEC y deja un exceso de cargas negativas hacia el lado citoplasmático de la membrana celular.

• La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).

Potencial de membrana en reposo

Potencial de membrana en reposo

Potencial de reposo en la membrana de la célula nerviosa:

Cuando no están transmitiendo señales = -90 mV. Es producido por:

DIFUSIÓN PASIVA DEL K: a través de un canal proteico = - 94 mV

DIFUSIÓN PASIVA DEL Na: a través de canales proteicos pero con menos permeabilidad que el K = + 61 mV

La combinación de ambos genera un POTENCIAL NETO de – 86 mV

BOMBA Na-K: Saca 3 Na+ y mete 2 K = - 90 mV

Canales iónicos

• Son vías celulares con filtros de selectividad y con compuertas que los ponen en estados conformacionales funcionales diferentes:

– REPOSO: cerrado, pero disponible para su apertura por estímulos químicos o eléctricos.

– ACTIVADO: abierto, permite el paso de una corriente iónica.

– INACTIVADO: cerrado, y NO disponible para su abertura

Cambios en el potencial de membrana. DEFINICIONES

• DESPOLARIZACION: el potencial cambia de -90 mV hacia 0 mV (menos polarizado)

• UMBRAL: nivel de potencial donde suficiente despolarización ha ocurrido para generar un potencial de acción.

• REPOLARIZACION: el potencial vuelve de 0 mV hacia -90 mV (se polariza de nuevo)

• HIPERPOLARIZACION: el potencial se vuelve más negativo (se polariza) que el potencial de reposo

Potencial de acción

+50

0

-50

-100

mV

msec0 1 2

despolarización

repolarización

hiperpolarización

umbral

Potencial de acción

Cambios de Na+ y K+ durante el potencial de acción:

Un potencial de acción se refiere a la serie de cambios de

potencial

• DESPOLARIZACION:– Se abren las compuertas m, se activan los canales de Na+, fluye

Na+ hacia el LIC

• REPOLARIZACION: – Se abren las compuertas n, se activan los canales de K+, fluye

K+ hacia el LEC

Na+ K+

Filtros de selectividad

Per. Refrac.Absoluto (*)

Per. Refrac.Relativo

A

B

C

C

A

B

LEC

LIC

mh

n

COMPUERTAS

(*)

PERIODOS REFRACTARIOS

EXCITABILIDAD Y CONDUCTIVIDAD DE LA FIBRA NERVIOSA:

La generación y transmisión de un impulso nervioso involucra dos procesos independientes pero operativamente relacionados que son la excitación y conducción.

La excitación: se refiere a los estados que llevan a la generación de un potencial de acción.

La conducción: se refiere a la propagación del potencial de acción que se aleja del sitio de excitación.

Características del estímulo:

Los estímulos pueden ser eléctricos, térmicos, mecánicos o químicos. Los estímulos eléctricos son usados para estudiar los fenómenos de excitación y propagación.

1.- Debe tener suficiente intensidad y duración. (estímulos subumbral, umbral y supraumbral)

2.- Otra característica del estímulo es su tasa de aumento. (acomodación)

Ley del todo o nada:

Un estímulo que es capaz de excitar una fibra nerviosa (estímulo umbral) produce un impulso que no se diferencia del producido por un estímulo mucho más intenso. El potencial de acción deja de presentarse si el estímulo es de magnitud subumbral; pero aparece con una forma y amplitud constante sin que importe la intensidad del estímulo siempre y cuando sea de intensidad umbral o mayor. El potencial de acción obedece a la ley del todo o nada.

PROPAGACION DEL IMPULSO NERVIOSO

TIPOS DE CONDUCCION NERVIOSA