UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE FILOSOFÍA, LETRAS Y CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN

CARRERA DE PSICOLOGÍA EDUCATIVA

PSICOFISIOLOGÍA

Nombre: Vanesa Paca Curso: Tercero “A” Fecha: 23/09/2013

TEMA: ECUACIÓN DE NERST

Potencial de Nernst. Potencial de reposo de una membrana.

La ecuación de Nernst solamente puede predecir el potencial de membrana, cuando existe un solo canal de membrana abierto, en una membrana. Esto puede lograrse artificialmente, fabricando liposomas.

Cuando un canal de membrana se abre, el potencial de esa membrana se mueve hacia el valor del potencial de Nernst para dicho ion. Esto significa que uno podría calcular el potencial de membrana, sabiendo cuántos canales de membrana están abiertos, y conociendo los potenciales de Nernst para dichos iones. Eso además, considerando que no hay ninguna bomba electrogénica funcionando.

El potencial de membrana es un promedio” pesado” con sus respectivas permeabilidades, para los potenciales de Nernst de todos los iones que tienen sus canales abiertos en ese instante. Cuantos más canales para un mismo ion están abiertos, más se acerca el valor del potencial de membrana, al potencial de Nernst para dicho ion.

Supongamos que la membrana de una célula tiene 10 veces más canales de potasio que de sodio. El potencial para sodio es + 5 mV y para potasio – 60 mV. ¿Qué concentraciones ionicas representan estos valores?.

Para Na:

ΔG= R T lnC + z F ΔΨ0= RT ln C + z F ΔΨ

0= 2,47 KJ/mol ln C + 0,48 KJ/mol

Gradiente de concentración para el sodio = 0,8, mayor concentración afuera.

Para K: 9,19, mayor concentración adentro.

El potencial de membrana es de – 50 mV. Más cercano al del potasio.

A diferencia del potencial de Nernst, el potencial de membrana no es un potencial de equilibrio, sino de estado estacionario.

Tanto el sodio como el potasio se estarán moviendo en sentidos contarios en igual proporción, pero sin que exista un movimiento de carga neto. Pero para que esto

suceda, se requiere que actúen bombas que mantengan la diferencia de concentración.

De lo contrario los gradientes de iones se disiparían en el tiempo. Esta es la situación para el potencial de membrana de casi todas las células.

¿Qué es el potencial de reposo?

Todas las células tienen un potencial de reposo. Esto significa que bajo condiciones de reposo, o sea sin estímulos, se puede medir una diferencia de potencial a través de la membrana. Este potencial es la resultante de un exceso de aniones en el interior respecto del exterior, lo que hace que en condiciones de reposo, el interior de la membrana sea negativo respecto del exterior.

Condiciones del entorno que deben cumplirse para que se establezca esta situación de estado estacionario, que es el Potencial de Reposo.

a) Electroneutralidad Las soluciones intra y extracelulares deben ser eléctricamente neutras. Significa que el número de aniones debe ser igual al de cationes en los fluidos a ambos lados de la membrana. El leve exceso de aniones en el lado interno de la membrana y de cationes en el lado externo, que son los que generan el potencial de membrana de reposo, es casi despreciable respecto de la cantidad total de iones presentes en el medio intra y extracelular. En una célula, con un radio de 25 micrones, con una concentración de solutos totales de 120 mM, y un potencial de membrana en reposo de –85 mV hay aproximadamente 100.001 aniones y 100.000 cationes. Si este no fuera el caso, la electroneutralidad sería violada, y las fuerzas de repulsión que se generarían harían que la solución saliera expulsada de la célula.

b) Por otro lado, la célula debe estar en balance osmótico, para que la célula no se hinche o se encoja, debido a fenómenos osmóticos.

c) No debe haber flujos netos de iones hacia la célula o fuera de ella.

COMO SE GENERA EL POTENCIAL DE MEMBRANA

El potencial de membrana se genera, porque hay unan distribución desigual de iones a través de la misma, y por qué la membrana tiene permeabilidad selectiva para las especies iónicas presentes.

En la mayoría de las células, existe una alta concentración de potasio y de aniones no permeables en el interior celular, mientras que el sodio y el cloruro se presentan en mayor concentración en el exterior. Esto significa que existe un gradiente de concentración para las especies iónicas mayoritarias presentes.

SI LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS FUERAN SIMPLEMENTE UNA MEMBRANA BICAPA FOSFOLIPIDICA, TOTALMENTE IMPERMEABLE A LOS IONES, NO SE GENERARIA UN POTENCIAL DE MEMBRANA, AUNQUE EXISTIERAN GRADIENTES ELECTROQUÍMICOS IMPORTANTES A TRAVES DE ELLA. ECUACIÓN DE NERNST

1- Las membranas celulares son un mosaico fluido de lípidos y proteínas. Las membranas son impermeables a los iones, al ser hidrofóbicas, por lo tanto los iones deben atravesarla por Canales, que son proteínas especializadas de membrana, que pueden tener una alta selectividad o selectividad relativa para los iones, y pueden estar abiertos o cerrados.

CONSIDEREMOS UNA CÉLULA CON UNA MEMBRANA EXCLUSIVAMENTE PERMEABLE AL POTASIO

¿Qué pasará? Dado que la concentración de potasio es mayor adentro que fuera de la célula, el potasio tenderá a salir de la misma, tal como tienden a salir de un saquito de té, los pigmentos y otras sustancias que dan sabor. En la medida que el potasio sale de la célula, genera una separación de cargas. Dado que cargas de signos opuestos se atraen, y las de signo opuesto se repelen, el exceso de cargas positivas del exterior tenderán a distribuirse sobre la cara externa de la membrana, y el exceso de cargas negativas del interior tenderán a ubicarse sobre la cara interna de la membrana. DE esta manera se dice que la membrana se polariza. En otras palabras, se genera un gradiente eléctrico a través de la membrana. El exceso de cargas positivas del exterior, se opondrán a la salida de más potasio de la célula. El punto en el cual la diferencia de potencial se opone y contrarresta exactamente al flujo del potasio, es conocido como POTENCIAL DE EQUILIBRIO PARA EL ION POTASIO. A ese potencial no hay más flujo neto espontáneo del potasio a través de la membrana.

NETGRAFÍA

http://www.agro.unlpam.edu.ar/catedras-pdf/05Potencial-Nernst.pdf