3. potenciales de membrana y potenciales de acción
1. Potenciales de membrana y
potenciales de acción
Dra. Karina Soto Ortiz
Cirujana Oftalmóloga
Córnea y Cirugía Refractiva
Imagenología Corneal
2. Potencial de difusión
• Membrana de una fibra nerviosa
• Mayor concentración de K+ dentro
• Al salir el K + genera
• Electronegatividad en el interior
• Electropositividad en el exterior
• Potencial de difusión
• Diferencia de potencial entre el interior y exterior
suficiente para bloquear la difusión adicional neta
de potasio hacia el exterior (94mV negativos
dentro de la fibra nerviosa)
3. Potencial de difusión
• Concentración elevada de Na+ fuera de la membrana
• La difusión hacia dentro de la membrana
• Electronegatividad en el exterior
• Electropositividad en el interior
• Potencial de difusión – 61mV positivos dentro de la
fibra nerviosa bloquean la difusión de Na+ hacia el
interior.
4. A. El Potasio sale de la célula – electronegatividad en el interior
B. El Sodio entra a la célula - electropositividad en el interior
5. Potencial de difusión
• La membrana es permeable a varios iones, entonces el
potencial de difusión depende de:
1. Polaridad de la carga eléctrica de cada ion
2. Permeabilidad de la membrana a cada ion
3. Concentraciones de los iones en el interior y en el
exterior.
• Los iones más importantes son Sodio, Potasio y
Cloruro; el gradiente de concentración de cada uno
determina el voltaje del potencial de membrana.
6. Potencial de difusión
• La permeabilidad de los canales de sodio y potasio
experimenta cambios rápidos durante la transmisión de
un impulso nervioso.
• La permeabilidad de los canales de cloruro no se
modifica mucho.
7. Potencial de membrana en reposo
de los nervios
• Cuando una fibra nerviosa NO transmite señales
nerviosas tiene una potencial de -90mV en el interior.
8. Distribución de los iones en el líquido extracelular que rodea una
fibra nerviosa y en el líquido del interior de la fibra.
Observe la alineación de las cargas negativas en la superficie
interna de la membrana y las cargas positivas en la superficie
externa.
9. Potencial de membrana en reposo
• Bomba Na+-K+
• Bombea Na hacia el exterior y K al interior
• Se bombean más cargas positivas hacia el exterior,
generando un potencial negativo en el interior.
• Genera gradientes de concentración para Na y K.
Interior Exterior
Na 14 mEq/l 142 mEq/l
K 140 mE1/l 4 mEq/l
10. Potencial de membrana en reposo
• Además de la bomba Na-K, existen
• Canales de Fuga K-Na
• 100 veces más permeables al K
• Esta diferencia también determina el nivel de
potencial de membrana en reposo.
12. Origen del potencial de membrana en reposo
• Potencial de difusión de potasio
• Difusión de sodio
• Contribución de la Bomba Na-K
• Difusión Sodio y Potasio -86mv
• Bomba Na-K -4mV
14. Potencial de acción nervioso
• Las señales nerviosas se transmiten mediante potenciales
de acción.
• Potencial de acción
• Cambio rápido del potencial de membrana, que se
extienden a lo largo de la membrana de la fibra
nerviosa.
15. Potencial de acción nervioso
• Comienza con un cambio súbito del potencial de
membrana
1. De negativo (reposo) a positivo
• Entran cargas positivas
2. De positivo a negativo
• Salen cargas positivas
3. Se desplaza a lo largo de la fibra nerviosa.
17. Fases del potencial de acción
• Fase de reposo
• Membrana polarizada -90mV
• Fase de despolarización
• Aumenta súbitamente la permeabilidad al Na hacia el
interior del axón, las cargas positivas elevan el
potencial a cero o más allá (sobreexcitación)
• Fase de repolarización
• Se cierran los canales de Sodio, se abren los de
Potasio más de lo normal, salen cargas positivas.
18. Canal de Na activado por voltaje
• Compuerta de activación (externa)
• Compuerta de inactivacion (interna)
• Tres fases
• Reposo
• Activación
• Inactivación
19. Canal de Na activado por voltaje
• Fase de reposo
• -90mV
• Compuerta de activación cerrada
• Activación
• -70 a -50mV
• Compuerta de activación abierta
• Aumenta la permeabilidad del sodio 500-5000
veces (Entra sodio)
20. Canal de Na activado por voltaje
• Inactivación
• El mismo voltaje que abre la compuerta, la cierra,
pero el cambio conformacional toma más tiempo.
• La compuerta de inactivación no se abre hasta que
el potencial de membrana llega a -90mV.
21. Canal de K activado por voltaje
• Reposo
• Potencial -90mV
• Compuerta cerrada
• Activación
• Potencial hacia Cero
• Compuerta abierta
• Sale Potasio, al tiempo en que se cierran los canales
de Sodio.
24. Otros iones en el potencial de acción
• Aniones no difusibles
• Proteínas, compuestos de fosfato orgánicos,
compuestos de sulfato, etc.
• Estos iones permanecen en el interior del axón
• Son responsables de la carga negativa, cuando hay un
déficit neto de iones potasio (+) y otros iones positivos.
25. Otros iones en el potencial de acción
• El calcio coopera con el Sodio para producir el potencial
de acción.
• La bomba de Calcio
• Saca Calcio de la célula
• Mete Calcio al retículo endoplásmico
• Crea un gradiente de 10 000 veces.
26. Bomba de Calcio
• Canales de Ca++ - Na+, activados por voltaje
• Canales lentos
• Al abrirse entra Sodio y Calcio a la fibra nerviosa.
• En el músculo cardíaco y músculo liso hay
abundantes canales de calcio.
27. Relación Ca++ - Na+
• Concentración de Calcio en el líquido extracelular
• Cuando hay déficit
• Los canales de sodio se abren con un aumento
muy pequeño de potencial de membrana
• La fibra nerviosa se vuelve muy excitable, y a
veces descarga de manera repetitiva sin razón.
• Aparentemente el Calcio se pega a la proteína
del canal de Sodio alterando su voltaje hacia
positivo.
28. Inicio del potencial de acción
• UMBRAL de estimulación
• La entrada de Na supera la salida de K, generando un
aumento súbito de potencial de membrana a -65mV.
• El aumento de voltaje abre muchos canales de Na
(retroalimentación positiva)
• Entra Na y aumenta más el voltaje
• Se abren más canales de Na
• Entra más Na, se abren todos los canales Na
• Se cierran los canales de Na y se abren
los canales de K
29. Propagación del potencial de acción
• Un potencial de acción que se desencadena en
cualquier punto de una membrana excitable, excita
porciones adyacentes de la membrana.
• Las cargas eléctricas positivas son desplazadas a lo
largo de la fibra nerviosa mielinizada y abren más
canales de Na en nuevas zonas.
31. Propagación del potencial de acción
• Dirección de la propagación
• El potencial viaja en todas direcciones alejándose del
estímulo
• “Todo o nada”
• Las condiciones deben ser adecuadas (voltaje) para la
propagación del potencial o no se propagará.
32. Equilibrio Na y K
• Después de varios impulsos nerviosos, pueden
desequilibrarse las cantidades de Na y K dentro de la
fibra nerviosa
• La bomba Na-K-ATPasa restablece el equilibrio
(potencial de reposo)
33. Meseta en algunos potenciales de acción
• La membrana no se repolariza inmediatamente
• Músculo cardíaco – contracción del músculo por 0.2 – 0.3
segundos, luego repolarización de la membrana.
• El músculo cardíaco tiene también canales lentos
(Sodio – calcio)
• Los canales de potasio se abren más lentamente
35. Descarga repetitiva
• Las descargas repetitivas autoinducidas aparecen en
• Corazón
• Músculo liso
• Neuronas
• Generando
• Latido rítmico del corazón
• Peristaltismo rítmico del intestino
• Control rítmico de la respiración.
36. Ritmicidad espontánea
• Debe haber permeabilidad suficiente al Na (o Na – Ca)
para permitir la despolarización automática.
• En el corazón, el potencial de membrana en reposo es
de -60 a -70mV
• El voltaje no es suficiente para cerrar todos los canales
de Sodio y Calcio.
37. Ritmicidad espontánea
• Potencial en reposo -60 a -70mv
• Entra Na y Ca a la fibra
• Aumenta más el voltaje
• Entra más Na y Ca
• Aumenta más el voltaje
• Se genera un potencial de acción
• Se repolariza la membrana
• Vuelve a despolarizarse, no entra
en reposo.
38. Ritmicidad espontánea
• En el corazón hay un retraso entre repolarización y
despolarización (inicio del siguiente potencial de acción)
• Al final del potencial de acción la fibra se hace mucho
más permeable al potasio
• Al salir más potasio, queda más negativo dentro.
• Este estado se llama hiperpolarización
• Da tiempo entre un potencial y otro.
41. Fibra mielinizada
• Axón
• Dentro tiene el Axoplasma
• Por fuera Vaina de Mielina, depositada por las células
de Schwann
• La mielina es un aislante eléctrico
• Cada 1-3 mm hay un nódulo de Ranvier
• Zona no aislada, por donde fluye el impulso
nervioso.
42. La membrana de una célula de Schwann “se enrolla” alrededor
del axón para formar la vaina de mielina.
43. Recubrimiento parcial de la membrana y citoplasma de una
célula de Schwann alrededor de múltiples fibras nerviosas
no mielinizadas.
44. Conducción “saltatoria”
• Los iones casi no fluyen a través de las vainas de
mielina, pero si a través de los nódulos de Ranvier.
• Los potenciales de acción se producen sólo en los
nódulos de Ranvier.
• La corriente eléctrica fluye
• Por el líquido extracelular
• Por el axoplasma del axón
• Excitando el siguiente nódulo de Ranvier.
46. Conducción saltatoria
• Aumenta la velocidad de transmisión nerviosa en las
fibras mielinizadas de 5 a 50 veces. (0.25m/s a 100m/s)
• Conserva la energía para el axón porque sólo se
despolarizan los nódulos
• Se utiliza menos energía para restablecer las
diferencias de concentración Na-K
47. Excitación
• Cualquier factor que haga que el Na empiece a difundir
hacia el interior de la membrana
• Trastorno mecánico sobre la membrana
• Efecto químico
• Paso de electricidad
48. Período refractario
• No se puede producir un nuevo potencial de acción
mientras la membrana siga despolarizada, incluso con
un estímulo intenso.
• Poco después del inicio del potencial de acción los
canales de sodio y potasio se inactivan
• Sólo al volver al potencial de reposo se podrán abrir
las compuertas
49. Inhibición de la excitabilidad
• Factores estabilizadores de membrana
• Concentración elevada de calcio extracelular
• Disminuye la permeabilidad de membrana a Na
• Anestésicos locales
• Procaína, Tetracaína
• Actúan directamente en las compuertas
50. La mayoría de los hombres no carecen de
fuerza, sino de constancia.
Victor Hugo
