Clase 3

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Potencial de Acción 
Dr: Eduardo Quiñonez 
Cátedra de Fisiología I
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Física básica de los potenciales de membrana
Potenciales de membrana provocados por difusión
“Potenciales de difusión” producido por una diferencia de concentración iónica a los dos lados de la
membrana
 Concentración de K+ es grande dentro de la membrana de la
fibra, pero muy baja fuera de la misma
 Membrana permeable solo a iones K+
 Debido al gran gradiente de concentración desde el interior al exterior hay 
una intensa tendencia a que los iones difundan hacia afuera
 Generando electropositividad fuera de la membrana y 
electronegatividad dentro
 1 ms la diferencia de potencial entre el interior y el exterior (Potencial de 
difusión) es suficientemente grande como para bloquear la difusión neta 
de K hacia afuera.
 Fibra nerviosa normal la diferencia de potencia necesaria es de aprox. 94
mV, con negatividad en el interior de la membranade la fibra. 2
Potenciales de membrana provocados por difusión
“Potenciales de difusión” producido por una diferencia de concentración iónica a los dos lados de la
membrana
• Concentración elevada de iones Na+ fuera de la membrana y 
concentración baja de Na+ dentro
• Permeable a iones Na+
• Difusión de Na+ hacia el interior crea un potencial de 
membrana de polaridad opuesta
• Potencial de membrana suficiente alto para bloquear la 
difusión neta de Na+ hacia el interior
• Potencial es de aproximadamente 61 mV positivos en 
el interior de la fibra
Una diferencia de concentración de iones a través de una
membrana puede crear un potencial de membrana
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Relación del potencial de difusión con la diferencia de concentración: 
potencial de Nernst
El nivel del potencial de difusión a través de una 
membrana que se opone exactamente a la difusión neta 
de un ion particular a través de la membrana
Potencial de
Nernst
Cociente de las concentraciones 
de ese ion específico en los dos 
lados de la membrana
Ecuación de Nernst
Cociente
Mayor tendencia del ion a difundir
Potencial de Nernst necesario para impedirlo
M
a
y
o
r
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Calculo del potencial de difusión cuando la membrana es permeable a varios
iones diferentes
Potencial de difusión que se genera depende de tres factores:
1. La polaridad de la carga eléctrica de cada uno de los iones
2. La permeabilidad de la membrana (P)
3. Las concentraciones (C) de los iones al interior (i) y en el exterior(o) de la membrana
Ecuación de Goldman o Ecuación de Goldman-Hodking-Katz
Da el potencial de membrana cuando participan dos iones positivos univalente, sodio (Na+),
potasio (K+) y un ion negativo univalente, cloruro (Cl-)
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1. Iones (Na+), (K+) (Cl-). Más importantes en la generación de potenciales de
membrana de fibras nerviosas y musculares
2. El grado de importancia de cada uno de los iones en la determinación del voltaje es
proporcional a la permeabilidad de la membrana para ese ion particular
3. Un gradiente positivo de concentración iónica desde el interior de la membrana hacia el
exterior produce electronegatividad en el interior de la membrana. (Se produce lo contrario
cuando el gradiente es negativo )
4. La permeabilidad de los canales de sodio y de potasio experimenta cambios rápidos durante la
transmisión de un impulso nervioso , mientras que el canal de cloro no presenta muchos
cambios durante el impulso
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Medición del potencial de membrana
1. pipeta llena de solución de 
electrolitos.
2. Se inserta en la membrana
celular hasta el interior de la
fibra.
3. Se coloca otro 
electrodo(electrodo indiferente), 
en el liquido extracelular.
4. Se mide la diferencia de 
potencial entre el interior y 
exterior de la fibra utilizando un
voltímetro
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Electrodo fuera de la membrana 
del nervio (liquido extracelular)
Electrodo en zona de cambio de
voltaje
La capa del dipolo se genera 
cuando se transportan hacia 
afuera suficientes iones 
positivos dejando un potencial 
negativo en el interior
El desplazamiento rápido de los 
iones desde el interior hacia el 
exterior y viceversa origina las 
señales nerviosas
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Bomba de sodio-potasio
Transporta iones 
de Na hacia el 
exterior y iones de 
K hacia el interior.
Es una Bomba 
electrogena por que 
bombea mas cargas
positivas hacia el 
exterior.
Genera potencial 
negativo en el interior de 
la membrana.
Genera grandes 
gradientes de 
concentración.
Se escapan iones
de K incluso en 
una célula en 
reposo, también
se pierden 
algunos iones de
Na
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Origen del potencial de membrana en
A. Producido totalmente solo 
por la difusión del K.
B. Producido por la difusión 
de los iones de Na y K.
C. Producido por la difusión 
de Na y K mas el bombeo 
de estos 2 iones por la 
bomba de Na-K
REPOSO NORMAL
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Potencial de acción 
nervioso
Comienza con un cambio
súbito desde el potencial de
membrana negativo en reposo
normal hasta un potencial
positivo y después termina con
un cambio casi igual de rápido
de nuevo hacia el potencial
negativo.
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Potencial de acción
Es la transmisión de impulso a través de célula excitable
cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares
de ciertos iones.
Utilidad:
-Envió de mensajes entre células nerviosas.
-Envió de mensaje a músculos o glándulas.
Este potencial consta de 3 fases:
- Fase de reposo 
- Fase de despolarización 
- Fase de repolarización 
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Fases del potencial
de acción.
• Fase de reposo. La membrana esta polarizada
debido al potencial de membrana negativo de -90
mV.
• Fase de despolarización. La membrana es
permeable a los iones de sodio. El estado polarizado se
neutraliza inmediatamente, y el potencial aumenta
rápidamente en dirección positiva.
• Fase de repolarización. Los canales Na+
comienzan a cerrarse y los canales de K+ se abren más
de lo normal. De esta manera, la rápida difusión de K+
hacia el exterior restablece el potencial de membrana
en reposo negativo.
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Canal de sodio activado por voltaje: activación e inactivación del canal.
• El canal de Na+ activado por voltaje es necesario tanto para la
despolarización como para la repolarización.
• Tiene dos compuertas.
- Una cerca del exterior del canal, compuerta de activación.
- Cerca del interior del canal, compuerta de inactivación.
• En estado en reposo normal de la membrana (-90 mV), la compuerta de
activación permanece cerrada impidiendo el la entrada de Na+ hacia el
interior de la fibra.
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• Inactivación del canal de
Na+.
o El mismo aumento de voltaje que
abre la compuerta de activación
también cierra la compuerta de
inactivación
o El proceso es más lento que el
cambio conformacional que abre
la compuerta de activación.
o El canal de inactivación no se 
abre hasta que el potencial de 
membrana se normaliza o casi a 
valores de reposo.
• Activación del canal de Na+.
o Se produce cuando el potencial de 
membrana se hace menos negativo que 
durante el estado en reposo (desde -
90mV hacia cero).
o Durante este estado el Na+ puede 
atravesar el canal, aumentando la 
permeabilidad de la membrana al Na+ 
hasta 500 a 5.000 veces.
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Canal de potasio activado por el voltaje y su activación.
• Se activan cuando el 
potencial de membrana 
aumenta de -90mV 
hacia cero, aumentando 
la difusión de K+ hacia 
el exterior.
• Los canales de K+ se 
abren al mismo tiempo 
que los canales de Na+ 
se cierran.
• Esta combinación 
acelera el proceso de 
repolarización.
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IMPORTANCIA DE CANALES DE NA+ Y K+
Canal de K+ Canal de Sodio
En la despolarización y repolarización intervienen:
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LOS IONES CON CARGA NEGATIVA (ANIONES) NO
DIFUSIBLES
EN EL INTERIOR DEL AXON NERVIOSO.
Son los responsables de la carga negativa en el interior de la 
fibra .
Incluyen los aniones de las moleculas proteicas y de muchos 
compuestos de fosfato organico, compuesto de sulfato y
similares.
Funciones de otros iones durante el potencial de
acción.
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El calcio coopera con el sodio (o actúa en su lugar) en algunascélulas para
producir la mayor parte del potencial de acción.
Al igual que la bomba de sodio, la bomba de potasio bombea iones
calcio desde el interior hasta el exterior de la membrana celular, creando
un gradiente de ion calcio aproximadamente 10.000 veces.
Hay canales de calcio activados por voltaje; cuando se abren, fluyen hacia
el interior de las fibras tanto iones calcio como iones sodio (estos canales
también se denominan Ca- Na.)
Los canales de calcio se activan lentamente y precisan hasta 10 o 20
veces mas tiempo para su activación que los canales de sodio (canales
lentos).
IONES CALCIO.
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Cuando hay déficit de los iones calcio, los canales de sodio se
activan (abren) por un aumento muy pequeño del potencial de
membrana desde su nivel normal, muy negativo.
Por lo tanto, la fibra nerviosa se hace muy excitable, y a veces
descarga de manera repetitiva sin provocación en lugar de
permanecer en su estado de reposo.
Es necesario que la concentración de ion calcio disminuya solo un
50% por debajo de su concentración normal para que se
produzca la descarga espontanea en algunos nervios periféricos,
produciendo con frecuencia tetania muscular.
AUMENTO DE LA PERMEABILIDAD DE LOS CANALES DE SODIO CUANDO HAY DEFICIT DE 
IONES CALCIO.
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Inicio del potencial de acción: Ciclo de retroalimentación positiva
Umbral para el inicio del potencial de acción
-90 MV
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Características especiales de la transmisión de señales en los 
Troncos Nervioso
FIBRA NERVIOSA MIELINIZADA
Nódulos de ranvier:
Considerado el sitio donde se realiza 
El potencial de acción Nervioso
Proceso saltatorio:
1.- aumenta en la fibra la velocidad
de transmisión nerviosa.
2.- solo se despolarizan los nódulos 
permitiendo una perdida de iones tal 
vez 100 veces menor.
Velocidad de conducción Nerviosa:
0,25 m/s
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INHIBICIÓN DE LA EXCITABILIDAD: ESTABILIZADORES 
Y ANESTESICOS LOCALES
Los factores denominados factores 
estabilizadores de la membrana, pueden 
reducir la excitabilidad.
Anestésicos locales: la mayor parte de estos compuestos
actúan directamente sobre las compuertas de activación de
los canales de sodio, haciendo que sea mucho mas difícil
abrir estas compuertas.
Ejemplo: la procaina y tetracaina
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GRACIAS
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