fisio classe 4

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FISIOLOGÍA HUMANA I
POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCIÓN
FÍSICA BÁSICA DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA
❑POTENCIALES DE MEMBRANA PROVOCADOS POR DIFUSIÓN
▪ Potenciales de membrana provocados por difusión
➢ «Potencial 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.
✓ En un plazo de aproximadamente 1 ms la diferencia de potencial entre el 
interior y el exterior, denominada potencial de difusión, se hace lo 
suficientemente grande como para bloquear la difusión adicional neta de 
potasio hacia el exterior, a pesar del elevado gradiente de concentración 
iónica de potasio.
✓ Fibra nerviosa normal la diferencia de potencia necesaria es de 
aproximadamente 94 mV, con negatividad en el interior de la membrana de 
la fibra.
FÍSICA BÁSICA DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA
❑POTENCIALES DE MEMBRANA PROVOCADOS POR DIFUSIÓN
▪ Potenciales de membrana provocados por difusión
➢ «Potencial 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
FÍSICA BÁSICA DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA
FÍSICA BÁSICA DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA
❑POTENCIALES DE MEMBRANA PROVOCADOS POR DIFUSIÓN
▪ Potenciales de membrana provocados por difusión
➢ 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
Ecuaciónde Nernst
Cociente
Mayor tendencia del ion a difundir
Potencial de Nernst necesario para impedirlo
M
a
y
o
r
FÍSICA BÁSICA DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA
❑POTENCIALES DE MEMBRANA PROVOCADOS POR DIFUSIÓN
▪ Potenciales de membrana provocados por difusión
➢ Cálculo 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 calculado en el 
interior de la membrana cuando participan dos 
iones positivos univalentes, sodio (Na+) y potasio 
(K+), y un ion negativo univalente, cloruro (Cl–).
FÍSICA BÁSICA DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA
❑POTENCIALES DE MEMBRANA PROVOCADOS POR DIFUSIÓN
▪ Potenciales de membrana provocados por difusión
➢ Cálculo del potencial de difusión cuando la membrana es permeable a varios iones diferentes
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 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
MEDICIÓN DEL POTENCIAL DE MEMBRANA
▪ El método para medir el potencial de membrana es simple en teoría, aunque con frecuencia es 
difícil en la práctica debido al pequeño tamaño de la mayor parte de las fibras.
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
MEDICIÓN DEL POTENCIAL DE MEMBRANA
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO DE LOS NERVIOS
❑TRANSPORTE ACTIVO DE LOS IONES SODIO Y POTASIO A TRAVÉS DE LA MEMBRANA: LA 
BOMBA 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.
Se escapan iones 
de K incluso en 
una célula en 
reposo, también
se pierden algunos
iones de Na+
Genera potencial negativo en el
interior de la membrana.
Genera grandes gradientes de 
concentración
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO DE LOS NERVIOS
❑ORIGEN DEL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO NORMAL.
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
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.
▪ 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.
POTENCIAL DE ACCIÓN NERVIOSO
❑Este potencial consta de 3 fases:
▪ 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.
POTENCIAL DE ACCIÓN NERVIOSO
❑CANALES DE SODIO ACTIVADOS POR EL VOLTAJE
▪ El canal de Na+ activado por voltaje es necesario despolarización como para la repolarización.
▪ Tiene dos compuertas:
1. Una cerca del exterior del canal, compuerta de activación.
2. 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.
POTENCIAL DE ACCIÓN NERVIOSO
❑CANALES DE SODIO ACTIVADOS POR EL VOLTAJE
▪ Canal de sodio activado por voltaje: activación e inactivación 
del canal
▪ Activación del canal de sodio
✓ El mismo aumento de voltaje que abre la compuerta de activación 
también cierra la compuerta de inactivación
✓ El proceso es más lento que el cambio conformacional que abre la 
compuerta de activación.
✓ El canal de inactivación no se abre hasta que el potencial de 
membrana se normaliza o casi a valores de reposo.
▪ Inactivación del canal de sodio
✓ Se produce cuando el potencial de membrana se hace menos 
negativo que durante el estado en reposo (desde - 90mV hacia cero).
✓ Durante este estado el Na+ puede atravesar el canal, aumentando la 
permeabilidad de la membrana al Na+ hasta500 a 5000 veces.
POTENCIAL DE ACCIÓN NERVIOSO
❑CANAL DE POTASIO ACTIVADO POR EL VOLTAJE
▪ 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.
POTENCIAL DE ACCIÓN NERVIOSO
❑IMPORTANCIA DE CANALES DE SODIO Y POTASIO
Canal de K+
Canal de Sodio
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FUNCIONES DE OTROS IONES DURANTE EL POTENCIAL DE ACCIÓN
▪ Iones con carga negativa (aniones) no difusibles en el interior del axón nervioso.
✓ Los iones con carga negativa (aniones) no difusibles en el interior del axón nervioso son los responsables de 
la carga negativa en el interior de la fibra .
✓ Incluyen los aniones de las moléculas proteicas y de muchos compuestos de fosfato orgánico, compuesto 
de sulfato y similares.
▪ Iones calcio
✓ El calcio coopera con el sodio (o actúa en su lugar) en algunas células 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)
FUNCIONES DE OTROS IONES DURANTE EL POTENCIAL DE ACCIÓN
▪ Aumento de la permeabilidad de los canales de sodio cuando hay déficit de iones calcio
✓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.
❑FIBRAS NERVIOSAS MIELINIZADAS Y NO MIELINIZADAS
▪ Conducción «saltatoria» en las fibras mielinizadas de un nódulo a otro.
▪ Velocidad de conducción en las fibras nerviosas.
✓ La velocidad de conducción del potencial de acción en las fibras nerviosas varía desde tan sólo 0,25 m/s en 
las fibras no mielinizadas pequeñas hasta 100 m/s (la longitud de un campo de fútbol en un segundo) en 
las fibras mielinizadas grandes.
CARACTERISTICAS ESPECIALES DE LA TRANSMISIÓN DE SEÑALES EN LOS 
TRONCOS NERVIOSOS
EXCITACIÓN: EL PROCESO DE GENERACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
❑INHIBICIÓN DE LA EXCITABILIDAD: «ESTABILIZADORES» Y ANESTÉSICOS LOCALES
▪ Los factores denominados factores estabilizadores de la membrana, pueden reducir la excitabilidad. 
Ejemplo: una concentración elevada de calcio en el líquido extracelular reduce la permeabilidad de la 
membrana a los iones sodio y reduce simultáneamente la excitabilidad. Por tanto, se dice que el ion 
calcio es un «estabilizador».
▪ 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 procaína y 
tetracaína