POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCION

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POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCION 
 
Física básica de los potenciales de membrana 
 
Diferencias a través de una membrana permeable selectiva 
Cuando la membrana es permeable a iones potasio: 
• La concentración de potasio es grande dentro de la membrana de una fibra nerviosa→ pero muy baja 
por fuera 
• Tendencia a que iones K difundan hacia afuera→ a medida que lo hacen transportan cargas eléctricas 
positivas hacia el lado externo de la membrana generando ELECTROPOSITIVADAD fuera de la membrana 
y ELECTRONIEGATIVIDAD dentro de la membrana (esto debido a iones negativos que no difunden) 
• En la fibra nerviosa normal: la diferencia de potencial es de aprox 94 mv, con negatividad en el interior de 
la membrana 
Cuando la membrana es permeable a iones sodio 
• Elevada concentración de iones sodio por fuera→ baja concentración de iones sodio dentro 
• La difusión de los iones sodio de carga positiva hacia el interior crea un potencial de membrana con 
negatividad en el exterior y positividad en el interior 
• La diferencia de potencial es de aprox 61 mv positivos en el interior de la fibra 
 
 
 
 
Potencial de membranas en reposos de las neuronas 
El potencial de membrana en reposo de las fibras nerviosas cuando no transmiten señales es de -90 mv 
Transporte activo de los iones sodio y potasio a través de la membrana: la bomba sodio-potasio 
• La bomba transporta 3 iones sodio desde el interio hacia el exterior de la membrana 
ECUACION DE NERST: potencial de equilibrio para cada ion 
ECUACION DE GOLDMAN: potencial de membrana en reposo. 
Cuando todos los iones atraviesan la membrana 
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• La bomba transporta 2 iones potasio desde el exterior hacia el interior 
BOMBA ELECTRÓGENA: bombea mas cargas positivas hacia el exterior que hacia el interior→ deja un 
déficit de iones positivos en el interior→ genera un potencial negativo en el interior de la membrana 
celular 
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO: 
• Es la diferencia del potencial existente entre ambas caras de la membrana de una celula en reposo, siendo 
la hemicapa interna negativa con respecto a la externa. La magnitud oscila entre -9 y -100 
• ¿Quién la genera? La genera la permeabilidad selectiva de la membrana a los distintos iones 
• ¿Quién la mantiene? La mantiene la bomba de sodio potasio 
Origen del potencial de membrana en reposo normal 
Contribución del potencial de difusión del potasio 
• Partimos del supuesto de que el único movimiento de iones a través de la membrana es la difusión de 
iones K 
• Potencial de nerst: -94 mv (cociente de los iones potasio entre el interior y el exterior) 
• Por lo tanto si los iones potasio fueran el único factor que genera el potencial en reposo→ el potencial en 
reposo en el interior de la fibra es igual a -94 mv 
Contribución de la difusión de sodio a través de la membrana nerviosa 
• Potencial de nerst: 61 mv para el sodio 
• -94 mv para el potasio 
¿¿¿Cómo interaccionan entre sí y cuál será el potencial resultante??? 
La membrana es muy permeable al potasio pero ligeramente permeable al sodio→ la difusión de potasio 
contribuye mucho mas al potencial de membrana que la difusión de sodio 
Potencial de goldman: -86 mv (mas próximo al potencial del potasio) 
Contribución de la bomba sodio- potasio 
• Genera -4 mv cuando bombea 3 iones sodio hacia el exterior y 2 iones potasio hacia el interior 
 
 
 
 
 
Potencial de acción de las neuronas 
• Las señales nerviosas se transmiten mediante potenciales de acción 
• Potenciales de acción: son cambios rapidos del potencial de membrana que se extiende a lo largo de la 
membrana de una fibra nerviosa 
• Cada potencial de acción comienza con un cambio desde el potencial de membrana negativo en reposo 
normal hasta un potencial positivo y termina con un potencial negativo 
Fases del potencial de acción: 
1. FASE DE REPOSO: potencial de membrana en reposo 
El potencial de membrana neto cuando actúan todos estos 
mecanismos es de -90 mv: 
➢ -94 mv: potencial de difusión aislado del sodio y potasio 
➢ -4 mv: bomba de sodio- potasio 
 
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2. FASE DE DESPOLARIZACION: ingresa Na→ gran numero de iones Na con carga positiva difunde hacia el 
interior del axón. El potencial aumenta rápidamente en dirección positiva 
3. FASE DE REPOLARIZACION: los canales de sodio comienzan a cerrarse. Se abren los canales de potasio 
para difusión de iones Ka hacia el exterior→ se restablece el potencial de membrana en reposo negativo 
normal 
4. FASE DE HIPERPOLARIZACION: La bomba restaura 
 
Periodos del potencial de activación 
• Periodo refractario absoluto: de ninguna manera se puede producir nuevo potencial de acción. Se debe a 
la apertura de los canales de sodio voltaje dependiente 
• Periodo refractario relativo: se puede producir un nuevo potencial de acción si se aplica un estímulo más 
fuerte que el primero 
Canales de sodio y potasio activados por el voltaje 
Para la despolarización y la repolarización se utiliza el canal de sodio activado por voltaje. En la repolarización 
también se utiliza el canal de potasio activado por voltaje 
Activación e inactivación del canal de sodio activado por el voltaje 
El canal de sodio tiene 2 compuertas: 
1. En el exterior→ compuerta de activación 
2. En el interior→ compuerta de inactivación 
Reposo: cuando el potencial de membrana es de -90 mv. Compuerta de activación cerrada→ impide la entrada 
de iones sodio 
Activación del canal de sodio 
• Cuando el potencial de membrana se hace menos negativo→ se abre la compuerta de activación→ 
ingresan los iones Na 
Inactivación del canal de sodio 
• El mismo aumento de voltaje que abre la compuerta de activación también cierra la compuerta de 
inactivación unos segundos mas tarde→ los iones sodio ya no pueden pasar hacia el interior de la 
membrana. 
El potencial de membrana comienza a recuperarse de nuevo hacia el estado de membrana en reposo→ 
proceso de REPOLARIZACION 
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Los canales se van a volver a abrir cuando la membrana alcanza un potencial de reposo 
 
Canal de potasio activado por el voltaje y su activación 
Reposo: la compuerta del canal cerrada→ no pasan iones potasio hacia el exterior 
Aumenta el potencial de membrana→ apertura→ difusión de potasio hacia el exterior 
Los canales de potasio se abren al mismo tiempo que están comenzando a cerrarse los canales de sodio. 
Disminución de entrada de sodio hacia la celula y aumento de la salida de potasio→ aumenta el proceso de 
repolarización=== RECUPERACION COMPLETA DEL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO 
RESUMEN DE LOS FENOMENOS QUE CAUSAN EL POTENCIAL DE ACCION 
• Durante el estado de reposo (antes de que comience el potencial de acción) la conductancia de los iones 
Ka es mayor que los Na 
• Al inicio del potencial de acción: 
➢ Elevada conductancia de sodio. Poca conductancia de potasio→ fluyen MAS iones sodio hacia el 
interior que iones potasio salen hacia el exterior → POTENCIAL DE MEMBRANA POSITIVO AL 
INCIO DEL POTENCIAL DE ACCION 
• Al final del potencial de acción: 
➢ Empiezan a cerrarse los canales de sodio y a abrirse los de potasio→ elevada conductancia de 
potasio. Baja conductancia de sodio 
➢ Mucho flujo de iones potasio hacia el exterior. Flujo nulo de iones sodio hacia el interior→ EL 
POTENCIAL DE ACCION VUELVE A SU NIVEL BASAL 
 
Restablecimiento de los gradientes ionicos de sodio y potasio tras 
completarse los potenciales de acción: la importancia del metabolismo de 
la energía 
 
• Despolarización: los iones sodios difunden hacia el interior 
• Repolarización: los iones potasio difunden hacia el exterior 
Es necesario restablecer las diferencias de las concentracionesde membrana de sodio y potasio→ BOMBA DE 
SODIO Y POTASIO. La actividad de la bomba se estimula mucho cuando se acumula un exceso de iones sodio en el 
interior de la membrana 
En la celula cardiaca 
• En la fase de depolarizacion= apertura de los canales de calcio voltaje dependiente 
• Meseta: alarga el periodo refractario absoluto por la apertura de los canales de calcio→ para que no se 
produzcan potenciales de acción uno tras otro (se sobreexitaria) 
• El calcio que ingresa es utilizado por el musculo cardiaco para contraer 
 
 
 
PERIDO REFRACTARIO ABSOLUTO: periodo durante el cual no se puede generar un segundo potencial de 
acción incluso con un estimulo intenso 
No se puede producir un nuevo potencial de acción mientras la membrana siga despolarizada. 
Después del inicio del potencial de acción se inactivan los canales, y ninguna señal exitadora abrirá las 
compuertas de inactivación→ por lo único que se pueden abrir es cuando el potencial de membrana 
vuelva al nivel de potencial en reposo. 
Se abren las compuertas de inactivación→ se inicia un nuevo potencial de acción 
 
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