2- Complemento teórico- potencial de membrana-23

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Funcionamiento del Organismo – 2023-1 
SISTEMA NERVIOSO 
Dra. G.E. Carra 
BIOELECTRICIDAD - POTENCIAL DE MEMBRANA – ECUACIÓN DE GOLDMAN 
DIAPOSITIVA 1: INTRODUCCIÓN 
La membrana biológica es una bicapa lipídica, que 
conforma una barrera de permeabilidad, que consta de 
varios compuestos orgánicos como: 
• Proteínas integrales transmembrana, que actúan 
como “poros” conformando una “canal iónico”, ya 
que permiten la difusión de iones a través de la 
membrana. 
o Esta difusión dependerá de la variación de 
concentraciones iónicas entre el exterior 
de la célula y el interior de la misma, así 
también como de la polarización eléctrica de la membrana. 
o Estos canales NO son poros biológicos, recuerden que “actúan como poro” pero no lo son. Los poros 
biológicos son espacios entre lípidos de la membrana y permiten difusión de gases y no de iones! 
Cada uno de los compuestos conformacionales de la membrana cumple una función y es importante que analicemos en 
esta clase cómo es el transporte a través de la membrana biológica. 
DIAPOSITIVA 2: Permeabilidad y conductancia 
En esta diapositiva analizamos dos conceptos que son mal 
utilizados como sinónimos, ambos están vinculados con 
cierta dependencia, pero son diferentes conceptualmente. 
• Permeabilidad: Es una característica de la 
membrana y depende de la “existencia de canales 
iónicos en la superficie de la membrana”, es decir 
de la expresión de proteínas integrales de 
membrana que son las que están encargadas de la 
difusión pasiva o transporte pasivo de iones. 
Esta característica de transporte pasivo dependerá 
de : 
o Diámetro del poro funcional o 
canal→selección por tamaño del ión que se transporta. 
o Densidad de canales por unidad de superficie de membrana→es decir de la relación del “n° de 
canales/superficie de membrana” 
• Conductancia: está relacionada con la permeabilidad, especialmente porque será en función de ella la capacidad 
para transportar iones. Depende de: 
o La existencia de diferentes concentraciones iónicas en el LEC y en el LIC. 
o La selectividad iónica. 
o Del tipo y tamaño del ión. 
Como se observa, ambos conceptos tienen vinculación pero NO repressentan lo mismo. En resumen, la membrana puede 
ser permeable y tener mala conductancia y viceversa. Ejemplos 
• Podemos tener una membrana sana y deficiencia o alteración de la concentración de iones, por lo cual se altera la 
“CONDUCTANCIA IÓNICA”. 
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o ALTERACIÓN DE CONDUCTANCIA POR TRASTORNOS DE IÓNES DIFUSIBLES PLASMÁTICOS pero con 
PERMEABILIDAD NORMAL 
• Podemos tener una membrana enferma con alteración estructural de los canales iónicos o bloqueo de los mismos 
y concentraciones iónicas normales, pero por la situación de la membrana también se altera la “CONDUCTANCIA 
IÓNICA” 
o ALTERACIÓN DE CONDUCTANCIA POR TRASTORNOS DE PERMEABILIDAD de la membrana, pero con 
IÓNES DIFUSIBLES PLASMÁTICOS de concentración plasmática NORMAL. 
DIAPOSITIVA 4 
En estas dos diapositivas analizamos el fenómeno de difusión 
simple tanto de agua como de solutos y los principios que la 
regulan. Esto lo volverán a ver como aplicación en Sistema 
Renal al final del curso. 
En esta diapositiva, observamos dos tipos de difusiones: 
• Difusión simple: donde el agua atraviesa una 
membrana sólo permeable al agua. Este pasaje será 
proporcional a la variación de la concentración de 
solutos de uno de los compartimentos. 
o El compartimento en el cual se le agrega un 
soluto, altera su osmolaridad, volviéndose 
más concentrada, por lo cual el agua que 
está en el otro compartimento tratará de “equilibrar” la concentración , diluyendo el mismo, de esa 
forma pasa de izquierda a derecha, logrando equiparar las concentraciones. 
• Difusión de solutos membrana semipermeable: Ley de Fick. En esta figura destacamos que el pasaje de soluto a 
través de la membrana también estará regido por las concentraciones, es decir el soluto fluirá del lugar más 
concentrado al compartimento donde esté en menor concentración, tratando de equiparar las concentraciones. 
o Para ello, se aplica la ley de Fick, que dice que el flujo difusional es directamente proporcional a la 
constante difusional (D), a la superficie de la membrana (A) y al gradiente de concentración, que es la 
relación entre la variación de la concentración iónica con respecto al espesor de la membrana. 
DIAPOSITIVA 5: Aplicación en sangre 
Un ejemplo de la difusión se da en el “ahogo con agua”. 
Normalmente el plasma es una solución isotónica, donde 
el glóbulo rojo convive con el plasma con una 
osmolaridad de 275 a 295 mOsm/kg. 
1. Ahogo en agua dulce: Este tipo de accidente es el 
que produce el mayor daño. El agua atraviesa la 
membrana del alveolo y llega al vaso sanguíneo, 
provocando lo que se conoce como 
HIPERVOLEMIA, que es un aumento del volumen 
plasmático con agua dulce, es decir sin sales. 
a. Esto provoca un plasma HIPOTÓNICO, 
que tratará de equiparar la osmolaridad 
del glóbulo rojo, por lo cual atravesará la membrana del mismo “inflándolo” hasta romperlo ( hemólisis). 
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b. Este mayor ingreso de agua a la célula y su posterior hemólisis, produce liberación de los contenidos del 
interior del glóbulo rojo, principalmente potasio ( K+) alterando la función eléctrica del corazón. El 
paciente en estas condiciones puede morir por ARRITMIA SEVERA y no por asfixia. 
2. En el caso de ahogarse en agua salada: Este tipo de accidente es el que produce menor daño. El agua llena de 
sales, atraviesa la membrana del alveolo y llega al vaso sanguíneo, provocando un incremento de la osmolaridad 
plasmática, por la presencia de sales agregadas al plasma. El plasma se convierte en una solución HIPERtónica. 
a. Ahora, el glóbulo rojo tratará de equiparar la osmolaridad, diluyendo al plasma, por lo cual atravesará la 
membrana del mismo “consumiéndose” hasta “deformarse todo”. 
3. Esto produce un incremento importante del volumen circulante por el vaso y aumenta la presión hidrostática, 
pasando líquido al intersticio, incrementando el espesor de la membrana alveólo arterial y dificultando el 
gradiente de presiones de difusión del oxígeno, por lo cual el paciente NO puede respirar. 
a. El paciente en estas condiciones puede morir por ASFIXIA. 
 
DIAPOSITIVA 6: 
Con todo lo anteriormente visto, en esta diapositiva 
observamos que los iones que están en mayor 
concentración en un lado de la membrana, tratarán de 
equilibrar con el otro lado de la membrana, 
cumpliendo el Principio de neutralidad. 
Esto dice que los iones difusibles y los no difusibles 
estarán en equilibrio a través de la membrana. 
En este dibujo, las concentraciones de aniones 
difusibles como el potasio y el cloruro, tanto en el 
exterior como en el interior están equilibradas. 
Los gradientes químicos estarán compensados por 
gradientes eléctricos. En otras palabras, si en el interior 
celular tenemos mayor concentración de potasio y en 
el interior menor concentración de potasio, se tratarán 
de equilibrar en forma conjunta a los otros iones como el cloruro, de tal forma que en el equilibrio el producto de las 
concentraciones iónicas en el LEC son equivalentes al producto de concentraciones en el LIC. Toda difusión de un ión en 
función de su energía química será equilibrada por la energía eléctrica del campo eléctrico que se produce por la 
polaridad de la membrana. 
 
DIAPOSITIVA 7: Repaso de Electrostática 
En esta figura analizamos varias cosas que se han dado en 
Física. Por ejemplo, los átomos estables, tienen equiparada la 
cantidad de protones con el número de electrones, pero si 
hay movimiento de electrones, los átomos quedarán 
“deficitarios” en electrones y lo indicamos con un supraíndice 
con carga positiva. 
Entonces los metales, como el cobre, pueden perder 1 o 2 
electronesde su último nivel, por lo cual quedarán esos 
cationes cuproso o cúprico. 
También si ponemos dos cargas juntas, se producirá la 
repulsión (si son de la misma carga) o la atracción ( si son de 
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signos opuestos. Entre esas dos cargas, entonces aparecen las fuerzas electrostáticas de atracción o de repulsión. Y la 
determinación de las mismas se realiza por medio de la Ley de Coulomb, que relaciona la interacción de las cargas en 
relación inversa al cuadrado de la distancia entre ambas. 
DIAPOSITIVA 8: Repaso de electrodinámica 
En esta diapo repasamos el concepto de cargas en 
movimiento, donde cada carga eléctrica para moverse 
requiere de una “energía, que describiremos como 
“FEM”, esta será la fuerza electromotriz impulsora, que 
depende de la carga eléctrica y de la energía que esta 
necesita para moverse. 
El concepto de Intensidad de corriente eléctrica, es la 
relación de la carga eléctrica con respecto al tiempo. 
Todo esto lo aplicaremos a la biología, de la membrana y 
analizaremos: 
1. Movimiento de iones a través de la membrana, en función de su energía química. que polarizarán la misma y 
lograrán generar un campo eléctrico que se oponga a esa energía química alcanzando el equilibrio 
electroquímico. 
2. Además observaremos cómo ese movimiento de cargas a través de la membrana, originan corrientes iónicas que 
permitirán analizar el comportamiento de la membrana como si fuera un circuito eléctrico. 
DIAPOSITIVA 9 y 10: EQUILIBRIO ELECTROQUÍMICO-Ecuación de Nernst 
Cuando analizamos la corriente iónica, o mejor “flujos iónicos netos” a través de una membrana, se asocia a un circuito 
eléctrico, donde el canal propiamente dicho actúa como “resistencia” y la concentración iónica de ambos lados actúa para 
diferentes iones como una fuerza impulsora. 
Esta depende del gradiente iónico 
dependiente de la concentración y del 
espesor de la membrana. 
Teniendo en cuenta las concentraciones 
iónicas en ambos lados de la membrana, 
observando el esquema de transporte para 
un solo ión, el potasio por ejemplo, 
observaríamos que: 
1. Gracias al gradiente difusional por 
tener mayor concentración 
intracelular que extracelular, el 
potasio difunde hacia el exterior 
polarizando la periferia de la 
membrana por los grandes aniones que no pueden difundir. 
2. Mientras más potasio salga, más cargas negativas se acercarán a la membrana y al mismo tiempo atraerán a las 
cargas positivas del lado extracelular, formando un campo eléctrico debido al pequeño espesor de la membrana. 
3. Este campo, genera una energía eléctrica opositora a la energía química difusional y llegará un momento en el 
que cuando las dos se igualen el potasio no entrará ni saldrá de la célula. Ese potencial que alcanzó la membrana 
es conocido como POTENCIAL DE EQUILIBRIO PARA EL POTASIO. 
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4. En la imagen siguiente hemos resumido el mecanismo para 
la obtención de la Ecuación de Nernst, que permite 
determinar el potencial de equilibrio de la membrana para 
cada especie iónica. 
a. Variación de potencial transmembrana entre el lado intracelular con respecto al lado 
extracelular, para un ión determinado. El valor que adquiere e potencial de 
membrana para ese ión implica que el mismo está en equilibrio electroquímico, es decir si la membrana 
alcanza ese potencial, el ión no sale ni entra. 
b. Este término, indica la variación logarítmica entre las concentraciones de un ión, 
entre el LIC con respecto al LEC. Esta fórmula representa la energía química 
difusional de un ión. 
¿Cómo aplicamos lo anterior cuando hay más iones difusibles?: 
Como en la membrana plasmática existe más de una especie iónica móvil, el potencial de la membrana en reposo 
(VmREPOSO ), es constante sólo cuando la corriente iónica neta cero. 
Para ello considero a la corriente iónica como un 
“FLUJO NETO RESULTANTE” de la salida y 
entrada del ión. 
Respetando que cuando el ión alcanza el 
equilibrio, el flujo neto es nulo. 
Por ejemplo en la figura, observamos comola 
salida o entrada de un ión dependerá de sus 
concentraciones en el LIC y en el LEC. Ejemplo 
para la membrana biológica, la concentración de 
K en el LEC es mayor que en el LIC, en forma 
inversa al sodio. 
Si suponemos que solamente el K+ y el Na+ son 
móviles, la corriente será cero cuando el flujo neto 
ingresante de Na+ iguale al flujo neto saliente de 
K+. 
Además, Vr (potencial de membrana en reposo), dependerá de las concentraciones relativas de K+ y Na+ a ambos lados de 
la membrana (de los gradientes de concentración) y de la permeabilidad relativa Na+/K+, o de cualquier otro ión móvil 
existente como por ejemplo el Cl− (véase más abajo). 
Permeabilidad de una membrana para un ion determinado, es una propiedad intrínseca de aquella, y constituye una medida 
de la facilidad con la cual el ion pasa a través suyo. Se mide en unidades de velocidad (cm/s). La permeabilidad depende no 
sólo de los tipos de canales iónicos sino también del número y tipo de canales presentes en la membrana. 
𝑃 =
𝐷
𝑒
 
P→ permeabilidad 
D→coeficiente difusional 
e→ espesor de membrana 
En esas condiciones , para determinar el potencial de membrana en reposo teniendo en cuenta todos los iones, sus 
permeabilidades y sus concentraciones en ambos lados, aparece la Ecuación de Goldman.(1943)-Hodgkin-Katz (1949), 
también llamada ecuación del campo constante: 
 
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donde las unidades del coeficiente de permeabilidad P son cm/s y éste se define como: 
• μβRT/aF siendo μ la movilidad del ión en la membrana, β el coeficiente de partición entre la membrana y la solución 
acuosa y a el ancho de la membrana. 
• Asumiendo una relación PNa/PK de 0,01, Hodgkin y Horowicz encontraron un buen ajuste de la relación Vr frente 
a [K+]LEC a los valores experimentales determinados en el axón gigante, usando la ecuación anterior. 
o Así, concluyeron que los iones Na+ juegan un papel en el mantenimiento de Vr 
o que el Cl− no contribuye al Vr. 
• Puede sintetizarse lo anterior si suponemos que existen en la membrana tres pilas de concentración, una donde el 
K+ es el ión móvil, otra donde lo es el Na+, y una pila donde el ión permeable es el Cl−. Las pilas de Na+ y K+ tienen 
polaridades opuestas y potenciales de equilibrio fijos (EK y ENa) determinados por sus respectivos gradientes de 
concentración, siendo la pila de K+ negativa en el citoplasma y la de Na+ negativa en el compartimiento 
extracelular. La pila de Cl− no interviene en la generación de Vr y su potencial de equilibrio es igual al potencial de 
membrana (ECl = Vr). Las pilas representan los canales pasivos que están abiertos de modo continuo e 
independiente del Vm que son permeables 
exclusivamente a las especies iónicas K+, Na + y Cl–
, y que tienen los respectivos potenciales de 
equilibrio EK, ENa y ECl . 
 
• Las respuestas activas son generadas por otro tipo 
de canales iónicos que son sensibles a la diferencia 
de potencial transmembrana, activándose a 
valores específicos del Vm, por lo que se 
denominan canales voltajedependientes. 
• Analizando la ecuación, se comprueba que el 
término de K+ domina el numerador, lo que explica 
por qué para valores altos de [K+]e Vr se aproxima 
al valor de EK y; por lo tanto, al límite de la pendiente de 58 mV. 
• En otros términos, la pila de K+ tiene mucha más influencia que la de Na+ para valores normales y altos de [K+]e 
que corresponden con valores naturales y despolarizados del Vr. En cambio, para valores bajos de [K+]e el 
numerador del término de K+ tendrá cada vez menos influencia (por ejemplo, aumentando [K+]e por 10, no 
multiplicará por 10 el numerador, como ocurriría con la ecuación de Nernst [2], sino menos). En esas condiciones, 
la influenciade la pila de Na+ irá aumentando para valores bajos de [K+]e (figura 4.4). Es importante enfatizar que 
las ecuaciones [3] 
EJEMPLO DE APLICACIÓN 
1. En una célula cuya membrana es permeable al ión potasio, sodio y cloruro, las concentraciones intra 
extracelulares de estos son , respectivamente: K+ (150 y 4), Na+ (10 y 140 ) y Cl- (8 y 110 ); todos los valores se 
dan en mmol/L. La permeabilidad para el potasio es de 50 veces mayor que para el sodio y 10 veces mayor que 
para el cloruro. ¿Cuál será el potencial transmembrana a 37 °C? 
a. -33,5 mV 
b. +56,4 mV 
c. -81,6 mV 
d. +97,2 mV 
La ecuación que desarrollamos está en función de la escala de “logaritmo decimal”, también la tenemos 
como “ln” recordar que para convertir hay que multiplicar el “log x 2,3”. 
 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = 61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
𝑝𝐾 × (𝐾)𝑒 + 𝑝𝑁𝑎 × (𝑁𝑎)𝑒 + 𝑝𝐶𝑙 × (𝐶𝑙)𝑖
𝑝𝐾 × (𝐾)𝑖 + 𝑝𝑁𝑎 × (𝑁𝑎)𝑖 + 𝑝𝐶𝑙 × (𝐶𝑙)𝑒
 
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El problema nos dice que las permeabilidades están unas en función de las otras, por ende, vamos a 
poner en la misma ecuación todas en función del sodio para poder operar matemáticamente: 
pK=50 pNa 
pK=10 pCl 
Por carácter transitivo→10pCl=50pNa →pCl= 5 pNa 
Entonces, voy a reemplazar los valores den la fórmula para operar: 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = 61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
50. 𝑝𝑁𝑎 × (𝐾)𝑒 + 𝑝𝑁𝑎 × (𝑁𝑎)𝑒 + 5. 𝑝𝑁𝑎 × (𝐶𝑙)𝑖
50. 𝑝𝑁𝑎 × (𝐾)𝑖 + 𝑝𝑁𝑎 × (𝑁𝑎)𝑖 + 5. 𝑝𝑁𝑎 × (𝐶𝑙)𝑒
 
 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = 61.5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
50. 𝑝𝑁𝑎 × (4)𝑒 + 𝑝𝑁𝑎 × (140)𝑒 + 5. 𝑝𝑁𝑎 × (8)𝑖
50. 𝑝𝑁𝑎 × (150)𝑖 + 𝑝𝑁𝑎 × (10)𝑖 + 5. 𝑝𝑁𝑎 × (110)𝑒
 
 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = 61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
(200 + 140 + 40)𝑝𝑁𝑎
(7500 + 10 + 550)𝑝𝑁𝑎
 
 
 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = 61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
380
7500
 
 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = 61,5 𝑚𝑉 × (−1,33) 
 
𝑉𝑚(𝑒−𝑖) = −𝟖𝟏, 𝟔 𝒎𝑽 
 
2. A 310º K (37 ºC) el potencial de equilibrio del potasio a través de una membrana es de -90 mV (2,3 RT/zF = 61,5 
mV). Si la concentración extracelular de potasio es de 4 milimol/L , la concentración intracelular es de 
aproximadamente: 
a. 116,3 milimol/L 
b. 95,7 milimol/L 
c. 69,2 milimol/L 
d. 35,5 milimol/L 
𝑉𝑚(𝑖−𝑒) = −61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
(𝐾)𝑖
(𝐾)𝑒
 
 
𝑉𝑚(𝑖−𝑒) = −61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
(𝐾)𝑖
(4𝑚𝑀/𝐿)𝑒
 
 
−90𝑚𝑉 = −61,5 𝑚𝑉 × 𝑙𝑜𝑔
(𝐾)𝑖
(4𝑚𝑀/𝐿)𝑒
 
 
Despejo la concentración intracelular de potasio. Pero como está dentro de una función logarítmica, debo despejar con 
función inversa. 
−90𝑚𝑉
−61,5 𝑚𝑉
= 𝑙𝑜𝑔
(𝐾)𝑖
(4𝑚𝑀/𝐿)𝑒
 
 
10
−90𝑚𝑉
−61,5 𝑚𝑉 =
(𝐾)𝑖
(4𝑚𝑀/𝐿)𝑒
 
 
101,4634 =
(𝐾)𝑖
(4𝑚𝑀/𝐿)𝑒
 
 
(4𝑚𝑀/𝐿)𝑒 × 101,4634 = (𝐾)𝑖 
(𝑲)𝒊 = 𝟏𝟏𝟔, 𝟐𝟕𝒎𝑴/𝑳 
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DIAPOSITIVA 11: Electrodinámica 
En esta diapo hacemos un repaso de conceptos de Física, donde analizamos la electrodinámica, que es el estudio de las 
cargas en movimiento en un circuito. 
Definimos “INTENSIDAD DE CORRIENTE” como la cantidad de cargas eléctricas que circulan en la unidad de tiempo. 
Pero como para que circulen cargas se necesita un 
“impulso” o fuerza generadora, introducimos los 
elementos básicos de un circuito eléctrico simple, como 
es el de la figura. En él observamos una pila con sus 
bornes positivo y negativo respectivamente; una 
resistencia (R), que es la que la limitará la circulación. 
Esta vinculación se realiza por medio de la Ley de Ohm, 
que dice : “La variación de potencial ( E) del circuito es 
directamente proporcional tanto a la intensidad de 
corriente eléctrica ( I) y a la resistencia (R)del circuito”. 
Esto significa : 
A >R→<I 
A>E→>I 
 
Esta resistencia dependerá de: la resistividad del material, de la longitud del conductor e inversamente lo hará con 
respecto a la sección del conductor. 
Aplicado a la biología, en la membrana biológica, la estudiamos como un circuito eléctrico, donde los canales (proteínas 
integrales de membrana) se comportan como una resistencia, ya que los iones que difunden lo harán con mayor o menor 
facilidad en función de la resistencia que le oponga el canal. 
 
DIAPOSITIVA 12: Canales difusores, Pasivos de la membrana 
De acuerdo a todo lo visto, en esta diapositiva 
analizamos los canales de reposo de la 
membrana, de sodio y potasio. Nos hacemos 
varias preguntas: 
1. ¿Por qué la membrana biológica es más 
permeable al potasio? 
2. ¿Por qué un ión se mueve más o menos 
rápido en un canal (poro acuoso)? 
Las respuestas más objetivas son: 
Para el canal de Na+ 
Es un átomo pequeño, más pequeño que el 
potasio. Pero se hidrata más fácilmente, por lo 
que adquiere un tamaño importante, eso hace 
que se desplace con dificultad en el canal 
transmembrana y el efecto es que se torne “más 
lento” para desplazarse en el canal. 
Para el canal de K+ 
Este ión adopta un tamaño más grande que el sodio, pero se hidrata menos, porque tiene un campo eléctrico menor. Esto 
hace que adquiera un tamaño difusible menor y lo hará más rápido. Por lo cual esto explicaría la facilidad de 
permeabilidad que tiene la membrana para el ión K+. 
 
 
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DIAPOSITIVA 13 
En esta diapositiva, observamos que en un canal difusor, pasivo 
hay iones que salen y entran, por lo cual hay un flujo saliente y 
otro entrante. Por lo cual se genera un flujo neto, que es el 
resultante de la diferencia de estos dos flujos. 
En un canal difusor, el movimiento iónico dependerá de la 
concentración iónica de ambos lados y el movimiento preferente 
para el potasio es “flujo saliente”. Para el sodio en función de su 
mayor concentración en el LEC, el flujo neto será ingresante. 
Resumiendo esto observaremos que: 
• La conductancia al K es mayor en la membrana en reposo 
y la fuerza impulsora ( enregía del ión para salir) es 
pequeña. 
• La conductancia al Na es menor en la membrana en reposo y la fuerza impulsora para entrar a la célula es mayor. 
 
DIAPOSITIVA 14 
Analizando el canal como un circuito eléctrico, observamos 
la relación de comportamiento del canal como si fuera una 
resistencia eléctrica, por lo que va a generar una diferencia 
de potencial que dependerá del tipo de canal iónico que 
llamaremos “VIÓN”. 
 Si recordamos la Ley de Ohm, y reemplazamos teniendo en 
cuenta lo que explicamos anteriormente de que cuando 
hablamos de corriente iónica, nos estamos refiriendo a 
“FLUJOS NETOS IÓNICOS”, representaremos la misma con 
la letra J. 
Tal como se observa en la figura, hay una relación directa 
entre el flujo de corriente iónica y la conductancia, así 
también con la fuerza impulsora. 
Despejando el flujo iónico, obtenemos la ecuación que relaciona la conductancia con 
la diferencia de potencial. 
Si la conductancia es mayor, el ión NO necesitará mucho “esfuerzo” (fuerza de arrastre) para salir, como es el caso del 
potasio. 
La diferencia de potencial (Vm-Eión) es la fuerza impulsora o 
fuerza de arrastre. 
 
DIAPOSITIVA 15 
Entonces en reposo, el equilibrio electroquímico para dos 
especies iónicas, en la membrana en reposo, analizamos 
como un circuito con dos resistencias y dos fuentes 
impulsoras. 
Entonces analizando la diapositiva observamos que para el 
sodio, la fuerza impulsora será mayor porque la 
conductancia es menor. 
Para el potasio, la fuerza impulsora será menor porque la 
conductancia es mayor. En otras palabras, el flujo neto en la 
membrana, flujo total es “0”. 
 
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DIAPOSITIVA 16 
Esta diapo resume un poco todo lo visto hasta ahora. En la 
membrana en reposo, los flujos netos iónicos, son iguales y de 
sentido opuesto, es decir que las relaciones entre las 
conductancias y las fuerzas de arrastre son iguales y se 
compensan. 
Es decir, la conductancia al sodio es menor y la fuerza de 
arrastre del sodio es tanto mayor. 
Para el potasio, si la conductancia es mayor, la fuerza de 
arrastre serátanto menor. Por lo cual se mantiene en la 
membrana un estado estacionario o permanente. 
 
DIAPOSITIVA 17 
En esta filmina analizamos el potencial de membrana y las conductancias de cada ión teniendo como límite los 
potenciales de equilibrio de cada ión. 
1. Ión Na+
→ el potencial de equilibrio es +55mV, 
recordar que la mayor concentración de sodio está 
en el LEC. 
a. La conductancia al sodio es baja, por lo cual 
la fuerza impulsora o fuerza de arrastre es 
tan grande. (Ver flecha roja). 
b. Si analizamos la fuerza impulsora, teniendo 
en cuenta el valor del potencial 
transmembrana (Vm) y el potencial de 
equilibrio del sodio (+55mV), nos queda 
una fuerza de arrastre para el sodio de: -
115 mV. El signo negativo indica que la 
corriente de sodio es “ingresante” 
2. Ión K+
→ el potencial de equilibrio es -75mV, bien negativo, recordar que al salir más fácilmente que el sodio, 
polariza la membrana con los proteínatos en el interior, lo que deja la carga negativa en el LIC. Entonces 
a. L a conductancia es mayor, por lo cual la fuerza impulsora es menor. 
b. Si analizamos la fuerza impulsora y sus valores, nos 
queda una fuerza de arrastre (+) y pequeña, por 
lo cual indica que la corriente de potasio es “saliente”. 
 
DIAPOSITIVA 18, 19 y 20 
Pero si ahora el Vm lo hiciéramos “menos negativo”, o sea 
DESPOLARIZÁRAMOS la membrana, ¿qué pasaría? 
Si el Vm se torna menos negativo, nuestro Vm es (-40mV), 
estamos “despolarizando”, es decir nuestra membrana se 
vuelve “menos negativa”. Al sodio le costará un poco menos 
entrar, “fuerza de impulso un poco menor” comparado con el 
estado de reposo. Pasaríamos de una fuerza de arrastre de 
reposo de (-115 mV) para el sodio ahora tendríamos: (-95 mV) 
Mientras que el potasio necesitará mayor impulso para salir. 
De una fuerza de arrastre de 15 mV, pasaríamos ahora a 
(+35mV), lo que indica que ahora la polaridad de la membrana 
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al ser “menos negativa” le dificulta el movimiento a iones como el potasio, 
es decir, el campo eléctrico generado realmente genera una oposición, por 
lo cual el ión K deberá incrementar su fuerza de arrastre. 
En esta despolarización, si seguimos introduciendo sodio y tornamos el 
potencial de membrana cada vez menos negativo hasta llegar a valores 
positivos, veremos cómo se incrementan las dificultades para salir en el caso 
del potasio y cómo se facilita la situación para el sodio que trata de ingresar. 
Si el potencial de membrana, alcanzase el valor del potencial de equilibrio 
del sodio ( 55mV) , decimos que se alcanzó el equilibrio electroquímico para 
ese ión y por lo tanto a ese potencial “NO ENTRA NI SALE SODIO”. 
Si el potencial de membrana superase ese potencial de equilibrio ( por 
ejemplo 70mV) , ahí se daría salida de potasio con una gran fuerza impulsora 
y salida también de Na+ con una 
pequeña fuerza impulsora. 
Esta zona es patológica y dañina 
para la membrana. 
 
Si ahora hacemos el Vm más negativo, como por ej (-70mV) que el potencial de 
equilibrio del potasio. Por ejemplo (-70mV), la fuerza impulsora quedará: 
 [𝑽𝒎 − 𝑬𝑲+] = [−𝟕𝟎 − (−𝟕𝟓)] = +𝟓𝒎𝑽 
En este caso, la fuerza de arrastre para el potasio, será menor y seguirá siendo 
(+) de salida. 
Pero en el caso de hacer que el Vm se haga más negativo que el potencial de 
equilibrio del potasio, por ej. (-90mV). 
[𝑽𝒎 − 𝑬𝑲+] = [−9𝟎 − (−𝟕𝟓)] = −𝟏𝟓𝒎𝑽 
La fuerza de arrastre será ahora “negativa”, lo que indicará que el potasio ya no 
saldrá más, sino que ingresará igual que el sodio. Esta zona es patológica 
también. 
En resumidas cuentas, los movimientos de despolarización y repolarización están comprendidos en esa franja de 
potencial que está entre los potenciales de equilibrio del sodio y del potasio. En esa zona tendremos despolarizaciones y 
repolarizaciones, pero siempre tendremos ingreso de sodio y egreso de potasio. 
Si el Vm se va por encima del potencial de equilibrio del sodio→ambos iones salen de la célula. 
Si el Vm se va por debajo del potencial de equilibrio del potasio→ ambos iones ingresan a la célula. 
Estas dos últimas situaciones son patológicas. 
La situación normal de equilibrio entre los dos iones cuando la membrana está en reposo, se mantiene gracias a la 
actividad de la bomba de sodio y potasio. 
Ejemplo de aplicación: 
1. Si en una célula, el potencial de equilibrio del potasio 
es igual a -75 mV y el del sodio a +55 mV. Existiría 
una entrada neta de ambos iones si el potencial de 
membrana fuese de: 
a. -75 mV 
b. + 55 mV 
c. -90 mV 
d. -60 mV 
e. 0 mV 
 
 
 
 
Funcionamiento del Organismo – 2023-12 
SISTEMA NERVIOSO 
Dra. G.E. Carra 
 
DIAPOSITIVA 21 
La bomba sodio-potasio es una enzima (una ATPasa) que realiza un transporte bombeando iones de sodio hacia afuera de 
la célula y al mismo tiempo bombea iones de potasio desde el exterior hacia el interior celular. Esta bomba es responsable 
de mantener las diferencias de concentración de sodio y de potasio a través de la membrana celular, así como de 
establecer un voltaje eléctrico negativo en el interior de las células. Se encuentra en la membrana plasmática de todas las 
células animales.1 
La bomba expulsa tres iones sodio (Na+) hacia la matriz extracelular a la vez que ingresa dos iones potasio (K+) hacia 
el citoplasma mediante transporte activo que ocupa como fuente de energía el ATP. Este bombeo permanente permite 
mantener el gradiente electroquímico de solutos con una concentración elevada de potasio dentro de la célula y bajo 
afuera, mientras que la concentración de sodio es baja dentro de la célula y elevada afuera.2 
La bomba sodio-potasio está compuesta de 3 
subunidades: α, β y γ. La subunidad α es una proteína 
de 110 kDa encargada de la función de transporte, 
tiene un sitio para la unión del ATP y un sitio de 
fosforilación. La subunidad β es una proteína 
transmembrana de 55 kDa altamente glicosilada que 
aumenta la eficiencia de traslación y la estabilidad de 
la subunidad α. En los mamíferos existen tres 
subunidades α y dos subunidades β con α3 y β2 
expresadas principalmente en las neuronas y α2 y β1 
en las glías. α1 se expresa ubicuamente. La subunidad 
γ, una proteína FXYD, es específica de ciertos tejidos y 
modifica la afinidad por Na+ y K+, la cinética de la 
bomba y estabiliza la conformación de la bomba.24 
Es una ATPasa de transporte tipo P, es decir, 
sufre fosforilaciones reversibles durante el proceso de transporte. Durante la fosforilación la bomba sufre un cambio 
conformaciones desde hélice alfa a lámina beta.4 
Está formada por dos subunidades, alfa y beta, que forman un tetrámero integrado en la membrana. La subunidad alfa 
está compuesta por diez segmentos transmembrana y en ella se encuentra el centro de unión del ATP que se localiza en 
el lado citosólico de la membrana (tiene un peso molecular de aproximadamente 100 000 daltons). También posee dos 
centros de unión al potasio extracelulares y tres centros de unión al sodio intracelulares que se encuentran accesibles 
para los iones según si la proteína está fosforilada. La subunidad beta contiene una sola región helicoidal transmembrana 
y no parece ser esencial para el transporte ni para la actividad, aunque podría realizar la función de anclar el complejo 
proteico a la membrana lipídica. Hay que destacar sobre el funcionamiento de la bomba sodio-potasio es que a pesar de 
que en general significa un gasto energético para la célula, si se encuentra en dirección a favor del gradiente de 
concentración puede llegar a unir un grupo fosfato a un adenosin difosfato, generando una cantidad de energía en forma 
de ATP considerable para la célula. 
FUNCIÓN: 
La bomba de sodio-potasio es crucial e imprescindible para que exista la vida animal ya que tiene las funciones expuestas 
a continuación. Por ello se encuentra en todas las membranas celulares de los animales, en mayor medida 
en células excitables como las células nerviosas y células muscularesdonde la bomba puede llegar a acaparar los dos 
tercios del total de la energía en forma de ATP de la célula. 
El funcionamiento de la bomba electrogénica de Na+/ K+(sodio-potasio), se debe a un cambio de conformación en la 
proteína que se produce cuando es fosforilada por el ATP. Como el resultado de la catálisis es el movimiento 
transmembrana de cationes, y se consume energía en forma de ATP, su función se denomina transporte activo. La 
demanda energética es cubierta por la molécula de ATP, que al ser hidrolizada, separa un grupo fosfato, generando ADP y 
https://es.wikipedia.org/wiki/Enzima
https://es.wikipedia.org/wiki/ATPasa
https://es.wikipedia.org/wiki/Ion
https://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
https://es.wikipedia.org/wiki/Potasio
https://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica
https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_sodio-potasio#cite_note-1
https://es.wikipedia.org/wiki/Ion
https://es.wikipedia.org/wiki/Matriz_extracelular
https://es.wikipedia.org/wiki/Potasio
https://es.wikipedia.org/wiki/Citoplasma
https://es.wikipedia.org/wiki/Transporte_activo
https://es.wikipedia.org/wiki/Adenos%C3%ADn_trifosfato
https://es.wikipedia.org/wiki/Gradiente_de_concentraci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Soluto
https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_sodio-potasio#cite_note-Pivovarov2018-2
https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_sodio-potasio#cite_note-Pivovarov2018-2
https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_sodio-potasio#cite_note-Gon%C3%A7alves2017-4
https://es.wikipedia.org/wiki/Fosforilaci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice_alfa
https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mina_beta
https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_sodio-potasio#cite_note-Gon%C3%A7alves2017-4
https://es.wikipedia.org/wiki/Animal
https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
https://es.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1lisis
https://es.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3lisis
https://es.wikipedia.org/wiki/Fosfato
https://es.wikipedia.org/wiki/ADP
Funcionamiento del Organismo – 2023-13 
SISTEMA NERVIOSO 
Dra. G.E. Carra 
liberando la energía necesaria para la actividad enzimática. En las mitocondrias, el ADP es fosforilado durante el proceso 
de respiración generándose un reservorio continuo de ATP para los procesos celulares que requieren energía. En este 
caso, la energía liberada induce un cambio en la conformación de la proteína una vez unidos los tres cationes de sodio a 
sus lugares de unión intracelular, lo que conlleva su expulsión al exterior de la célula. Esto hace posible la unión de dos 
iones de potasio en la cara extracelular que provoca la desfosforilación de la ATP, y la posterior traslocación para 
recuperar su estado inicial liberando los dos iones de potasio en el medio intracelular.[cita requerida] 
Algo que cabe destacar sobre el funcionamiento de la bomba sodio-potasio es que esta a pesar de que de forma general 
significa un gasto energético para la célula, si se encuentra en dirección a favor del gradiente de concentración puede 
llegar a unir un grupo fosfato a un adenosin difosfato, generando una cantidad de energía en forma de ATP considerable 
para la célula. 
Los procesos que tienen lugar en el transporte son: 
1. Unión de tres Na+ a sus sitios activos. 
2. Fosforilación de la cara citoplasmática de la bomba que induce a un cambio de conformación en la proteína. Esta 
fosforilación se produce por la transferencia del grupo terminal del ATP a un residuo de ácido aspártico de la 
proteína. 
3. El cambio de conformación hace que el Na+ sea liberado al exterior. 
4. Una vez liberado el Na+, se unen dos iones de K+ a sus respectivos sitios de unión de la cara extracelular de las 
proteínas. 
5. La proteína se desfosforila produciéndose un cambio conformacional de ésta, lo que produce una transferencia 
de los iones de K+ al citosol. 
IMPORTANTE: 
La bomba NaK-ATPasa es la encargada de “mantener el estado estacionario de la membrana”, es decir mantener esa 
diferencia de potencial que mantiene flujos iónicos salientes de K y entrantes de sodio por canales difusores en el reposo 
de la membrana. 
 
DIAPOSITIVA 22 – dato extra 
 
 En esta diapositiva analizamos una 
aplicación de la alteración del estado 
estacionario de la membrana que permite la 
vida biológica celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EJERCICIOS PARA EVALUAR 
A continuación, he agregado una serie de ejercicios importantes de aplicación de los contenidos vertidos en este tema. 
Algunos han sido extraídos de la GTP, son útiles para analizar conceptos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 l enthotal sódico rela ante muscular
 rovoca la inconciencia del ser humano.
 romuro de pancuronio L la actividad neuronal 
de una región formación reticular. 
 arali a el diafragma inhibe la respiración.
 
 
 Las células más afectadas son las musculares que se 
tornan incapaces de generar y propagar impulsos 
 
 
https://es.wikipedia.org/wiki/Enzima
https://es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria
https://es.wikipedia.org/wiki/Respiraci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
https://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Verificabilidad
https://es.wikipedia.org/wiki/Citoplasma
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_asp%C3%A1rtico
https://es.wikipedia.org/wiki/Citosol
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