fisiologia potencial membrana

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POTENCIALES DE 
MEMBRANA Y 
POTENCIALES DE ACCIÓN 
• A través de las membranas de casi 
todas las células del organismo existen 
potenciales eléctricos. 
• Además algunas células, como las 
nerviosas y musculares, son capaces de 
generar impulsos electroquímicos 
rápidamente cambiantes en sus 
membranas. 
• En otros tipos de células, otros tipos 
de cambios en los potenciales de 
membrana probablemente representan 
papeles importantes en el control de 
muchas de las funciones celulares. 
Física básica de los potenciales de membrana 
• Potenciales de membrana provocados 
por concentración de iones. 
• Potencial de difusión: producido por 
una diferencia de concentración 
iónica a los dos lados de la membrana 
>Relación entre el potencial de difusión y la 
diferencia de concentración: Potencial de 
Nerst 
>El nivel de potencial de difusión a través de 
la membrana que impide la difusión neta de un 
ion en cualquier dirección a través de la 
membrana se denomina potencial de Nerst 
para ese ion. 
>La magnitud de este potencial esta 
determinada por el cociente de las 
concentraciones del ion en ambos lados de la 
membrana. 
 concentración 1 
FEM = ± 61 X log 
 concentración 2 
 140 
FEM = ± 61 X log = 35 
 4 
FEM = - 61 X log 35 
FEM = - 61 X 1.54 
FEM = -94 mv 
 concentración 1 
FEM = ± 61 X log 
 concentración 2 
 10 
FEM = ± 61 X log = 0,1 
 142 
FEM = - 61 X log 0,1 
FEM = - 61 X -1 
FEM = + 61 mv 
• Calculo del potencial de difusión 
cuando la membrana es permeable a 
varios iones. 
• Depende de varios factores: 
• 1- polaridad de la carga eléctrica de 
cada ion. 
• 2- permeabilidad de la membrana (P) a 
cada ion. 
• 3- las concentraciones de los 
respectivos iones en el exterior e 
interior de la membrana. 
• Para el calculo se utiliza la Ecuación de 
Goldman o Ecuación de Goldman-
Hodgkin-Katz. 
A partir de la ecuación de Goldman se 
evidencia que: 
• Determinación del potencial de 
membrana: solo es necesario transferir 
entre 1/3.000.000 a 1/100.000.000 de 
iones a través de la membrana. 
 
Potencial eléctrico en fibra nerviosa 
 
Potencial de membrana en reposo en los 
nervios 
• El potencial de membrana en reposo de 
las grandes fibras nerviosas cuando no 
transmiten señales nerviosas es de 
alrededor de -90 mv. 
Transporte activo de los iones sodio y potasio 
• Bomba electrógena 
• Genera grandes gradientes de 
concentración para el sodio-potasio 
Fuga de potasio y de sodio a través de la 
membrana 
• Dominio de poros en tándem, canal de 
potasio o canal de fuga de potasio en 
la membrana, también pueden dejar 
escapar iones sodio. 
Origen del potencial de membrana en reoso 
normal 
• Contribución del potencial de difusión 
del K: -94 mv. 
• Contribución de la difusión de Na: -86 
mv 
• Contribución de la bomba de Na-K: -4 
mv 
Potencial de acción de las neuronas 
• Potencial de acción: cambios rápidos 
del potencial de membrana. 
• Fases del potencial de acción del 
nervio. 
• 1- Fase de reposo 
• 2- Fase de despolarización. 
• 3- Fase de repolarización. 
Funciones de otros iones durante el 
potencial de acción 
• Iones con carga negativa (aniones) no 
difusibles en el interior axón: como no 
pueden salir del interior de la 
membrana, cualquier déficit de iones 
positivos deja un exceso de estos 
aniones en el interior, por tanto son los 
responsables de la carga negativa en el 
interior cuando hay déficit neto de 
iones potasio y de otros iones positivo 
• Iones calcio: las membranas de casi 
todas las células tienen una bomba de 
calcio similar a la bomba de sodio, y el 
calcio coopera con el sodio (o actúa en 
su lugar) en algunas células para 
producir el potencial de acción. 
Además existen canales de calcio 
(canales lentos) activados por voltaje. 
• Cuando hay déficit de iones calcio los 
canales de sodio se vuelven mucho mas 
permeables. (Tetania 
 
Inicio del potencial de acción 
>Circulo vicioso de retroalimentación 
positiva para el Na+ 
>Umbral: mínimo cambio de potencial que 
debe ocurrir en la membrana celular, es de 15 
a 30 mv 
Restablecimiento de los gradientes iónicos 
de sodio y potasio. Importancia del 
metabolismo de la energía 
• La transmisión de cada impulso a lo 
largo de la fibra nerviosa reduce muy 
poco las diferencias de concentración 
de Na y K. para un único potencial de 
acción, este efecto es tan pequeño 
que no se puede medir. 
• Las fibras nerviosas pueden transmitir 
desde 100.000 hasta 50 millones de 
impulsos, antes de que las diferencias 
de concentraciones hayan descendido 
hasta un punto en que cese la 
conducción del potencial de acción. 
• La actividad de la Bomba de Na y K 
puede aumentar 8 veces, estimulada 
por la concentración de Na en el 
interior celular. 
Meseta en algunos potenciales de acción 
• En algunos casos, la membrana 
excitable no se repolariza 
inmediatamente después de la 
despolarización, se produce una 
meseta. 
• Este tipo de potencial de acción se 
produce en las fibras del músculo 
cardiaco, donde la meseta dura 0,2 a 
0,3 seg, y hace que la contracción del 
músculo cardiaco se prolongue, 
durante ese mismo periodo. 
Meseta en algunos potenciales de acción 
• En algunos casos, la membrana 
excitable no se repolariza 
inmediatamente después de la 
despolarización, se produce una 
meseta. 
• Este tipo de potencial de acción se 
produce en las fibras del músculo 
cardiaco, donde la meseta dura 0,2 a 
0,3 seg, y hace que la contracción del 
músculo cardiaco se prolongue, 
durante ese mismo periodo. 
• Canales rápidos de sodio. 
• Canales lentos de calcio-sodio. 
• Canales de potasio, tienen abertura 
mas lenta de lo habitual. 
Ritmicidad de algunos tejidos excitables: 
descarga repetitiva 
• Normalmente se produce ritmicidad, 
en el corazón, en la mayor parte del 
músculo liso y en muchas neuronas del 
SNC. 
• También casi todos los demás tejidos 
excitables son capaces de descargar 
repetitivamente si el umbral de 
estimulación se reduce lo suficiente. 
• Necesidad de un proceso de auto-
excitación para la ritmicidad 
espontánea. 
• Para que se produzca la ritmicidad 
espontánea es preciso que la 
membrana, sea ya lo bastante 
permeable a los iones Na+. 
• ¿Por qué la membrana no se despolariza 
inmediatamente después de haberse 
repolarizado? 
• Conductancia para el K: 
Hiperpolarización. 
• Fibras nerviosas mielínicas y 
amielínicas. 
• Fibra mielínica consta de: 
• 1- núcleo central que es el axón, y la 
membrana conductora. El axón esta 
lleno de axoplasma. Rodeando al axón 
se encuentra la vaina de mielina y a 
cada 1 a 3 mm, es interrumpida por un 
nódulo de Ranvier. 
• La vaina de mielina es depositada por 
las células de Schwann. 
• Esfingomielina: excelente aislante que 
reduce el flujo de iones a través de la 
membrana en unos 5000 veces. 
Conducción a saltos de nódulo a nódulo en 
las fibras mielinicas 
• Aunque los iones no pueden fluir a 
través de las gruesas vainas de mielina, 
pueden hacerlo con facilidad a través 
de los nódulos de Ranvier. Por tanto 
los potenciales de acción tan solo se 
pueden producir en los nódulos. La 
conducción a saltos tiene valor por dos 
razones. 
• Aumenta entre 5 y 50 veces la 
velocidad de transmisión. 
• Conserva energía para el axón. 
• Velocidad de conducción en las fibras 
nerviosas. 
• Varia desde 0,25 m/sg en las 
pequeñísimas fibras amielinicas hasta 
100 m/sg en las enormes fibras 
mielinicas. 
• Excitación: el proceso de provocación 
del potencial de acción. 
• Cualquier factor que haga que los 
iones Na+ comiencen a difundirse en 
numero suficiente hacia el interior a 
través de la membrana hará que se 
desencadene la abertura automática 
regeneradora de los canales de Na.Periodo Refractario 
• Periodo durante el cual no es posible 
desencadenar nuevos estímulos. 
• No se puede producir un nuevo 
potencial de acción en una fibra 
excitable mientras la membrana este 
todavía despolarizada por el potencial 
de acción precedente. 
• Periodo refractario absoluto. 
• Periodo refractario relativo.