ELECTROFISIOLOGIA

1. ELECTROFISIOLOGÍA
Dr. Oscar Díaz Cabrejos.

2. OBJETIVOS:
• Comprender el modelo de compartimientos
corporales del hombre.
• Explicar la función de la membrana celular.
• Estudiar la composición de los
compartimientos corporales como
generadores de potenciales eléctricos y
transmisión de impulsos.
• Estudiar los mecanismos de transporte y
comunicación celular.

3. ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR.

4. DIFUSIÓN SIMPLE.
• Movimiento cinético de las moléculas a través de la
membrana, siguiendo los gradientes electroquímicos. Sigue
dos caminos:
• A. Difusión por la bicapa lipídica: la liposolubilidad es uno de
los factores más importantes.
• B. Difusión por canales proteicos:
- Selectividad de canales proteicos.
- Mecanismos de compuerta de los canales:
* Movimiento de las compuertas por voltaje.
* Movimiento de las compuertas por ligando.

5. APERTURA DE CANALES IÓNICOS.

6. VIAS DE TRANSPORTE BASICO.

7. DIFUSIÓN.

8. TRANSPORTE POR LIGANDO

9. TRANSPORTE ACTIVO

11. GRADIENTE ELECTROQUIMICO.
• GRADIENTE QUÍMICO: es la diferencia de
concentración de partículas entre los
compartimientos corporales.
• GRADIENTE ELÉCTRICO: es la diferencia de
potencial eléctrico (voltaje) a través de la
membrana celular. El citoplasma, es por lo
general, eléctricamente negativo en relación
con el líquido extracelular.

12. GRADIENTES ELECTROQUÍMICOS:
Na+ / K+ / Cl- / A-

13. Equilibrio y potencial electroquímico.
ECUACIÓN DE NERNST.
• Una membrana separa una solución
acuosa en dos cámaras (A y B). El ión X+ se
encuentra en mayor concentración en el
lado A que en el lado B. Si no existe una
diferencia de potencial eléctrico entre A y
B, X+ tiende a difundir desde A hacia B, de
igual forma que si fuera una molécula no
cargada eléctricamente. Sin embargo, el
lado A es eléctricamente negativo en
relación al lado B. La tendencia de X+ de
difundir de A a B por la diferencia de
concentración permanece, pero ahora X+
tiende también a desplazarse en el sentido
opuesto (de B a A) por la diferencia de
potencial eléctrico a través de la
membrana. El sentido del desplazamiento
neto de X+ depende de si es mayor el
efecto de la diferencia de concentración o
el del potencial eléctrico.

14. Diferencia de potencial electroquímico.
Si llamamos µ1 y µ2 al potencial electroquímico de los compartimientos 1 y 2
respectivamente, este será:
µ1 = RTlnC1 + zFV1
µ2 = RTlnC2 + Zfv2
La diferencia de potencial electroquímico será:
∆µ = µ1 - µ2 = RTln C1/C2 + zF (V1 – V2)
Si para que haya equilibrio, no debe haber diferencia de potencial electroquímico,
se debe cumplir que:
µ1 - µ2 = 0 entonces:
RTln C1/C2 = - zF (V1 – V2)
(V1 – V2) = ∆V = RT/-zF ln C1/C2
Donde, ∆V = diferencia de potencial eléctrico.
V1 – V2 = RT/zF ln C2/C1 ECUACIÓN DE NERNST.

15. Ecuación de nernst.
• Muchas veces conviene convertir la ecuación de Nernst a una
fórmula que implique logaritmo en base 10. lnx = 2,303 logx.
• Debido a que los potenciales biológicos se expresan en
milivoltios (mV), hay que seleccionar las unidades de R de
forma que RT/F se expresen en milivoltios. La cantidad
2,303.RT/F es igual a 60 mV, valor que se mantiene
aproximadamente para la mayoría de las condiciones
experimentales en biología, y una forma útil de emplear la
ecuación de Nernst es:
V1 – V2 = 60 mV/z log C2/C1

16. GENESIS DEL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO.

17. FENÓMENOS QUE DETERMINAN EL POTENCIAL DE
MEMBRANA.
• El transporte activo: Bomba ATPasa. Na-K.
• Efecto Donnan: distribución asimétrica de los
iones por la no difusión de aniones proteicos.
• La baja permeabilidad de la membrana
celular, en reposo, a los iones de Na.
• La casi nula permeabilidad de la membrana
para los aniones proteicos.
• La relativamente elevada conductancia de la
membrana celular en reposo para el K.

18. POTENCIAL DE ACCIÓN:
DESPOLARIZACIÓN Y
REPOLARIZACIÓN

19. POTENCIALES DE ACCIÓN.
• POTENCIAL DE ACCIÓN: es la abolición de la
polaridad de la membrana, que durante un
breve período se invierte.
• POTENCIALES NO PROPAGADOS LOCALES:
denominados por su localización, sinápticos,
generadores o potenciales electrotónicos.
• POTENCIALES PROPAGADOS: los potenciales
de acción o impulsos nerviosos.
• LEY DEL “TODO O NADA”: el potencial de
acción tiene carácter de “todo o nada”.

20. REGISTRO DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

21. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN EN FIBRAS
NERVIOSAS.

22. CONDUCCIÓN NERVIOSA
• Un axón logra conducir en cualquier dirección in vitro.
• En el animal vivo, los impulsos se propagan en un solo sentido,
ya que, tras el paso de un PA, cada segmento de la fibra pasa
por una fase refractaria, durante la cual no puede ser excitada.
• La conducción en un solo sentido se llama ortodrómica.
• La conducción en la dirección opuesta se llama antidrómica..
• La velocidad de conducción depende también del diámetro de
la fibra nerviosa; cuanto mayor es el diámetro, y por tanto
mayor el área de sección transversal, menor es la resistencia
longitudinal del axón.

23. TRANSMISIÓN SINAPTICA
• Sinapsis: es el lugar por el que el impulso
nervioso (potencial de acción), se transmite de
una célula a otra.
• El potencial eléctrico, se convierte en estímulo
químico, para producir un nuevo potencial de
acción.

25. POTENCIALES SINÁPTICOS.
• El potencial de acción propagado por una neurona presináptica da lugar a la
liberación de un neurotransmisor, en el botón terminal.
• El neurotransmisor, según su característica, puede provocar una
despolarización (excitación) o una hiperpolarización (inhibición) de la
membrana postsináptica.
• Cuanto mayor es el número de potenciales de acción propagados por
unidad de tiempo (frecuencia de los impulsos), mayor es la cantidad de
neurotransmisor liberado.
• La acetilcolina, la sustancia P y el glutamato son neurotransmisores
excitadores que incrementan la gNa, gCl y gK de la membrana postsináptica,
predominando la entrada de Na y tiene lugar una despolarización o
potencial excitador postsináptico o PEPS.
• Los neurotransmisores de carácter inhibidor, como glicina y el ácido gamma-
aminobutírico (GABA), incrementan la gCl y la gK,. Da lugar a una
hiperpolarización generando un potencial inhibidor postsináptico (PIPS).
• El PEPS y el PIPS pueden ser generados simultáneamente en la misma
célula; la suma de todos los PEPS y PIPS determina si se generará y
propagará un PA en la membrana postsináptica.

30. NEUROTRANSMISORES

31. COMUNICACIÓN INTERCELULAR.
• Las células se comunican entre sí a través de
mensajeros químicos.
• En el LEC existen tres tipos de comunicación
celular mediada por mensajeros:
1. Comunicación neural.
2. Comunicación endocrina.
3. Comunicación paracrina y autocrina.

32. COMUNICACIÓN INTERCELULAR POR MEDIADORES QUÍMICOS.

33. VIAS PRINCIPALES DE TRANSDUCCIÓN Y SEGUNDOS MENSAJEROS

34. CASCADA DE TRANSDUCCIÓN DE UNA SEÑAL.

35. ESTIMULACIÓN E INHIBICIÓN DE ADENILCICLASA POR VÍA DE
TRANSDUCCCIÓN.

36. HOMEOSTASIS.
• Situación en la que el ambiente interno del organismo se
mantiene dentro de determinados límites fisiológicos (en
equilibrio). Walter B. Cannon.
• Medio interno:
Es el líquido intersticial que rodea a todas las células.
Se dice que un organismo está en homeostasis cuando su medio
interno: 1) tiene la concentración óptima de gases,
elementos nutritivos, iones y agua,
2) su temperatura es óptima y
3) tiene un volumen óptimo para la salud de las células.

37. ESTRÉS.
• Todos los estímulos que tienden a crear un
desequilibrio en el medio interno.
• Puede proceder del medio externo: calor frío,
ruidos o falta de oxígeno (estrés físico).
• Puede originarse en el interior del organismo:
hipoglucemia, acidosis, dolor o ideas
desagradables (estrés psíquico).
• Casi todos los factores estresantes son leves y
habituales, por lo que el organismo restablece
rápidamente el equilibrio.

38. REGULACIÓN DE LA HOMEOSTASIS.
• Las respuestas homeostáticas están reguladas por el sistema nervioso y el
sistema endocrino, que actúan al unísono o de manera independiente.
• El sistema nervioso regula detectando las desviaciones (aferentes o
sensitivos) y enviando mensajes en forma de impulsos nerviosos (eferentes o
motores).
• El sistema endocrino regula mediante hormonas que secreta a la sangre.
• El sistema nervioso produce cambios rápidos, las hormonas actúan en forma
lenta.
• La regulación homeostática se realiza por mecanismos de retoalimentación, el
cual consta de tres componentes básicos: centro de control, receptor y
efector.
• Si la respuesta homeostática invierte el estímulo original, el sistema recibe el
nombre de sistema de retroalimentación negativa. Si la respuesta potencia el
estímulo original, estamos ante un sistema de retroalimentación positiva.

39. SISTEMA DE
RETROALIMENTACIÓN