despolarizaron

1. FISIOLOGIA IFISIOLOGIA I
TEMA NUMERO 8TEMA NUMERO 8
Potencial de Acción CelularPotencial de Acción Celular
PROFESORPROFESOR: Gregorio Tiskow, Ph.Sc.: Gregorio Tiskow, Ph.Sc.
E-mail: gtiskow@ucla.edu.veE-mail: gtiskow@ucla.edu.ve
U.C.L.A. Barquisimeto, VenezuelaU.C.L.A. Barquisimeto, Venezuela

2. Potencial de Acción
Las señales nerviosas se
transmiten mediante
potenciales de acción, que
son cambios rápidos del
potencial de membrana que
se propagan a lo largo de la
membrana de las células
excitables.

4. Técnica de medida o
parámetro
Rango de la
medida
Rango de frec. de
la señal (Hz)
Transductor o método
Electrocardiografía
(ECG)
0.5–4 mV 0.01 – 250 Electrodos superficiales
Electroencefalografía
(EEG)
5–300 m V Dc – 150 Electrodos de cuero cabelludo
Electrocorticografia 10–5000 m V Dc – 150 Electrodos de profundidad
Electrogastrografia 10-1000 m V
0.5–80 mV
Dc – 1 Electrodos superficiales
Electromiografia
(EMG)
0.1–5 mV Dc – 10000 Electrodos de aguja
Potenciales de ojo
(EOG)
(ERG)
50–3500 m V
0–900 m V
Dc – 50
Dc – 50
Electrodos de contacto
¿y para qué?...¿y para qué?...

5. Potencial de Acción Celular
 Los cambios del potencial deLos cambios del potencial de
membrana son señales importantesmembrana son señales importantes
para las células excitables:para las células excitables:
NeuronaNeurona
MúsculoMúsculo
Las células excitables tienen en suLas células excitables tienen en su
membrana canales de sodio (Na+)membrana canales de sodio (Na+)
operados por voltajeoperados por voltaje

6. Potencial de Acción Celular

7. Potencial de Acción Celular

8. Potencial de Acción Celular

9. Potencial de Acción Celular

10. Potencial de Acción
El Potencial de Acción no
es más que un cambio
brusco en la polaridad de
la membrana que está en
reposo.

11. Potencial de Acción

12. Potencial de Acción
 Génesis del Potencial de Acción:
Cualquier acontecimiento que cambie y
aumente RÁPIDAMENTE el potencial de
membrana y sobrepase el UMBRAL
alrededor
de los – 65 mV, provocará que se abran los
canales de Na+ (voltaje dependientes) en
forma PROGRESIVA y RECLUTANTE.

13. Potencial de Acción
 Cualquier fenómeno que aumente la
permeabilidad al Na+ producirá la apertura
de los canales de Na+ automáticamente:
 Pueden ser:
*Estímulos físicos
*Estímulos químicos
*Estímulos eléctricos

14. Potencial de Acción
 El cambio de permeabilidad en el
punto de excitación permite el
movimiento de iones de un lado a
otro de la membrana, provocando
una variación en el potencial de
reposo, lo que genera una nueva
diferencia de potencial que da inicio a
un potencial de acción celular.

15. Potencial de Acción

16. Potencial de Acción

17. Potencial de Acción

18. Potencial de Acción

19. Potencial de Acción

20. Potencial de Acción

22. POTENCIALELÉCTRICO
-70 mV
0 mV
TIEMPO
1 ms
POTENCIAL LOCAL (ELECTROTÓNICO)
Potencial local o Potenciales graduados (electrotónico)
• Variable
• Pasivo
• No se propaga (se extingue
rápidamente)

23. Potencial Local

26. Fases del Potencial de Acción
 Un potencial de acción es un cambio
muy rápido en la polaridad de la
membrana de negativo a positivo y
vuelta a negativo, en un ciclo que
dura unos milisegundos. Cada ciclo
comprende una fase ascendente, una
fase descendente y por último una
fase hiperpolarizada.

27. Fases del Potencial de
Acción
 Fase de Reposo Celular:
 Es el potencial de membrana en reposo,
antes del comienzo del potencial de acción.
 Aquí la membrana esta POLARIZADA,
debido al potencial de membrana negativo
de -90 mV (Interior celular negativo)

28. Fases del Potencial de
Acción
 Fase de Despolarización:
En este instante, la membrana se hace muy
permeable a los iones Na+ (por apertura
masiva de canales de sodio voltaje
dependientes)
Esto genera entrada de cargas (+) al interior
celular en cantidad importante (Corriente
Interna de iones)
Se comienza a invertir la polaridad celular de
reposo.

29. Fase de Despolarización
EVENTO CLAVEEVENTO CLAVE::
 ACTIVACION DEL CANAL DE Na+ACTIVACION DEL CANAL DE Na+

30. Pregunta interesante…Pregunta interesante…
¿Por qué se activan los¿Por qué se activan los
canales de Na+ antes quecanales de Na+ antes que
los de K+ en respuesta allos de K+ en respuesta al
estímulo de laestímulo de la
depolarización?depolarización?

31. Respuesta interesante…Respuesta interesante…
Porque los canales dePorque los canales de
Na+ son más sensiblesNa+ son más sensibles
al cambio de voltaje queal cambio de voltaje que
los canales de K+los canales de K+

32. Fase de Despolarización
 Cuando el potencial deCuando el potencial de
membrana alcanza un voltajemembrana alcanza un voltaje
entre -70 a – 50 mV, se va aentre -70 a – 50 mV, se va a
producir un cambioproducir un cambio
conformacional en el canal deconformacional en el canal de
Na+, con activación de laNa+, con activación de la
compuerta de entrada: se pasa alcompuerta de entrada: se pasa al
ESTADO ACTIVADO DELESTADO ACTIVADO DEL
CANALCANAL..

33. Potencial Umbral
 El valor de potencial deEl valor de potencial de
membrana en el que losmembrana en el que los
canales de Na+ se abrencanales de Na+ se abren
masivamente (produciendo lamasivamente (produciendo la
despolarización) sedespolarización) se
denomina:denomina:
POTENCIAL UMBRALPOTENCIAL UMBRAL

34. Fase de Despolarización
La conductancia a losLa conductancia a los
iones Na+ aumentaiones Na+ aumenta
cerca de 5000 veces porcerca de 5000 veces por
encima de lo normal enencima de lo normal en
esta fase.esta fase.
Canales Na+ abiertos/Canales K+ abiertos (20:1)Canales Na+ abiertos/Canales K+ abiertos (20:1)

35. Fase de Despolarización

36. Canal de Na+

37. Canal Iónico

38. Ciclo de Hodgkin
Círculo de retroalimentación positiva

39. Capa de solvatación

40. Fase de Despolarización
 El movimiento de iones Na+
hacia el interior hace que el
potencial de membrana ahora se
sobre-excite, más allá del valor o
nivel cero y se haga positivo. Ese
pico del potencial de acción
alcanza un valor de casi 35 mV
(positivos)

41. Fase de Despolarización
El cambio brusco delEl cambio brusco del
potencial de membrana,potencial de membrana,
hace que se acerque alhace que se acerque al
potencial de equilibriopotencial de equilibrio
del ion Na+del ion Na+ (ENa+)(ENa+)
(unos +50 a +55 mV)(unos +50 a +55 mV)

42. Fase de Despolarización
Despolarización

43. Fase de Despolarización

44. Inicio de la Repolarización
 El mismo aumento de voltaje que abre la
compuerta de activación, cierra también la
compuerta de inactivación. Esta compuerta
se cierra diezmilésimas de segundo
después que se abrió la compuerta de
activación. El cerrar la compuerta de
inactivación es un proceso un poco más
lento.
 Los iones Na+ no pueden entrar más.
Comienza la Repolarización.

45. Fase de Despolarización

46. Fase de Repolarización
 En unas diezmilésimas de segundo de
haberse abierto los canales de Na+
comienzan a cerrarse, y los de K+ (voltaje
dependientes) a abrirse.
 Así, hay salida de iones K+ hacia el
exterior (Corriente externa de iones)
celular restableciéndose poco a poco el
potencial de membrana en reposo normal.
 Es la fase de Repolarización de la
membrana

47. Fase de Repolarización
 En la fase de Repolarización, elEn la fase de Repolarización, el
potencial de membrana vuelve apotencial de membrana vuelve a
repolarizarse en dirección al valorrepolarizarse en dirección al valor
del potencial de membrana endel potencial de membrana en
reposo, esto es, muy cercano alreposo, esto es, muy cercano al
potencial de equilibrio del ion K+potencial de equilibrio del ion K+
(EK+)(EK+)

48. Fase de Repolarización
Despolarización

49. Fase de Repolarización
En REPOSO Final del
potencial acción

50. Fase de Repolarización
 Cuando el potencial de membranaCuando el potencial de membrana
aumenta desde -90 mV hasta ceroaumenta desde -90 mV hasta cero
mV, se produce aperturamV, se produce apertura
conformacional de la compuerta delconformacional de la compuerta del
canal de K+ permitiendo la salida decanal de K+ permitiendo la salida de
iones K+ hacia el exterior celular.iones K+ hacia el exterior celular.
 Se abren casi al mismo tiempo queSe abren casi al mismo tiempo que
se van cerrando los canales de Na+se van cerrando los canales de Na+

51. Fase de Repolarización

52. Fase de HiperpolarizaciónFase de Hiperpolarización
 En esta fase continua la salida iones
K+ hacia el exterior, pero en forma
más lenta, ya que los canales tardan
más en cerrarse, y los de Na+ se
recuperan lentamente de la
inactivación. El potencial de
membrana se vuelve más negativo
de los normal (la membrana se
hiperpolariza)

53. Fase de HiperpolarizaciónFase de Hiperpolarización

54. ATPasa Na-KATPasa Na-K
 La bomba de Na-K termina elLa bomba de Na-K termina el
proceso, al restablecer los gradientesproceso, al restablecer los gradientes
iónicos a sus valores normales.iónicos a sus valores normales.

55. Gráfico del potencial de acción
Es tan rápido, que en un osciloscopio se llama ESPIGA

56. ResumenResumen
Fases del potencial de acción:Fases del potencial de acción:
 Depolarización: 0,2 a 0,5 ms. SeDepolarización: 0,2 a 0,5 ms. Se
alcanza un voltaje de hasta +35 mV.alcanza un voltaje de hasta +35 mV.
 Repolarización: 0,5 ms. El voltaje vuelveRepolarización: 0,5 ms. El voltaje vuelve
al valor de potencial de reposo.al valor de potencial de reposo.
 Hiperpolarización: El voltaje desciendeHiperpolarización: El voltaje desciende
por debajo del potencial de reposo.por debajo del potencial de reposo.

57. Osciloscopio digitalOsciloscopio digital

58. Imagen de osciloscopioImagen de osciloscopio

60. Conductancias iónicas
•• Canales de sodio:Canales de sodio:
–– Muy rápidos en su activaciónMuy rápidos en su activación
–– Provocan despolarizaciónProvocan despolarización
–– Se inactivanSe inactivan
•• Canales de potasio:Canales de potasio:
–– Menos rápidos en su activaciónMenos rápidos en su activación
–– Revierten la despolarización.Revierten la despolarización.

61. Conductancias iónicas

62. Conductancias iónicas

63. Conductancias iónicas

64. Ecuación de GoldmanEcuación de Goldman

65. Período Refractario
 Al cerrarse los canales de Na+, entran en
una fase de muy poca capacidad de
respuesta: están INACTIVOS.
 Se requerirá de cierto tiempo para que
puedan volver a activarse.
 Así, durante la fase de repolarización del
potencial de acción, no podrá generarse
otro potencial de acción: Período
Refractario.

66. Período Refractario
 Periodo refractario absoluto:
Es aquella fracción de tiempo, después de iniciarse un
potencial de acción, durante la cual ningún estimulo (por
muy elevada que sea su magnitud) puede excitar esa
porción de fibra. Su duración es variable, dependiendo del
tipo de fibra de que se trate.
 Periodo refractario relativo:
Es aquella fracción de tiempo, después de iniciarse un
potencial de acción, durante la cual para que se genere un
nuevo potencial de acción se requiere que el estimulo
aplicado sea de una intensidad elevada.

67. Período Refractario
Periodo refractario absoluto
– Asegura que cada potencial de acción esté
Separado uno del otro.
– Origina la transmisión del impulso nervioso
en una única dirección (hacia delante)

68. Período Refractario Absoluto

69. Período Refractario

70. Y, ¿Los otros iones qué? …Y, ¿Los otros iones qué? …

71. Iones CalcioIones Calcio
 En algunas células como las cardíacas y
las musculares lisas, el Ca++ actúa (o
coopera con el ion Na+) para producir la
mayor parte del potencial de acción.
 Existencia de canales de Ca++ activados
por voltaje. También son ligeramente
permeables al Na+
 Su activación es muy lenta comparada a
los canales de Na+ (son canales lentos)

72. Dato de interés
 La alta concentración de Ca++ en líquido
extracelular tiene un efecto importante sobre el
nivel de voltaje en que se activan los canales de
Na+
 Al existir déficit de iones Ca++, los canales de
Na+ se abren por un aumento muy pequeño del
potencial de membrana.
 Así, la fibra nerviosa se vuelve muy excitable, y
descarga repetitivamente (aún sin estímulos),
hecho conocido como tetania muscular.

73. Ley del Todo o Nada
 Es una característica del potencial de acción.
 Se aplica a todos los tejidos excitables.

74. Otras Características del
Potencial de Acción
 Viaja a grandes distancias
 No pierde intensidad durante su
desplazamiento
 Son todos idénticos. Es continuo
 Unidireccionales gracias al período
refractario
 Principal forma de comunicación entre las
neuronas
 Un potencial de acción es un impulso
nervioso

75. Generación de potenciales de acciónGeneración de potenciales de acción
 Los mismos se generan en regiones
celulares donde existen elevadas
concentraciones de canales de Na+
(más de 12.000 x µ2)
 En una neurona clásica éste tipo de
región es el cono axónico o
segmento inicial del axón.

77. Bloqueantes de canales deBloqueantes de canales de
Na+Na+
 Un número de toxinas y químicos pueden
bloquear o modular la función de los
canales de Na+ en la membrana celular.
 Existen diversas clasificaciones según su
modo de acción o sitio de binding o
modificación de los mecanismos cinéticos
de cierre o apertura del canal.
 Muchas de esas toxinas existen en
organismos inferiores vivos.

78. Bloqueantes de canales de
Na+
 Saxitoxina (STX) (en dinoflagelados)
 Tetroidotoxina (TTX) (aislado de peces)
 µ-Conotoxina
 Batracotoxina
 Veratridina
 Aconitina
 Toxina de anemona marina
 α-Escorpio-toxina
 Brevetoxina
 Toxina de alacranes
 Fármacos moduladores

79. Bloqueantes Canales K+
 Agitoxina
 Aminopiridina
 Charibdotoxina
 Glibenclamida
 Veneno de escorpión
 Tetracaína
 Dendrotoxina
 Margatoxina
 Minoxidilo

80. Propagación del Potencial de AcciónPropagación del Potencial de Acción

81. Corrientes Locales

82. Circuito de Corrientes Locales

83. Circuito de Corrientes Locales

84. Propagación del potencial de acción:Propagación del potencial de acción:
El Impulso NerviosoEl Impulso Nervioso

85. Propagación del potencial de acción:
El Impulso Nervioso

86. Propagación del potencial de acción

87. El Impulso Nervioso

88. Conducción Nerviosa
Conductividad: Es la
capacidad de las células
de propagar un cambio
de potencial desde un
punto de estimulación a
todo lo largo de la
membrana celular.

89. Conducción Ortodrómica
 En el ser humano la transmisión
de la señal nerviosa es
ORTODRÓMICA. Esto significa
que el flujo nervioso, de carácter
eléctrico, va siempre desde el
cuerpo celular de la neurona
hasta su axón, y de ahí al cuerpo
celular de la siguiente neurona.

90. Tipos neuronales

91. Conducción Antidrómica
 En este caso, el impulso nervioso
puede desplazarse o viajar en ambos
sentidos a los largo de la fibra
nerviosa.
 Es producido en forma patológica o
en condiciones experimentales.

92. Transmisión del impulso nervioso
Su Velocidad de Propagación depende de:
 Temperatura de la fibra nerviosa
 Diámetro del Axón
 Presencia o no de Mielina

93. Transmisión del impulso nervioso
Influencia de la temperatura

94. Transmisión del impulso nervioso

95. Según diámetro del axón
Los axones más gruesos, conducen
mejor el impulso nervioso

97. Transmisión del impulso nervioso

98. Transmisión del impulso nervioso

99. Tipos neuronales

100. Presencia de MielinaPresencia de Mielina

101. Transmisión del impulso nervioso

102. Fibra nerviosaFibra nerviosa

103. Célula de SchwannCélula de Schwann

105. Conducción Saltatoria
2 µm

106. Conducción SaltatoriaConducción Saltatoria

107. Conducción SaltatoriaConducción Saltatoria

112. Velocidad de Conducción
La velocidad de conducción
en las fibras nerviosas varía
desde 0,25 m/s (fibras no
milenizadas pequeñas), hasta
100 m/s (en fibras
mielinizadas grandes)

113. Bloqueo por anestésicos LocalesBloqueo por anestésicos Locales
 Es un estabilizador de la membrana.
 Produce inhibición de la excitabilidad.
 Ejemplos: procaína y tetracaína.
 Actúan sobre las compuertas de activación
de los canales de Na+ (haciéndolos más
refractarios a su apertura)
 Los impulsos nerviosos no pueden viajar a
lo largo de los nervios anestesiados.

114. Otros Estabilizadores de la
Membrana
Ion calcioIon calcio
 Reduce la excitabilidad de la
membrana.
 Concentración elevada de Ca++ en el
líquido extracelular, reduce la
permeabilidad de la membrana a
iones Na+

115. Voltaje de Reobase y Cronaxia

116. Voltaje de Reobase y Cronaxia
 Reobase: Intensidad mínima de un
estímulo capaz de producir una
respuesta propagada y prolongada.
 Cronaxia: Tiempo de respuestaTiempo de respuesta
cuando la intensidad del estímulo escuando la intensidad del estímulo es
el doble que la de reobase.el doble que la de reobase.

117. Técnica del Patch Clamp
 Técnica del clampeo del voltaje oTécnica del clampeo del voltaje o
pinzamiento de membrana opinzamiento de membrana o
pinzamiento zonal.pinzamiento zonal.
 Permite estudiar los fenómenosPermite estudiar los fenómenos
eléctricos a nivel de membranaeléctricos a nivel de membrana
celular (sobre todo canales)celular (sobre todo canales)

123. ¿Más? …¿Más? …

124. Circuito eléctrico equivalenteCircuito eléctrico equivalente
Circuito equivalente de
una célula esférica.
Vm es el potencial de
reposo, rm y Cm las
resistencia y capacidad de
la célula.
Cm tiene un valor aproximado de 1 uF/cm²

125. Circuito eléctrico equivalenteCircuito eléctrico equivalente
Componentes de las
conductancias de Na+ y K+
con sus respectivos
potenciales de equilibrio.
Las flechas indican el
sentido de la corriente
cuando el potencial de
membrana es constante.

127. Para la práctica…Para la práctica…

128. En los momentos de crisis, sólo la
imaginación es más importante
que el conocimiento –
Albert Einstein
Preguntas???
Preguntas???