Este documento describe los conceptos fundamentales de la actividad eléctrica de la célula, incluidas las diferencias en la composición iónica entre el interior y el exterior de la célula, el equilibrio de Donnan-Gibbs, el potencial de membrana en reposo y el potencial de acción. Explica cómo las diferencias en la permeabilidad de la membrana celular a diferentes iones generan un potencial eléctrico y analiza las corrientes iónicas involucradas en la generación del potencial de acción.

1. Azael Paz Aliaga, Ph. D
Centro de Investigaciones y
Desarrollo Científico
(CIDEC - UNSA)

2. ACTIVIDAD ELÉCTRICA
DE LA CÉLULA
Diferencias en composición iónica LIC y LEC
Esta diferencia se debe fundamentalmente a:
• La membrana celular presenta una alta
permeabilidad selectiva para los iones K+ y Cl-.
• La membrana por el contrario, muestra una
relativa impermeabilidad a los iones Na+ y,
• Las proteínas cargadas negativamente se
encuentran confinadas, debido a su tamaño, en
el interior celular.

3. Variables LEY DE OHM R=P/I
Voltaje = Presión
Intensidad = Flujo
(caudal)
Resistencia = Resistencia
P=IxR

4. EQUILIBRIO DONNAN-GIBBS
A CEC
B 9 9 _
CIC +
_ + KCl JnK=0
+ +
+ + + + 1. Difusión Cl-
_ 2. JnCl=0
+
9 + + _
3. E equilibrio
+
+- +
+- 9 + _
_ +-
+ + +
Proteinato de K+ _
+
Condiciones:
1.No existe gradiente química, similar concentración total
2.No existe gradiente eléctrica, son neutros
3.No existe gradiente osmótico

5. EQUILIBRIO DONNAN-GIBBS
A CEC
CIC
B _ + +
_ + KCl JnK=0
+ +
+ +
-+ +
_
+
+
1. Difusión Cl-
2. JnCl=0
+ _
- +
+
3. E equilibrio
4. Difusión K+
- +
+ _ + 5. JnK=0
- +
Proteinato de K+
+ +
_
+
6. E equilibrio
+ +
Condiciones:
1.Gradiente química para ion Cl
2.Gradiente eléctrica negativa interior
3.Movilización del ion K+

6. EQUILIBRIO DONNAN-GIBBS
A CEC
CIC
B _ - + KCl JnK=0
_ +
+ +
+ +
+ 6 Cl
+ + 1. Difusión Cl-
_ 2. JnCl=0
+
+ _ + 6K 3. E equilibrio
4. Difusión K+
+ _
+ -
+ 5. JnK=0
6. E equilibrio
+ + + + 7. A-B (3Cl y 3K)
Proteinato de K+ _ 8. A [Cl]=6
+
[K]=6
B [Cl]=3
El producto de aniones y cationes difusibles a un lado [K]=12
de la membrana es igual al producto de aniones y [Pt]=9
Cationes difusibles al otro lado de la membrana.

7. EQUILIBRIO DONNAN
Para nuestro ejemplo, habrá tenido que difundir de A a B, 3 pares iónicos de
KCl (3 moléculas de Cl- y 3 moléculas de K+).
(Cl- = 6) x (K+ = 6) = (Cl- = 3) x (K+ = 12)
Además de las 9 moléculas de proteína que permanecieron inmóviles.
El producto de las concentraciones de aniones
y cationes difusibles a un lado de la
membrana, sea igual al producto de la
concentración de aniones y cationes
difusibles al otro lado de la membrana.

9. EQUILIBRIO DONNAN
• Potencial de equilibrio.
• es el voltaje requerido para detener la difusión
de un ion permeable a través de la membrana
celular.
E = RT/zF . 2,303 log o/i

10. EQUILIBRIO DONNAN
• Cálculo del potencial de equilibrio para el ion K+
mediante la ecuación de Nernst.
• Concentración de K+ intracelular: K+ i = 155 mEq/l
• Concentración de K+ extracelular: K+ i = 4 mEq/l
• EK+ = 61 .log K+ o/K+ i = 61 .log 4/155 =-98,8 mV
• El potencial así calculado nos dice que un gradiente
eléctrico de -98,8 mV entre ambos lados de la
membrana, interior negativo, es capaz de
neutralizar la gradiente química de 4/155 logrando
de esta manera la inmovilización del ion potasio.

12. Potencial de membrana en reposo
K + K+
Medio
Célula extracelular
Na +
Na +
K+
Na+

13. POTENCIAL DE REPOSO
•Producido por diferencias en la concentración de
iones dentro y fuera de la célula
•Por diferencias en la permeabilidad de la
membrana celular a los diferentes iones
•El potencial de equilibrio de Nernst relaciona la
diferencia de potencial a ambos lados de una
membrana biológica
•Iones del medio externo e interno y de la propia
membrana.

16. POTENCIAL
DE MEMBRANA
EN REPOSO
ECUACIÓN DE
NERNST

17. POTENCIAL
DE ACCIÓN
ESTÍMULOS
•Mecánico
•Químico
•Eléctrico

20. Potencial de acción cardiaco

21. INa
CORRIENTES Ica(L)
IÓNICAS ICa(T)
INVOLUCRADAS
INa/Ca
EN LA
GENERACIÓN
DEL POTENCIAL
DE ACCIÓN
IKi
IK
ICl