- La membrana celular está compuesta principalmente por lípidos y proteínas. Los lípidos forman una bicapa que es impermeable a iones, mientras que las proteínas actúan como canales iónicos selectivos. - El potencial de membrana en reposo se mantiene gracias a la permeabilidad selectiva a K+ y a la bomba Na+-K+ ATPasa. El flujo neto de iones en reposo es salida de K+ e entrada de Na+. - La ecuación de Goldman describe el potencial de membrana como una función de las perme

1. POTENCIAL DE MEMBRANA

2. ESTRUCTURA DE UNA MEMBRANA LÍPIDOS: . Colesterol . Fosfolípidos . Esfingolípidos (células nerviosas) . Glucolípidos ( monocapa externa) PROTEÍNAS : . Integrales-perif. . Canales iónicos . Receptores, enzimas . conectoras (cito-esqueleto ) .lipoproteínas

3. LA MEMBRANA BIOLÓGICA CONSTITUCIÓN GENERAL -BICAPA LIPÍDICA :Barreras de PERMEABILIDAD  Impermeable a iones (mantienen grandes diferencias de concentración entre exterior e interior.) -CANALES IÓNICOS : Proteínas integrales que sirven como “CONDUCTOS ” (actúan como poros)  iones atraviesan la membrana según su [  C /  x ] (gradiente de concentración). PROPIEDADES: -FLUJOS IÓNICOS : a través de un canal PASIVOS: no requiere de consumo de energía metabólica por los canales. ACTIVOS: requiere de consumo de energía metabólica por los canales. -PINOCITOSIS: Ingestión de líquidos almacenados en vesículas y luego pasados al citoplasma.

4. PERMEABILIDAD SELECTIVA DE LA MEMBRANA Aunque los CANALES son SELECTIVOS, NO indican el SENTIDO de movimiento iónico. La fuerza impulsora básica es función de la diferencia de concentración iónica y de la PERMEABILIDAD de la membrana  Ley de Fick de la difusión: J = k . D . A . (  c /  x )  p = k.D /  x  J = p . A .  c

5. PERMEABILIDAD Y CONDUCTANCIA PERMEABILIDAD: Es una propiedad INTRÍNSECA de la membrana. Está dada por la propiedad de la misma en permitir que la atraviese un ión. Según la ley de Fick de la difusión P = D/ δ (espesor de la membrana ≈ 100 - 150 angströms ) D = kT/(6 π σ R hd ) . Aquí k es la constante de Boltzman (1,38 .10 -23 J/K), T la temperatura absoluta, σ la viscosidad (poise) y R hd el radio efectivo del soluto. CONDUCTANCIA: Mide la capacidad del canal para transportar corriente eléctrica, como ésta es equivalente a la corriente iónica, la conductancia. Ley de Ohm ∆ V / R = I La conductancia eléctrica es la inversa de la resistencia : G = 1/R ∆ V . G = I

6. Sodio: Na + Cloruro: Cl - Potasio: K + Calcio: Ca ++ K + L.I.C. Na + Cl – Ca ++ CONCENTRACIONES IÓNICAS CELULARES L.E.C.

7. En el músculo esquelético de un anfibio la velocidad de difusión a través de la membrana celular para el K + es de alrededor de 10 -6 cm / s en tanto que para la del Na+ es aproximadamente de 2 . 10 -8 cm / s; la velocidad de difusión del K+ para una capa de agua del espesor de una membrana celular es de 10 cm/s esto es un millón de veces mayor que el valor de la membrana lo que nos da una idea de lo buena barrera que es la membrana celular.

8. EQUILIBRIO GIBBS-DONNAN Supongamos un recipiente con una membrana permeable a sólo un ión, el potasio(membrana de permeabilidad selectiva, como la membrana celular) que lo separa en dos, en el (1) una disolución acuosa diluida del soluto iónico, que difunde a través de la membrana y en el (2) agua pura. ¿Cómo se produce la diferencia de Potencial de Reposo que existe en el interior respecto del exterior celular?

10. En el equilibrio el potencial de membrana toma un valor tal que la fuerza que produce la diferencia de energía eléctrica que actúa sobre el K+ iguala a la fuerza originada por la diferencia de energía química y no hay más flujo neto de este ión . ECUACION DE NERNST QUE CUANTIFICA EL potencial de equilibrio PARA CADA IÓN  Eq(i-e)=  Eq(i-e) ( flujo neto = 0 ) z . F .  Vm(i-e) = [ R . T . ln( Ce / Ci) ]  Vm(i-e)= - (RT / z . F). ln Ci / Ce

11. Potencial de Equilibrio : La diferencia de potencial que alcanzaría la membrana si se dejase que un ión difundiese a favor de su gradiente químico hasta llegar un momento en que la diferencia de carga creada equilibraría el mismo. Ec. De Nernst ♠ R  constante de los gases; T  temperatura absoluta ♠ F  constante de Faraday ( 96 500 coulombios / mol de carga ) ♠ z  carga del ión Si la membrana es permeable a un único ión , el potencial de equilibrio de éste es el potencial de reposo de la membrana

12. Cl - Cl- Químico eléctrico K + K + Químico Na + Químico Na + eléctrico eléctrico Todos los iones también hacen su contribución al Vm. IÓN [extracelular] [intracelular] Grad.Químico Grad.eléctr. Na + 150 15 Entrar Entrar K + 5 100 Salir Entrar Cl - 150 13 Entrar Salir Ca ++ 2 0.002 Entrar Entrar G.Electroquímico Entrar  E=62 mV Salir  E= -80 mV Equil  E= -65mV Entrar

13. ECUACIÓN DE GOLDMAN • La ecuación de Nernst no se aplica a una especie iónica al mismo tiempo. • La permeabilidad de las membranas celulares no es la misma para todos los iones. • Esto lo considera la Ecuación de Goldman-Hodgkin-katz: donde :  p ión es la permeabilidad iónica; [ión] es la concentración

14. 100 60 0 -70 -95 V(mV) (Vm-Ek) (Vm -Ena) (Vm-Eca) Ek=-95 mV E Na=+60mV E Ca=100 mV Vm

15. RESUMEN -El ión K + es responsable del Vm en reposo . - Hay una leve permeabilidad de la membrana en reposo al sodio . -Existe en reposo un flujo neto saliente de potasio y un flujo neto entrante de sodio. -La Bomba Na-k ATPasa, expulsa 3 Na por cada 2 K que ingresan.

16. MODELO ELÉCTRICO DE MEMBRANA Vm Transmisión local de señales: Propiedades pasivas de membrana

17. Ext Int - - - - - -- - - - - - - - + + + + + - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + El circuito se completa con un capacitor  la bicapa lipídica actúa como un condensador incompleto ( por las proteínas integrales de la membrana) Si C = 1 nF : una corriente de 1 nA cambiará al potencial con una tasa de cambio de 1 mV/ms corriente

18. El flujo total de iones de una especie dada, depende del número de canales en la membrana por los que pueda pasar. La corriente total será proporcional a la fuerza total sobre un ión: Cada canal iónico responde a la Ley de Ohm

20. FENÓMENOS ELECTROTÓNICOS LEC Monitor de Vm Gen. De Corr. Rm Cm --- ++ I total = I R + I C LIC

21. Una CORRIENTE CAPACITIVA (Ic) hacia fuera, por ej, añade cargas eléctricas positivas al interior de la membrana y elimina un número igual de cargas positivas del exterior . La CAPACITANCIA de la membrana tiene como efecto una reducción de la velocidad de cambio del Vm en respuesta a un estímulo eléctrico

22. La Constante de tiempo es “el tiempo que se requiere para que el Vm alcance el 63% de su valor máximo” cuando se hace pasar una onda cuadrada de corriente transmembrana Al cerrarse el circuito , la variación de potencial a cualquier tiempo t será: Vt = Vmax (1 – e -t/RC ).............FASE DE ASCENSO Al abrirse el circuito, el potencial decae con la misma constante, en la apertura el Vt será Vt = Vmax (e -t/RC ).............FASE DE DESCENSO CONSTANTE DE TIEMPO ( τ )

23. CONSTANTE DE ESPACIO (  ) . La distancia a la cual el potencial ha disminuido al 37% de su valor en el punto de entrada de la corriente define la constante de espacio (  ). GENERADOR AXÓN

24.  Vm 37%  DISTANCIA Vmáx Vmáx .  punto de inyección rm = Rm /2  a y ri = Ri /  . A 2   r m / r i

25. POTENCIAL DE ACCIÓN EN NEURONA

26. I (mA) t (ms) CORRIENTE TOTAL REGISTRADA POR ESTÍMULO SUPRAUMBRAL

27. POTENCIAL LOCAL POTENCIAL DE ACCIÓN