Clase de potencial de acción

1. Potencial de Acción
Joel Barría

2. Si la despolarización de la membrana es inferior a un cierto
valor (potencial umbral), el potencial se propaga pasivamente
una corta distancia (electrotono).

3. Propagación pasiva de un
potencial de membrana

4. 𝜆 =
𝑟𝑚
𝑟𝑖

5. Sin embargo si la despolarización supera el potencial umbral,
se genera un valor de potencial llamado Potencial de Acción.
¿Cómo se generan?

6. • El hecho de que el Potencial de Acción se genere
debido a una despolarización más positiva sobre
un potencial umbral, sugiere un aumento en la
permeabilidad al Na+.
• Sin embargo, al variar en forma sistemática el
potencial de membrana para estudiar el cambio en
la permeabilidad, se generan potenciales de acción
que producen cambios no controlados.
Potencial de Acción

7. Potencial de Acción
• Método de pinzamiento de voltaje
Kenneth Cole, 1949.

8. Equipo de Patch Clamp
Laboratorio de Neurociencia. Usach 2017

9. Equipo de Patch Clamp
Laboratorio de Neurociencia. Usach 2017

10. Equipo de Patch Clamp
Laboratorio de Neurociencia. Usach 2017

11. Equipo de Patch Clamp
Laboratorio de Neurociencia. Usach 2017

12. • Hodking y Huxley fueron los primeros
investigadores en evaluar directamente la
hipótesis de que cambios en la
permeabilidad al Na+ y K+ sensibles al
potencial son necesarios y suficientes para
la producción de potenciales de acción.
Potencial de Acción

14. Bases moleculares del Potencial de
Acción
• Dependencia al potencial de la permeabilidad
de la membrana

15. Bases moleculares del Potencial de
Acción
Dado que a potenciales cercanos al equilibrio para el Na+ no se
registra corriente temprana, esta se debe al ingreso de Na+ (a favor
de su gradiente de potencial electroquímico).

16. Bases moleculares del Potencial de
Acción
• Al eliminar Na+ del exterior la
corriente temprana invierte su
polaridad, saliendo para alcanzar el
nuevo ENa+(negativo).
• La corriente tardía no se vio
afectada por estos cambios, esto
sugiere que esta se debe a un ión
distinto al Na+.
• La corriente tardía se debe al
aumento en la permeabilidad al K+,
que sale de la neurona.

17. • Estudios farmacológicos
Bases moleculares del Potencial de
Acción
Tetrodotoxina (TTX) bloquea
selectivamente los canales de
Na+ voltaje-dependientes.
Neurotoxina presente en
algunos peces, ranas tropicales y
salamandras.
Tetraetilamonio bloquea
selectivamente canales de K+
voltaje-dependientes.

18. Análisis de las conductancias del Na+ y K+
)
( ión
m
ión
ión E
V
G
I 


19. Análisis de las conductancias del Na+ y K+
)
( ión
m
ión
ión E
V
G
I 

Las conductancias
son dependientes del
tiempo y el potencial
de membrana.
La activación más
rápida de la
conductancia del Na+
hace que la corriente
hacia dentro preceda
la salida de K+. Pero
también declina (se
inactiva) más rápido
que la del K+.

20. Análisis de las conductancias del Na+ y K+

21. Ecuaciones de Hodgkin y Huxley

22. Reconstrucción matemática del Potencial de
Acción.
Hiperpolarización

23. Canal de Na+

24. Canal de Na+
Wang 2017

25. Canal de Na+

26. • Periodo Refractario Absoluto
– Se produce inmediatamente tras el PA; no es
posible excitar la célula aunque aumente la
amplitud del estímulo (inactivación de canales
de Na+).
• Periodo Refractario Relativo
– Sigue al Periodo Refractario Absoluto, y se
caracteriza por permitir la generación de PA
pero con estímulos mayores que los requeridos
para alcanzar el potencial umbral.

28. Distribución y función de los canales de sodio
dependientes de potencial en el Sistema
Nervioso
Wang 2017
A la fecha se han detectado 9 isoformas de VGSC:
- TTX sensibles (Nav1.1, Nav1.2, Nav1.3, Nav1.4,
Nav1.6 y Nav1.7)
- TTX insensibles (Nav1.5, Nav1.8 y Nav1.9)
- Nav1.1, Nav1.2, Nav1.3, Nav1.5 y Nav1.6 más
distribuido en el SNC.
- Nav1.7, Nav1.8 y Nav1.9 más distribuido en el SNP.

29. Distribución y función de los canales de sodio
dependientes de potencial en el Sistema Nervioso
Wang 2017

30. Huang 2018

31. VOLVIENDO AL POTENCIAL
DE ACCIÓN

32. Potencial de Acción
• La fase de subida (despolarización) del PA se debe al
aumento en la conductancia al Na+; por la apertura de
canales de sodio dependientes de voltaje.

33. Potencial de Acción
• La fase de bajada (repolarización) del PA está asociada
a la inactivación de los canales de Na+ dependientes de
potencial y el aumento en la conductancia de los
canales de K+ dependientes de potencial.

34. Potencial de Acción
• Finalmente, la hiperpolarización observada se debe a la
conductancia sostenida de los canales de K+. Sin embargo,
esa hiperpolarización termina por cerrar todos los canales
(Im = 0) . La bomba Na+/K+ contribuye a mantener los
gradientes iniciales.
Hiperpolarización

35. Amplitud del estímulo y
generación del PA

36. PA y concentración de Na+
extracelular
[Na+]O = 140 mM, ENa = 55 mV
[Na+]O = 70 mM, ENa = 39 mV
[Na+]O = 14 mM, ENa = 0 mV

37. PA y bloqueo de canales de K+

38. PA y bloqueo de canales de K+

39. Propagación del Potencial de Acción

40. Propagación del Potencial de Acción

42. Propagación del PA
• De acuerdo a la figura anterior, la
propagación del PA requiere la acción
coordinada de dos formas de flujo de
corriente:
– Flujo pasivo de corriente a lo largo del axón;
– Corrientes activas a través de la membrana del
axón que fluyen a través de canales voltaje-
dependientes.

44. Propagación del PA
• Vaina de Mielina
- Aumenta la resistencia de membrana.
- La corriente fluye pasivamente hasta el Nodo de
Ranvier siguiente donde se regenera el PA.
- Implica una Propagación Saltatoria del PA.
- Aumenta la velocidad de conducción del PA.

45. Propagación de un PA
Axon amielínico

46. Propagación de un PA
Axon mielínico

47. Propagación de un PA
Axon parcialmente desmielinizado

48. Concentraciones de Na+ y K+
durante un PA
• A pesar de los flujos iónicos (entrada de Na+ y
salida de K+) ocurridos durante un PA, las
concentraciones intra y extracelular de estos
iones no cambia (generalmente).
• Es posible determinar que durante un PA el
incremento en la concentración intracelular de
Na+ es de aproximadamente 0,06%.

49. Lectura Recomendada
• Kandel, Principios de Neurociencia.
Capítulo 7,8 y 9.
• Purves, Neurociencia. Capítulo 3 y 4.
https://nba.uth.tmc.edu/neuroscience/s1/chapter
01.html