Este documento describe los potenciales de membrana y de acción en neuronas. Explica que los potenciales de membrana se generan por las diferencias de concentración iónica a través de la membrana, influenciadas por la bomba Na-K. Los potenciales de acción se inician cuando el potencial de membrana alcanza el umbral, abriendo canales de sodio y causando despolarización, seguida de la apertura de canales de potasio y repolarización. La propagación del potencial de acción depende de la exc

1. POTENCIALES DE
MEMBRANA Y
POTENCIALES DE ACCION

2. FÍSICA BÁSICA DE LOS
POTENCIALES DE MEMBRANA
Y MEDICIÓN DEL POTENCIAL
DE MEMBRANA

3. Potenciales de membrana provocados por
concentración de iones
Membrana permeable selectiva Difusión de iones de potasio
◦ Alta concentración de K+ en el interior, lleva a
una gran tendencia de que iones de K+
difundan hacia fuera de la membrana.
◦ Transportan cargas eléctricas positivas hacia el
exterior, provocando electropositividad fuera
de la membrana.
◦ Potencial de difusión = 94 mV.
Diferencia de
potencial

4. Potenciales de membrana provocados por
concentración de iones
Membrana permeable selectiva Difusión de iones de sodio
◦ Concentración elevada de Na+ fuera de la
membrana.
◦ La difusión de los iones Na+ hacia el interior
crea un potencial de membrana de polaridad
opuesta
◦ Potencial de difusión de 61 mV positivos en el
interior.
Diferencia de
potencial

5. La ecuación de Nernst calcula el potencial de
difusión con la diferencia de concentración de
iones en particular a través de una membrana.
Determinada por el cociente de las concentraciones del ion específico en ambos
lados. Mayor cociente, mayor tendencia del ion a difundir en una dirección.

6. La ecuación de Goldman
◦ Calcula el potencial de difusión cuando la membrana es permeable a distintos iones.
◦ Polaridad de la carga de cada uno de los iones.
◦ Permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones, proporcional al grado de importancia.
◦ Concentraciones de los respectivos iones en el interior y exterior de la membrana, que
determinaran el voltaje del potencial.
◦ Gradiente positivo de concentración iónica desde el interior de la membrana produce
electronegatividad.

7. ◦ Permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones, proporcional al grado de importancia.
◦ Concentraciones de los respectivos iones en el interior y exterior de la membrana, que determinaran el voltaje
del potencial.
◦ Gradiente positivo de concentración iónica desde el interior de la membrana produce electronegatividad.
La ecuación de Goldman

8. Medición de potencial de membrana
1. Se inserta la pipeta en la membrana celular.
2. Se coloca otro electrodo (”indiferente”)en el
líquido extracelular.
3. Se mide la diferencia entre el interior y el
exterior utilizando un voltímetro.

9. Medición de potencial de membrana
4. Se registran los cambios de potencial en
un osciloscopio.
En el líquido extracelular el osciloscopio
registrará 0.
Para generar un potencial negativo en el
interior, se debe transportar fuera iones
positivos.

10. POTENCIAL DE
MEMBRANA EN REPOSO
DE LAS NEURONAS

11. OBJETIVOS
◦ CONOCER LAS PROPIEDADES DE TRANSPORTE DE LA MEMBRANA EN REPOSO
DE LOS NERVIOS PARA EL Na y el K.
◦ IDENTIFICAR LOS FACTORES QUE DETERMINAN EL NIVEL DEL POTENCIAL EN
REPOSO.

12. TRANSPORTE ACTIVO DE LOS IONES SODIO Y POTASIO
A TRAVÉS DE LA MEMBRANA: LA BOMBA Na-K

13. ◦ LA BOMBA Na-K GENERA
GRANDES GRADIENTES DE
CONCENTRACIÓN PARA EL Na y el
K A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
NERVIOSA EN REPOSO
o LOS COCIENTES DE ESTOS DOS
IONES RESPECTIVOS DESDE EL
INTERIOR AL EXTERIOR SON:

14. FUGA DE POTASIO A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
CELULAR NERVIOSA
CANAL DE POTASIO DE
DOMINIOS DE PORO EN
TÁNDEM O “CANAL DE FUGA
DE POTASIO.”

15. ESTRUCTURA
BÁSICA DE LOS
CANALES DE
POTASIO

16. ORIGEN DEL
POTENCIAL DE
MEMBRANA EN REPOSO
NORMAL
FACTORES IMPORTANTES QUE
ESTABLECEN EL POTENCIAL
DE MEMBRANA EN REPOSO
NORMAL DE -90 mV.

17. CONTRIBUCIÓN DEL POTENCIAL DE DIFUSIÓN
DE POTASIO
140/4= 35:1
POTENCIAL DE NERNST: -94 mV
LOG DE 35= 1,54
1,54 X -61 = -94 mV

18. CONTRIBUCIÓN DE LA DIFUSIÓN DE SODIO A TRAVÉS
DE LA MEMBRANA NERVIOSA
¿CÓMO INTERACCIONAN ENTRE SÍ Y CUÁL SERÁ
EL POTENCIAL RESULTANTE?

19. CONTRIBUCIÓN DE LA BOMBA Na-K
3Na  EXTERIOR
POR CADA
2K  INTERIOR
PÉRDIDA DE CARGAS
POSITIVAS DESDE EL
INTERIOR DE LA MEMBRANA
PARA GENERAR UN GRUPO
ADICIONAL DE
NEGATIVIDAD (-4mV)
EL POTENCIAL DE
MEMBRANA NETO CUANDO
ACTÚAN ESTOS MECANISMOS
A LA VEZ ES DE
APROXIMADAMENTE -90 mV.

20. POTENCIAL DE ACCIÓN DE LAS
NEURONAS

21. • ES EL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO
ANTES DEL COMIENZO DEL POTENCIAL DE
ACCIÓN.
• “POLARIZADA” DEBIDO AL POTENCIAL DE
MEMBRANA NEGATIVO -90mV.
FASE DE REPOSO
• EL ESTADO “POLARIZADO” NORMAL DE -90 mV
SE NEUTRALIZA INMEDIATAMENTE POR LA
ENTRADA DE IONES SODIO CARGADOS
POSITIVAMENTE, Y EL POTENCIAL AUMENTA
RÁPIDAMENTE EN DIRECCIÓN POSITIVA.
• SOBREEXCITACIÓN.
FASE DE
DESPOLARIZACIÓN
• LA RÁPIDA DIFUSIÓN DE LOS IONES POTASIO
HACIA EL EXTERIOR RESTABLECE EL
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO
NEGATIVO NORMAL.
FASE DE
REPOLARIZACIÓN

23. POTENCIAL DE
ACCION NERVIOSO

24. CANALES DE SODIO Y POTASIO
ACTIVADOS POR EL VOLTAJE
◦ Despolarizaciòn y repolarizaciòn
◦ Es necesario el CANAL DE SODIO ACTIVADO POR EL VOLTAJE.
◦ CANAL DE POTASIO ACTIVADO POR EL VOLTAJE
◦ Aumento de rapidez repolarización de la membrana.

25. ACTIVACIÒN E INACTIVCIÒN DEL
CANAL
Canal
Compuerta de
activaciòn
Cerca del
exterior del
canal
Compuerta de
iactivaciòn
Cerca del
interior

26. ACTIVACIÒN DEL CANAL DE SODIO
• Menos
negativo que
en reposo
POTENCIAL DE
MEMBRANA
• ↑desde -90
mV hacia
cero
ALCANZA
VOLTAJE
• Cambio
• Estado
activo
ACTIVACION
COMPUERTA

28. INACTIVCIÒN DEL CANAL DE SODIO
◦ El mismo aumento de voltaje que abre y cierra.
◦ No pasa mas sodio.
◦ Oclusión del poro (intracelular).
◦ Potencial de membrana se recupera hacia el estado de reposo (repolarización).

29. CANAL DE POTASIO ACTIVADO POR
EL VOLTAJE Y SU ACTIVACIÒN
◦ Reposo = compuerta cerrada.
• Aumenta -
90mV hacia
cero.
POTENCIAL DE
MEMBRANA
• Aumento
difusión de
potasio.
APERTURA
• Disminucion
sodio.
• Salida de
potasio.
REPOLARIZACION

31. INICIO DEL POTENCIAL
DE ACCIÒN

32. UN CICLO DE
RETROALIMEN
TACIÒN
POSITIVA ABRE
LOS CANALES
DE SODIO
◦ Sin alteración de la
membrana de la fibra
nerviosa → NO
POTENCIAL.
◦ Circulo vicioso de
retroalimentación +
Elevación del
potencial de
membrana
Abren los
canales de
sodio activados
Entrada de
iones sodio
Elevaciòn del
potencial de
membrana
Cierre y
apertura de
canales potasio
Finaliza
POTENCIAL
DE ACCIÒN

33. UMBRAL PARA EL INICIO DEL
POTENCIAL DE ACCIÒN
◦ POTENCIAL DE MEMBRANA → numero de iones Na+ que entran en la fibra
supera al número de iones de K+ que salen.
◦ Aumento -90mV hasta -65mV = aparición exlosiva del potencial de acción.
◦ El -65mV es el UMBRAL para la estimulación.

34. Doctor: Juan Daniel García Solórzano
Materia: Fisiología
Alumna: Madeleine Isabel Jiménez Gómez
PROPAGACIÓN DEL
POTENCIAL DE ACCIÓN

35. Un potencial de acción se
desencadena en cualquier punto
de una membrana excitable
habitualmente excita porciones
adyacentes de la membrana,
dando lugar a la propagación del
potencial de acción a lo largo de
la membrana.

36. Una membrana excitable no tiene
una dirección de propagación
única, sino que el potencial de
acción viaja en todas las direcciones
alejándose al estímulo, hasta que se
ha despolarizado toda la
membrana.
Dirección de la propagación.

37. Principio del todo o nada.
◦ Una vez que se ha originado un potencial de
acción en cualquier punto de la membrana
de una fibra normal, el proceso de
despolarización viaja por toda la membrana
si las condiciones son las adecuadas, o no
viaja en absoluto si no lo son.
◦ Este principio se le denomina principio de
todo o nada y se aplica a todos los tejidos
excitables normales.

38. RESTABLECIMIENTO DE LOS GRADIENTES
IÓNICOS DE SODIO Y POTASIO TRAS
COMPLETARSE LOS POTENCIALES DE ACCIÓN:
LA IMPORTANCIA DEL METABOLISMO.

39. La propagación de cada potencial
de acción a lo largo de una fibra
nerviosa reduce ligeramente las
diferencias de concentración de
sodio y de potasio en el interior y
en el exterior de la membrana.
Debido a que lo iones sodio se
difunden hacia el interior durante
la despolarización y los iones
potasio difunden hacia el exterior
durante la repolarización.

40. Se pueden trasmitir entre
100.000 y 50 millones de
impulsos por las grandes
fibras nerviosas de gran
tamaño antes de que las
diferencias de concentración
alcancen el punto de que se
interrumpa la conducción
del potencial de acción.

41. Con el tiempo se hace necesario
restablecer las diferencias de las
concentraciones de membrana
de sodio y de potasio que se
consiguen por la acción de la
bomba Na+- K+ de la misma
que se ha descrito previamente
para el restablecimiento original
del potencial en reposo.

42. Los iones sodio que han
difundido hacia el interior de
la célula durante los
potenciales de acción y los
iones de potasio que han
difundido hacia el exterior
deben volver a su estado
original por la bomba Na+-
K+.

43. MESETA EN ALGUNOS
POTENCIALES DE
ACCIÓN

44. El objetivo de este tema es
explicar los diferentes
factores y potenciales de
acción que pasa la
membrana para que vuelva
a ser repolarizada. Los
distintos canales que se
abren con los potenciales
de acción para que puedan
entrar iones.
Objetivo

45. ◦ En algunos casos la membrana
excitada no se repolariza
inmediatamente después de la
despolarización.
◦ Este tipo de potencial de acción se
produce en las fibras musculares
cardíacas, en las que la meseta dura
hasta 0,2 a 0,3 s.
Meseta en algunos potenciales de
acción

46. La causa de la meseta es una combinación de varios
factores.
1) Los canales de sodio habituales activados por el voltaje,
denominados canales rápidos.
2) Los canales de calcio-sodio activados por el voltaje (canales de
calcio de tipo L).

47. RITMICIDAD DE ALGUNOS
TEJIDOS EXCITABLES:
DESCARGA REPETITIVA.

48. Ritmicidad de algunos tejidos excitables: descarga
repetitiva.
Las descargas repetitivas autoinducidas aparecen
normalmente en el corazón, en la mayor parte del músculo
liso y en muchas neuronas del sistema nervioso central.
Estas descargas rítmicas producen: 1) el latido rítmico del
corazón; 2) el peristaltismo rítmico de los intestinos.
3) fenómenos neuronales, como el control rítmico de la
respiración.

49. Para que se produzca ritmicidad espontánea la membrana, incluso en su estado natural,
debe ser lo suficientemente permeable a los iones sodio (o a los iones calcio y sodio a
través de los canales lentos de calcio-sodio)
1) Algunos iones sodio y calcio fluyen hacia el interior; 2) esta actividad produce
aumento del voltaje de la membrana en dirección positiva, que aumenta más la
permeabilidad de la membrana.
3) Se produce flujo de entrada de aún más iones, y 4) aumenta más la permeabilidad, de
manera progresiva, hasta que se genera un potencial de acción.

51. CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE
LA TRASMISIÓN DE SEÑALES EN
LOS TRONCOS NERVIOSOS

52. Características especiales de la trasmisión de
señales en los troncos nerviosos
◦ El núcleo central de la fibra es el
axón, la membrana del axón
conduce el potencial de acción en el
centro del axón contiene el
axoplasma que es líquido extracelular
viscoso, el axón está rodeado por
una vaina de mielina.

53. ◦ Las células de schwann depositan la vaina de mielina alrededor del axón de esta
manera primero la membrana de la célula de schwann rodea al axón, después la ȼ
de schwann rota muchas veces alrededor del axón depositando múltiples capas de
la membrana de la ȼ que contiene esfingomielina.

55. Vaina de mielina
◦ Es un excelente aislante eléctrico, esto significa que disminuye el flujo iónico a
través de la membrana apróx. Cinco mil veces entre dos ȼ de schwann sucesivas a
lo largo del axón hay una pequeña zona no aislada de sólo 2-3mm de longitud a
esto se le llama nódulo de ranvier.

56. Conducción saltatoria
◦ Los iones pueden fluir fácilmente a través de los nódulos de ranvier, en la conducción saltatoria la
corriente fluye por el líquido extracelular circundante que está fuera de la vaina de mielina así
como por el axoplasma del interior del axón de un nódulo a otro. Así el impulso nervioso recorre
a saltos la fibra

57. ◦ La conducción saltatoria es útil por dos motivos.
◦ 1.- Aumenta la velocidad de la transmisión nerviosa en fibras mielinizadas de 5-50
veces.
◦ 2.- Conserva la energía para del axón, permitiendo una pérdida de iones 100 veces
menor de lo que seria necesario de otra forma

58. Velocidad de conducción en las fibras
nerviosas
◦ La velocidad de conducción varían desde .25m/s en las fibras no mielinizadas
hasta 100m/s en las fibras mielinizadas grandes.

59. Excitación
◦ El potencial de acción se inicia por la apertura de canales de sodio, estos canales
se abren por una disminución del voltaje eléctrico normal a través de la
membrana.

60. ◦ Umbral de excitación: Nivel
necesario para generar un potencial
de acción.
◦ Potenciales locales agudos: Son
cambios locales de potencial en la
membrana, cuando estos cambios no
pueden generar un potencial de
acción se denominan potenciales
subliminales agudos.

61. Periodo refractario
◦ Es el periodo en el que no se puede generar otro potencial de acción, el motivo de
esta restricción es porque después de que se genera un potencial de acción se
inactivan los canales de sodio y solo se puede abrir cuando el potencial de
membrana vuelva a su nivel original.

62. Periodo refractario absoluto
◦ Es cuando no se puede generar un segundo potencial de acción incluso con un
estímulo es muy intenso.

63. Inhibición de la excitabilidad
◦ Factores estabilizadores de la membrana: Son factores que pueden reducir la
excitabiliadad, el calcio es un estabilizador.
◦ Anestésicos locales. Ejemplos procaina y tetracaina, estas sustancias hacen que sea
mucho más difícil abrir las compuestas de sodio por lo tanto reducen la
excitabilidad.