MOVIMIENTO DE IONES POR FUERZAS ELCTRICAS

Recordemos que para que haya flujo de iones a travs de una membrana debe de haber:Diferencia de concentracinDiferencia de potencial elctrico100 100 NaCl mmol/LC1 = C2

J12 = J21

Jneto = 0+-Na+Na+Na+Na+J21 J12

Jneto 0Na+J12 J21

Jneto 0Cl-

El flujo por fuerzas elctricas es un flujo de nmero de moles que pasan en la unidad de tiempoGradiente de energa elctrica a ambos lados de la membranarea de la membranaFacilidad con que la membrana deja pasar los ionesFlujo de ionesMol.s-1 E1 E2Js= m . A . C .

Unidades y trminos relacionadosLa diferencia de potencial elctrico se mide en voltiosSe define como el trabajo o energa por unidad de cargaSe expresa en Joule

La diferencia de potencial elctrico es una fuerza que impulsa CARGAS ELCTRICASLos iones se mueven simplemente porque cada in tiene cargaLa carga de un electrn es: e-: 1,602 x 10-19 Cb (Coulomb)CARGA DE 1 MOL DE ION MONOVALENTE

Para el Na+: 1 mol de iones Na contiene 6,023 x 1023 iones

Entonces la carga de 1 mol de Na es: 96 488 Cb ~ 96 500 CbCONSTANTE DE FARADAY (F)

Si el in es divalente o trivalente, la carga por mol ser diferente y est dada por:

La energa elctrica como fuerza impulsora que mueve estos iones ser:Valencia del inJoule/mol

El flujo unidireccional por gradiente elctrico, estar dado por: Al relacionar con espesor de membrana E = V.F.zREEMPLAZANDO:COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD ELCTRICA (Pe)REEMPLAZANDO:De donde : Se expresa en cm . S-1

POTENCIAL DE MEMBRANA La diferencia de concentracin de iones a travs de una membrana selectivamente permeable crea un potencial de membrana.

Origen de un potencial de membrana: clasificacinPotenciales elctricos asociados a una bomba electrognicaBomba Na/K

Potenciales de difusinTransporte pasivoDiferencial de concentracin

Cuando el potencial de membrana es generado por la difusin de diferentes iones (por diferente permeabilidad a la membrana)

Depende de : * polaridad de la carga elctrica de cada in. * permeabilidad de la membrana para cada in. * [ ] de cada uno de los iones en el int-ext celular.

Esos iones son: Na+ K+ Cl- desarrollan potenciales de membrana en membranas de clulas neuronales, musculares y nervios de conduccin. el gradiente de [ ] de cada uno a travs de la membrana determina el VOLTAJE del potencial de membrana.

INTRACELULAREXTRACELULARNa 10meq/L

K ..140meq/L

Cl . 8meq/LNa 142meq/L

K ..4.5meq/L

Cl 107meq/L

Formas en que un potencial de difusin puede mantenerseUno de los compartimentos tiene un in no difusibleMembrana impermeable al menos a 1 inMembrana permeable al menos a otro in distribuido asimtricamenteSe genera EQUILIBRIO ELECTROQUMICO A uno de los compartimentos le llega un flujo constante de ionesHay un mecanismo de transporte activo que bombea los iones que se pierden del compartimento

DESTINOORIGEN

El mantenimiento del Potencial elctrico requiere del aporte de energa

Con la ecuacin de NERNST tambin se puede calcular el Potencial de Equilibrio de un in:

ECUACIN DE GOLDMAN-HODGKIN-KATZPermite estimar el potencial de membrana en funcin de:Permeabilidades (P)Concentraciones de los diferentes iones

Aplica slo para iones monovalentes:Ejemplo membrana permeable al Na+K+Cl-(RT/zF)(ln 10) a 22C

El potencial de membrana generalmente es negativo en el interior celular y es del orden de -60 mV, si bien el rengo de valores para diferentes tipos de clulas es amplio y variable:-90mV a -20mV

ECUACIN DE CONDUCTANCIA Es otra forma de expresar la ecuacin de GHK, si se conoce la conductancia de la membrana para cada in Surge de considerar a la membrana biolgica un modelo de circuito elctrico

Si consideramos que las clulas ya tienen establecido su potencial de membrana de reposo (Vm) y que a los lados de la membrana hay un C para ese in, que generara un Pot. Elctrico; la fuerza impulsora sera la diferencia entre estos valores

V = Vm - EiReemplazando: Ii= Gi (Vm Ei)* El valor de la fuerza impulsora es indicativo de la direccin del flujo inico

CATIONES ANIONES

De la corriente,obtenemos,El canal se comporta como una resistencia y una batera en serieConductancia y batera en paralelo

Potencial de membrana en reposo (de -50 a -90 mV)Es la diferencia de potencial entre el exterior y el interior de la clula en reposo.Es el potencial promedio debido a la difusin de todos los iones que pueden atravesar la membrana.Es negativo porqueLa membrana en reposo es de 20 a 100 veces ms permeable al K+ que a los otros iones.El K+ se mueve del LIC al LEC y deja un exceso de cargas negativas hacia el lado citoplasmtico de la membrana celular.La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).

Circuito equivalente y potencial de reposo

N canales suman sus conductanciasCada poblacin de iones se representa del mismo modo:

Un primer circuito ...Los medios externo e interno son buenos conductoresFluye corriente a travs de las bombas Na/KLa membrana acta como un condensador

Efecto de la bomba de Na+/K+ en el potencial de reposo

Voltmetro de alta impedanciaMicroelectrodos Osciloscopio de rayos catdicos

Potencial de reposo en la membranade la clula nerviosaDe reposo: cuando no estn transmitiendo seales = - 90 mV

Es producido por: *DIFUSIN PASIVA DEL K: a travs de un canal proteico = - 94 mV

*DIFUSIN PASIVA DEL Na: a travs de canales proteicos pero con menos permeabilidad que el K = + 61 mV

La combinacin de ambos generan un POTENCIAL NETO de 86 mV

*BOMBA Na-K: saca 3 Na+ y mete 2 K = - 90 Mv

El potencial de accinPermite transmitir seales nerviosas en las clulas nerviosas Son cambios rpidos del potencial de membrana y que se desplaza a lo largo de la fibra nerviosa.

ETAPAS: *REPOSO: la membrana est POLARIZADA con 90 mV

*DESPOLARIZACIN: > permeab Na+ = entra Na+ a la clula se positiviza el interior celular (porque el potencial de membrana disminuye a -50, -70 mV se abren canales de Na+ por VOLTAJE)

*REPOLARIZACION: < permeab K+ = sale K+ = se nega- tiviza el interior celular nuevamente

Periodo de latenciaOvershot

ESTMULOCAMBIO EN LAPERMEABILIDADAL Na+Ingresa Na+Se abren canales de Na+ Disminuye laCarga (-) adentro.DESPOLARIZACINInmediatamente que disminuye la permeabilidad al Na+, aumenta al K+.Se cierran canales de Na+ y Se abren canales de K+

Comienza a salir K+ y se restablece la carga negativa adentro.REPOLARIZACINLa permeabilidad al K+ cambia tanto que sigue saliendo K+ haciendo mas negativa de lo normal.HIPERPOLARIZACINLos canales de K+ siguen abiertos

La bomba de Na+ y K+ regenera el valor de PMR.AFUERAADENTRO*

Potencial de accin en mesetaNa+AA : DESPOLARIZACIN. por canales rpidos de Na ab por volt. B : MESETA. Prologacin del Tiempo de despolarizacin = T de contraccin musc card. Es por canales lentos de Ca por voltajeC: REPOLARIZACIN. Por entrada de K (abertura de canales de K) y termina entrada de Na (se cierran los canales)BCK+CA

Periodos refractarios

Inicio del potencial de accionCualquier acontecimiento que aumente RPIDAMENTE el potencial de membrana y sobrepase el UMBRAL alrededor de los 65 mVProvocar que se abran los canales de Na+ (por voltaje) en formaPROGRESIVA y RECLUTANTE.Propagacin del potencial de accinEs decir, un potencial de accin de un SEGMENTO EXCITABLE de la membrana puede excitar segmentos adyacentes = la PROPAGACINDE LA DESPOLARIZACIN a lo largo de * la fibra nerviosa = impulso nervioso = POTENCIAL DE ACCIN * la fibra muscular = impulso muscular = UMBRAL

A la membrana llega un estmulo.Provoca la salida de K+ y el ingreso de Na+.Si el estmulo es de intensidad suficiente, se llega al valor umbral y se produce el Potencial de Accin que se propaga en todas direcciones y no disminuye de Intensidad, es infrenable.Si el estmulo NO es de intensidad suficiente, las fuerzas regeneradores RESTITUYEN el PMR y no se logra la generacin de un PA propagable.Este tipo de conduccin del PA se realiza en las neuronas de tipo AMIELINICAS.*

CONDUCCIN SALTATORIA*Este tipo de conduccin del PA se realiza en las neuronas de tipo MIELINICAS (mas veloces).

El fenmeno de excitacinCualquier fenmeno que aumente la permeabilidad al Na+ producirLa apertura de los canales de Na+ automticamente.

Pueden ser: *fenmenos fsicos *fenmenos qumicos *fenmenos elctricos

Los ESTABILIZADORES DE LA MEMBRANAInhiben la excitabilidad (hipercalcemia, hipocalemia, procana,Tetracna, por disminucin de activacin de canales de Na+)

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