Notas de lectura
Fisiología I, Potencial de membrana - potencial de acción
- Grado
- Medicina
- Institución
- Universidad Autónoma De Madrid
Fisiología I, Potencial de membrana - potencial de acción
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06 - Morfofisiología I - 27/10/20 - Potencial de membrana - potencial de acción - Carlos ArturoConde Cotes
Potencial de membrana - Potencial de acción
Vamos a hablar del potencial
eléctrico, de la membrana
de una célula nerviosa o
de cualquier célula. Todas
las membranas celulares
acumulan carga de un
lado de la membrana.
Existen diferencias de
potencial eléctrico entre el
interior y el exterior de la
membrana, es decir, si yo
coloco un voltímetro (un
electrodo por dentro y otro por fuera de la célula), él marca una diferencia de voltaje entre el interior y el
exterior y esto es válido para cualquier célula del organismo.
Potencial de membrana en reposo: Lo llamamos reposo porque, a diferencia de los tejidos que no son
excitables, los tejidos excitables como el nervio y el músculo modifican ese potencial y utilizan ese cambio
de potencial como una señal. Entonces los tejidos excitables, donde está el sistema nervioso, que quizá es
el controlador más importante del organismo, que es el que regula casi todas las funciones y es
responsable de los pensamientos y emociones, cuando cambia ese potencial de membrana, lo usa como
un mecanismo de comunicación y de señal entre diferentes células, por eso es importante abordarlo.
Siempre digo que podríamos acabar esta clase diciendo que el potencial de membrana se explica por 3
fenómenos básicos:
• La difusión de potasio hacia el exterior de la célula.
• La bomba de sodio-potasio.
• El equilibrio Donnan.
Para llegar a llegar explicar cada uno de esos puntos, vamos a repasar algunos aspectos fundamentales:
Primero, algunas cosas que tienen que ver
con nomenclatura y con equivalencias.
Supongamos que estas bolitas amarillas
(dibujo) son células, entonces decir que esta
célula (superior izquierda) tiene una carga
positiva por dentro y muchas cargas positivas
por fuera, es lo mismo que decir que ésta
célula (superior derecha) tiene muchas cargas
negativas y pocas cargas negativas por fuera,
estas 2 cosas son equivalentes. Y estas 2
cosas a su vez son equivalentes a ésta
(inferior derecha), es decir, es son lo mismo
que decir que esta por dentro es negativa y
por fuera es positiva, estas 3 situaciones son
equivalentes.
Entonces otra vez, si yo cogiera un voltímetro y pongo un electrodo adentro y uno afuera, éste me va a
marcar una diferencia de voltaje entre el interior y el exterior, eso equivale a decir que yo cojo el voltímetro
y lo pongo al lado positivo y al negativo de una batería. Y yo podría voltear la batería y vuelvo a poner el
voltímetro, me sigue marcando los mismos 5, pero en vez de moverse la aguja para la derecha, se va a
mover para el otro lado, pero sigue marcando lo mismo. Es decir, cuando hablamos de potencial eléctrico
de la membrana, nosotros tenemos que hablar de 2 características:
1. ¿De cuánto es esa pila? Es decir, de cuánto es el voltaje, de diferencia entre el exterior (que es
positivo generalmente) y el interior (que suele ser negativo), entonces hay que buscar el valor, el
, número. En los libros se encuentra que los potenciales de membrana de células excitables están
alrededor de los 60-70 milivoltios.
2. La pila azul vale 5 milivoltios y la amarilla (célula) vale 70 milivoltios, pero yo puedo tener la pila con
el polo positivo orientado a la derecha o a la izquierda, entonces cuando hablo de la pila, hablo del
voltaje y también tengo que decir en dónde está el lado negativo y en dónde está el positivo, tengo
que específicar cuál es el lado negativo y cuál es el negativo. Entonces, por convención, cuando
hablamos del voltaje de la membrana, el signo que aparece acompañandolo, se refiere a cuál es la
polaridad que tiene la célula por dentro, en la membrana . Entonces decir que tenemos un voltaje
de -70 milivoltios, es lo mismo que decir que tenemos un voltaje de +70 milivoltios, solo que si
decimos que es de +70 milivoltios es porque estamos volteando la pila.
Entonces les puedo preguntar: Yo tengo una célula A cuyo potencial de membrana es de -70 milivoltios y la
célula B tiene un potencial eléctrico de -30 milivoltios, digame ¿cuál de las 2 tiene un mayor potencial de
membrana?. La respuesta es la célula A que tiene 70 milivoltios.
Y si yo le digo que B tiene +10 milivoltios ¿Cuál de los 2 tiene más voltaje? Sigue siendo A, el voltaje de A
es mayor que el de B.
Y si yo le digo que B tiene +70 milivoltios ¿Cuál de los 2 tiene más voltaje? Son iguales, solo que en la
célula A el interior está negativo, mientras que en el célula B el interior está positivo.
Entonces vamos a recordar cosas
grandes de la membrana celular:
La membrana está formada por una
bicapa de lípidos (las bolitas amarillas),
una zona polar que es la cabeza, con
una zona no polar que es la cola.
Como son lípidos, son productos que
no permiten el paso de sustancias
polares porque estos son básicamente
grasas, entonces las sustancias
polares son las hidrosolubles, no son
liposolubles.
Entonces si estamos hablando de un
sodio, de un cloro, de un potasio, de un
calcio, que son iones con carga
eléctrica predominante, difícilmente van a pasar por aquí porque estos son lípidos. Por aquí pasarán
sustancias que sean liposolubles, por ejemplo derivado del colesterol, sustancias como hormonas
esteroideas, etc. Cualquier cosa que sea derivada del colesterol y que sea pequeña, normalmente pasa
por aquí, a través de la bicapa lipídica. Además de tener los lípidos, también tenemos a las proteínas
(dibujos azules) y también con frecuencia, tienen carbohidratos.
Pero entonces hay algunas proteínas que no pasan toda la
membrana, que ocupan solo una parte de la membrana y hay
unas que tiene varios dominios transmembrana (que pasan
varias veces).
Si volvemos a representar el anterior de dibujo aquí, tenemos
una bicapa lipídica y un complejo, una proteína que tiene
subunidades. Y en este caso es una proteína que cruza la
membrana por completo. Además fíjense que en la mitad deja
un hueco, hay algunas proteínas que pueden dejar un hueco
por la mitad y esos son canales y a través de ellos, pasa lo que
quepa por ahí ¿Qué cabe por ahí? Partículas muy pequeñas y
preferiblemente polares, como: Sodio, potasio, calcio, etc,
podrían pasar por esos canales si el canal lo permite, si el
tamaño del canal es adecuado y si el canal está abierto, podrán
pasar.
, Las proteínas transmembranas que presentan una apertura entre sus subunidades son canales y través
de ellos pasan partículas de tamaño pequeño y especialmente “partículas polares” ej: Na, Y y K. Estas
proteínas pueden estar formadas por subunidades que codifican genes diferentes, esto significa que
individuos pueden desarrollar defectos en dichos genes por lo que el canal en consecuencia ya tiene una
estructura molecular diferente.
Clasificación según sus subunidades:
Heterométricos: Son conformados por subunidades diferentes.
Homoméricas: Son conformados por una misma subunidad.
Esto hace que aunque estos canales sean escencia lo mismo (Ca,K, Na channels), esto afectaría el
apartado tanto funcional como sensible. En la siguiente imagen de la izquierda podemos observar como
una configuración de subunidades de un canal, pueden cambiar de forma, para determinar si este está
cerrado o abierto (ver imagen).
PRINCIPALES FUNCIONES DE PROTEÍNAS DE MEMBRANA:
Canales: (Toman el nombre del ion que mejor pasa, ej Canles de Na,k, Ca), canalopatías,
enfermedades adyacentes a canales iónicos y receptores de membrana. Hay que aclarar que estos
canales pueden necesitar más de un estímulo para ser activados, por ejemplo cuando requieren tanto
ligandos, como del voltaje; todos estos componentes que activan los canales tienen como objetivo
principal el cambiar la configuración para determinar su apertura o cierre.
Dependiente de ligando: Moléculas que se adhieren a un receptor induciendo cambios
conformacionales, por la unión en un sitio alostérico muy específico, generando la apertura o el cierre de
este (cambio su función), este tipo de canal está presente en todas las células del cuerpo.
Dependiente de voltaje.
Dependiente de la acción mecánica.
Dependientes de tiempo.
Bombas o acarreadoras: La célula debe tener carga negativa(-70mV generando un campo
eléctrico, el cual gracias a la delgadez de la membrana si se realiza una conversión Voltios-Metros,
equivaldría a 8 millones de voltios metros) por dentro y positiva por fuera; las proteínas de membrana
poseen extremos tanto carbono terminal, como amino terminal, eso significa que tienen carga polar, dando
el extremo negativo de la proteína hacia el exterior celular positivo y el extremo positivo de la proteína
hacia el extremo celular negativo, generando un diagrama de fuerzas.
Receptores.
Enzimas.
Estructurales (características anatómicas relacionadas a la función).
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