Potencial de Reposo de la Membrana

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Potencial de Reposo de la Membrana
Bibliografía capítulo 8 de KSJ2
capítulo 7 de KSJ
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Algunas propiedades de la Membrana
Recordemos algunas propiedades básicas de la
membrana
En reposo, el potencial de la membrana es, aprox.
Vm -65 mV
Existe gradientes de concentración de iones entre
el interior y el exterior de la célula.
Existen canales que comunican ambos lados de la
membrana
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Célula
Medio extracelular
Sodio Na CloroCl Potasio
K Calcio Ca
K Aniones Na
Cl Ca
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Cómo se produce el Potencial de Reposo?
Qué relación existe entre los gradientes de las
concentraciones de iones y el valor en reposo del
potencial?
Cómo se mantienen esos gradientes?
Estudiaremos dos ejemplos

• Membranas permeables sólo al K
• Permeables a varios (2) iones

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Ejemplo 1 membrana permeable sólo al K

• La concentración de K es mayor dentro que
  fuera de la célula
• La membrana deja pasar sólo al K

Entonces

• El K tiende a fluir de dentro hacia fuera,
  siguiendo el gradiente de
• su concentración
• Esto produce una acumulación de cargas
  positivas en el exterior y
• una acumulación de cargas negativas en el
  interior
• Dada la atracción entre cargas de signo
  opuesto, las cargas se
• agrupan a ambos lados de la membrana. Esto
  genera una diferencia
• de potencial

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Fuerza eléctrica y fuerza química
KSJ-F7.3
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Potencial de Equilibrio
Se llega a una situación en la cual el potencial
de membrana toma Un valor tal que la fuerza
eléctrica que actúa sobrel el K iguala a la
fuerza química y no hay más flujo neto de este
ión.
Este valor del potencial de la membrana es el
potencial de
equilibrio
Para el K este potencial es 75 mV
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Tabla del Potencial de Equilibrio
Potencial de equilibrio el valor de V para el
cual no hay flujo neto de iones a través de la
membrana
Axón gigante del calamar
KSJ-Tabla7.1
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Ecuación de Nernst
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Potencial de reposo de las glías
Si la membrana es permeable a un único ión, el
potencial de equilibrio de éste es el potencial
de reposo de la membrana.
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Conductancia y Corriente de Membrana
Cada ión está sometido a una fuerza eléctrica y
otra química. La fuerza total es fuerza
eléctrica fuerza química
Supondremos que el flujo del ión a través de un
canal es proporcional al voltaje
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El corriente 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
Corriente total Conductancia (fuerza eléctrica
fuerza química)
Si N es el número de canales del ión, la
conductancia es
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Ejemplo 2 dos especies de iones
KSJ-F7.4
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Bombas
Los gradientes son mantenidos por bombas de iones
BCP-F3.16
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Circuito equivalente
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Conductancia y batería en paralelo
De la corriente,
obtenemos,
El canal se comporta como una resistencia y una
batería en serie
KSJ-F7.5-F7.6
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N canales suman sus conductancias
KSJ-F7.7-F7.8
Cada población de iones se representa del mismo
modo
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Un primer circuito ...
Los medios externo e interno son buenos
conductores
La membrana actúa como un condensador
Fluye corriente a través de las bombas Na/K
KSJ-F7.9-F7.10
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Cómo cambia el potencial?
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Cuánta corriente se requiere para cambiar el
potencial de membrana con una cierta tasa de
cambio?
Si C 1 nF una corriente de 1 nA cambiará al
potencial con una tasa de cambio de 1 mV/ms
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Valores de la resistencia y la capacidad
Supongamos que las propiedades de la célula son
uniformes ...
DA-F5.3
R resistencia total r resistencia
específica
C capacidad total c capacidad específica
Area típica 0.01 0.1 mm2
C es típicamente 0.1 1 nF
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C nF
C 1 nF significa que para producir el potencial
de reposo de 70 mV se debe acumular un exceso
de carga de 7 Coulombios o, lo que es lo
mismo, de iones de carga unidad)
Es sólo una fracción 1/100000 del número total de
iones de una neurona.
Es también la carga que entrega un corriente de
0.7 nA durante 100 ms.
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Si pasan corrientes a través de los canales
pasivos de K y de Na el potencial de membrana
se modifica
También la corriente generada por la bomba Na/K
contribuye al cambio del potencial
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La corriente pasiva
También los canales de Cl- contribuyen
Si definimos la corriente pasiva
Entonces
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La corriente de pérdida-leak
Todos los efectos independientes del tiempo (e.g.
corriente pasiva y bomba) se suelen agrupar en
una única corriente
Corriente de pérdida (leak current)
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Si además se inyecta corriente con un electrodo
o también
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Contribución de la corriente sináptica
Nicholls-F13.1
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Ecuación para la evolución para V
No contiene la generación del PA!
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Evaluación del potencial de reposo
Sólo hay corriente en los canales pasivos
Por el momento consideramos sólo el efecto del
Na y del K. Además, despreciamos la
contribución de la bomba. Como nos interesa el
estado estacionario, el potencial no cambia
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Vrest-69mV
KSJ-F7.11
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El Cl no afecta a Vrest
El potencial de equilibrio del Cl es igual al de
reposo! El Cl no lo afecta.
KSJ-F7.12
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Circuito equivalente para las propiedades pasivas
KSJ-F7.13
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Fin Potencial de Reposo y Circuito equivalente