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CÉLULAS EXCITABLES Y NO EXCITABLES
Este material es de propiedad del grupo de Biofísica de la Pontificia Universidad Javeriana
Objetivos
• Recordar los mecanismos de transportea través de la membrana.
• Distinguir entre células excitables y noexcitables (Potencial de acción).
• Describir la física de la transmisiónsináptica.
Recordemos...• Cada ion tiene un potencial de membrana
distinto del potencial de membrana de losotros iones.
• El potencial de membrana es un “compromiso”entre los distintos potenciales de membranade cada ion y se describe por la ecuación GHK
• El potencial esta definido fundamentalmentepor el comportamiento de restitución del K
• Un potencial de membrana permanentementeigual a cero implica muerte celular
Potencial
electroquímico
El movimiento de un soluto desde un compartimiento“1” al “2” solo puede ser considerado TransportePasivo si :
220110 lnln VzFCRTVzFCRT 21
VzFCRT ln0
Transporte pasivo
21 lnln CRTCRT
El movimiento de un soluto desde un compartimiento“1” al “2” solo puede ser considerado TransporteActivo si :
Transporte activo
Potencial
electroquímico
+ Energía Metabólica
Imposible Naturalmente
El modelo uniporte sólo transporta un tipo de molécula de un lado al otro de la membrana
Un ejemplo sonlas bombas de H+
que tienen losLisosomas detodas las células
Extracelular
Intracelular
H+
Uniporte (Único)
21
- - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + +
Extracelular
Intracelular
En el modelo Simporte se trasportan dos moléculas de distinta naturaleza, en el mismo sentido.
El trasporte de glucosa en el epitelio del
intestino delgado se realiza gracias al
transportador que lleva las dos moléculas en el
mismo sentido.
Simporte (Acoplado-cotransporte)
+ + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - -
Na+ Glucosa 21
El modelo Antiporte transporta dos moléculas de distinta naturaleza química, pero en dirección contraria.
Bomba de Na+ / K+
ATPasa
En contra del gradiente químico
Antiporte (Acoplado-contratransporte)
Extracelular
Intracelular
+ + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - -
3 Na+
2 K+
Mantener el potencial de membrana
Equilibrio Iónico
Potencial de Acción
Flujo Iónico
El porque de los diferentesmecanismos de transporte...
Implica
Células Excitables
Célula Nerviosa
Cambios en el
potencial de membrana
Potencial de Acción
Célula Muscular
Células Excitables y No Excitables
Células NOExcitables
Cambios en el
potencial de membrana
No generan Potencial de Acción
Células Excitables
Excitación Eléctrica
Cambio de conductancia(permeabilidad) para algunos de los iones involucrados en el
Potencial de Membrana
Mensajero Químico Estímulo Eléctrico
RG
1
I
VR
V
IG
SiemensVoltio
amperioG
1
Na+
15 mM
145 mM
Cl-
5 mM
120 mM
150 mM
4 mM
K+
Ca2+
10-7 mM
2 mM
T. Activo
La existencia de distintas concentraciones de iones a ambos lados de la membrana celular
Excitabilidad en la Neurona
La capacidad de transporte activo a través de estas membranas.
Extracelular
Intracelular
Células ExcitablesCalcular el P. de membrana en una célula excitable
iCleCaeNaeK
eCliCaiNaiK
ClpCapNapKp
ClpCapNapKpLogV
2/1
2/1
58
0.00150.0001Ca2+
11205Cl-
0.0314010Na+
15100K+
Permeabilidad[extra]mM[intra]mMIón
5)1(5)001.0(140)03.0(5)1(
120)1(0001.0)001.0(10)03.0(100)1(log58
2/1
2/1
V
(Neuronas) 79mVV Muscular) (C. 90mVV
Tiempo (ms)
Po
ten
cia
l d
e M
em
bra
na
(m
V)
Potencial de Acción
DespolarizaciónRepolarización
Hiperpolarización
negativa
Periodo de
latencia
Hiperpolarización
positiva
Potencial de Reposo
-55Umbral
Periodo
Refractario
Cambio del potencial de membrana inducido por unmensajero químico o un estímulo eléctrico sedenomina despolarización
Cuando la despolarización llega a un nivel crítico oumbral (cantidad de estímulo necesario para provocarla actividad de una C.E) se desencadena un cambiotransitorio de conductancia al Na+, posteriormente alK+ y eventualmente a otros iones
Periodo de Latencia: tiempo transcurrido entre elmomento de aplicar el estímulo y la respuesta de lacélula a dicho estímulo
Potencial de Acción
Repolarización: El potencial regresa con rapidez haciael nivel de reposo.
Hiperpolarización positiva: El potencial de membranaregresa a su valor de reposo. Condiciones iniciales.
Hiperpolarización negativa: El potencial de membranase hace aún más negativo que en reposo.
Potencial de Acción
Periodo Refractario: Periodo de tiempo mientras lamembrana regresa a su estado de reposo, en el cualno se presenta respuesta a ningún estímulo.
Cambio de conductancia
1 2
Tiempo (ms)
Na+
+
Cuando se aplica unestímulo adecuado a lamembrana de una C.E, sealtera su permeabilidad,permitiendo la entrada deNa+ a favor de su gradientede concentración.
iCleCaeNaeK
eCliCaiNaiK
ClpCapNapKp
ClpCapNapKpV
2/1
2/1
log58
Cambio de Conductancia Na+ - K+
Este tránsito es tan intenso que la bomba de sodioresulta ineficaz y el flujo de sodio invierte ladiferencia de voltaje pasando el exterior a sernegativo y el interior positivo (+30 mV).
- - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + +
K+
Na+
Extracelular
Intracelular
+ + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - -
+30mV
El flujo de Na+...
K+
Cambio de conductancia
Tiempo (ms)
Na+
+
Na+
La Neurona – Modelo del Axón
Modelo del axón
Condensadores en paralelo
Conducir señales de unaparte del cuerpo a otramediante fenómenoseléctricos y químicos
Impulso Axón: Transmisión Nerviosa
Impulso Neurona a otra, a través de una
sinápsis: Transmisión Química
Función de las Neuronas
El impulso nervioso...
V1=V2=V3
El impulso nervioso...
El impulso nervioso...
0
0
0
El impulso nervioso...
Células
ExcitablesCambios en la
Membrana Celular
Cambio de Conductancia
Aumenta la permeabilidad
del Na+ y K+
Variación del Potencial de Membrana
El potencial interno
cambia de (-) a (+)
Pasos del Potencial de Acción
Restitución a valores iniciales
Estímulo
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