Potencial de Difusión

POTENCIAL DE MEMBRANA O POTENCIAL DE DIFUSIÓN

Los potenciales de membrana son cambios rápidos de polaridad ambos lados de la membrana que separa dos disoluciones de diferente concentración, como la celular que separa el interior y el exterior de una célula. Duran menos de1 milisegundo. Cuando se habla de potenciales de membrana, se debería de hablar del "potencial de difusión" o "potencial de unión líquida". Dicha diferencia de potencial esta generada por una diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana celular. Los potenciales de membrana son la base de la propagación del impulso nervioso.

FACTORES DETERMINANTES DE DIFUSIÓN

1.- La diferencia de concentraciones de un lado y otro de la membrana.

2.- Diferencia de presión a través de la membrana.

POTENCIALES DE MEMBRANA PROVOCADOS POR DIFUSIÓN Potencial de Difusión:  Es producido por una diferente concentración iónica a los dos lados de la membrana.

Relación del Potencial De Difusión con la Diferencia de Concentración: Potencial de Nernst El nivel de potencial de difusión a través de una membrana que se opone exactamente a la difusión neta de un ion particular a través de la membrana se denomina Potencial De Nernst. La magnitud de este potencial viene determinada por el cociente de las concentraciones de este ion específico en los dos lados de la membrana. Se puede utilizar la ecuación de Nernst para calcular el potencial de Nernst: (Temperatura corporal normal 37º)

Si el signo del potencial es positivo (+) el ion que difunde desde el interior hacia el exterior es un ion negativo, y si es negativo (-) el ion es positivo.

Cálculo del potencial de difusión cuando la membrana es permeable a varios iones diferentes Cuando una membrana es permeable a varios iones diferentes, el potencial de difusión que se genera depende de tres factores: - La polaridad de la carga eléctrica de cada uno de los iones. - La permeabilidad de la membrana (P) a cada uno de los iones. - Las concentraciones (C) de los respectivos iones en el interior (i) y en el exterior (e) de la membrana.

Potencial de membrana en reposo de los nervios El potencial de membrana en reposo de las fibras nerviosas grandes cuando no transmiten señales es de aproximadamente -90 mV. Los potenciales de difusión aislados que produce la difusión del sodio y del potasio darían un potencial de membrana de -86 mV, casi todo determinado por la difusión del potasio. Aparte se genera -4 mV adicionales al potencial de membrana por la acción continua de la bomba de sodio – potasio.

Potencial de acción nervioso Las señales nerviosas se transmiten mediante potenciales de acción que son cambios rápidos del potencial de membrana que se ex tienden rápidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa. Cada potencial de acción comienza con un cambio súbito desde el potencial de

membrana negativo en reposo normal hasta un potencial positivo y después termina con un cambio casi igual de rápido de nuevo hacia el potencial negativo. Fases del potencial de acción: - Fase de reposo Este es el potencial de membrana en reposo antes del comienzo del potencial de acción. Se dice que la membrana está “polarizada” durante esta fase debido al potencial de la membrana negativo de -90mV que está presente.

- Fase de despolarización En este momento la membrana se hace súbitamente permeable a los iones de sodio, lo que permite que un gran número de iones de sodio con carga positiva difunda hacia el interior del axón.

- Fase de repolarización En un plazo de algunas diez-milésimas de segundo después de que la membrana se haya hecho muy permeable a los iones de sodio, los canales de sodio comienzan a cerrarse y los canales de potasio se abren más de lo normal. De esta manera, la rápida difusión de los iones potasio hacia el exterior reestablece el potencial de membrana en reposo negativo normal.

Canales de sodio y potasio activados por el voltaje: Activación e inactivación del canal El actor necesario en la producción tanto de la despolarización como la repolarización de la membrana nerviosa durante el potencial de acción es el canal de sodio activado por el voltaje. Un canal de potasio activado por el voltaje también tiene una función importante en el aumento de la rapidez de la repolarización de la membrana. Canales de sodio y potasio activados por el voltaje El canal de sodio activado por el voltaje, es necesario para la despolarización y repolarización la cual aumenta, esta tiene una función adicional a la bomba sodio potasio.

Canal de sodio activado por el voltaje: activación e inactivación del canal Tiene dos compuertas, en reposo (-90mV) impide la entrada de iones Na.

Activación del canal sodio Se hace menos aumentando desde -90mV hasta 0 alcanzando un voltaje produciendo activación de la compuerta para la entrada de sodio. La permeabilidad aumenta hasta 500 a 5000 veces.

Inactivación del canal sodio Aumento de voltaje, abriendo la compuerta de activación y cerrando la de inactivación. Volviendo a reposo. Denominándose proceso de repolarización.

POTENCIAL DE NERNST Y DE GODMAN HOGKIN  – KATZ El potencial de Nernst está definido como el nivel de potencial de difusión a través de una membrana que se opone directamente a la difusión neta de un ión en particular a través de la misma. Dicho potencial está en el interior de la membrana y se asume que el líquido extracelular se mantiene a un potencial eléctrico de cero voltios si la temperatura corporal es la adecuada (aproximadamente 37 °C).

Ecuación de Nernst: La ecuación de Nernst define el potencial eléctrico a través de la membrana que balancea un gradiente de concentración químico particular de un ion al cual la membrana es permeable  Este potencial es llamado potencial de equilibrio o potencial reverso. Depende del gradiente de concentración y de la valencia del ion pero NO depende del grado de permeabilidad de la membrana al ion o de las concentraciones absolutas. El potencial de reposo de una célula es producido por diferencias en la concentración de iones dentro y fuera de la célula y por diferencias en la permeabilidad de la membrana celular a los diferentes iones. El potencial de equilibrio de Nernst relaciona la diferencia de potencial a ambos lados de una membrana biológica en el equilibrio con las características relacionadas con los iones del medio externo e interno y de la propia membrana.

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