Potencial de Reposo de la Membrana

1. Potencial de Reposo de la Membrana Bibliografía: capítulo 8 de KSJ2 capítulo 7 de KSJ

2. 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

3. Célula Medio extracelular Sodio: Na+ Cloro:Cl– Potasio: K+ Calcio: Ca++ K+ Aniones Na+ Cl– Ca++

4. ¿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

5. 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

6. Fuerza eléctrica y fuerza química KSJ-F7.3

7. 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

8. 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

9. Ecuación de Nernst

10. 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.

11. 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:

12. 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:

13. Ejemplo 2: dos especies de iones KSJ-F7.4

14. Bombas Los gradientes son mantenidos por bombas de iones BCP-F3.16

15. Circuito equivalente

16. 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

17. N canales suman sus conductancias KSJ-F7.7-F7.8 Cada población de iones se representa del mismo modo:

18. 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

19. ¿Cómo cambia el potencial?

20. ¿Cuánta corriente se requiere para cambiar el potencial de membrana con una cierta tasa de cambio? corriente Si C = 1 nF: una corriente de 1 nA cambiará al potencial con una tasa de cambio de 1 mV/ms

21. 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

22. 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.

23. 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:

24. La corriente pasiva También los canales de Cl- contribuyen: Si definimos la corriente pasiva: Entonces:

25. La corriente de pérdida-leak (Los parámetros y se determinan fenomenológicamente) Todos los efectos independientes del tiempo (e.g. corriente pasiva y bomba) se suelen agrupar en una única corriente: Corriente de pérdida (“leak current”)

26. Si además se inyecta corriente con un electrodo: o también:

27. Contribución de la corriente sináptica: Nicholls-F13.1

28. Ecuación para la evolución para V No contiene la generación del PA!

29. 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:

30. Vrest=-69mV KSJ-F7.11

31. 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

32. Circuito equivalente para las propiedades pasivas KSJ-F7.13

33. Fin – Potencial de Reposo y Circuito equivalente