Capitulo 5 Potencial de Accion

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Capitulo 5
potenciales de membrana y potenciales de acción
A través de las membranas de casi todas las células del organismo existen potenciales eléctricos.
Además algunas células, como las nerviosas y musculares, son excitables, capaces de autogenerar impulsos electroquímicos en sus membranas. En otros tipos de células, otros tipos de cambios en los potenciales de membrana probablemente representan papeles importantes en el control de muchas de las funciones celulares.
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Bases físicas de los potenciales de acción
Potenciales de membrana originados por difusión: 
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Relación entre el potencial de difusión y la diferencia de concentración: Ecuación de Nerst
El nivel de potencial a través de la membrana que impide la difusión neta de un ion en cualquier dirección a través de la membrana se denomina potencial de Nerst para ese ion.
La magnitud de este potencial esta determinada por la proporción entre las concentraciones del ion en ambos lados de la membrana.
 
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Calculo del potencial de difusión cuando la membrana es permeable a varios iones.
Depende de varios factores:
1- polaridad de la carga eléctrica de cada ion.
2- permeabilidad de la membrana (P) a cada ion.
3- las concentraciones de los respectivos iones en el exterior e interior de la membrana.
Para el calculo se utiliza la Ecuación de Goldman o Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz.
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Determinación del potencial de membrana
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La membrana celular como condensador eléctrico.
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Potencial de membrana de los nervios en reposo.
El potencial de membrana de las grandes fibras nerviosas cuando no están transmitiendo señales nerviosas es de alrededor de -90 mv.
Transporte activo de iones sodio y potasio a través de la membrana.
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Origen del potencial de reposo normal de la membrana.
Contribución del potencial de difusión del K.
Contribución de la difusión de Na.
Contribución de la bomba de Na-K.
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Potencial de acción del nervio.
Fases del potencial de acción del nervio.
1- Fase de reposo
2- Fase de despolarización.
3- Fase de repolarización.
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Canales de Na y K con puerta de voltaje.
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Resumen de los acontecimientos que originan el potencial de acción
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Papeles de otros iones durante el potencial de acción.
Iones impermeantes cargados negativamente (aniones) dentro del axón.
Iones calcio.
Aumento de la permeabilidad de los canales de sodio cuando existe un déficit de iones calcio.
Iniciación del potencial de acción.
Circulo vicioso de retroalimentación + abre los canales de Na.
Umbral para la iniciación del potencial de acción.
Acomodación de la membrana.
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Propagación del potencial de acción.
Dirección de la propagación.
Principio del todo o nada.
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Restablecimiento de los gradientes iónicos de Na y K después de los potenciales de acción: importancia del metabolismo energético.
La transmisión de cada impulso a lo largo de la fibra nerviosa reduce muy poco las diferencias de concentración de Na y K. para un único potencial de acción, este efecto es tan pequeño que no se puede medir.
Las fibras nerviosas pueden transmitir desde 100.000 hasta 50 millones de impulsos, antes de que las diferencias de concentraciones hayan descendido hasta un punto en que cese la conducción del potencial de acción. 
La actividad de la Bomba de Na y K puede aumentar 8 veces, estimulada por la concentración de Na en el interior celular.
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Meseta en algunos potenciales de acción 
En algunos casos, la membrana excitable no se repolariza inmediatamente después de la despolarización, se produce una meseta.
Este tipo de potencial de acción se produce en las fibras del músculo cardiaco, donde la meseta dura 2/10 a 3/10 de segundo, y hace que la contracción del músculo cardiaco se prolongue, durante ese mismo periodo. 
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La causa de la meseta es una combinación de varios factores:
1º- en la despolarización del músculo cardiaco intervienen dos tipos de canales.
Canales rápidos de Na.
Canales lentos de Ca.
2º- parcialmente responsable, es el hecho de que los canales de K con puerta de voltaje tienen una abertura aun mas lenta de lo habitual y a menudo no se abren totalmente hasta el final de la meseta.
Esto retrasa el retorno del potencial de reposo.
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Ritmicidad de ciertos tejidos excitables: Descarga repetitiva.
Normalmente se produce ritmicidad, en el corazón, en la mayor parte del músculo liso y en muchas neuronas del SNC.
También casi todos los demás tejidos excitables son capaces de descargar repetitivamente si el umbral de estimulación se reduce lo suficiente.
Necesidad de un proceso de excitación para la ritmicidad espontánea.
Para que se produzca la ritmicidad espontánea es preciso que la membrana, sea ya lo bastante permeable a los iones Na.
¿Por qué la membrana no se despolariza inmediatamente después de haberse repolarizado?
Conductancia para el K: Hiperpolarización. 
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Fibras nerviosas mielinicas y amielinicas.
Fibra mielinica consta de:
1- núcleo central que es el axón, y la membrana conductora. El axón esta lleno de axoplasma. Rodeando al axón se encuentra la vaina de mielina y a cada 1 a 3 mm, es interrumpida por un nódulo de Ranvier. 
La vaina de mielina es depositada por las celulas de Schwann. 
Esfingomielina: excelente aislante que reduce el flujo de iones a través de la membrana en unos 5000 veces.
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Conducción a saltos de nódulo a nódulo en las fibras mielinicas.
Aunque los iones no pueden fluir a través de las gruesas vainas de mielina, pueden hacerlo con facilidad a través de los nódulos de Ranvier. Por tanto los potenciales de acción tan solo se pueden producir en los nódulos. La conducción a saltos tiene valor por dos razones.
Aumenta entre 5 y 50 veces la velocidad de transmisión. 
Conserva energía para el axón. 
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Velocidad de conducción en las fibras nerviosas.
Varia desde 0,25 m/sg en las pequeñísimas fibras amielinicas hasta 100 m/sg en las enormes fibras mielinicas.
Excitación: el proceso de provocación del potencial de acción.
Cualquier factor que haga que los iones Na comiencen a difundirse en numero suficiente hacia el interior a través de la membrana hará que se desencadene la abertura automática regeneradora de los canales de Na.
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Umbral de excitación y potenciales locales agudos.
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Periodo refractario durante el cual no es posible desencadenar nuevos estímulos.
No se puede producir un nuevo potencial de acción en una fibra excitable mientras la membrana este todavía despolarizada por el potencial de acción precedente.
Periodo refractario absoluto.
Periodo refractario relativo.
Inhibición de la excitabilidad: estabilizadores y anestésicos locales.
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Registro de los potenciales de membrana y de los potenciales de acción.