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Potencial de acción de Guyton y Hall, Apuntes de Fisiología Humana

El presente documento explica el desarrollo del potencial de acción

Tipo: Apuntes

2019/2020
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Subido el 29/03/2022

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anapaula-cabrera-nunez 🇵🇪

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Potencial de
acción
Mecanismo para transmitir señales nerviosas - Cambios rápidos del potencial de membrana
Potencial de membrana negativo en
reposo a positivo
Potencial de membrana positivo a
negativo en reposo
Transferencia
de cargas
positivas hacia
el interior
Regreso de
cargas
positivas al
exterior
10 milésimas de segundo
Recuperación igual de rápida
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¡Descarga Potencial de acción de Guyton y Hall y más Apuntes en PDF de Fisiología Humana solo en Docsity!

Potencial de

acción

Mecanismo para transmitir señales nerviosas - Cambios rápidos del potencial de membrana Potencial de membrana negativo en reposo a positivo Potencial de membrana positivo a negativo en reposo Transferencia de cargas positivas hacia el interior Regreso de cargas positivas al exterior

  • 10 milésimas de segundo Inicio explosivo del potencial de acción
  • Recuperación igual de rápida

Fases

  • Potencial de membrana en reposo Antes de empezar el potencial de acción
  • La membrana está polarizada Potencial de membrana negativo (- 90 mV)
  • Membrana se hace muy permeable a los iones Na
  • Permite entrada a muchos cationes Na+ al axón
  • Estado polarizado normal (-90 mV) se neutraliza por entrada de Na+
  • Se despolariza (Potencial aumenta en dirección positiva) Fibras nerviosas grandes Fibras nerviosas pequeñas Exceso de Na+ entrando hace que el potencial de membrana se sobreexcite
  • Se hace algo positivo, más de 0
    • El potencial se acerca al nivel 0 No hay sobreexcitación hacia el estado positivo
  • Después que a membrana se haya permeabilizado a Na+
  • Canales Na+ empiezan a cerrarse
  • Canales K+ se abren más de lo normal
  • Los K+ difunden al exterior
  • Repolarización: Se reestablece el potencial de reposo negativo normal

Canales de K+

  • Aumento de la rapidez de la repolarización de la membrana
  • Función adicional la de la bomba Na+-K+ y de los canales de fuga de K+. Compuerta del canal de K+ está cerrada

Iones K+ no pueden salir al exterior

Potencial de membrana aumenta desde - 90 mV hacia 0

  • Se abre la compuerta
  • Permite el aumento de difusión de K+ hacia fuera Por ser lentos se abren al mismo tiempo del cierre de los canales Na+

La disminución de entrada de Na+ a la célula y el aumento de salida de K+ hacia el exterior aceleran la repolarización

Repolarización provoca la recuperación completa del potencial de membrana en reposo en unas 10 milésimas de seg

Pinza de voltaje

Hodgkin y Huxley Flujo de iones a través de los diferentes canales Otro método para estudiar el flujo de iones es bloquear un tipo de canal cada vez. Canales de Na+ se bloquean por una toxina (tetrodotoxina) cuando se aplica al exterior de membrana El ion tetraetilamonio bloquea los canales de potasio cuando se aplica al interior de la fibra nerviosa Activación Inactivación

  • 90 mV a +10 mV Apertura de canales +10 mV a - 90 mV Cierre de canales Activación Inactivación Terminan de abrirselos canales K+ cuando los Na+ se cierran

Permanecen abiertos durante todo el potencial de membrana positivo

Se cierran cuando el potencial de membrana disminuye a valor negativo

Otros iones

Aniones de proteínas y compuesto de fosfato orgánicos, etc

Hay muchos dentro del axón que no pueden atravesar canales

Déficit de iones positivos en el interior de la membrana deja exceso de aniones

Responsables de la carga negativa en el interior de la fibra cuando hay déficit de iones positivos

Casi todas las células tienen bomba de Ca

Ca2+ coopera con Na+ para producir la > parte de PA

Bomba de Ca2+: transporta Ca2+ al exterior de la membrana o RE

  • Concentración interna de Ca2+: 10-7 molar Concentración externa de Ca 2+:10- 3 molar

Hay canales de Ca2+ activados por voltaje (ligeramente permeables a Na+)

  • Más Ca2+ afuera - >genera gradiente
  • Canales se abren por despolarización: Ca2+ ingresa
  • IMPORTANCIA: Contribuye a despolarización
  • Activación lenta y precisa ("Canales lentos")
  • Su apertura causa despolarización más sosenida Ubicación: M. cardiaco, M. liso (casi no hay canales de Na+, la activación la realizan los canales de Ca2+)

Concentración de Ca2+ tiene efecto profundo sobre el nivel de voltaje que activan los canales de Na

Déficit de Ca2+, canales de Na+ se abren

Fibra nerviosa se hace muy excitable

Concentración de Ca2+ disminuye en un 50% y se produce descarga espontánea en N. periféricos

A veces es mortal por la contracción tetánica de los músculos respiratorios

Ca2+ afecta canales de Na+ Ca2´se une a proteína de canal de Na+ Carga (+) de Ca2+ alteran estado eléctrico de la proteína Modifica su nivel de voltaje necesario para abrir compuerta de Na+

Origen

Círculo vicioso de retroalimentación positiva Elevación del potencial de membrana desde - 90 mV hacia 0

Aumento de voltaje provoca apertura de canales de Na+ activados por voltaje

  1. Na+ entra
  2. Se eleva más el potencial de membrana
  3. Se abren más canales de Na+
  4. Más Na+ entra Continúa hasta abrir todos los canales de Na+

El aumento de potencial de membrana provoca cierre de canales de Na+ y apertura de canales de K+

  1. Fin del potencial de acción Solo se produce el PA si el aumento inicial es lo suficientemente grande como para originar el ciclo de retroalimentación positiva

de Na+ que entra supera # de K+ que

sale

Es necesario un aumento de potencial de membrana de 15-30 mV

  • Umbral para la estimulación: - 65 mV
  • Una vez en umbral no hay vuelta atrás

Propagación

  1. Se produce una propagación explosiva del potencial de acción Las zonas recién despolarizadas producen más circuitos locales de flujo de corriente en zonas más alejadas de la membrana
  1. Se produce despolarización progresivamente creciente
  2. La despolarización viaja a lo largo de la fibra El PA viaja en todas direcciones alejándose del estímulo a lo largo de la fibra nerviosa hasta que se termina de despolarizar toda la membrana Originado el PA, el proceso de despolarización viaja a lo largo de la membrana de una fibra normal solo si las condiciones son adecuadas
  • Presente en todos los tejidos excitables normales A veces el PA alcanza un punto de la membrana en el que no genera suficiente voltaje para estimular la siguiente zona, para producir una propagación continua el cociente del PA/Umbral es > 1

Restablecimiento

de gradientes

Los Na+ que entraron y los K+ que salieron vuelven a su estado original por la bomba Na+ - K+

  • Necesita E° para reestablecer estado original
  • Fibra nerviosa "recarga" E° "Recarga" utiliza E° que procede del sistema energético del ATP de la célula

Bomba Na+-K+-adenosina trifosfatasa: Su grado de actividad se estimula cuando se acumula exceso de Na+ en el interior de la membrana.

Aumento de calor en fibra nerviosa durante recarga Medida de gasto energético cuando aumenta la frecuencia de los impulsos nerviosos

  • Diferencias de Na+ y K+ en el interior y exterior
  • Despolarización: Na+ hacia interior
  • Repolarización: K+ hacia exterior

Descargas

repetitivas

Normalmente en el corazón en > parte del M. liso y en muchas neuronas del SNC

  • Latido rítmico del corazón Peristaltismo rítmico de los intestinos

Fenómenos neuronales (control rítmico de la respiración)

Los demás tejidos excitables pueden descargar de manera repetitiva si se reduce lo suficiente el umbral de estimulación de las células del tejido Fibras nerviosas grandes y fibras musculares esqueléticas si se colocan en una solución que contiene veratridina que activa los canales de Na+ cuando concentración de Ca2+ disminuye críticamente Ser lo suficientemente permeable a Na+ o a Ca2+ y Na+ a través de los canales lentos de Ca2+Na+ para permitir despolarización automática

  • Potencial de membrana en reposo=-70mV
  • No es suficiente para mantener cerrados los canales de Na+ y Ca2+
    1. Algunos Na+ y Ca2+ entran Aumenta el voltaje de membrana en dirección positiva

Se produce flujo de entrada a más iones

Aumenta la permeabilidad hasta que se genera PA

  1. Se repolariza la membrana
    1. Nueva despolarización y nuevo PA
    2. Ciclo continúa

Descargas

repetitivas

No se despolariza inmediatamente después de repolarización Explicación: CONDUCTANCIA DE K+

  1. Al final de cada PA la membrana se hace permeable a K+ Abundante flujo de K+ desplaza carga positiva hacia el exterior, dejando negatividad en el interior de la fibra
  1. Continúa durante 1 seg después de finalizado el PA Hiperpolarización: Acerca de esta manera el potencial de membrana al potencial de Nernst de K+
  • Siempre que exista este estado no se producirá autoexcitación

La conductancia aumentada del K+ y la hiperpolarización desaparecen gradualmente después de finalizado el PA

  1. El potencial de membrana aumenta de nuevo hasta el umbral de excitación
  2. Se produce nuevo PA
  3. Proceso se repite

Fibra nerviosa

Fibras nerviosas grandes Mielinizadas < cantidad Fibras nerviosas pequeñas No mielinizadas

cantidad

Axón Membrana del axón Conduce el PA Axoplasma - Centro del axón Líquido intracelular viscoso

Vaina de mielina Alrededor del axón Nódulo de A lo largo de la vaina Núcleo