POTENCIAL DE REPOSO

UNIVERSIDAD NACIONAL

MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

E.A.P DE MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIA

POTENCIAL DE REPOSO

INTRODUCCIÓN

En esta práctica se observó las propiedades eléctricas de la neurona en un calamar basándose en la diferencia de potencial de las concentraciones de Na y K en el interior y exterior de la membrana celular, así como también la conductividad y la permeabilidad de los respectivos iones.

Se usó el programa C- Clamp en una computadora para simular el potencial de equilibrio de los iones en la neurona y así analizar el comportamiento de la célula ante un estimulo de corriente.

En la conducción de estos iones bien sean específicos o en particular, se utilizó la ecuación de Nernst para hallar su respectivo potencial.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Potencial de Reposo

El potencial de reposo es la diferencia de potencial que existe entre el interior y el exterior de una célula. Lo que mantiene a este potencial en reposo, es la Bomba Na+/K+ (Bomba Sodio/Potasio), dado que si ingresan 3 Na+ (Sodio), salen 2 K+ (Potasio). Se debe a que la membrana celular se comporta como una barrera semipermeable selectiva, es decir permite el tránsito a través de ella de determinadas moléculas e impide el de otras. Este paso de sustancias es libre, no supone aporte energético adicional para que se pueda llevar a cabo. En las células eléctricamente excitables, el potencial de reposo es aquel que se registra por la distribución asimétrica de los iones (principalmente sodio y potasio) cuando la célula está en reposo fisiológico, es decir, no está excitada. Este potencial es generalmente negativo, y puede calcularse conociendo la concentración de los distintos iones dentro y fuera de la célula. La distribución asimétrica de los iones se debe a los gradientes de los potenciales electroquímicos de los mismos. El potencial electroquímico está compuesto por el potencial químico, directamente relacionado con la concentración de las especies, y con la carga de los distintos iones.

Estado estacionario en la concentración de un ion

El potencial de reposo de una célula no está definido como un equilibrio (que, en el caso de alcanzarse, estaría determinado por el (equilibrio Donnan), sino que es un estado estacionario. Por este motivo, el flujo neto de iones es cero, pero se realiza con producción de entropía. Podemos calcular este potencial de reposo mediante la una ecuación que, por ser de forma semejante a la ecuación de Nernst, se la llama de igual manera.

Cabe remarcar que a pesar de tener la misma forma, en realidad describen fenómenos distintos, ya que en la ecuación de Nernst las especies sufren una reacción redox, mientras que aquí no es el caso. La ecuación seria:

Donde:

E: Potencial de Reposo

R: Constante universal de los gases

T: Temperatura absoluta

Z: Número de cargas elementales en el ion

F: Constante de Faraday

[ext]: Concentración del ion en el exterior de la célula

[int]: Concentración del ion en el interior de la célula

Bases iónicas en el potencial de reposo

La membrana plasmática presenta propiedades eléctricas, ya que se presenta eléctricamente polarizada (su lado interno es más negativo que el externo), y determina efectos osmóticos ya que es capaz de influir en la distribución de los iones debido a que ejerce una permeabilidad selectiva sobre ellos. Estos se encuentran en diferente concentración a uno u a otro lado de la membrana.

Por su naturaleza lipídia la membrana es impermeable a los iones, pero ello no ha sido obstáculo para que de la interacción que hay entre ellos y la membrana se generen características de gran importancia funcional. Por un lado, un sistema que regula la excitabilidad de la neurona basado en la diferencia de potencial que existe entre el exterior y el interior (más negativo) de la membrana plasmática es el llamado potencial de reposo de la membrana.

Por otra parte, un sistema de canales iónicos regulados por el valor del potencial de reposo, cuya apertura en forma coordinada genera un sistema de señales que se transmite, normalmente desde el soma al terminal nervioso, es el potencial de acción o espiga. Su función en la neurona es inducir la liberación de un mensaje químico hacia una célula vecina, permitiendo así un flujo de información.

¿Por qué existe el potencial de reposo? Los iones que existen en el interior o en el microambiente de la neurona tienden a distribuirse buscando igualar sus concentraciones en el compartimiento y entre el exterior y el interior de la neurona. Ello se debe a que para cada especie iónica hay dos fuerzas que determinan su distribución: las diferencias de su concentración y la fuerza del campo eléctrico en el que se encuentran. Cada ión se comporta buscando entonces un equilibrio electroquímico. La gradiente de concentración (fuerza osmótica) empuja en un sentido y la fuerza eléctrica en el sentido opuesto.

En condiciones de reposo la membrana es permeable solo al K+ porque es el canal para este catión el único que está abierto. Como en el interior de la neurona (o de cualquier célula) existen aniones (A-), proteínas con carga negativa, el K+ se acumula en el interior tratando de neutralizar su carga. Hay mayor cantidad de K+ en el interior de la neurona. Existe entonces una fuerza osmótica que induce un constante flujo de K+ hacia el exterior, a través de los canales de K+ abiertos. Pero la nube de K+ que tiende a salir de la neurona se acumula en el lado externo de la membrana dejando exceso de carga negativa, que actúa como una fuerza que los tiende a retener. Se produce entonces un equilibrio en el cual la cantidad de K+ que sale es igual a la que se recupera (bomba de Na+-K+), lo que explica la constancia del potencial de membrana.

PROCEDIMIENTO

EXPERIMENTO 01: POTENCIAL DE EQUILIBRIO

1. Entre al programa C- CLAMP de la siguiente manera: C/Neuron > C- CLAMP y en la pantalla aparecerá C- CLAMP.

2. Presione la tecla O para abrir el archivo REST.CCS y luego presiones para seleccionar este parámetro del archivo. Ahora usted puede empezar la simulación

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