Potencial electrotónico y potencial de acción | Biología | Khan Academy en Español
Summary
TLDREl guion explica cómo funciona la neurona en reposo y su cambio al estado activo. Se describe la diferencia de voltaje entre el exterior y el interior de la neurona y cómo la permeabilidad de la membrana a los iones de sodio y potasio provoca un cambio en este voltaje. La propagación electrotonica es pasiva y disminuye con la distancia, mientras que el potencial de acción es una señal reactivada por canales regulados por voltaje, permitiendo que la señal se propague a lo largo de la neurona y cubra grandes distancias.
Takeaways
- 🔋 La neurona en reposo tiene una diferencia de voltaje de aproximadamente -70 mV a través de su membrana.
- 🌊 El sodio se vuelve permeable a través de la membrana, fluyendo hacia el interior de la neurona debido a su carga positiva y concentración mayor en el exterior.
- 🏃 La propagación electrotonica es un fenómeno pasivo que se produce cuando las cargas positivas dentro de la neurona se repelen y se dispersan, causando un aumento temporal en el voltaje.
- 🚫 La señal electrotonica disminuye en intensidad a medida que se propaga lejos del punto de inicio debido a la dispersión de las cargas positivas.
- 🔄 La bomba sodio-potasio es responsable de mantener una mayor concentración de sodio fuera y de potasio dentro de la neurona, contribuyendo al gradiente de concentración.
- ⚡ Los canales iónicos regulados por voltaje, como los canales de sodio y potasio, juegan un papel crucial en la generación del potencial de acción.
- 🕒 Cuando el potencial de la membrana alcanza un umbral de -55 mV, los canales de sodio se abren y el sodio fluye hacia el interior, aumentando abruptamente el voltaje.
- 🔄 A medida que el voltaje interior se vuelve más positivo, los canales de potasio se abren y el potasio sale hacia el exterior, haciendo que el voltaje vuelva a ser negativo.
- 🏁 La señal se reaviva a lo largo de la neurona a través de la activación de canales iónicos regulados por voltaje, permitiendo que la señal viaje largas distancias.
- 🧠 La combinación de propagación electrotonica y potencial de acción permite a las neuronas transmitir señales eléctricas de manera eficiente a lo largo de su longitud.
Q & A
¿Cuál es la diferencia de voltaje típica en una neurona en reposo?
-La diferencia de voltaje típica en una neurona en reposo es de aproximadamente -70 mV.
¿Qué sucede cuando la membrana de una neurona se vuelve permeable al sodio?
-Cuando la membrana se vuelve permeable al sodio, este empieza a fluir hacia el interior de la neurona debido a su carga positiva y su concentración mayor en el exterior que en el interior.
¿Por qué la concentración de sodio es mayor en el exterior que en el interior de la neurona?
-La concentración de sodio es mayor en el exterior debido a la acción de la bomba sodio potasio, que transporta sodio fuera de la neurona y potasio hacia el interior.
¿Qué es la propagación electrotonica y cómo se relaciona con el flujo de sodio?
-La propagación electrotonica es el movimiento pasivo de la carga positiva dentro de la neurona, causado por el flujo de sodio, que se propaga a lo largo de la neurona y se disipa conforme se aleja.
¿Cuál es la diferencia entre la propagación electrotonica y el potencial de acción?
-La propagación electrotonica es pasiva y se disipa con la distancia, mientras que el potencial de acción es una señal regenerativa que se propaga activamente a lo largo de la neurona.
¿Qué son los canales iónicos regulados por voltaje y cómo funcionan?
-Los canales iónicos regulados por voltaje son proteínas en la membrana que se abren o cierran en respuesta a cambios en el voltaje. Por ejemplo, los canales de sodio se abren a voltajes negativos y se cierran a voltajes positivos.
¿Cuál es el umbral de apertura para los canales de sodio en el ejemplo del guion?
-En el ejemplo dado, los canales de sodio se abren a un voltaje de -55 mV.
¿Qué ocurre cuando el potencial de la membrana alcanza -55 mV?
-Cuando el potencial de la membrana alcanza -55 mV, los canales de sodio se abren y el sodio fluye hacia el interior, aumentando abruptamente el voltaje.
¿Por qué el flujo de sodio se detiene cuando el voltaje alcanza 40 mV positivos?
-El flujo de sodio se detiene a 40 mV positivos porque los canales de sodio se cierran, lo que impide que más sodio entre en la neurona.
¿Cuál es el papel del canal de potasio en la generación del potencial de acción?
-El canal de potasio se abre cuando el interior de la neurona se vuelve más positivo que el exterior, lo que permite que el potasio fluya hacia afuera y el voltaje se vuelva más negativo, preparando la neurona para la siguiente señal.
¿Cómo es que la señal neuronal puede propagarse a lo largo de la neurona y cubrir grandes distancias?
-La señal neuronal puede propagarse a lo largo de la neurona y cubrir grandes distancias gracias a la combinación de la propagación electrotonica y la activación de canales iónicos regulados por voltaje, que regeneran la señal.
Outlines
🧠 Funcionamiento de una neurona en reposo
En el estado de reposo, una neurona presenta una diferencia de voltaje a través de su membrana, que se mide aproximadamente en -70 mV. Este voltaje se debe a la diferencia de concentración de iones dentro y fuera de la neurona, principalmente por la acción de la bomba sodio-potasio. Cuando se mide con un voltímetro, se observa que la diferencia de potencial es constante a lo largo de la membrana. Sin embargo, si la membrana se vuelve permeable al sodio, este comienza a fluir hacia el interior de la neurona debido a su carga positiva y su concentración mayor en el exterior. Esto provoca que las cargas positivas existentes en la neurona se alejen de la zona de entrada del sodio, lo que lleva a un aumento en el voltaje, una respuesta que se propaga de manera electrotonica a lo largo de la neurona.
🔋 Propagación electrotonica y canales iónicos regulados por voltaje
La propagación electrotonica es un fenómeno pasivo que ocurre cuando una concentración de cargas positivas se dispersa a lo largo de la neurona, haciendo que el voltaje local aumente temporalmente. Este proceso es débil y disipa con la distancia. Para que la señal no se pierda con la propagación, las neuronas cuentan con canales iónicos regulados por voltaje, como los canales de sodio y potasio. Cuando el voltaje alcanza ciertos umbrales (-55 mV para el canal de sodio y 40 mV para el canal de potasio), estos se abren y permiten el flujo de iones, lo que repentina y significativamente altera el voltaje en la zona. El canal de sodio se abre primero, incrementando el voltaje, y luego el canal de potasio se abre, haciendo que el voltaje vuelva a su estado negativo original. Este ciclo de apertura y cierre de canales iónicos permite que la señal se amplíe y se mantenga a lo largo de la neurona.
🌊 Potencial de acción y propagación de la señal neuronal
El potencial de acción es una serie de eventos que se desencadenan cuando la señal alcanza un umbral crítico, lo que activa los canales iónicos regulados por voltaje. Este potencial es una forma de propagar la señal de manera activa a lo largo de la neurona, en lugar de simplemente depender de la propagación electrotonica. La secuencia de apertura y cierre de canales de sodio y potasio provoca un cambio rápido y significativo en el voltaje, que se propaga a lo largo de la neurona, permitiendo que la señal viaje largas distancias sin disminuir. Este mecanismo es fundamental para la comunicación neuronal y la transmisión de información en el sistema nervioso.
Mindmap
Keywords
💡Diferencia de voltaje
💡Membrana celular
💡Sodio
💡Potasio
💡Bomba sodio-potasio
💡Propagación electrotona
💡Potencial de acción
💡Canales iónicos regulados por voltaje
💡Reposo
💡Gradiente de concentración
Highlights
La neurona en estado de reposo tiene una diferencia de voltaje a través de la membrana.
El voltaje promedio de la membrana neuronal en reposo es de aproximadamente -70 mV.
La permeabilidad de la membrana a sodio provoca que este ion fluya hacia el interior de la neurona.
La concentración de sodio es mayor en el exterior que en el interior de la neurona.
La propagación electroton es un fenómeno pasivo que disipa la señal a medida que se propaga.
La propagación electroton se disipa con el tiempo y la distancia, volviendo la señal más débil.
La apertura de canales de sodio regulados por voltaje a -55 mV incrementa abruptamente el voltaje.
El flujo de sodio a través de los canales aumenta el voltaje hasta más de 40 mV, cerrando los canales de sodio.
La apertura de canales de potasio a 40 mV positivos permite que el potasio fluya hacia el exterior.
El flujo de potasio hacia el exterior hace que el voltaje se vuelva más negativo.
El canal de potasio se cierra a -80 mV, restableciendo el equilibrio y preparando la neurona para una nueva señal.
El potencial de acción es una señal de voltaje que se propaga activamente a lo largo de la neurona.
La neurona utiliza una combinación de propagación electroton y potencial de acción para transmitir señales a largas distancias.
La propagación de la señal se ve estimulada por la apertura y cierre de canales iónicos regulados por voltaje.
La bomba sodio-potasio es la razón de la mayor concentración de sodio en el exterior y de potasio en el interior de la neurona.
La neurona en reposo muestra una diferencia de voltaje negativa debido a la bomba sodio-potasio.
Transcripts
ya hemos visto que cuando una neurona
está en su estado de reposo hay una
diferencia de voltaje a través de la
membrana en este diagrama de aquí esta
de aquí es la membrana Esta es la
memra na esto de aquí es el
inor de la neurona y esto de aquí es el
ex
teor y por supuesto esto también es el
ex
teor si tienes un voltímetro midiendo la
diferencia de potencial a través de la
membrana si tomas este voltaje menos
este voltaje de aquí la diferencia de
voltaje entre este y este obtendrás
menos mm digamos como hipótesis que
medimos en promedio alrededor de -70 mv
aquí están los mvol Y tenemos -70 aquí
tenemos
-70 -70 mv y lo haré de hecho para ambas
gráficas lo usaremos en ambas para
describir casos un poco diferentes o más
bien casos bastante diferentes tenemos
otro voltímetro Met aquí afuera en
Amarillo que está un poco más lejos pero
este también registrará -70
mv ahora hagamos que algo interesante
suceda digamos que por alguna razón la
membrana se vuelve
permeable al sodio Así que el sodio
empieza a fluir a través de la membrana
y empieza a fluir al interior por dos
razones una es que es un I positivo es
más positivo afuera que adentro Así que
la carga
positiva querrá
entrar y la otra razón para querer
entrar es porque hay una concentración
mayor de sodio en el exterior que en el
interior solo se disminuirá este
gradiente de
concentración la razón por la cual
tenemos una mayor concentración de sodio
afuera que adentro y ya hemos visto que
es debido a la bomba sodio potasio pero
de todas maneras tendrás este incremento
en realidad tendrás ese aumento de
cargas positivas fluyendo y entonces
Cuál será la dinámica entonces dentro de
la neurona bien si tienes ahora todas
estas cargas positivas fluyendo las
demás cargas positivas en la neurona van
a querer alejarse de ellas querrán
alejarse de de ellas las otras cargas
positivas solo querrán alejarse de ellas
y esto no es solo hacia la derecha se
dará en todas las direcciones las cargas
positivas intentarán alejarse en todas
las direcciones unas de las otras esta
se moverá En esa dirección y esa hará
que esta se mueva hacia esa dirección
ocasionará que esa se mueva hacia esa
dirección si dejas que transcurra algo
de tiempo como se verá el voltaje en
este voltímetro azul después de algo de
tiempo ya que más y más cargas positivas
intentarán alejarse de estas de aquí la
concentración de esta parte llena de
cargas positiva se esparcirá y verás que
el voltaje empezará a incrementar
que el voltaje comenzará a crecer y
cuando se haya esparcido completamente
entonces regresará a algo parecido al
equilibrio y si avanzamos un poco más
hacia la derecha de la neurona pasará un
poco más de tiempo antes de que veas un
incremento en el
voltaje pero ya que estas cargas
positivas se expanden cada vez más en
una distancia mayor el efecto será más
limitado no Verás un efecto tan grande
como lo vimos aquí y este tipo de
propagación
de creo que deberíamos decir señal es
llamada propagación
electroton déjame escribir eso
propagación
electroton esto es la
pro pación
del
po
cal
elecro
tónico potencial electrotonico y hay un
par de características aquí una es que
es pasiva esta parte que dibujamos aquí
Esta no es la propagación electroton la
propagación electroton es lo que sucede
después de esto Una vez que se tiene
esta alta concentración aquí el hecho de
que en unos momentos después tendrás una
concentración más alta de cargas
positivas aquí y unos momentos después
una concentración mayor aquí Este es un
fenómeno pasivo esto de aquí es
pao y también se disipa la señal se
vuelve cada vez más débil entre más te
alejes porque las cargas positivas cada
vez se esparcen más así que es pasiva y
se
di pa y se disipa ahora volvamos a
establecer el caso pero agreguemos
también canales iónicos regulados por
voltaje digamos que esto que estoy
dibujando
aquí es un canal de sodio regulado por
voltaje y este de aquí Este es un
Cal de
sodio canal de sodio digamos que se abre
se abre a
-55 miv eso sería por
aquí ese valor indica Cuándo se abre -55
mv déjame dibujar ese umbral ahí y
digamos que
cierra cierra
en
40 mv positivos cierra en 40 mv justo
ahí solo intento Mostrar el
umbral y digamos que también tenemos un
canal de potasio justo
aquí justo
aquí Este es un
canal de
potasio el potasio de fugas infames la
verdadera razón de que tengamos esta
diferencia de potencial a través de la
membrana pero este canal de potasio
digamos que se abre cuando este se
cierra Así que se
abre solo como hipótesis estos no serán
los números exactos pero te darán una
idea en
40 mv positivos y digamos que se
cierra en
-80
m Así que esa se abre aquí
arriba y luego se cierra aquí
abajo ahora qué sucederá igual que como
vimos antes dejemos que nuestra carga
positiva fluya hacia dentro en el lado
izquierdo de esta membrana en la parte
izquierda de esta neurona podríamos
decir y después debido a la propagación
electroton un poco después Verás que el
potencial a través de esta membrana
empezará a volverse menos negativo la
diferencia de potencial será menos
negativa tal como lo vimos aquí Se
volverá menos
negativa pero no irá un poco hacia
arriba y luego bajará porque Qué pasa
cuando el potencial alcanza los -55 mv
Bueno entonces accionará la apertura de
este canal de sodio Así que el canal de
sodio Se abrirá porque el voltaje se
volvió lo suficiente ente alto y
entonces el sodio volverá a fluir hacia
dentro otra vez y qué es lo que hará eso
eso incrementará abruptamente el voltaje
se verá algo así seguirá fluyendo al
interior y el voltaje Se volverá cada
vez más positivo porque recuerda que
esto estará fluyendo al interior por dos
razones una es que simplemente hay una
carga mayor es más positivo el exterior
que el interior Así que irá a través del
gradiente de voltaje disminuirá el
gradiente de voltaje y también reducirá
el gradiente electropop tencial pero
también hay una concentración mayor de
sodio aquí afuera que aquí adentro
debido a la bomba sodio potasio Y
entonces también se quiere disminuir
este gradiente de concentración seguirá
fluyendo hasta el punto en el que no se
tenga gradi de voltaje pero debido a que
el gradiente de concentración seguirá
fluyendo
pero luego cuando se llega a más 40 mv
este canal se cerrará Así que el flujo
se detendrá y también se abre el canal
de potasio y el canal de potasio ahora
el interior es más positivo que el
exterior por lo menos de manera local
aquí ya ahora tendrás este y de potasio
cargado positivamente queriendo salir de
este ambiente positivo y entonces el
voltaje se hará cada vez más negativo
irá Más allá de lo neutral porque el
potasio querrá
bajar no solo su gradiente de voltaje
hará eso mientras sea positivo en el
interior y negativo en el exterior o más
positivo en el interior que en el
exterior pero también quiere disminuir
el gradiente de concentración hay una
mayor concentración de potasio en el
interior que en el exterior debido a la
bomba sodio potasio Así que el potasio
solo seguirá saliendo y saliendo y luego
al llegar a -80 mv el canal de potasio
se cierra y podemos volver a nuestro
estado de equilibrio ahora por qué es
esto interesante bueno tenemos la
propagación electroton hasta este punto
pero la señal solo seguirá disipándose Y
disipándose si te alejas lo suficiente
será difícil notar esa señal Y entonces
lo que esto hizo esencialmente es solo
estimular la señal otra vez y ahora unos
momentos después si fueras a medir la
diferencia de potencial porque estas
cargas intentan alejarse unas de las
otras nuevamente tienen propagación
electroton si fueras a medir la
diferencia de potencial a través de la
membrana donde está este voltímetro
amarillo entonces tendrás donde está el
amarillo antes solo tenía una pequeña
cresta pero ahora tendrá una cresta
bastante alta y si de hecho tuvieras
otro canal iónico regulado por voltaje
Entonces eso se estimularía otra vez
Entonces este tipo de estímulo muy
activo del voltaje esto es llamado
potencial de acción
po
poten
Cal
de
acción podrías ver esto como la
estimulación de la señal la señal
esparciéndose la propagación
electroton activas un canal un canal
regulado por voltaje y entonces eso
estimula la señal nuevamente y como
vemos la neurona usa una combinación tal
cual como la describimos aquí para
propagar una señal para propagar
pasivamente pero luego la estimula para
que la señal pueda cubrir distancias
grandes an
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