Permeability and membrane potentials | Circulatory system physiology | NCLEX-RN | Khan Academy

Summary

Este video explica cómo calcular el potencial de membrana de una célula, considerando la permeabilidad de diferentes iones (potasio, sodio, cloruro y calcio). Utilizando la ecuación de Nernst, se muestra cómo el potencial de membrana depende de las concentraciones relativas de estos iones y de su permeabilidad. A través de dos ejemplos, se ilustra cómo cambios en la permeabilidad de los iones, especialmente el potasio y el sodio, afectan el potencial total de la membrana. El proceso muestra cómo pequeños cambios pueden alterar drásticamente el potencial de membrana, lo que influye en las funciones celulares.

Takeaways

• 😀 Las células tienen un potencial de membrana determinado por el movimiento de iones a través de su membrana.
• 😀 El potencial de membrana para un ion específico se calcula usando la ecuación de Nernst, que depende de la concentración de iones dentro y fuera de la célula.
• 😀 El potasio (K+) tiene un potencial de membrana de -92 mV debido a su alta concentración interna.
• 😀 El sodio (Na+) tiene un potencial de membrana de +67 mV, debido a su alta concentración extracelular.
• 😀 El cloruro (Cl-) tiene un potencial de membrana de -86 mV, ya que su concentración es mayor fuera de la célula.
• 😀 El calcio (Ca2+) tiene un potencial de membrana de +123 mV debido a su alta concentración extracelular.
• 😀 En las células reales, la permeabilidad a varios iones determina el potencial de membrana general.
• 😀 Si una célula es más permeable a un ion, ese ion tendrá mayor influencia en el potencial de membrana final.
• 😀 Un ejemplo práctico mostró que una célula con 95% de permeabilidad al potasio tiene un potencial de membrana de -85.9 mV.
• 😀 Cuando la permeabilidad al sodio aumenta a 80%, el potencial de membrana cambia a +39.7 mV, acercándose al valor de equilibrio del sodio.
• 😀 La permeabilidad de los iones funciona como un sistema de votación: el ion más permeable 'gana' y su valor de potencial de membrana predomina.

Q & A

¿Cómo se define el potencial de membrana de una célula?

El potencial de membrana de una célula es la diferencia de carga eléctrica a través de su membrana celular, que resulta de la distribución desigual de iones dentro y fuera de la célula. Esta diferencia de cargas genera un potencial eléctrico que puede influir en el funcionamiento celular, como la transmisión de señales nerviosas.

¿Qué son los gradientes de concentración y cómo afectan al potencial de membrana?

Los gradientes de concentración se refieren a la distribución desigual de iones a través de la membrana celular. Los iones tienden a moverse de áreas de alta concentración a áreas de baja concentración, lo que genera un flujo iónico. Este flujo influye directamente en el potencial de membrana, ya que cada ion contribuye de manera diferente según su concentración y permeabilidad.

¿Cómo influye la permeabilidad de la membrana en el potencial de membrana?

La permeabilidad de la membrana a diferentes iones determina qué tan fácilmente esos iones pueden cruzarla. Si la célula es muy permeable a un ion en particular, ese ion tendrá una mayor influencia en el potencial de membrana. Por ejemplo, en muchas células, la permeabilidad al potasio es alta, por lo que su potencial de equilibrio tiene un gran peso en el valor final del potencial de membrana.

¿Por qué el potasio tiene un impacto tan significativo en el potencial de membrana?

El potasio tiene un impacto significativo en el potencial de membrana porque, en la mayoría de las células, su permeabilidad es mucho mayor que la de otros iones. Esto se debe a que la concentración de potasio es mucho mayor dentro de la célula que fuera de ella, lo que crea un gradiente de concentración fuerte, y el flujo de potasio fuera de la célula afecta el valor del potencial de membrana.

¿Qué son los potenciales de equilibrio de los iones y cómo se calculan?

Los potenciales de equilibrio son los valores de potencial de membrana que un ion buscaría alcanzar si la membrana solo fuera permeable a ese ion. Se calculan utilizando la ecuación de Nernst, que tiene en cuenta la concentración del ion dentro y fuera de la célula. Este valor indica el potencial en el que no habría movimiento neto de ese ion.

¿Cómo afecta el cambio en la permeabilidad de los iones al potencial de membrana?

Cuando cambia la permeabilidad de los iones, el potencial de membrana también cambia. Si un ion se vuelve más permeable, su potencial de equilibrio tiene un mayor peso en el cálculo final. Por ejemplo, si la permeabilidad al sodio aumenta, el potencial de membrana se desplazará hacia el potencial de equilibrio del sodio.

¿Qué rol juega el sodio en el cálculo del potencial de membrana?

El sodio, al ser un ion con un potencial de equilibrio positivo (+67 mV), tiene un impacto considerable en el potencial de membrana, especialmente cuando su permeabilidad es alta. En casos donde la célula es más permeable al sodio, el potencial de membrana se acercará al valor de +67 mV, debido a la influencia de este ion.

¿Por qué no es simplemente el doble del potencial de equilibrio del sodio para el calcio?

Aunque el calcio tiene dos cargas positivas, su potencial de equilibrio no es simplemente el doble del del sodio porque los gradientes de concentración del calcio son muy diferentes a los del sodio. El valor de su potencial de equilibrio depende de la relación entre las concentraciones intra y extracelulares, que varía considerablemente entre estos dos iones.

¿Cómo se calcula el potencial de membrana cuando un ion tiene una gran permeabilidad?

Para calcular el potencial de membrana cuando un ion tiene alta permeabilidad, se multiplica la permeabilidad del ion por su potencial de equilibrio y se suma al cálculo de los demás iones, siguiendo el principio de que el total de las permeabilidades debe ser 100%. El ion con mayor permeabilidad tendrá el mayor impacto en el resultado final.

¿Cómo se puede visualizar el cambio en el potencial de membrana en función de la permeabilidad iónica?

El cambio en el potencial de membrana debido a variaciones en la permeabilidad de los iones puede visualizarse gráficamente. Por ejemplo, al aumentar la permeabilidad al sodio, el potencial de membrana se desplaza hacia un valor más positivo, acercándose al valor del potencial de equilibrio del sodio. Este cambio se refleja en una variación del gráfico de la membrana en función del tiempo.