POTENCIAL de MEMBRANA 1/2 | Ecuaciones de NERNST y GOLDMAN | Fisiología Sistema Nervioso

Unani

14 May 202013:33

Summary

TLDREste video educativo profundiza en el concepto del potencial de membrana en reposo y cómo se genera en las células, enfocándose en la diferencia de cargas iónicas a través de la membrana. Explica detalladamente los roles del potasio, sodio y la bomba de sodio-potasio en la creación y mantenimiento del potencial de membrana. Además, introduce las ecuaciones de Nernst y Goldman, herramientas esenciales para entender cómo estos iones influyen en el potencial transmembrana. A través de un enfoque claro y didáctico, el video destaca la importancia de estos procesos en la excitabilidad celular y su impacto en funciones críticas del cuerpo.

Takeaways

📚 La polarización celular se refiere a la diferencia de cargas iónicas de un lado a otro de la membrana celular.
🔋 El potencial de membrana en reposo es la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la membrana celular.
⚡ La excitabilidad es la capacidad de las células para generar un cambio de voltaje en su potencial de membrana.
🚫 Las membranas celulares no permiten la difusión de ciertos iones, lo que contribuye a la polarización.
📉 El sodio (Na⁺) está altamente concentrado en el exterior de la célula, mientras que el potasio (K⁺) está más concentrado en el interior.
🔵 El potencial de difusión es la energía que impulsa a los iones a cruzar la membrana de una célula.
🔌 La bomba de sodio-potasio, una proteína de la membrana, activa el transporte de iones en contra de sus gradientes naturales, manteniendo el potencial de membrana.
🧪 Las ecuaciones de Nernst y Goldman ayudan a explicar cómo se generan los potenciales de membrana en reposo y la permeabilidad de los iones a través de la membrana.
🔁 El flujo neto de iones se detiene cuando se alcanza un equilibrio en el que tanto el gradiente eléctrico como químico son iguales.
💡 El potencial de membrana en reposo es fundamental para la función de las células, especialmente en los tejidos nervioso y muscular.
⚙️ La bomba de sodio-potasio es esencial para mantener el potencial de membrana en reposo, evitando que las células se desnaturalicen o mueran.

Q & A

¿Qué es el potencial de membrana en reposo?
-El potencial de membrana en reposo es la diferencia de voltaje entre la cara interna y la cara externa de la membrana celular. Se refiere a la diferencia de cargas que existe de un lado a otro de la membrana.
¿Por qué el interior de la célula es negativo con respecto al exterior?
-El interior de la célula es negativo con respecto al exterior debido a la acumulación de iones con carga negativa en el interior de la célula, lo que se debe a que la membrana celular no permite su difusión hacia el exterior.
¿Cómo se genera el potencial de membrana en reposo?
-El potencial de membrana en reposo se genera gracias a tres factores principales: el potencial de difusión del potasio, el potencial de difusión del sodio y la bomba de sodio-potasio.
¿Cuál es la función de la bomba de sodio-potasio?
-La bomba de sodio-potasio es un transportador activo que utiliza energía para bombear dos iones de potasio hacia el interior de la célula y expulsa tres iones de sodio hacia el exterior, manteniendo así el potencial de membrana en reposo.
¿Cómo afecta la concentración de iones el potencial de membrana en reposo?
-La concentración de iones como el sodio y el potasio afecta el potencial de membrana en reposo debido a los gradientes electroquímicos que estos iones establecen. Un mayor gradiente de concentración incentiva la difusión de iones a través de la membrana.
¿Por qué el potasio es el principal generador del potencial de membrana en reposo?
-El potasio es el principal generador del potencial de membrana en reposo porque la membrana celular es más permeable a los iones de potasio que a otros iones como el sodio, y debido a que el gradiente de concentración del potasio es significativamente mayor.
¿Qué son las ecuaciones de Nernst y Goldman y qué explican?
-Las ecuaciones de Nernst y Goldman son herramientas matemáticas que explican cómo se calcula el potencial de equilibrio de un ión a través de una membrana celular. La ecuación de Nernst se refiere a un ión específico, mientras que la ecuación de Goldman considera múltiples iones a la vez.
¿Cómo se determina el potencial de equilibrio de un ión?
-El potencial de equilibrio de un ión se determina a través de la ecuación de Nernst, que considera la concentración del ión en el interior y en el exterior de la membrana, y un factor de ajuste conocido como constante de Nernst.
¿Qué es la excitabilidad y cómo está relacionada con el potencial de membrana?
-La excitabilidad es la capacidad de generar un cambio de voltaje en el potencial de membrana. Está relacionada con el potencial de membrana en reposo porque es la propiedad básica de los tejidos nerviosos que les permite responder a estímulos y generar señales eléctricas.
¿Cómo la permeabilidad de la membrana a diferentes iones influye en el potencial de membrana en reposo?
-La permeabilidad de la membrana a diferentes iones influye en el potencial de membrana en reposo al determinar cuán fácilmente los iones pueden cruzar la membrana. Un mayor permeabilidad a un ión específico puede aumentar su influencia en el potencial de membrana en reposo.
¿Cuál es el potencial de membrana en reposo típico de las células?
-El potencial de membrana en reposo típico de las células es de aproximadamente menos 90 milivoltios, con el interior de la célula siendo negativo con respecto al exterior.

Outlines

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🧠 Introducción al Potencial de Membrana en Reposo

Este segmento aborda los conceptos fundamentales del potencial de membrana en reposo y cómo se genera. Explica la polarización celular, donde las cargas negativas acumuladas dentro de la célula generan un potencial negativo en comparación con el exterior. Se introducen elementos clave como las diferencias de concentración de iones como el sodio y el potasio a ambos lados de la membrana, y cómo esto influye en el potencial celular. Además, se mencionan las ecuaciones de Nernst y de Goldman, que ayudan a explicar estos fenómenos a nivel más técnico, destacando la importancia de comprender estos valores para estudiar cómo los cambios intracelulares afectan el ambiente extracelular.

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⚡ Dinámica de Iones y Potenciales de Equilibrio

Este párrafo profundiza en cómo los gradientes químicos y eléctricos afectan el movimiento de iones como el sodio y el potasio a través de la membrana celular. Se explica que mientras el sodio tiende a moverse hacia el interior de la célula debido a su concentración y carga positiva, el potasio, aunque más concentrado intracelularmente, se mueve hacia el exterior debido a un gradiente químico mayor que el eléctrico. Se introduce la ecuación de Nernst, que calcula el potencial necesario para prevenir el flujo de iones, y se describen los potenciales de equilibrio para varios iones, enfatizando cómo estos contribuyen al potencial de membrana en reposo y a la dinámica celular.

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🔬 Aplicación de la Ecuación de Goldman y el Rol de la Bomba de Sodio-Potasio

En este segmento se analiza la ecuación de Goldman, que considera múltiples iones en una membrana permeable y cómo afecta esto al potencial de transmembrana. Se menciona que la permeabilidad de la membrana a diferentes iones, especialmente al potasio, juega un papel crucial en determinar el potencial de reposo celular. Se explica el papel de la bomba de sodio-potasio, que mantiene el equilibrio de iones contra gradientes de concentración y contribuye al potencial de membrana. La bomba, al operar, altera la carga eléctrica dentro de la célula, esencial para la función celular y prevención de la muerte celular.

Mindmap

Keywords

💡Potencial de membrana en reposo

El potencial de membrana en reposo es la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la membrana celular cuando no hay ninguna activación. Es fundamental para la polarización celular y es generado principalmente por el ión de potasio. En el script, se menciona que 'el potencial de membrana en reposo es la diferencia de voltaje entre la cara interna y la cara externa de la membrana', y es esencial para entender cómo funcionan las células en su estado no estimulado.

💡Difusión

La difusión es el proceso por el cual los iones se distribuyen uniformemente a través de una membrana semipermeable. Se guía por un gradiente de concentración, es decir, desde áreas de alta concentración hacia áreas de baja concentración. En el contexto del video, 'el potencial de difusión es la energía que se acumula a un lado de la membrana que incita a que un ión pase al otro lado', lo que es crucial para la generación del potencial de membrana en reposo.

💡Gradiente electroquímico

El gradiente electroquímico es la combinación de un gradiente químico y un gradiente eléctrico que actúan juntos para influir en el movimiento de los iones a través de una membrana. En el video, se destaca que 'ambos gradientes forman un gradiente electroquímico', el cual es determinante para el flujo neto de iones como el sodio y el potasio, y por ende, para la generación del potencial de membrana en reposo.

💡Permeabilidad

La permeabilidad de la membrana es la capacidad de la misma para permitir el paso de iones o moléculas. Es un factor clave en la generación del potencial de membrana en reposo. El script menciona que 'la membrana es más permeable a los iones de potasio que a los de sodio', lo que influye directamente en el equilibrio de iones y en el potencial de membrana en reposo.

💡Iones

Los iones son átomos o moléculas con una carga eléctrica neta, y en el contexto celular, son esenciales para la generación de potenciales y la comunicación entre células. En el video, se discute cómo 'diferentes concentraciones de iones como el sodio, el potasio y el cloro, son fundamentales en el potencial detrás membrana de las células', y cómo su distribución y movimiento afectan la polarización celular.

💡Bomba de sodio-potasio

La bomba de sodio-potasio es una proteína en la membrana celular que utiliza energía ATP para transportar iones de sodio fuera de la célula y iones de potasio dentro de la célula. En el video, se aclara que 'la bomba de sodio-potasio de plaza como generador de potencia mejoran a esta bomba lo que hace es de forma activa... va a introducir a la célula dos iones de potasio y saca al exterior tres iones de sodio', lo que mantiene el potencial de membrana en reposo.

💡Ecuaciones de Nernst y Goldman

Las ecuaciones de Nernst y Goldman son herramientas matemáticas utilizadas para calcular el potencial de equilibrio de un ión a través de una membrana. En el script, se menciona que 'la ecuación de Nernst trata de explicarnos cuánto sería el potencial que yo tendría que ejercer a un lado de la membrana para oponerme al flujo de unión', y la ecuación de Goldman es utilizada para analizar el potencial de difusión de iones en una membrana permeable a varios iones.

💡Células polarizadas

Las células polarizadas son aquellas en las que hay una diferencia de cargas iónicas de un lado a otro de la membrana. Esto es esencial para la función de las células, especialmente en el sistema nervioso. El video indica que 'todas las células se encuentran polarizadas', lo que significa que hay una diferencia de carga iónica entre el interior y el exterior de la célula.

💡Excitabilidad

La excitabilidad es la capacidad de una célula para generar un cambio de voltaje en su potencial de membrana. Es una propiedad fundamental de los tejidos nervioso y muscular. En el video, se destaca que 'la excitabilidad es la capacidad de generar un cambio de voltaje en el potencial detrás membrana', y es una característica clave de las células que pueden responder a estímulos.

💡Concentraciones de iones

Las concentraciones de iones son la cantidad de iones presentes en un determinado volumen de solución. En el contexto del video, las concentraciones de iones son cruciales para el potencial de membrana en reposo, como se describe cuando se menciona que 'el sodio está recontra concentrado en el exterior unos 135 145 mil equivalentes litros en el líquido extracelular y al revés poco concentrado en el interior unos 10 mil equivalentes litros'.

💡Logaritmo

El logaritmo es una función matemática que se utiliza en las ecuaciones de Nernst y Goldman para calcular el potencial de equilibrio de los iones. En el video, se utiliza el logaritmo para relacionar las concentraciones de iones de un lado a otro de la membrana, como se indica en la ecuación de Nernst que 'tenemos en cuenta concentración del ión en el interior y en el exterior de la membrana, en función logarítmica'.

Highlights

La importancia de entender el potencial de membrana en reposo y cómo se genera.

La polarización de las células y la diferencia de cargas iónicas de un lado a otro de la membrana.

La acumulación de cargas negativas en el interior de la célula y su impacto en la polaridad.

Las concentraciones de iones como sodio y potasio en el interior y exterior de la célula.

La excitabilidad como la capacidad de generar un cambio de voltaje en el potencial de membrana.

La diferencia de voltaje entre la cara interna y externa de la membrana define el potencial de membrana en reposo.

El potencial de difusión del potasio, del sodio y la bomba de sodio-potasio como factores clave en la generación del potencial de membrana.

La ecuación de Nernst para explicar el potencial de equilibrio de un ión a través de la membrana.

La permeabilidad de la membrana a los iones y cómo esto influye en el flujo neto de iones.

El papel fundamental del potasio como el principal generador del potencial de membrana en reposo.

La ecuación de Goldman para analizar el potencial de difusión de iones en una membrana permeable a varios iones.

La bomba de sodio-potasio y su función activa en mantener el potencial de transmembrana en equilibrio.

La interacción de todos los iones a la vez y cómo esto complica la situación teórica.

El potencial de equilibrio de cloruro y su relación con el potencial de membrana en reposo de las células nerviosas o musculares.

La importancia de mantener el sodio y el potasio en su lugar para evitar la muerte celular.

La bomba de sodio-potasio como el mecanismo que mantiene el potencial de membrana en reposo.

El potencial de membrana en reposo de las células, que sería de aproximadamente -86 mV según la ecuación de Goldman.

La suma del potencial de Goldman y la contribución de la bomba de sodio-potasio para obtener el potencial de membrana en reposo real.