Nuestra electricidad interior, los fenómenos eléctricos de nuestras células
Summary
TLDREste video ofrece una explicación técnica de los fenómenos eléctricos en las células, fundamentales para entender patologías como arritmias cardíacas y epilepsia. Se discute cómo la membrana celular transmite información eléctrica y cómo los iones de sodio y potasio participan en el proceso. Además, se menciona el papel de la bomba de sodio-potasio en el equilibrio de iones y la importancia de la hidratación en deportistas para prevenir calambres. El video también toca el uso de anestésicos locales y la seguridad de dispositivos electrónicos en la salud, proporcionando una base para futuras discusiones sobre enfermedades neurológicas.
Takeaways
- 🧠 El vídeo es una explicación sobre los fenómenos eléctricos en las células, con aplicaciones en diversas patologías como arritmias cardíacas, epilepsia y calambres musculares.
- 🔋 La membrana de las neuronas y células musculares responde a estímulos eléctricos y permite la transmisión de información entre ellas y a través del cuerpo.
- 🚫 Los circuitos nerviosos no son comparables con los circuitos electrónicos tradicionales, ya que no implican un flujo de electrones a través de metales.
- 💧 La ósmosis es un proceso físico por el cual las moléculas se igualan en concentración a través de una membrana semipermeable.
- 🔉 El potencial de reposo es una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de las células, generalmente negativo en el interior.
- ⚡ La repulsión electrostática es un fenómeno que afecta cómo los iones se mueven dentro y fuera de las células, influyendo en su carga.
- 💊 Los anestésicos locales pueden bloquear los canales críticos para la transmisión del impulso eléctrico, inhibiendo la información dolorosa.
- 🚿 La hidratación adecuada es crucial para deportistas, ya que la deshidratación puede dificultar la despolarización y repolarización de las células musculares, causando calambres.
- 🔌 La interferencia de los teléfonos móviles en dispositivos electrónicos no afecta las neuronas o células musculares, debido a que son dos tipos distintos de corrientes eléctricas.
- 🛡️ La bomba de sodio-potasio es una proteína transmembrana que mantiene el desequilibrio de iones, esencial para la función neuronal y muscular.
- 🔗 Las sinapsis neuronales son puntos de unión entre neuronas que permiten la transmisión del impulso eléctrico y merecen un estudio detallado por separado.
Q & A
¿Qué temas técnicos se abordan en el video sobre fenómenos eléctricos de las células?
-El video trata sobre fenómenos eléctricos en células como las arritmias cardíacas, la epilepsia, los calambres musculares en deportistas, el efecto de los anestésicos locales y la seguridad de dispositivos electrónicos.
¿Cómo se comparan los circuitos nerviosos humanos con los circuitos electrónicos convencionales?
-Los circuitos nerviosos humanos no se asemejan a los circuitos electrónicos convencionales, ya que en lugar de un flujo de electrones por un cable, se produce un cambio de polaridad en la membrana celular transmitido en forma de ola.
¿Qué es la ósmosis y cómo afecta a las células humanas?
-La ósmosis es un efecto físico que ocurre cuando hay dos disoluciones a distintas concentraciones separadas por una membrana semipermeable, provocando que el disolvente fluya de la zona de menor concentración a la de mayor concentración. En células humanas, la membrana es impermeable al agua pero tiene canales que permiten el paso de algunas sustancias, equilibrando las concentraciones.
¿Qué fenómeno causa que las células humanas tengan una carga negativa con respecto al exterior?
-La carga negativa en las células humanas se debe a la repulsión electrostática, donde los iones cargados positivamente tienden a moverse hacia el interior de la célula debido a la mayor concentración de iones negativos en el exterior.
¿Cómo funciona la bomba de sodio-potasio y por qué es importante?
-La bomba de sodio-potasio es una proteína transmembrana que transporta iones sódicos hacia afuera y iones potásicos hacia adentro, contra la presión osmótica natural y consumiendo energía. Es importante porque mantiene el desequilibrio de iones necesario para la transmisión de impulsos nerviosos y musculares.
¿Qué sucede cuando se alcanza el potencial umbral en una neurona?
-Al alcanzar el potencial umbral, se abre súbitamente la compuerta de entrada de los canales de sodio voltaje dependientes, permitiendo la entrada de cationes de sodio y provocando una inversión del potencial, de negativo a positivo, denominado potencial de acción.
¿Qué es el potencial de acción y cómo se relaciona con la transmisión del impulso nervioso?
-El potencial de acción es el cambio de polaridad en la célula cuando se vuelve positivamente cargada debido a la entrada de iones de sodio. Este cambio de polaridad se propaga a lo largo del axón, permitiendo la transmisión del impulso nervioso.
¿Por qué es importante mantener una buena hidratación en los deportistas, especialmente en los de fondo?
-La buena hidratación es crucial para evitar el agotamiento de la bomba de sodio-potasio en las células musculares, lo que dificulta la despolarización y puede causar calambres o incluso paro cardiorrespiratorio en casos extremos.
¿Cómo funcionan los anestésicos tópicos y por qué pueden ser útiles en casos de arritmias cardíacas?
-Los anestésicos tópicos bloquean los canales críticos para la transmisión del impulso nervioso, evitando la propagación del impulso y, por lo tanto, la información dolorosa. Esta misma propiedad los hace útiles como antiarrítmicos, ya que pueden bloquear la propagación de impulsos cardíacos anormales.
¿Por qué no es lo mismo un circuito eléctrico y un impulso eléctrico en las neuronas?
-Un circuito eléctrico implica un flujo de electrones a través de un metal, mientras que un impulso eléctrico en las neuronas es un intercambio de cationes a través de la membrana. Ambas son formas de corriente eléctrica, pero su comportamiento y función son distintos.
Outlines
😀 Introducción a los fenómenos eléctricos celulares
Diego López, médico de familia, presenta un vídeo técnico sobre los fenómenos eléctricos de las células. Explica que estos son fundamentales para entender patologías como las arritmias cardíacas, la epilepsia, los calambres musculares, los efectos de los anestésicos locales y la seguridad de los dispositivos electrónicos. Se menciona que los impulsos eléctricos son esenciales en el sistema nervioso y muscular, y se comparan con circuitos electrónicos, aunque son muy diferentes. Se introduce el concepto de ósmosis y la repulsión electrostática como factores clave en la transferencia de información eléctrica entre células.
🔋 Funcionamiento de la membrana celular y potencial de acción
Se profundiza en cómo la membrana de las células, especialmente las neuronas, responde a estímulos eléctricos. Se destaca la diferencia de potencial (potencial de reposo) entre el interior y exterior de la célula, que es negativo en el interior. Se explica cómo los iones como sodio y potasio tienen una tendencia a moverse hacia áreas de menor concentración, pero la repulsión electrostática y la bomba de sodio-potasio afectan este movimiento. La bomba de sodio-potasio es un transporte activo que consume energía para mantener estas concentraciones. Además, se describe cómo la activación de canales de sodio y potasio produce una señal de acción que se propaga rápidamente por el axón de una neurona, y cómo los anestésicos tópicos pueden bloquear estos canales, impidiendo la transmisión de impulsos nerviososos.
💧 Importancia de la hidratación y la electrolítica en el rendimiento deportivo
Se discute la importancia de mantener una buena hidratación y concentración de electrolitos para el correcto funcionamiento de las células musculares, especialmente en deportistas de alto rendimiento. Se menciona que el agotamiento de la bomba de sodio-potasio y la pérdida de líquidos y electrolitos pueden dificultar la despolarización y repolarización de las células, lo que puede causar calambres musculares o, en casos extremos, paro cardíaco. Se destaca la necesidad de rehidratar a los corredores en carreras de gran fondo si han perdido una cierta cantidad de peso, garantizando así su seguridad. También se aporta información sobre cómo los anestésicos tópicos pueden utilizarse como antiarrítmicos y la diferencia entre la interferencia de los dispositivos electrónicos y los estímulos eléctricos en las células.
Mindmap
Keywords
💡Fenómenos eléctricos
💡Membrana celular
💡Ósmosis
💡Repolsión electrostática
💡Potencial de reposo
💡Canal de sodio
💡Despolarización
💡Repolarización
💡Bomba de sodio-potasio
💡Sinapsis
💡Anestésicos tópicos
Highlights
El vídeo explica los fenómenos eléctricos de las células y su importancia en diversas patologías como arritmias cardíacas, epilepsia y calambres musculares.
Se discute cómo funciona la membrana de las neuronas y células musculares ante estímulos eléctricos y la transmisión de información.
El sistema nervioso humano se basa en impulsos eléctricos, a diferencia de circuitos electrónicos convencionales.
La ósmosis es esencial para entender el comportamiento de las células humanas y su interacción con el agua y electrolitos.
La repulsión electrostática desempeña un papel crucial en el balance de iones dentro y fuera de las células.
La bomba de sodio-potasio es esencial para mantener el desequilibrio de iones y consume energía en el proceso.
La diferencia de potencial entre el interior y exterior de las células, conocido como potencial de reposo, es fundamental para las neuronas.
La despolarización y repolarización de las células son procesos clave en la transmisión de impulsos nerviosos.
Los canales de sodio y potasio son críticos para la generación y propagación de impulsos eléctricos en las neuronas.
El potencial de acción es el punto en el cual la célula se convierte en positiva temporalmente durante la transmisión de un impulso.
El período refractario limita la frecuencia de los impulsos eléctricos que una célula puede generar.
Los anestésicos tópicos bloquean canales específicos, inhibiendo la transmisión de impulsos y el dolor.
La hidratación es crucial para deportistas, ya que afecta la función de las células musculares y el riesgo de calambres.
La deshidratación puede llevar a problemas serios como la parada cardiorrespiratoria en deportistas de fondo.
Los anestésicos tópicos también tienen aplicaciones médicas como antiarrítmicos.
El vídeo aporta conocimientos fundamentales para entender patologías como arritmias cardíacas y epilepsia futuras.
Transcripts
hola soy diego lópez soy uno de los
médicos de familia del centro medico
pontevedra y hoy vamos a hacer un vídeo
sobre los fenómenos eléctricos de las
células este vídeo va a tratar un tema
un poquito más técnico de lo habitual
pero nos va a ser de mucha ayuda para
futuras explicaciones que haremos sobre
patologías tan diversas como las
arritmias cardíacas la epilepsia los
calambres musculares que le surgen a los
deportistas el efecto que hacen los
anestésicos locales e incluso la
seguridad de los dispositivos
electrónicos sobre nuestra salud
para ello aprenderemos cómo funciona la
membrana de nuestras neuronas y de
nuestras células musculares ante los
estímulos eléctricos cómo consiguen
transmitir esa información de unos a
otros y cómo consigue la información
viajar a una cierta distancia dentro de
nuestro propio cuerpo
uno de los aspectos más populares de
nuestro sistema nervioso es que se basa
en impulsos eléctricos estamos muy
acostumbrados a ver ilustraciones en las
que se pone de manifiesto la naturaleza
eléctrica de nuestro sistema nervioso y
de nuestro sistema muscular y lo primero
que deberíamos saber es que nuestros
circuitos nerviosos no se parecen tanto
como crearíamos a los circuitos
electrónicos que estamos acostumbrados a
ver todos tenemos una idea más o menos
intuitiva de que un circuito electrónico
consta de uno o más componentes
conectados por un cable habitualmente de
metal a una fuente de voltaje como puede
ser una batería o un generador eléctrico
debido a las propiedades de la mayoría
de los metales conductores los
electrones fluyen con relativa libertad
desde un extremo de la fuente al extremo
contrario pasando por los componentes y
causando el efecto deseado en este caso
de este circuito simple la iluminación
de la bombilla y cuando pensamos en
nuestras neuronas es habitual que
probablemente debido a todas esas
ilustraciones en las que aparecen
chispitas viajando por las neuronas pues
tendemos a pensar que lo que ocurre en
ellas es parecido a lo que vemos en este
cable un flujo de electrones viajando
por el laxo esto no podía ser más lejano
a la realidad la realidad se parece
mucho más a esto que veis en este otro
dibujo a un cambio de polaridad como si
fueran un montón de pilas girando
alternativamente y cambiando la
polaridad de la membrana y al hacerlo en
forma de ola transmitirían un impulso
eléctrico el segundo concepto que
debemos tener claro es el de la ósmosis
la ósmosis es un efecto físico que dicta
que cuando colocamos dos disoluciones a
distintas concentraciones separadas
únicamente por una membrana
semipermeable que puede dejar pasar por
ejemplo solamente el disolvente de esa
solución la tendencia es a igualarse la
concentración a ambos lados a efectos
prácticos esto implica que en esta
solución que veis en la cual hay sal
común disuelta en agua a distintas
concentraciones el agua fluiría de donde
la concentración es menor a donde la
concentración es mayor hasta que la
concentración fuese igual a ambos lados
de la membrana o bien hasta que la
entrada de agua acabase encontrando una
resistencia de la elasticidad de la otra
vasija o que la ley de la gravedad
impidiese que alcanzase un mayor nivel
de agua lo que se conoce como presión
osmótica esto es un efecto indirecto de
la segunda ley de la termodinámica
que explica muy bien cuánto un fracture
en este otro vídeo la tendencia es a que
la solución sea homogénea a ambos lados
de la membrana en el caso de las células
humanas es todavía un poquito más
complicado porque la membrana
fosfolípidos de nuestras células es
impermeable al agua pero está dotada de
una serie de canales que permiten el
paso cada uno de una sustancia en el
caso que vemos aquí un canal de la
fructosa un canal que tenemos de hecho
en las células del intestino delgado en
este caso la tendencia espontánea sería
que las moléculas de fructosa hubiesen
de la zona donde hay mayor concentración
a donde hay menos hasta que la
concentración fuese la misma a ambos
lados de la membrana es decir pasaríamos
de una zona hiper tónica y una zona
hipotónico a ambas zonas isotónicas
ambas zonas con la misma concentración y
otro concepto que hay que recordar y que
seguramente la mayor parte de vosotros
sabréis es el concepto de la repulsión
electrostática si tenemos un guión
cargado positivamente como éste catión
de sodio que estamos viendo aquí su
tendencia va a ser siempre a huir de los
campos eléctricos positivos y dirigirse
a los campos eléctricos negativos y esto
le da todavía más particularidades a las
células humanas porque muchas de las
sustancias que están disueltas en las
células y fuera de ellas
cargadas eléctricamente son cationes que
se uniones cargados positivamente o
uniones que son iones cargados
negativamente como ejemplo clásico el
sodio que ha sido un electrón y el cloro
que ha robado un electrón lo cual hace
que uno sea positivo y el otro negativo
en este ejemplo que estáis viendo
estamos viendo canales de sodio los
canales de sodio van a permitir que los
átomos de sodio vayan fluyendo
progresivamente hacia la zona donde
están menos concentrados pero no
alcanzarán la concentración completa
porque cuantos más cationes de sodio
atraviese la membrana más positivamente
va a estar cargada esa región y al final
toda la carga positiva acumulada en esa
zona creará un campo positivo que
tenderá a rechazar los iones de sodio
entonces impedirá que todos los que
desearían entrar en base a las leyes de
la ósmosis acaben entrando por pura
repulsión eléctrica y en esta otra
imagen vemos cómo sería el ambiente
dentro y fuera de una célula por ejemplo
en una neurona una particularidad que
tienen las neuronas y muchas otras
células humanas es que si hacemos una
suma de todas las cargas eléctricas de
los iones que hay dentro de la célula y
fuera de la célula arrojarán una
diferencia de potencial veremos que las
células están cargadas negativamente con
respecto al exterior habitualmente con
lo que se llama un potencial de reposo
de unos menos 0,90 milivoltios es decir
0,90 milivoltios más negativo en el
interior que en el exterior una de las
consecuencias de esta carga es que
en general los cationes los iones
cargados positivamente como el ión
sódico el potásico el cálcico o los
protones del hidrógeno y los hidro neos
tenga una tendencia electroestática a
irse hacia el interior de la célula del
mismo modo los iones cargados
negativamente o uniones como podemos ver
aquí el ión bicarbonato y el ión cloruro
tienen una tendencia a salir de la
célula por la relativa positividad del
exterior de la célula con respecto al
interior además de esta carga eléctrica
hay otro fenómeno en nuestras células si
os fijáis bien la concentración que hay
de lyon sódico es mucho mayor en el
exterior que en el interior y del mismo
modo la concentración de potasio es
mucho mayor en el interior que en el
exterior no esto provoca que hay una
tendencia natural de los iones de sodio
a intentar entrar en el interior de la
célula y también de los iones de potasio
a escapar a pesar de que la carga neta
de la célula es negativa la altísima
concentración de potasio hace que los
sillones de potasio tienden a salir pero
como veremos a continuación en ciertas
circunstancias esta tendencia se hace
todavía más fuerte
situación de desequilibrio es motivo es
decir esta situación en la que los iones
de sodio están excesivamente
concentrados fuera de la membrana y los
iones de potasio están excesivamente
concentrados en el lado de dentro de la
membrana como decíamos antes no es algo
que sea su tendencia natural es algo
inducido y eso se consigue mediante el
transporte activo se consigue mediante
una proteína transmembrana es decir una
proteína que comunica ambos lados de la
membrana llamada la bomba de sodio
potasio está constantemente drenando
iones sódicos hacia afuera e iones
potásicos hacia adentro funciona como
funcionaría la bomba de achique de un
barco que está constantemente sacando
hacia afuera el agua que ha entrado
accidentalmente dentro del casco y tiene
que trabajar constantemente porque como
veremos a continuación los fenómenos de
despolarización y repolarización de la
célula implica el consumo constante de
estos dos electrolitos este bombeo
constante se lleva a cabo consumiendo
energía dado que lo hace contra la
presión osmótica natural volvamos al
ejemplo de antes a esa membrana celular
con un exceso de iones de sodio en su
exterior y de iones de potasio en su
interior
esa proteína que veis a la izquierda es
un canal de sodio voltaje dependiente
esta proteína tiene la particularidad
además de que solamente deja pasar a los
iones de sodio el hecho de que tiene una
compuerta exterior y una compuerta
interior cuando cambia levemente el
potencial local y se alcanza lo que se
llama el potencial umbral se abre
súbitamente la compuerta de entrada de
esa proteína y permite durante unos
pocos milisegundos la entrada de
cationes de sodio es un cortísimo
periodo de tiempo pero el suficiente
para que entren las suficientes cargas
positivas dentro de la célula como para
que el potencial se invierta y ahora en
vez de ser negativo se convierta en
positivo lo que se llama el potencial de
acción cuando se alcance ese voltaje
positivo se provoca la deformación del
canal de potasio que veis a la derecha
esto permite la salida de unos cuantos
iones de potasio lo cual de nuevo
provoca que el potencial vuelva a ser
negativo al salir múltiples cargas
positivas al exterior una vez alcanzado
de nuevo ese potencial negativo de
reposo el canal de potasio vuelve a
adquirir su forma original y ya está
listo para provocar una nueva
despolarización esto lleva una pequeña
cantidad de tiempo que llamamos período
refractario y que pone un límite a la
cantidad de impulsos por segundo que se
pueden
y esto en este ejemplo en el que
solamente tenemos un canal de cada tipo
no resulta muy espectacular pero ahora
imaginaos todos los canales de sodio
dispuestos a lo largo del axón de una
neurona cuando un canal de sodio se abre
provoca una despolarización local que
hace que su vecino se abra también y
esto provoca una ola de despolarización
y de un modo paralelo pocos milisegundos
después los canales de potasio se abren
y crean el mismo efecto provocando una
repolarización también en onda el efecto
final de todo esto es que la
despolarización y su repolarización
consiguiente avancen por el axón a gran
velocidad como vemos en esta animación o
como veíamos en la animación del
principio del vídeo como un cambio de
polaridad en las baterías y precisamente
el efecto de algunos anestésicos tópicos
consiste en bloquear el funcionamiento
de estos canales críticos para la
transmisión del impulso de manera que
una vez que la despolarización alcanza a
los canales bloqueados no progresa de
ese punto y por tanto se bloquea la
información incluyendo la información
dolorosa todo esto que hemos explicado
nos deja un hueco por supuesto y es que
ese potencial ha tenido que surgir de
algún lado y tiene que dirigirse hacia
algún lado
la respuesta a esto son las sinapsis
neuronales las que unen una neurona a la
siguiente y que permiten que una neurona
pase el impulso eléctrico a la siguiente
de la línea el funcionamiento de esos
puntos de unión de esas sinapsis entre
neuronas merecería un vídeo aparte
porque tienen sus canales específicos
muchos de los cuales responden en vez de
al voltaje a la liberación de los
neurotransmisores pero os dejo un enlace
a este vídeo de clara garcía del canal
cerebro test en el cual explica los dos
grupos principales que existen de
sinapsis y de paso en su canal
encontrareis muchos vídeos interesantes
sobre los fenómenos biológicos que
afectan a nuestro cerebro y ahora que
hemos aprendido cómo se des polariza una
célula creo que es más fácil que
entendamos por ejemplo por qué es tan
importante mantener una buena
hidratación en los deportistas y sobre
todo los deportistas que hacen deporte
de fondo si hemos estado horas haciendo
ejercicio hemos estado horas haciendo
trabajar intensivamente a la bomba de
sodio y potasio de nuestras células
musculares si el agotamiento de esta
bomba le añadimos el hecho de que la
persona está perdiendo líquido y está
perdiendo electrolitos es fácil entender
que si no mantenemos bien la
concentración de electrolitos dentro y
fuera de la célula va a ser mucho más
difícil que ocurra
en la despolarización y esto implica por
ejemplo uno de los efectos más clásicos
la incapacidad para re polarizar
correctamente la célula muscular
los famosos calambres o contracturas
musculares que suelen surgir sobre todo
en el gemelo ante ejercicios prolongados
o en los casos más dramáticos la parada
cardiorrespiratoria en algunos
deportistas de fondo sobre todo cuando
no se han tratado adecuadamente o hacía
un calor extremo de hecho este es el
motivo por el que ciertas carreras de
gran fondo muchas veces se pesa a los
corredores en las metas volantes de
manera que si un corredor ha perdido el
10% de su peso durante la carrera
significa que esta persona está
gravemente deshidratada y se le obliga a
comer ya beber hasta que gane ese
porcentaje del peso corporal que ha
perdido de forma que se pueda garantizar
que acabe la carrera en condiciones de
seguridad incluso hemos aprendido cómo
funcionan los anestésicos tópicos si
bloqueamos ciertos canales no se conduce
el impulso eléctrico y podemos bloquear
la información que circula por un axón
incluyendo la información dolorosa e
incluso esto también puede hacernos
entender por qué ciertos anestésicos
tópicos pueden ser utilizados como
antiarrítmicos en medicina también a la
luz de esto es fácil que entendáis sobre
todo lo que tengáis una edad
los antiguos teléfonos móviles la
tremenda cantidad de interferencias que
hacían con los dispositivos electrónicos
sobre todo con los altavoces y con las
radios que hacían un ruido ente
referencia que seguro que es una
familiar como el que vais a ver ahora
sin embargo a pesar de que hemos
escuchado muchas veces este ruido con
una radio nunca hemos visto que alguien
le diese una crisis epiléptica o una
arritmia cardíaca de momento que recibía
una llamada por teléfono porque pues
porque el comportamiento de un circuito
eléctrico en realidad no tiene nada que
ver con el comportamiento de nuestras
neuronas y de nuestras células
musculares como hemos visto una cosa es
una corriente eléctrica un flujo de
electrones a través de un metal y otra
cosa completamente distinto es el
estímulo eléctrico que ocurre en
nuestras neuronas que es en realidad un
intercambio de cationes a través de la
membrana son dos corrientes eléctricas
que no tienen nada que ver entre sí y
por eso lo que influencia una no tiene
por qué influenciar a la otra y sobre
todo creo que este vídeo nos va a servir
como base de conocimiento para futuros
vídeos que haremos sobre patologías como
las arritmias cardíacas o la epilepsia
hasta esos próximos vídeos me despido de
vosotros y un saludo
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