Potencial de membrana y potencial de acción – Fisiología humana

2. Objetivos
3. Membrana celular
4. Potencial de membrana o potencial de acción
5. Anexos
6. Conclusiones
7. Bibliografía

PRESENTACIÓN

La finalidad de este trabajo es dar explicaciones a los transportes y potenciales de membrana generados tanto en reposo como durante la acción por las células nerviosas y musculares.

Donde tratamos de explicar lo sencillo que es la fisiología de las membranas celulares. Las membranas de casi todas las células del organismo hay potenciales eléctricos. Algunas células como las nerviosas y musculares son excitables, es difícil capaces de generar impulsos electroquímicos rápidamente cambiantes en sus membranas. Casi en todos lo casos estos impulsos se pueden utilizar para transmitir señales a lo largo de las membranas nerviosas o musculares.

Observando las diferencias de los líquidos extracelulares y así mismo intracelulares que son extremadamente importantes para la vida de la célula. (En consecuencia para la existencia de la vida de los seres, en general para la vida del hombre).

En estas paginas se tratara de explicar Las composiciones de los líquidos intra y extra celular en el hombre, contiene en su conformación de sodio y potasio;

El líquido extracelular contiene una gran cantidad de Na, pero solo una pequeña cantidad de K. asimismo contiene una gran cantidad de cloruro. Y en el líquido intracelular ocurre lo contrario, pero las concentraciones de de fosfatos y proteínas son considerablemente mayores.

OBJETIVOS

• Explicar el transporte de sustancias a través de la membrana celular.
• Describir el proceso por el cual se lleva acabo el transporte de sustancias a través de la membrana plasmática.
• Explicar la diferencia básica entre el transporte activo y pasivo; activo primario y secundario.
• Describir los conceptos de unítransportadores, contransportadores y contratransportadores.
• Describir los factores que mantienen el potencial de membrana en reposo.
• Dar la secuencia y explicar la secuencia de fenómenos que implican la generación de un potencial de acción nervioso.

TEMA I

MEMBRANA CELULAR

Es una estructura delgada y elástica, mide entre 7,5 y 10 nanómetros de grosor. Es una barrera semipermeable y selectiva para las moléculas que ingresan o salen de la célula. Está formado por proteínas, lípidos y glúcidos. La composición aproximada de estos compuestos en la membrana es de: 55% de proteínas, 25% de fosfolípidos, 13% de colesterol, 4% de otros lípidos y 3% de hidratos de carbono.

1. BARRERA LIPÍDICA.

Está conformada por una bicapa lipídica, a lo largo de esta lámina se intercambian grandes moléculas de proteínas moleculares. La estructura de esta bicapa lipídica son moléculas de Fosfolípidos. Una parte de cada una de las moléculas de fosfolípidos es hidrosoluble o hidrofílica, mientras que la otra porción es soluble en grasas o hidrofóbica.

1. Porción Hidrofóbica:

Esta compuesta por ácidos grasos (lípidos). Son repelidas por el agua, pero se atraen mutuamente entre sí, por lo que tienen una tendencia natural a alinearse unas al lado de otras en el centro de la membrana.

1. Porción Hidrofílica:

Es la porción fosfato de los fosfolípidos y cubren las dos superficies en contacto con el agua circundante.

La bicapa lipídica de la membrana es una barrera fundamental impermeable a las sustancias habitualmente hidrosolubles como los iones, la glucosa y la urea; por otro lado, las sustancias solubles en grasa, como el oxígeno, el dióxido de carbono y el alcohol, pueden atravesar la membrana con facilidad.

1. Existen 2 tipos de proteínas: las proteínas integrales y las periféricas, muchas de las cuales son glucoproteínas.

   1. Proporcionan canales estructurales (poros) a través de los cuales pueden difundir las sustancias hidrosolubles, en especial los iones, entre los líquidos extracelular e

      intracelular. Estos canales proteicos tienen además propiedades selectivas que determinan la difusión preferente de unas sustancias sobre otras.

      Otras proteínas integrales actúan como proteínas transportadoras para llevar sustancias en sentido opuesto a su sentido natural de difusión, lo cual se denomina "transporte activo". Otras actúan como enzimas.

   2. Proteínas Integrales:
   3. Proteínas Periféricas:

   Estas proteínas se encuentran siempre o casi siempre en la cara en la cara interna de la membrana y habitualmente están ancladas a una de las proteínas integrales. Estas proteínas periféricas funcionan casi exclusivamente como enzimas o como otro tipo de reguladores de la función intracelular.

2. PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA CELULAR.
3. HIDRATOS DE CARBONO: EL "GLUCOCÁLIZ" CELULAR.

Los hidratos de carbono de la membrana se encuentran casi invariablemente combinados con proteínas y lípidos en forma de glucoproteínas y glucolípidos. De hecho, la mayoría de proteínas integrales son glucoproteínas y aproximadamente una décima parte de los lípidos de membrana son glucolípidos.

Las porciones "gluco" de dichas moléculas sobresalen prácticamente siempre hacia el exterior de la célula, quedando suspendidas por fuera de la superficie celular. Otros muchos compuestos hidrocarbonados denominados proteoglicanos, los cuales son principalmente sustancias hidrocarbonadas unidas por pequeños núcleos proteicos, también se encuentran débilmente anclados a la superficie externa de la célula.

Así pues, a lo largo de la superficie externa de la célula suele haber un revestimiento flotante de hidratos de carbono denominado glucocáliz.

Las moléculas de hidratos de carbono acopladas a la superficie externa de la célula desempeñan diversas funciones importantes:

• Están cargadas negativamente, lo cual proporciona a la mayoría de las células una carga global negativa en su superficie que repele otros objetos con carga negativa.
• El glucocáliz de algunas células se ancla al glucocáliz de otras, uniendo a estas entre sí.
• Muchos de los hidratos de carbono actúan como receptores de sustancias para captar hormonas como la insulina y de este modo activar las proteínas internas, las cuales a continuación activan una cascada de enzimas intracelulares.
• Participan en reacciones inmunitarias.

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR

La célula necesita expulsar de su interior los desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, gracias a la capacidad de la membrana celular que permite el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos de transporte son:

1. La difusión es la forma por la que las sustancias atraviesan la bicapa lipídica debido al movimiento continuo de las moléculas a lo largo de los líquidos o también en gases. El transporte pasivo no necesita de energía por parte de la célula, para mejorar el intercambio de materiales a través de la membrana celular. Existen dos tipos de difusión a través de la membrana celular que son:

   1.1 Difusión Simple.

   Es el movimiento cinético de moléculas o iones a través de la membrana sin necesidad de fijación con proteínas portadoras de la bicapa lipídica. Este tipo de transporte se puede realizar a través de mecanismos fisicoquímicos como la ósmosis, la diálisis y a través de canales o conductos que puede regirse por la permeabilidad selectiva de los diferentes conductos proteínicos y de los mecanismo de compuerta de los conductos proteínicos.

   1.2 Difusión Facilitada.

   También se llama difusión mediada por portador, porque la sustancia transportada de esta manera no suele poder atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude. Se diferencia de la difusión simple a través de conductos en que mientras que la magnitud de difusión de la difusión simple se incrementa de manera proporcional con la concentración de la sustancia que se difunde, en la difusión facilitada la magnitud de difusión se aproxima a un máximo, al aumentar la concentración de la sustancia.

2. TRANSPORTE PASIVO O DIFUSIÓN:

   La ósmosis es el pasaje de líquido (agua) de un lugar de menor concentración de soluto a otra de mayor concentración de soluto, a fin de mantener la hemostasis o equilibrio.

   La sustancia más abundante con diferencia que se difunde a través de la membrana celular es el agua. Es preciso recordar que a través de la membrana del eritrocito se difunde ordinariamente por segundo en ambos sentidos una cantidad de agua equivalente a unas 100 veces el volumen de la propia célula. Aun así, normalmente, la cantidad que se difunde en ambas direcciones está tan exactamente equilibrada que no se produce el mínimo movimiento neto de agua. Por tanto, el volumen de la célula permanece constante. Sin embargo, en ciertas condiciones, se puede desarrollar una diferencia de concentración para el agua a través de una membrana, al igual que se pueden producir diferencias de concentraciones para otras sustancias. Cuando ocurre esto, se produce un movimiento neto de agua a través de la membrana celular , lo cual hace que la célula se hinche o se contraiga, dependiendo de la dirección del movimiento neto. Este proceso de movimiento neto de agua causado por una diferencia de concentración de la misma se denomina ósmosis.

   Presión Osmótica.

   Es la fuerza que contrarresta el pasaje de agua de un lugar de menor concentración a otro de mayor concentración en solutos.

3. ÓSMOSIS.
4. TRANSPORTE ACTIVO.

Es el transporte en el que el desplazamiento de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración o contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electroquímico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP para formar ADP o AMP con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía.

2.1 Transporte Activo Primario o Contratransporte (Antiport): "Bomba de Sodio y Potasio"

Se encuentra en todas las células del organismo, encargada de transportar iones sodio hacia el exterior de las células y al mismo tiempo bombea iones de potasio desde el exterior hacia el interior, lo que produce una diferencia de concentración de sodio y potasio a través de la membrana celular que genera un potencial eléctrico negativo dentro de las células, muy importante en el impulso nervioso.

Las concentraciones de los iones sodio (Na+) y potasio (K+) deben ser de: el sodio debe ser mayormente extracelular y el potasio debe ser mayormente intracelular, en condiciones normales y durante el periodo de reposo. Como ambos iones tienen carga positiva, le dan una carga al

ambiente donde se encuentran; pero en realidad, el espacio extracelular tiene carga positiva, debido a la positividad del Na+, pero el espacio intracelular, tiene carga negativa debido a que hay mayor Na+ extracelular que K+ intracelular aunque este también sea positivo. Es decir, hay mas positividad afuera de la célula; además, las proteínas intracelulares tienen carga negativa, lo cual hace que intracelularmente haya una positividad menor que la extracelular, a tal grado que el espacio intracelular se considere negativo.

Por cada dos iones K+ que entran, salen tres Na+. Esto le devuelve su estado mayormente positivo al espacio extracelular. Estas cargas intra y extracelulares le dan a la membrana una polaridad, positiva en su cara extracelular y negativa en su cara intracelular