POTENCIAL DE ACCIÓN
POTENCIAL DE ACCÍON
 CONCEPTO
 MECANÍSMO
DE PRODUCCIÓN
 PROPAGACIÓN
POTENCIAL DE ACCIÓN

Concepto:
Es un conjunto de rápidos
cambios en la polaridad eléctrica de la
membrana neuronal, consecutivos a un
estímulo y que se produce como
resultado de súbitas y alternantes
modificaciones en la permeabilidad de
la membrana a los iones Na+ y K+.
POTENCIAL DE ACCIÓN

MECANISMO DE PROUCCIÓN:
Debemos recordar
que partimos de la situación
de potencial de membrana en
reposo, en la cual el Na+ no
difunde fácilmente a través
de la membrana, mientras
que el K+ si lo hace desde el
interior hacia el exterior,
pero que gracias a la bomba
de Na-K las concentraciones
de ambos iones se
mantienen, de forma tal que
el K+ continúa más
concentrado en el interior y
el Na+ en el exterior.
POTENCIAL DE ACCIÓN

De igual manera debemos
recordar que como
resultado de lo anterior la
superficie externa de la
membrana queda cargada
positivamente y la
superficie interna queda
con predominio de cargas
eléctricas negativas,
estableciéndose una
diferencia de potencial
eléctrico entre el exterior
y el interior ( medible con
microvoltímetro ) a la que
llamamos POTENCIAL DE
MEMBRANA EN REPOSO.
POTENCIAL DE ACCIÓN

Hay que recordar, que en la membrana
neuronal no sólo existen los canales de
“escape libre” Na-K que permanecen abiertos
siempre, sino que también, existen otros
numerosos canales, un grupo de ellos
específicos para el Na+ y otro grupo de
canales específicos para el K+, que
permanecen cerrados durante el estado de
potencial de membrana en reposo.
Permanecen cerrados por una “puerta de
voltaje” que no es más que un estado
conformacional de las paredes del canal,
inducido por el voltaje eléctrico (- interior, +
exterior) que prevalece en el estado de reposo
de la membrana. Veamos la siguiente figura.
POTENCIAL DE ACCIÓN


Los canales de Na+ tienen una
“compuerta” de activación en su
extremo externo que se mantiene
cerrada mientras el potencial
eléctrico interno sea negativo, pero
que se abre cuando el potencial
eléctrico interno se torna positivo y
el externo negativo. Al abrirse
penetra mucho Na+, lo que
ocasiona un desplazamiento del
potencial interno, en ese punto,
hasta +35mV, que a su vez provoca
el cierre de la compuerta interna
que interrumpe la entrada de Na+.
Por otra parte, los canales de K+
tienen una compuerta interna que
permanece cerrada mientras el
potencial interno permanezca en
los alrededores de -90mV y se
activa, abriéndose, cuando alcanza
valores próximos a los +35mV,
dejando escapar entonces gran
cantidad de K+ al exterior.
POTENCIAL DE ACCIÓN
¿Cómo se desarrollan los
acontecimientos que implican a
estos dispositivos en la
producción del potencial de
acción?.
1.- Primero, tiene que actuar
sobre la membrana ( ver fig.) un
estímulo de suficiente
intensidad (estímulo umbral)
como para ocasionar una
variación en el potencial
eléctrico local de tal magnitud
que se abran las compuertas de
voltaje externas de los canales
de Na+.
_
2.- La avalancha de Na+ que ingresa ahora a la neurona,
aumenta las cargas + del lado interno de la membrana en la
misma zona por donde entraron, dejando un déficit de cargas
+ del lado externo el cual, se torna ahora negativo.
POTENCIAL DE ACCIÓN
4.- El mismo cambio local de
cargas en la superficie externa
de la membrana (de signo -) por
donde se abrieron los canales
de Na+ (ver mitad superior de
la fig.), constituye un cambio
de voltaje local que
desencadena la apertura de
_
compuertas de voltaje de
canales de Na+ contiguos a los
anteriores (ver mitad inferior
de la fig.) con la consiguiente
entrada de más Na+. Así,
sucesivamente se va
produciendo una “ola” en la cual, como efecto “dominó”, se
van abriendo más y más canales de Na+, propagándose este
efecto por toda la superficie de la membrana.
POTENCIAL DE ACCIÓN
5.- A medida que este “frente”
de entrada de Na+ va
avanzando, se abren por
detrás canales de K+ de
puerta de voltaje, que
permiten un escape de K+
hacia el exterior, lo que
_
permite recuperar las cargas
positivas de la superficie
externa y las negativas en la
interna (ver mitad inferior de
la fig.). Así, mientras va
avanzando el “frente de Na+”,
por detrás va avanzando, “siguiéndole los talones”, un “frente
de salida de K+, que tiende a recuperar, en décimas de
milisegundos la polaridad eléctrica normal de la membrana.
POTENCIAL DE ACCIÓN
En la presente figura se ilustran también los acontecimientos que
se suceden, en forma concatenada, en relación a la
permeabilidad al Na+ y al K+ y que constituyen la base del
potencial de acción .El potencial de acción, generado por la
entrada de Na+ como respuesta a un estímulo umbral, recibe el
nombre de potencial “todo o nada”.
POTENCIAL DE ACCIÓN
ANIMACIÓN QUE MUESTRA LOS DESPLAZAMIENTOS IÓNICOS EN
LA MEMBRANA NEURONAL QUE OCURREN DURANTE L
POTENCIAL DE ACCIÓN: En verde el Na+ en rosa el K+.
POTENCIAL DE ACCIÓN
ANIMACIÓN QUE MUESTRA EL
REGISTRO DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
CON ELECTRODO INTRACELULAR
POTENCIAL DE ACCIÓN
Los cambios eléctricos de la membrana
ocurridos durante el potencial de acción se
pueden registrar con eléctrodos conectados a
un micro voltímetro y oscilógrafo,
obteniéndose una curva, como la de la figura a
la izquierda. Obsérvese que cuando la onda
despolarizante llega a la zona donde está el
electrodo de registro dentro de la fibra
nerviosa, la positividad ocasionada por la
entrada del Na+ se registra por un
desplazamiento hacia arriba de la curva que
llega hasta valores de +35mV. Toda esa rama
ascendente de la curva del potencial de
acción, representa el proceso de
despolarización de la membrana, es decir, el
tiempo durante el que permanecen abiertos los
canales de Na+ y por tanto, el brevísimo lapso
durante el que penetra este ión. La cima de la
curva indica el momento en que se cierran los
canales de Na+ y se abren los canales de K+
con puerta de voltaje. La rama descendente
indica el tiempo en que está saliendo gran
cantidad de K+ para repolarizar el exterior de
la membrana (proceso de repolarización) .
POTENCIAL DE ACCIÓN
La duración de todo el mecanismo
de producción del potencial de
acción es de ¡apenas tres y media
a cuatro décimas de milisegundo!.
Y este proceso continúa
repitiéndose cíclicamente a
medida que se va propagando el
fenómeno a todo lo largo de la
membrana de la fibra nerviosa. El
nombre de potencial “todo o nada”
se debe a que el mecanismo de
desencadenamiento del potencial
de acción requiere, de que el
estímulo que lo provoque, tenga un
valor o intensidad mínima umbral.
Cualquier otro estímulo inferior al
valor umbral (estímulo subumbral)
no logrará desencadenar el
potencial de acción.
POTENCIAL DE ACCIÓN
En la presente figura
ilustramos las etapas
del potencial de acción,
en su curva y , más a la
izquierda, los canales
que van entrando en
funcionamiento a
medida que se van
desarrollando dichas
etapas:
1- Sólo están abiertos
canales escape Na-K.
2- Se abren canales de
Na+ con puerta de
voltaje y entra Na+.
3- Se abren más
canales de Na+ y entra
más Na+
(despolarización).
POTENCIAL DE ACCIÓN
4- Se cierran los
canales de Na+
con puerta de
voltaje.
5- Se abren los
canales de K+ con
puerta de voltaje y
sale mucho K+
que repolariza la
membrana.
6- Se cierran los
canales de K+ con
puerta de voltaje y
persisten abiertos
los de escape de
K+.
POTENCIAL DE ACCIÓN

Propagación del potencial de acción:
Como ya habíamos comentado, los cambios
del potencial de acción, desencadenados por
un estímulo umbral no se limitan al sitio
mismo donde incidió el estímulo, sino que se
propaga por toda la membrana como una
onda despolarizante, constituyendo un
impulso nervioso que puede viajar largas
distancias a todo lo largo de la fibra nerviosa
y ser transmitido a otras neuronas, fibras
musculares o a cualquier otro tipo de célula
efectora.
POTENCIAL DE ACCIÓN
En la presente figura se
ilustra la propagación de
un potencial de acción
por la membrana de una
fibra nerviosa que ha
sido estimulada en su
punto medio. Obsérvese
como se propaga en
ambas direcciones
despolarizando la
membrana de toda la
fibra nerviosa.
POTENCIAL DE ACCIÓN
En el caso de un potencial de
acción que se origina por un
estímulo umbral en una
dendrita o en el soma mismo
de la neurona, la onda
despolarizante va recorriendo
toda la membrana en el sentido
que indican las flechas en rojo:
primero las dendritas,
seguidamente el soma
neuronal y finalmente, desde el
cono del axón, en dirección a
su extremo distal.
POTENCIAL DE ACCIÓN
Membrana
neuronal
Axoplasma
Despolarizado
Repolarizado
Potencial de
reposo
restablecido
En esta figura se ilustra lo más
significativo de los fenómenos iónicos que
se desarrollan durante el avance de la
onda despolarizante del potencial de
acción a lo largo de la membrana axonal.
La zona rosada muestra la región de
membrana que va siendo despolarizada
por la progresiva y rápida apertura de los
canales de Na+ con puerta de voltaje; la
zona verde indica como la salida de K+,
por los canales de voltaje para este ión,
van repolarizando la membrana y por
último, la zona en beige, la zona de
membrana ya repolarizada, en la cual la
bomba de Na-K devolvió al interior de la
fibra todo el K+ que escapó durante la
repolarización, intercambiado por el Na+.
PROPAGACIÓN DEL
POTENCIAL DE ACCIÓN
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN A LO LARGO DEL
AXÓN DE UNA NEURONA (banda roja). OBSÉRVESE LA
PROPAGACIÓN DEL MOVIMIENTO DE CARGAS ELÉCTRICAS A
LO LARGO DE LA MEMBRANA.
POTENCIAL DE ACCIÓN

Conducción de impulsos a lo largo de
fibras de troncos nerviosos:
Los nervios periféricos son como “cables
conductores” de impulsos nerviosos. Cada
tronco nervioso está formado por numerosas
fibras nerviosas ( axones o dendritas)
pertenecientes, cada una de ellas, a una
neurona. Los impulsos nerviosos son
potenciales de acción que viajan a lo largo de
cada una de estas fibras. En la siguiente
diapositiva mostramos la sección transversal
de un nervio periférico donde se aprecia la
constitución del mismo.
POTENCIAL DE ACCIÓN
Aquí observamos parte de un
fascículo de un nervio periférico
cortado transversalmente, donde
se visualizan numerosas fibras
nerviosas, muchas de ellas
rodeadas por un anillo violeta.
Esas fibras son mielínicas, quiere
decir, que están rodeadas por
una vaina de una compleja
sustancia lipoprotéica, aislante,
llamada mielina; si observamos
detenidamente veremos otras, no
menos numerosas, pequeñas
fibras, que se ven desprovistas
del anillo obscuro y son fibras
amielínicas, o sea, sin vaina de
mielina.
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN A
LO LARGO DE UNA FIBRA NERVIOSA
AMIELÍNICA.
OBSÉRVESE COMO SE DESPOLATIZA Y REPOLARIZA LA
MEMBRANA EN TODA SU EXTENSIÓN DURANTE LA
PROPAGACIÓN DEL POTANCIAL DE ACCIÓN.
POTENCIAL DE ACCIÓN
ESTRUCTURA DE UNA FIBRA
MIELÍNICA:
Está formada por un axón en
torno al cual se arrolla, en
varias vueltas, un tipo de
célula especial de sostén
del sistema nervioso
periférico, llamada célula de
Schwann. La mielina, no es
más que el enrollamiento
apretado y sucesivo de
varias capas de membrana
de célula de Schwann en
torno al axón. La vaina de
mielina garantiza una rápida
y eficaz conducción de los
impulsos nerviosos a lo
largo de la fibra nerviosa.
POTENCIAL DE ACCIÓN
Las células de Schwann
se disponen a lo largo
del axón enrolladas,
como se aprecia en esta
figura y en la anterior,
colocándose una a
continuación de la otra
y aportando cada una
un segmento de vaina
de mielina. Entre una
célula de Schwann y la
siguiente, queda un
segmento de axón
desnudo, solamente
cubierto por su
membrana (axolema).
Esos espacios de axón
desnudo, entre células
de Schwann contiguas
se denominan nodos de
Ranvier.
POTENCIAL DE ACCIÓN
TRANSMISIÓN DE
IMPULSOS NERVIOSOS A LO
LARGO DE FIBRAS
MIELÍNICAS (CONDUCCIÓN
SALTATORIA):
Los nodos de Ranvier son
los únicos sitios del
axolema que quedan
desprovistos de vaina de
mielina y de células de
Schwann, existiendo en
ellos numerosos canales de
Na+ con puerta de voltaje,
así como de K+. Son estos
sitios los únicos que se
despolarizan y repolarizan,
alternativamente, sin que
participen del proceso las
partes de axolema aisladas
(internodos), envueltas por
las células de Schwann.
CONDUCCIÓN SALTATORIA A LO
LARGO DE UNA FIBRA
MIELÍNICA
OBSÉRVESE COMO SÓLO SE DESPOLARIZA Y REPOLARIZA LA
MEMBRANA DE LOS NODOS DE RANVIER. ES COMO SI LA
ONDA DESPOLARIZANTE SALTARA DE UN NODO AL OTRO.
POTENCIAL DE ACCIÓN
Conducción saltatoria ( cont.)
Como resultado de lo
anterior se producen
desplazamientos iónicos,
de nodo de Ranvier a nodo
de Ranvier, como “saltos” ,
de forma tal que
solamente se despolarizan
y repolarizan los nodos.
Esto permite una
propagación muy rápida
del potencial de acción ya
que se reduce la superficie
a despolarizar, así como
también, la superficie a
repolarizar, ahorrando la
neurona considerable
cantidad de ATP, pues
solamente tendrá que
trabajar la bomba de Na+K+ de los nodos de
Ranvier, para restablecer
las concentraciones
adecuadas de Na+ y K+.
POTENCIAL DE ACCIÓN
RESUMIENDO:
 El potencial de acción es un cambio brusco del potencial de
membrana en reposo.
 Se produce por acción de un estímulo umbral sobre la
membrana neuronal.
 Este estímulo tiene la suficiente intensidad como para abrir
canales de Na+ con puerta de voltaje y que entren a través
de los mismos grandes cantidades de este ión.
 La entrada de Na+ produce una despolarización de la
membrana que resulta en la inversión de la distribución de
las cargas eléctricas, tornándose el interior positivo y el
exterior negativo.
 Estos cambios se propagan rápida e inevitablemente por
toda la membrana constituyendo lo que llamamos impulso
nervioso.
 Las áreas de membrana que van quedando despolarizadas,
experimentan seguidamente un proceso de repolarización
que permite la restitución de las cargas positivas en el
exterior de la membrana a expensas del K+, que sale al
exterior a través de canales de K+ de voltaje, que se abren
como resultado de la despolarización misma.
 De esa manera la membrana se repolariza, pero aún no
recupera su excitabilidad, hasta que la bomba de Na-K se
encargue de introducir al K+ y de extraer al Na+, cuestión
esta que se produce en décimas de milisegundo.
Descargar

POTENCIAL DE ACCIÓN