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Liceo nº 1 " Javiera Carrera"
Dpto. de Biología
PROFESORA MARTA RUIZ C.
DOCUMENTO DE APOYO 3° MEDIO PLAN GENERAL
IMPULSO NERVIOSO
La existencia de potenciales eléctricos a través de las membranas plasmáticas de las células nerviosas y
musculares, hacen que estas sean "excitables", es decir capaces de responder a estímulos del medio y de
generar impulsos eléctricos en sus membranas. El inicio de la excitación puede darse a consecuencia de una
alteración mecánica de la membrana, a las acciones de sustancias químicas o al paso de electricidad a través de
ellas. Todos estos factores intervienen en diferentes puntos del organismo para producir cambios en el
potencial de reposo de la membrana celular y con ello iniciar el impulso nervioso.
POTENCIAL DE REPOSO
Existen diferencias en las concentraciones de iones específicos a través de la membrana de las neuronas
cuando está en reposo. El ión que encontramos en mayor proporción en el interior de la membrana del axón son
el Potasio (K+), acompañado de proteínas, sulfatos y fosfatos que son de carga negativa (-). En el exterior de la
membrana del axón encontramos en mayor proporción iones como sodio (Na+) y cloruro (Cl-), con carga
positiva y negativa respectivamente.
Origen del Potencial de Repos o
Existen diferencias en las
concentraciones de iones
específicos a través de la
membrana de las neuronas.
Proteínas(-)
Fosfatos(-)
Sulfatos(-)
Axón
Cl (-)
Cl (-)
Esto permite que la membrana neuronal se encuentre cargada positivamente por fuera y negativamente por
dentro. Esta situación en la que existen cargas eléctricas diferentes que se atraen y quieren juntarse a ambos
lados de la membrana genera un estado de energía que denominamos Potencial de Reposo el cual la
membrana se encuentra polarizada. Si medimos el potencial eléctrico de la membrana este será de
– 70mV ( milivolts )
En el interior de la membrana del axón encuentra
70 milivolts más negativo con respecto al exterior
Membrana se encuentra polarizada
-70 milivolts (mV)
Axón
E l Potencial de membrana es un estado de energía.
En donde el estado separado de las cargas eléctricas
genera una fuerza potencial capaz de realizar trabajo
Los principales hechos que ocurren durante el mantenimiento de la membrana de la neurona en un estado
normal de reposo son:
1. Difusión pasiva de iones Potasio (K+) hacia el exterior, a favor de su gradiente de concentración haciendo
énfasis que la membrana es muy permeable para el potasio (K+)
2. Difusión pasiva de iones Sodio (Na+) hacia el interior. Este transporte aunque pasivo y a favor de su
gradiente de concentración, es mínimo debido a que la membrana es poco permeable a los iones sodio(Na+).
3. Transporte activo de iones Na+ hacia el exterior y de iones K+ hacia el interior simultáneamente, van en
contra su gradiente de concentración, manteniendo las concentraciones normales de iones a ambos lados de la
membrana, mecanismo llamado Bomba sodio potasio.
Mecanismos de transporte de iones en la membrana
neuronal
Bomba
s
 C rean diferencias en las
concentraciones de los iones .
 E s un trans porte activo.
 Van en contra s u gradiente
de concentración.
Canales
 Aprovechan las diferencias de
concentración permitiendo movimiento de
iones es pecíficos
 L o realizan a trav és de la difus ión
 Van a favor del gradiente de
concentración
 Dis minuyen los gradientes químicos .
INICIO DE UN POTENCIAL DE ACCIÓN
En el momento en el que el estímulo actúa sobre la membrana, el medio intracelular se hace mucho menos
negativo. Esta elevación del voltaje, y del potencial de reposo, hará que comiencen a abrirse loa canales de
sodio y la entrada de estos iones provoca un aumento aún mayor del potencial de membrana. El flujo de sodio
continuará y, no obstante, no sucederá un potencial de acción hasta que el aumento del potencial sea lo
suficientemente importante como para que todos los canales de sodio se hallen totalmente activados. Se conoce
como umbral de excitación al nivel del potencial que es necesario sobrepasar para producir el potencial de
acción; que tiene directa relación con el voltaje que se necesita para activar los canales de la membrana para la
entrada de iones. Por lo general en las neuronas con un potencial de reposo de – 70 mV , el umbral de
excitación corresponde a -50mV.
Sobrepasado el umbral, los iones sodio entran masivamente y bruscamente a causa del potencial eléctrico y
del gradiente de concentración. A la subida brusca del potencial en sentido positivo se le conoce como espiga o
potencial de acción.
En las grandes fibras, la membrana no solo se despolariza , sino que su polaridad se invierte y la espiga llega
a + 50 mV. En las fibras de menor tamaño, en la mayor parte de las neuronas del sistema nervioso central, el
potencial solo se aproxima al valor cero, pero no lo sobrepasa hacia la zona positiva.
En el inicio del potencial de acción, la membrana se hace repentinamente muy permeable para los iones de
sodio, permitiendo que un gran número de ellas se mueva hacia le interior de la célula. Desaparece el estado
polarizado normal, mientras que va aumentando rápidamente en dirección positiva. Este momento se conoce
como despolarización.
S e abren los canales para el ión S odio (Na+ )
+50mV.
S odio entra
mas ivamente al
medio intracelular,
lo hace a favor de
s u gradiente de
concentración
- -
- -
+ +
+
+ +
+
Aumenta el potencial de membrana y cambia s u polaridad
produciéndos e la des polarización de la membrana
A las pocas diez milésimas de segundo de ocurrir la entrada masiva de iones sodio, los canales respectivos
comienzan a cerrarse y los canales de potasio se abren más de lo normal. Con eso se produce una difusión
rápida de iones potasio hacia el exterior, restableciéndose el potencial normal negativo de la membrana en
reposo. Este momento se conoce como repolarización.
S e abren los canales para el ión Potas io (K+ )
+
+
+
-
-
+
-
Los iones Potas io
(K+ ) difunden al
medio extracelular, a
favor de s u gradiente
de concentración
+
+
--
-
Dis minuyendo el potencial de membrana y res tableciéndos e
el potencial de repos o fenómeno llamado Repolarización
El actor principal en la despolarización y repolarización de la membrana es el canal para sodio
con
compuerta operada por voltaje. No obstante, el canal de potasio , con compuertas del mismo tipo, también
desempeña un papel importante, puesto que aumenta la rapidez de la repolarización y es responsable de ella en
una primera etapa.
Un potencial de acción no puede darse en una fibra excitable mientras esta siga despolarizada. La causa de
ello es que, poco después del comienzo del potencial de acción, los canales de sodio se inactivan y las
compuertas no se abrirán sea cual sea la señal de excitación. Se denomina período refractario al tiempo
durante el cual no puede desencadenarse un segundo, potencial de acción, porque la membrana no responde.
Durante el período refractario absoluto no se puede desencadenar un nuevo potencial de acción aunque se
sobrepase el umbral, en cambio en el período refractario relativo un estímulo umbral si podría desencadenar
un nuevo potencial porque se produce cuando se está en la última etapa de la repolarización. En muchas
ocasiones la bomba sodio-potasio se extralimita en la entrada de iones sodio y esto provoca que el potencial se
torne muy negativo llegando a
-80mV, a este estado se le denomina hiperpolarización.
Periodo Refractario
Es el tiempo en que no s e puede des encadenar un s egundo
potencial de acción, por que la membrana no res ponde a es tímulos
aunque s obrepas en el umbral de excitación.
Periodo refractario abs oluto
Periodo refractario relativo
Cambios del potencial de membrana durante el Potencial de Acción
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCION.
Un potencial de acción que sucede en un punto cualquiera de la membrana suele excitar las porciones
adyacentes, lo que provoca la provoca la propagación del potencial de acción.
Las cargas positivas de los iones de sodio fluyen hacia el interior y a lo largo de algunos milímetros por el
interior del axón, aumentando con ello el voltaje interno en una distancia de 1 a 3 mm. En las grandes fibras.
Superado el umbral de estimulación, en esas zonas adyacentes se activan de inmediato los canales de sodio y el
potencial de acción se extiende. A continuación estas nuevas zonas despolarizadas inducen circuitos locales de
corriente en regiones más alejadas, provocando progresivamente más despolarizaciones. Así el proceso de
despolarización viaja por toda la fibra. Se denomina impulso nervioso a la transmisión de la despolarización
a lo largo de la fibra nerviosa o muscular. Aunque el potencial de acción ocurre en un solo sitio de la neurona,
da por resultado la despolarización del área adyacente, iniciando así un nuevo potencial de acción. Este proceso
continúa y da origen a una oleada de despolarización que recorre el axón a lo largo. Por lo tanto el impulso no
es conducido, sino reproducido en cada punto, como sucede con las olas del mar.
Una membrana excitable no tiene una dirección única de propagación, sino que el potencial de acción puede
viajar en ambas direcciones desde el, punto de estimulación, hasta que se haya despolarizado toa la membrana.
Pero en la zona de contacto de una neurona con otra, el impulso solo avanza de axón a dendritas a través del
puente químico y nunca a la inversa. Este es el Sentido Unidireccional de la Transmisión Nerviosa.
Cuando ha aparecido un potencial de acción en un punto cualquiera de una fibra normal, la despolarización
viajará con todo su valor por toda la fibra si esta se encuentra en buen estado, o no viajará si su estado no es
perfecto. Esta es la Ley del Todo o Nada, que se cumple en todos los tejidos excitables normales.
CONDUCCIÓN SALTATORIA
En la fibras con mielina los potenciales de acción solo pueden ocurrir en los nodos de Ranvier, y se dirigen
de nodo en nodo " dando saltos" a lo largo de la fibra. Es decir, la corriente eléctrica fluye por los líquidos
extracelulares circundantes y por el axoplasma, excitando sucesivamente los nodos uno tras otro.
La conducción saltatoria es importante porque aumenta la velocidad de transmisión del impulso nervioso al
hacer que la despolarización salte largas distancias a lo largo de la fibra. También es importante porque permite
una economía de iones, y por lo tanto, un gasto menor de energía.
Conducción Saltatoria de Neuronas Mielinizadas
CONDUCCIÓN CONTINUA
En las neuronas que no tienen mielina se produce una despolarización progresiva de cada zona adyacente
de la membrana del axón, por esta razón es mucho más lenta que la saltatoria.
FACTORES QUE INCIDEN EN LA VELOCIDAD DEL IMPULSO NERVIOSO
Aumento en la Velocidad de C onducción
Neurona Mielinizadas
Mayor diámetro del axón
Oligodendrocitos Células de S chwann
Mayor
T emperatura
en S NC
en S NP
Axón gigante de calamar = 1mm de diámetro
En mamíferos = 20 micrones de diámetro.
(1 micrón=1000mm)
RESUMIENDO
Membrana del axón
S eñales electroquímicas
Canales
Bomba s odio potas io
S odio
Potencial de repos o
Des polarización
Potas io
Repolarización
Potencial de Acción
S e Propagará
Impuls o Nervios o
ACTIVIDAD. Responde las siguientes preguntas:
1. ¿A que tipo de transporte corresponde la bomba sodio-potasio?, ¿Qué caracteriza este transporte?
2. ¿Qué pasaría si la bomba de sodio-potasio fuera inhibida?
3. ¿Por qué el medio extracelular de la neurona posee carga positiva, en comparación con
el medio intracelular, que posee carga negativa?
4. ¿Qué iones intervienen en el cambio de polaridad de la membrana del axón de la
neurona?
5. ¿Qué le ocurre a los canales de sodio al estimular la membrana del axón de la neurona?,
¿Con que carga quedan el interior y el exterior de la membrana?
6. ¿Cómo se reestablece el estado de reposo después de un potencial de acción?
7. ¿Qué es el umbral de excitación?
8. ¿Cuál es la diferencia entre el periodo refractario absoluto y el relativo?
9. ¿De qué depende la velocidad de conducción del impulso nervioso?
10. Por que los axones con vaina de mielina conducen mas rápido el impulso nervioso en
relación con los axones sin mielina?