licenciado

BIOELECTRICIDAD
Y
POTENCIAL DE MEMBRANA

CONCEPTOS BASICOS DE
BIOFISICA
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CARGA (q)
DIFERENCIA DE POTENCIAL (∆V)
CORRIENTE ELECTRICA
CONDUCTANCIA (g) / RESISTENCIA
CAPACITANCIA

CARGA
CARGA (q)
- Propiedad intrínseca de electrones y protones. Puede ser positiva o negativa.
- La unidad de carga en el sistema Internacional de Unidades es el Coulomb (C).
Un electróntiene una carga de 1.602 10-19 C mientras que un protón tiene la
misma cantidad de carga pero de signo contrario.
- Interacciones eléctricas: Son fenómenos de atracción o repulsión que se dan
entre cargas positivas (cationes, protones) y/o cargas negativas (electrones,
aniones) de manera independiente de la masa.
- Los fenómenos biológicos ocurren en medio acuoso. Los iones más
importantesdel cuerpo humano son el Na+, el K+ y el Cl-. Las
interacciones eléctricas entre éstos y otros iones están restringidas por
las membranas biológicas.

LEY DE COULOMB

Campo eléctrico de un
sistema de cargas
Campo eléctrico de una carga
puntual

Campo eléctrico de un dipolo

CONCEPTOS BASICOS DE
BIOFISICA
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CARGA (q)
DIFERENCIA DE POTENCIAL (∆V)
CORRIENTE ELECTRICACONDUCTANCIA (g) / RESISTENCIA
CAPACITANCIA

DIFERENCIA DE POTENCIAL

A

B

La diferencia de potencial entre A y B se relaciona con la diferencia de
energía asociada al movimiento de carga entre los puntos A y B, bajo la
influencia de un campo eléctrico
∆VAB = ∆E / q
Cuando la energía asociada al desplazamiento de 1 Coulomb es de 1
Joule, la diferencia de potencial es 1 volt
Volt= Joule/Coulomb

EQUILIBRIO ELECTROQUIMICO

flujo neto de K+ = 0

flujo neto de K+
de 1 a 2

flujo neto de K+ = 0

Principio de electroneutralidad

ECUACION DE NERNST
DIFERENCIA DE POTENCIAL ELECTRICO DEL K+

F = constante de Faraday = carga de un equivalente
z = número de oxidación del K

DIFERENCIA DE POTENCIAL QUIMICO DEL K+

R = constante de los gases
T = temperatura[K+] = concentración de K+
flujo neto de K+ = 0

ECUACION DE NERNST
Gradiente eléctrico
Gradiente químico
En el equilibrio electroquímico, son iguales y de signo opuesto:

Reordenando y operando:

ECUACION DE NERNST
Si consideramos que 1 y 2 son los compartimientos extra e
intracelular:

z: Número de oxidación del ion
F: Constante de Faraday = 9.648 x 104 Coulombs / mol
R:Constante de los gases = 8.315 Joules / °Kelvin * mol
T: Temperatura en grados Kelvin
J=V/C
ENa
EK
ECl
ECa

~
~
~
~

+60 mV
-70 mV
-70 mV
+150 mV

POTENCIAL DE MEMBRANA
CELULAR
En una célula, el potencial de membrana es la Energía
asociada al pasaje de una carga a través de la membrana.
Los iones pasan por canales transmembrana selectivos.
Una célula no se encuentra enequilibrio electroquímico,
porque la permeabilidad para cada especie iónica varía. Las
células están en estado estacionario; cada especie iónica está
sometida a un gradiente electroquímico que genera flujo neto
de iones, pero NO flujo neto de cargas.
El potencial, por ende, estará determinado por el ion con
mayor permeabilidad.
No puede aplicarse la Ecuación de Nernst para calcular el
potencial demembrana (Vm).

Potencial de membrana

POTENCIAL DE MEMBRANA
CELULAR

[K+] externa

ECUACION DE GOLDMAN-HODGKIN
Y KATZ
P = permeabilidad

Vm = Vintracelular – Vextracelular y por convención Vextracelular = 0

POTENCIAL DE MEMBRANA EN
CELULAS EXCITABLES
Conductancia
en reposo

1
0,03
1
0

MUY CERCANO AL POTENCIAL DE EQUILIBRIO DEL K+

BOMBA Na+/K+ ATPasa
Si ∆Vdepende del flujo de iones, y éste de su permeabilidad y su
gradiente químico, para mantener ∆V habrá que mantener el
gradiente químico.
En un sistema estacionario, como la célula, la bomba
Na+/K+ ATPasa impide la disipación del gradiente.

3Na+

Extracelular

2K+

Intracelular

TRANSPORTE ACTIVO

Na/K ATPasa

DIFUSION

EQUILIBRIO de GIBBS-DONNAN

Membrana semipermeable...