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Modelo de Hodgkin y
Huxley
El modelo de Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Huxley,
propuesto en 1952, describe cómo se inician y transmiten
los potenciales de acción en las neuronas, a partir de
mecanismos iónicos que ocurren a través de la membrana.
Potencial de membrana en reposo
Durante el estado de reposo se mantiene una gradiente de concentración de los iones positivos y negativos a ambos lados de la membrana de la neurona. Este gradiente es mantenido por la bomba de sodio y potasio.
Los canales iónicos pasivos difunden Na+ hacia el interior de la célula y K+ hacia el exterior, a favor del gradiente de concentración (difusión facilitada). La bomba sodio-potasio se encarga de mantener el desequilibrio iónico.
Potencial de membrana en reposo
Un estímulo umbral provoca un cambio en la polaridad de la membrana, de tal manera que se produzca el impulso nervioso o potencial de acción. Un estímulo subumbral no alcanza a producir cambios en la polaridad. Un estímulo supraumbral provoca cambios en la polaridad, lo mismo que el umbral.
Tipos de Estímulos
Punto A Fase de despolarización: se abren los canales sensibles al voltaje para sodio y éste entra a la célula en forma masiva, por ello el potencial de membrana pasa de negativo (-70 mV), a positivo (+35 mV).
Potencial de Acción
Impulso nervioso
Estímulo Umbral
Punto B Fase de repolarización: se cierran los canales de sodio y se abren los de potasio, los cuales salen de la célula en forma masiva, por ello el potencial de membrana de positivo pasa a negativo.
Impulso nervioso
Potencial de Acción
Punto C Fase de hiperpolarización: la salida de iones potasio es tan masiva que la membrana se torna más negativa de lo que estaba en reposo (-90 mV), con ello se produce un período refractario en que la neurona no se puede despolarizar. Los canales sodio y potasio están cerrados.
Potencial de Acción
Impulso nervioso
Punto D Fase de polarización: se retorna al estado de reposo gracias a la acción de la bomba sodio-potasio, que intercambia los iones en forma activa (usa ATP), ahora la membrana se puede despolarizar.
Impulso nervioso
Potencial de Acción
Periodo Refractario: Ejemplo de Potencial de acción en el cardiomiocito, y sus respectivos periodos refractarios.
Criterio Canal de
Sodio
sensible a
voltaje
Canal de
Potasio
sensible a
voltaje
Canal de
escape de
Sodio
Canal de
escape de
Potasio
Bomba
Sodio/Pota
sio
Tipo de
transporte
(pasivo-
activo)
Movimient
o de los
iones
(extracelul
ar-
intracelular
)
Responde
a
diferencias
de voltaje
Actividad: Completa la siguiente tabla
Un estímulo umbral provoca un cambio en la polaridad de la membrana, de tal manera que se produzca el impulso nervioso o potencial de acción. Un estímulo subumbral no alcanza a producir cambios en la polaridad. Un estímulo supraumbral provoca cambios en la polaridad, lo mismo que el umbral.
Tipos de Estímulos
Características del Impulso Nervioso: • Unidireccional, pero se puede generar en cualquier sitio de la neurona y propagarse. • Responde a la ley del todo o nada. • Es continuo en membranas sin vainas de mielina; es saltatorio cuando hay presencia de vainas de mielina.
Factores que afectan la velocidad del impulso nervioso • Temperatura: a mayor temperatura, mayor velocidad.
• Diámetro del axón: a mayor diámetro, mayor velocidad • Presencia de vaina de mielina: la vaina de mielina hace más rápido el impulso, ya que es saltatorio (se despolariza en los nódulos de Ranvier solamente). Sin vaina el impulso es continuo.
Criterio Canal que participa
Bomba Sodio/Potasio
Potencial de membrana
Iones que participan
Polarización
Despolarización
Repolarización
Hiperpolarización
Actividad: Completa la siguiente tabla de acuerdo a la
participación en el potencial de acción
En una neurona típica, la presencia de la vaina de mielina recubriendo el axón permite que éste A)conduzca potenciales de acción a mayor velocidad. B) mantenga su temperatura de operación. C) no genere periodos refractarios. D) produzca potenciales de acción más grandes. E) posea un período refractario menos prolongado.
Pregunta PSU
ALTERNATIVA CORRECTA
A
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2009.
¿Qué significado tiene el hecho de que la membrana neuronal sufra una hiperpolarización? A)Los estímulos umbrales son incapaces de generar respuesta neuronal. B) El potencial de membrana se torna positivo. C) Un estímulo supraumbral genera una respuesta de mayor amplitud que la normal. D) La membrana neuronal pierde Na+ luego de la estimulación. E) Los estímulos infraumbrales se suman para lograr la estimulación neuronal.
Pregunta PSU
ALTERNATIVA CORRECTA
A
Si el estímulo es débil no se generará el impulso,
es necesario una intensidad umbral (mínimo)
Después de superado el umbral de excitación,
el impulso se produce de igual forma, no tiene
mayor intensidad, lo que se conoce como Ley
del Todo o nada.
*Al disparar un arma, se requiere un punto
critico de presión, lo que hace que la bala
salga. No por apretar mas fuerte la bala saldrá
a mayor velocidad*
Intensidad y Frecuencia
La frecuencia con que se generan los
impulsos SI provoca respuestas diferentes.
Ej.: un pinchazo genera impulsos que se
propagan con mucha mas frecuencia que
el roce de una pluma, que generará
impulsos mas espaciados en el tiempo.
¿Cómo distingue nuestro SN la intensidad del estímulo
recibido?
La magnitud es la
misma, lo que
cambia es la
frecuencia con que
se generan los
impulsos nerviosos
Mientras más
intenso sea el
estímulo, mayor
será la frecuencia
¿De qué depende la velocidad
del impulso?
•Diámetro del axón
•Presencia de vaina de mielina
•Temperatura (los impulsos se conducen mas
lento a bajas T°)
Continua
Se produce una
despolarización
continua de la
membrana del axón,
más una onda de re-
polarización.
Esto ocurre en
neuronas sin vaina de
mielina.
Saltatoria
El potencial de acción “salta” de un nodo de
Ranvier en otro, por lo que el proceso es mucho
mas rápido y requiere de menos energía.
La vaina de mielina actúa como aislante y permite
que el impulso viaje mas rápido.
Actividad.
1. ¿Qué relación se establece entre potencial
de reposo y excitabilidad?
2. ¿A que tipo de transporte corresponde la
bomba de sodio/potasio?
3. ¿Qué características tiene este tipo de
transporte?
4. ¿Qué sucedería si la bomba de
sodio/potasio fuera inhibida?
5. Si una neurona se mantuviese
hiperpolarizada, ¿es posible que vuelva a
responder frente a un estímulo?