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Ecuaciones de Nernst y de Goldman !

  • Medición e interpretación
  • Prioridad de examen: media

Dos fórmulas que calculan el voltaje de una célula a partir de la concentración de iones dentro y fuera.

Actualizado 2026-11-01

También llamado: Potencial de equilibrio, Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz

Qué es

La ecuación de Nernst da el potencial de equilibrio de un solo ion: el voltaje que equilibra exactamente su tendencia química a difundir. La ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz combina varios iones ponderados por la permeabilidad de la membrana a cada uno y predice el potencial real. Juntas explican por qué el reposo es negativo, por qué el pico del potencial de acción se acerca al equilibrio del Na⁺ y cómo cambian estos valores con el K⁺ sérico.

Datos clave

  • El signo depende de la carga: para aniones (z = −1) el log se invierte.
  • Solo una cantidad mínima de iones debe cruzar para cargar la membrana; las concentraciones globales casi no cambian.
  • En reposo P_{K} es mucho mayor que P_{Na}; en el pico del potencial de acción la relación se invierte por un instante.

Potencial de acción

Potencial de acción: Neurona 012345−100−80−60−40−200+20+40Tiempo (ms)Potencial de membrana (mV)Reposo −62 mVUmbral −55 mVPRAPRRReposoEstímuloDespol.Repol.Hiperpol.

Reposo −62 mVUmbral −55 mVPico +25 mVDuración ≈ 1–2 ms

Hiperpotasemia: con más K⁺ fuera de la célula el gradiente de K⁺ baja y el reposo se vuelve menos negativo (más cerca del umbral). La despolarización mantenida inactiva parte de los canales de Na⁺: la subida es más lenta y llega más bajo (en el corazón, QRS ancho) y el miocito repolariza antes (onda T picuda). Al principio la excitabilidad sube; luego baja (debilidad, arritmias).

Toque una fase (las píldoras de arriba o su banda) o un periodo refractario (PRA, PRR) en la base de la gráfica.

  • Predomina Na⁺
  • Predomina K⁺
  • Reposo
  • Umbral
  • PRA: periodo refractario absoluto
  • PRR: periodo refractario relativo
  • Curva con K⁺ normal
Con K⁺ extracelular alto, vea cómo el reposo se acerca a cero y cambia la forma del potencial de acción.

Ecuaciones

NernstEion = (61,5 / z) × log(Ce / Ci)
z
carga del ion
Ce
concentración extracelular
Ci
concentración intracelular

Válida a 37 °C con el resultado en mV. Ejemplo: Na⁺ 142/14 → ≈ +62 mV.

Goldman-Hodgkin-KatzVm = 61,5 × log[(PK[K]e + PNa[Na]e + PCl[Cl]i) / (PK[K]i + PNa[Na]i + PCl[Cl]e)]
P
permeabilidad de la membrana a cada ion

El Cl⁻ aparece invertido (dentro arriba) por ser anión.

Potenciales de equilibrio aproximados (37 °C)

ParámetroValorNota
E_{K}≈ −90 a −95 mVK⁺ 4 fuera / 140 dentro
E_{Na}≈ +60 a +65 mVNa⁺ 142 fuera / 10–14 dentro
E_{Cl}≈ −65 a −90 mVvaría según la célula
E_{Ca}≈ +120 a +130 mVCa²⁺ libre intracelular ≈0,0001 mM

Valores aproximados de un adulto sano en reposo; cada laboratorio define sus propios rangos.

Correlación clínica

  • Hiperpotasemia: al subir el K⁺ extracelular, E_{K} se vuelve menos negativo y el reposo se despolariza; de ahí el riesgo de arritmia.
  • Hipopotasemia: E_{K} más negativo; en el miocardio altera la repolarización y favorece arritmias, sobre todo con digoxina.

Póngase a prueba

Piense la respuesta y toque la pregunta para verla.

Si el K⁺ extracelular sube de 4 a 8 mEq/L, ¿cuánto cambia E_{K} y en qué dirección?

61,5 × log 2 ≈ 18 mV hacia el positivo: de ≈ −94 a ≈ −76 mV. La membrana en reposo se despolariza.

¿Por qué el pico del potencial de acción no llega exactamente a E_{Na}?

Porque aún hay permeabilidad al K⁺ y los canales de Na⁺ se inactivan pronto; según Goldman, el voltaje se acerca a E_{Na} sin alcanzarlo.

¿Qué significa que un ion esté «en equilibrio» según Nernst?

Que su gradiente químico y su gradiente eléctrico son iguales y opuestos: no hay flujo neto aunque sus canales estén abiertos.

¿Por qué el Ca²⁺ entra con tanta fuerza cuando se abren sus canales?

Su E_{Ca} es ≈ +120 mV y la membrana está en reposo cerca de −80 mV: la fuerza impulsora es enorme y además es divalente.

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Contenido educativo de fisiología; no es una guía diagnóstica ni de tratamiento y no reemplaza la indicación de un profesional de la salud. Los valores son de referencia aproximada. No incluye dosis.

Fuentes: 12.4 The Action Potential (OpenStax (Rice University), 2022); 3.1 The Cell Membrane (OpenStax (Rice University), 2022); Hall JE. Guyton y Hall. Tratado de fisiología médica, 13.ª ed. (cap. 5). Libro de consulta para verificar datos; no se reproduce su texto ni sus figuras (Elsevier, 2016).

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