AYUDANTÍA FISIOLOGÍA I
REPASO CERTAMEN I
AYUDANTE: JOSÉ MIGUEL SOTOMAYOR JORQUERA
CONTENIDOS
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Ley de Fick•
Difusión de membrana•
Ecuación de Nernst•
Ecuación de Goldman – Hodking – Katz•
Fuerzas de transporte a través de la membrana.•
Potencial de membrana•
Potencial de acción•
Periodo refractario•
Integración sináptica•
Propiedades pasiva de la membranaLEY DE FICK
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Respecto a la ley de Fick, describan con sus palabras que ocurre con la velocidad de difusión en las siguientes ocasiones:•
A) El espesor de la membrana aumenta (Axones mielinizados)•
B) El gradiente de concentración aumenta (Hipokalemia)•
C) La superficie de membrana disminuyeAPLICACIÓN DIFUSIÓN Y PERMEABILIDAD
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Un estanque separado por una membrana plasmática artificial llenado con 2 soluciones A y B, la solución A contiene un colorante amarillo con un alto coeficiente de partición, a una concentración de 10 mM y la solución B tiene un colorante azul de bajo coeficiente de partición (no puede pasar la membrana), a una concentración de 10 mM.ECUACIÓN DE NERNST
¿ Cual es el potencial de membrana para el Ca+?
Para el calcio la carga z=+2
El cociente de las concentraciones de los iones es 1/0,0001=10000, cuyo log es igual a 4.
Por lo tanto
E=(61,5x4)/(+2)= 123mV
R = 8,314 (J/mol*F) T a 37°C = 310,15
F = 96.500 (C/mol), recordar multiplicar por carga del ion
¿PARA QUE SIRVE?
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Ecuación de Nerst → Esta ecuación tiene la capacidad de predecir el potencial de membrana de un único ion. Situación ficticia, dado que la membrana celular es permeable a más de un ion en particular. Sin embargo, permite cuantificar teóricamente el gradiente eléctrico entre el líquido intra y extracelular.•
A partir de aquí podemos definir con seguridad dos aspectos que influyen determinantemente en definir este potencial de membrana:• 1. Los gradientes de concentración de los iones a través de la membrana.
• 2. La permeabilidad de la membrana a estos iones.
61,5 es 2,303 RT/F a 37°C; Z es la carga eléctrica del ión en cuestión; y el cociente que es representado por las concentraciones químicas del ion dentro y fuera de la célula.
VAMOS A PRACTICAR
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Calcular el potencial de membrana con las siguientes permeabilidades Pk : Pna : Pcl → 1 : 20 : 0,45¿En que ocasión ocurre esto?
R = 8,314 (J/mol*F) T a 37°C = 310,15
F = 96.500 (C/mol), recordar multiplicar por carga del ion
¿PARA QUE SIRVE?
• Se utiliza para calcular el potencial de membrana en reposo, en condiciones más realistas, al considerar la contribución al potencial de todos los iones que pueden atravesar la membrana.
• Esta ecuación incluye los valores de permeabilidad de la membrana de un ión determinado.
Donde:
Vm es el potencial de membrana en reposo en mV a 37°C; 61,5 es 2,303 RT/F a 37°C;
P es la permeabilidad de la membrana al ion mostrado en el subíndice, y [ion]fuera y [ion]dentro representan las concentraciones iónicas fuera y dentro de la célula.
FUERZAS DE TRANSPORTE
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AL incorporar un canal de CL- en la membrana de la célula artificial:•
¿En que dirección se desplazara el Cl- de acuerdo con sus gradientes de concentración y eléctrico?FUERZAS EN EL
TRANSPORTE DE
MEMBRANA
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¿Cuáles son las principales fuerzas que interactúan en el transporte de membrana?•
¿De que factores dependen estas fuerzas?GRADIENTE DE
CONCENTRACIÓN
• El gradiente de concentración, es la diferencia de
concentración de una partícula entre el liquido intracelular (LIC) y el líquido extracelular (LEC).
• Este gradiente genera energía potencial, desde el lado en que se encuentra la mayor cantidad de partículas hacia el lado que se encuentra la menor cantidad de partículas.
• El paso de partículas desde un lado de alta concentración hacia un lado de baja concentración se hace sin gasto energético externo, es decir, sin ATP.
GRADIENTE ELÉCTRICO
• Un gradiente eléctrico es la diferencia neta de carga eléctrica entre 2 regiones.
• Esta diferencia de cargas genera energía potencial.
• La energía potencial se expresa atrayendo partículas cargadas con el signo opuesto, es decir, las partículas positivas atraen partículas negativas y viceversa.
• En las células de nuestro organismo, a este gradiente eléctrico, generado por la diferencia de
cargas eléctricas netas entre el LIC y el LEC se le conoce como potencial de membrana en reposo.
FUERZA
ELECTROQUÍMICA
• Un gradiente electroquímico, es la fuerza generado por partículas con diferente carga y concentración a ambos lados de la membrana.
• Estas fuerzas dan origen al flujo
neto de las partículas.
• Cuando el potencial de membrana o fuerza direccional eléctrica se opone exactamente al gradiente de concentración o fuerza direccional química de un ión se habla de potencial de
POTENCIAL DE MEMBRANA
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La ouabaína es un glucosido derivado de Strophanthus gratus y de la corteza de Acokanthera ouabaio, ocasiona la inhibición de la bomba Na+/K+.•
¿Qué sucede con el potencial de membrana en reposo si a una célula se le inyecta una solución con ouabaína?POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO
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En las siguientes situaciones ¿ la célula se despolariza o se hiperpolariza ?•
A) La célula se vuelve más permeable al Ca++•
B) La célula se vuelve más permeable al K+Se despolariza Se hiperpolariza
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO
ENTONCES… ¿QUÉ ES EL POTENCIAL DE MEMBRANA?
• Diferencia entre la carga neta de LIC y el LEC, en un estado estacionario, de reposo no cambiante, pero dinámico.
• El potencial de membrana también se conoce como potencial de equilibrio, ya que es la energía eléctrica necesaria para oponerse a la energía química contraria, se logra un equilibrio
POTENCIAL DE ACCIÓN
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Si se administra ouabaína a una neurona y se le estimula repetidamente, ¿qué piensan que sucederá con los potenciales de acción generados por esta neurona?•
A) Se detendrán inmediatamente•
B) No habrá un efecto inmediato, pero disminuirán con la estimulación repetida y, eventualmente, desaparecerá.•
C) Se harán más pequeños inmediatamente y, luego, se estabilizarán en una menor amplitud.POTENCIAL DE ACCIÓN
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Los insecticidas, piretroides, inhabilitan las compuertas de inactivación de los canales de Na+, por lo que estos permanecen abiertos. En las neuronasenvenenadas con piretrinas ¿ Que le sucede al potencial de membrana?
¿QUÉ ES?
• Son cambios rápidos del potencial de membrana que se extienden rápidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa.
• Para conducir una señal nerviosa el potencial de acción se desplaza a lo largo de la fibra nerviosa hasta que llega al extremo de la misma.
• Cada potencial de acción comienza con un cambio súbito desde el potencial de membrana negativo en reposo normal hasta un potencial positivo y después termina con un cambio casi igual de rápido de nuevo hacia el potencial negativo.
¿CUÁLES SON
SUS ETAPAS?
ETAPAS
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Reposo•
Despolarización•
Repolarización•
Hiperpolarización•
ReposoPERIODO REFRACTARIO
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¿Qué es y cómo se explica?•
El periodo refractario es el momento del potencial de acción en el que no se puede iniciar otro potencial de acción debido a la inactividad temporal de los canales de sodio ya utilizados. Existen 2 tipos:•
Absoluto→ No se genera un potencial de acción independiente de la intensidad del estímulo.•
Relativo→ Se puede generar un potencial de acción con un estímulo fuerte.¿ QUÉ ES?
• Es un proceso complejo, en el que se integran señales sinápticas que llegan a la neurona y que tienen el potencial para generar potenciales de acción o inhibir la membrana.
• En este proceso participan, potenciales graduados, que pueden ser: potenciales excitatorios postsinápticos y potenciales inhibitorios.
• Los potenciales excitatorios se pueden sumar de manera temporal y espacial y generar potenciales de acción
POTENCIAL GRADUADO V/S POTENCIAL DE
ACCIÓN
T I P O S D E P O T E N C I A L
G R A D U A D O
A EJERCITAR
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Indique en la imagen:•
Potencial de acción•
Potenciales graduados despolarizador (EPSP)•
Potenciales graduados hiperpolarizador (IPSP) Potencial graduado → Cambios de potencial en la membrana debido a estímulos en canales iónicos, el cambio es proporcional a la intensidad del estímulo.Si el potencial graduado excitatorio (EPSP) en canales de sodio es de alta intensidad puede generar un potencial de acción.
Diferencias → El potencial
graduado es de menor
intensidad y recorre una menor distancia en el axón que el
potencial de acción, sin
embargo, un potencial graduado excitatorio de intensidad umbral puede generar un potencial de acción.
SUMACIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL
Sumación continua de estímulos sinápticos en una neurona. Existen 2 tipos:
- Sumación espacial → Unión simultánea de sinapsis en una neurona postsináptica, estímulos son simultáneos de 2 o más terminales nerviosos.
- Sumación temporal → Señales de una misma sinapsis en tiempos próximos, sumándose para generar un potencial de acción
PROPIEDADES PASIVAS DE LA MEMBRANA
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El síndrome de Guillain – Barre es una polirradiculopatía aguda,inmunomediada, en la que se produce una desmielinización de las neuronas periféricas.
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¿ Como será la velocidad del potencial de acción en los nervios afectados?PROPIEDADES
ELÉCTRICAS DE
LA MEMBRANA
EQUIVALENCIA
• Un circuito tiene propiedades similares a una neurona, entre sus partes destacan.
• Conductores o Resistencias
• Batería
• Capacitor
Donde:
ENa, Ek y Ecl, corresponden a la batería, que en el caso
de la neurona es el potencial eléctrico generado por la diferencia de concentración iónica.
gNa, gk y gcl, corresponden a los conductores, que en el
caso de la neurona son los canales iónicos, que permiten el flujo de los iones.
Cm, corresponde al condensador o capacitor, que en este
caso es la membrana capaz de almacenar la diferencia de potencial.
IMPLICANCIAS
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Constante de longitud (λ, o lambda)→ Es una medida de que tan lejos puede viajar el voltaje a través del axón antes de decaer a cero.
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Constante de tiempo (TAU) → Si se aplica un cambio de voltaje dentro de una neurona, existe un periodo de tiempo que se demora la neurona en "cargarse" a ese voltaje.¿QUE PODEMOS HACER PARA MEJORAR ESTOS
VALORES?
¿CUÁL ES LA EXPLICACIÓN?
• Cuando un axón aumenta su tamaño, aumenta su radio y con esto disminuye tanto la resistencia de la membrana y la resistencia interna, sin embargo, disminuye más la resistencia interna. Esto se traduce en un mayor longitud de propagación del potencial de acción. Aumenta la velocidad de conducción axonal.
¿ De que otra manera esto puede ser modificado?
QUE PASA CON TAU
• Acá en el rol de la vaina de mielina es muy importante, ya que, la capacitancia esta determinada por la lejanía de las placas que almacenan energía, en este caso, la membrana, al aumentar la distancia de separación del LIC con el LEC por la vaina de mielina la capacitancia disminuye, haciendo más eficaz el potencial de acción, teniendo un menor tiempo refractario, haciéndolo más veloz.
ORDENE LAS SIGUIENTES NEURONAS SEGÚN SU
VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN, DE LAS MÁS RÁPIDA A LA
MAS LENTA
A)
Axón mielínico de 20 micrómetros de diámetroB)
Axón amielínico de 20 micrómetros de diámetroC)
Axón amielínico de 200 micrómetros de diámetroSOBRE EL POTENCIAL DE RETROPROPAGACIÓN
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¿ Que factores creen ustedes que actúan para que el potencial retropropagado disminuya en intensidad y velocidad a medida que se aleja del soma?DENDRITAS Y POTENCIALES DE ACCIÓN
• Dendritas contienen canales de Na+, K+ y Ca2+ dependientes de voltaje.
• Potenciales de acción dendríticos: eventos locales
que se propagan electrotónicamente al soma y al segmento inicial del axón, en donde son integrados junto a otras señales de entrada.
• Canales dependientes de voltaje en las dendritas permiten la retropropagación del potencial de
acción desde el segmento inicial del axón hacia
