ayudantía fisiología i repaso certamen i
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AYUDANTÍA FISIOLOGÍA I REPASO CERTAMEN I
AYUDANTE: JOSÉ MIGUEL SOTOMAYOR JORQUERA
26/05/2021
CONTENIDOS
• 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 membrana
• Potencial retro propagado
LEY DE FICK
• 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 disminuye
• D) El tamaño de la molécula que pasa es excesivamente grande (glucosa)
APLICACIÓN DIFUSIÓN Y PERMEABILIDAD
• 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.
• ¿ Que color tendrá el compartimiento A y el B, fundamente?
Compartimiento A Compartimiento B
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
61,5
¿PARA QUE SIRVE?
• 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.
61,5
VAMOS A PRACTICAR
• 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
61,5
¿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.61,5
FUERZAS DE TRANSPORTE
• 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?
• ¿El potencial de equilibrio del Cl- será negativo o positivo?
FUERZAS EN EL TRANSPORTE DE MEMBRANA
• ¿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.
FUERZAELECTROQUÍMICA
• 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
equilibrio.
POTENCIAL DE MEMBRANA
• 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
• 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• Recordar…
COMO SE GENERA…
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
electroquímico.
POTENCIAL DE ACCIÓN
• 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.
• D) La ouabaína no tiene efecto sobre los potenciales de acción.
POTENCIAL DE ACCIÓN
• Los insecticidas, piretroides, inhabilitan las compuertas de inactivación de los
canales de Na+, por lo que estos permanecen abiertos. En las neuronas
envenenadas con piretrinas ¿ Que le sucede al potencial de membrana?
El potencia de membrana se despolariza y permanece despolarizado
¿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• Reposo
• Despolarización
• Repolarización
• Hiperpolarización
• Reposo
¿CÓMO ES REGULADO?
¿CUÁL ES EL POTENCIAL DE UMBRAL?
PERIODO REFRACTARIO
• ¿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.
¿ QUE EFECTO GENERA ESTA SECUENCIA SINÁPTICA?
INTEGRACIÓN SINÁPTICA
¿ 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
• 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
• El síndrome de Guillain – Barre es una polirradiculopatía aguda,
inmunomediada, en la que se produce una desmielinización de las neuronas
periféricas.
• ¿ Como será la velocidad del potencial de acción en los nervios afectados?
• ¿ Que síntomas y signos podría tener una persona con este síndrome?
PROPIEDADESELÉCTRICAS 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
• 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.
• 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 diámetro
B) Axón amielínico de 20 micrómetros de diámetro
C) Axón amielínico de 200 micrómetros de diámetro
Respuesta : A – C – B
SOBRE EL POTENCIAL DE RETROPROPAGACIÓN
• ¿ 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
el árbol dendrítico.