ayudantía fisiología i repaso certamen i

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.