Download - Electricidad y celulas 2010
Centro Científico y Tecnológico de Excelencia
Centro de Envejecimiento y Regeneración, CARE
Laboratorio de Neurobiología Molecular
Facultad de Ciencias Biológicas
Pontificia Universidad Católica de Chile
Electrónica, electricidad y células
Trabajo, Desplazamiento resultante de la aplicación de una fuerza. Su unidad Joule, que son Newton por metro
Por ende, obtenemos Peso que seria Masa por Aceleración
Peso es Masa x 9.8 m/s2
Coulomb, carga que se mueve en un segundo, por la sección transversal de un conductorDe donde obtenemos que F=KQq/r2
en donde K es el medio donde se mueve la carga y Q son las cargas.
C es Coulomb y corresponde a 6.25x1018 electrones
e es electrones y corresponde a -1.5x10-19 C
K es una constante que vale 9x109 N x m2/C2
Campo eléctrico, se define el lugar donde un carga eléctrica sufre un fuerza eléctrica
E =F/Q, pero F=QERedefiniendo F, nos queda que E=KQ/r2
Volt, será la relación entre la energía potencial del campo y la cargaSera entonces Joules x CPor ende nos queda V=KQ/r
Una unidad gigante, para los electronicos, que la remplazan por eVolt = -1.6x10-19 Joules
Capacitancia = Q/V
Capacitor. Dos conductores que transportan cargas iguales pero opuestas en signo
Corriente, definido como el movimiento de cargas por unidad de tiempo I=Q/t1 amperio = 1Coulomb/1 seg
EjercicioPasa una corriente de 1 amperios por 5 segundo, en un conductor. Cuanta masa de electrones se movió ( 9x10-31Kg)
0,28 pG
RIV
QcapQionQlQt
dT
dVCme
V
RQ
La corriente que circula por un conductor, es directamente proporcional a la diferencia de potencial en sus puntos extremos
Capacitancis y resistencia, son propiedades independientes de un conductorDonde resistencia es = ρ(I/A) Donde I es la longitud y A el area del conductor.
Resistividad, ρ = RA/I o sea Ωm
La sinapsis, elemento neuronal
• Concepto de sinapsis tripartita
• Tipos de sinapsis, química y eléctrica
• Función de la sinapsis• Elementos post y pre
sináptico
Liberación de Vesículas Sinápticas
Los receptores ionotropicos son regulados, de diversas formas
Calcio, liberador del impulso sináptico
.-Concentración inicial 800 µM (cercano al canal).-Difunde a 100 µM
Reducir concentraciones del calcio, 100 ms
Transmisión quantal, su estudio
Baja concentración de calcio
Estudio de “minis” mantiene amplitudVaria frecuenciaNote histogramas
múltiplos de 0.4 mV
Canales, responsables de propiedades eléctricas
Modelo que describe el potencial de acción delaxón del calamar gracias a:
1. Técnica de “Fijado” de voltaje2. Uso del axón del calamar (sólo conductancia de sodio y de potasio)3. Modelo que combina “electrónica” y dinámica de canales4. Todos las funciones y parámetros del modelo se determinan experimentalmente
Membrana neuronal como circuito
Ley de Kirchoff (conservación de la carga)
0 ionC II
Dendritas: canales pasivos permeables a K+
K+
V
QCm
Corriente del condensador
dt
dVC
dt
dQI m
Corriente del ion (supongamos un solo ion)
Dos componentes para el potencial debido al paso de iones:
1. Potencial de Nerst (debido a la diferencia de concentraciones
del ion en el exterior y el interior de la neurona)
int][
][
ion
ionLn
zF
RTV extNerst
2. Potencial debido a corriente eléctrica (asumimos Ley de Ohm)
ionOhm RIV
ionNerstOhmNerst RIVVVV
Potencial total del ion
)( NerstNerst
ion VVgR
VVI
Corriente del ion
Modelo Hodgkin-Huxley: Paso 2
Modelo Hodgkin-Huxley
Con las funciones (en (ms)-1)
110
10exp
1001.0
VV
n
80
exp125.0V
n
2/36 cmmSg K
mVVK
12
110
25exp
251.0
VV
m
18
exp4V
m
20
exp07.0V
h
110
30exp
1
Vh
Y las constantes2/120 cmmSg Na
2/3.0 cmmSg L
mVVNa
115 mVVL 6.10
2/1 cmFCm
¿Reproduce el modelo el potencial de acción?
m,h,n y conductancias de sodio y potasio
1. Apertura rápida de puertas “m”
2a. Cierre de puertas “h”
2b. Apertura de puertas “n”
3.Cierre de puertas “m”
2500 2550 2600 2650-100
0
100
V(m
V)
2500 2550 2600 26500
0.5
1
n
2500 2550 2600 26500
0.5
1
m
2500 2550 2600 26500
0.5
1
h
HH solutions
time t
Resultado del programa
Nature 1963, Rojas & Luxoro
Demostración de la naturaleza, péptidica de los canales iónicos.
Neher y Sakmann
Un canal, se comporta como Una resistencia de circuito
¿Paralelo?
Patch-Clamp, célula completa
V clamp
I célula
+
–
R f
Neurona
Masa……. No es importanteMovimiento de Cargas
Potencial de equilibrio o nerst, define “la fuerza” de un ion, o energía potencial del mismo
Goldman, incluye “varios” iones y introduce permeabilidad
Hodkin-Huxley introduce el “gating” en un modelo complejo de relaciones de cambio en el tiempo. Modela el Potencial de acción