Download - Electricidad y celulas 2010
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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La sinapsis, elemento neuronal
• Concepto de sinapsis tripartita
• Tipos de sinapsis, química y eléctrica
• Función de la sinapsis• Elementos post y pre
sináptico
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Liberación de Vesículas Sinápticas
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Los receptores ionotropicos son regulados, de diversas formas
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Calcio, liberador del impulso sináptico
.-Concentración inicial 800 µM (cercano al canal).-Difunde a 100 µM
Reducir concentraciones del calcio, 100 ms
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Transmisión quantal, su estudio
Baja concentración de calcio
Estudio de “minis” mantiene amplitudVaria frecuenciaNote histogramas
múltiplos de 0.4 mV
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Canales, responsables de propiedades eléctricas
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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
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Membrana neuronal como circuito
Ley de Kirchoff (conservación de la carga)
0 ionC II
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Dendritas: canales pasivos permeables a K+
K+
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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
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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
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Modelo Hodgkin-Huxley: Paso 2
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Modelo Hodgkin-Huxley
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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
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¿Reproduce el modelo el potencial de acción?
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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”
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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
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Nature 1963, Rojas & Luxoro
Demostración de la naturaleza, péptidica de los canales iónicos.
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Neher y Sakmann
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Un canal, se comporta como Una resistencia de circuito
¿Paralelo?
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Patch-Clamp, célula completa
V clamp
I célula
+
–
R f
Neurona
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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