1.- Qu es el potencial electroqumico? Qu tipo de fuerzas estn implicadas en el establecimiento del potencial electroqumico? Analice la expresin matemtica que describe el potencial electroqumico identificando sus componentes y respectivos significados.Es la diferencia de iones que encontramos a cada lado de la membrana, en la que acta un componente qumico que es energa acumulada en el gradiente de concentracin y un componente elctrico que energa asociada al movimiento de iones a travs de la membrana.

2.- Enuncie la ecuacin Nerst a partir del anlisis expuesto en la pregunta N1. Qu permite predecir esta ecuacin?Diferencia de potencial = RT ln [X]i/[X]e + zF (Va-Vb)0= - RT/zF ln [X]e/[X]iEsta ecuacin nos permite identificar a que potencial de membrana las concentraciones extra e intra celular se igualan, quedando en equilibrio.3.- Explique qu es el potencial de reposo y en qu clulas es posible encontrarlo. Al respecto, Qu caracterstica permite diferenciar una clula exitable de una no exitable?

Mientras una neurona no est enviando una seal, se dice que esten "reposo". Al estar en reposo, su interior es negativo con relacin al exterior. Aunque las concentraciones de los diferentes iones tratan de balancearse a ambos lados de la membrana, no lo logran debido a que la membrana celular slo deja pasar algunos iones a travs de sus canales (canales inicos). En el estado de reposo, los iones de potasio (K+) pueden atravesar fcilmente la membrana, mientras que para los iones de cloro (Cl-) y de sodio (Na+) es ms difcil pasar. Las molculas proteicas, cargadas negativamente (A-), en el interior de la neurona no pueden atravesar la membrana. Adems de estos canales selectivos, existe unabombaque utiliza energa para sacar 3 iones de sodio por cada 2 iones de potasio que bombea al interior de la neurona. Finalmente, cuando estas fuerzas se balancean, y se mide la diferencia entre el voltaje del interior y el del exterior de la clula, se obtiene elpotencial de reposo. El potencial de la membrana en reposo de una neurona es de aproximadamente -70 mV (mV=milivoltio), es decir que el interior de la neurona tiene 70 mV menos que el exterior. En el estado de reposo hay relativamente ms iones de sodio en el exterior de la neurona, y ms iones de potasio en su interior.

4.- En la tabla siguiente se muestra la composicin inica y el potencial de membrana medido con microelectrodos del axn de la neurona gigante de calamar (considere T=17C; R=8.31[J/molxK]; F=96500 [C/mol]).

a) Calcule el potencial de equilibrio para el potasio y el sodio. VmNa = Ln = 0.055 = 55 mVoltVmk = Ln = -0.074 = -74 mVolt

b) Compare el potencial de equilibrio del potasio con el potencial de membrana medido. Discuta. El que el potencial de equilibrio del potasio sea de un valor semejante al de la membrana nos indica que la permeabilidad para este ion es ms alta que para la del sodio, adems nos seala que el potencial de la membrana celular depende del paso de iones potasio a travs de esta c) Considerando la misma tabla, qu valor tomara el potencial de membrana registrado con microelectrodos, si la membrana es permeable slo al sodio?El valor de equilibrio de la membrana seria ms positivo, producto de que el sodio tiende a entrar tanto por carga como por concentracin lo que hara que el sodio al entrar con sus cargas positivas progresivamente el potencial cambiara de negativo a positivo.5.- Suponga dos compartimentos, A y B, separados por una membrana permeable al agua y con permeabilidad restringida a los iones. El compartimento A contiene una solucin con 100mM de NaCl y 10mM de KCl, mientras que el compartimento B contiene 10mM de NaCl y 100mM de KCl. En cada una de las siguientes situaciones responda si el potencial elctrico de B con respecto a A es positivo o negativo, y seale si es posible calcularlo (s o no).Fundamente.

a) La membrana es impermeable a todos los iones en solucin

b) La membrana posee canales que permiten slo el paso del in cloruro

c) La membrana posee canales que permiten slo el paso del in potasio

d) La membrana posee canales que permiten el paso de todos los iones en solucin

6.- Un sistema experimental de dos electrodos permite inyectar corriente en una neurona y registrar al mismo tiempo el cambio en el potencial elctrico que provoca la inyeccin de corriente. Grafique y explique cmo seran estos cambios en el potencial cuando:a) Se inyecta corriente hiperpolarizante (3 pulsos de intensidad creciente)La corriente produce el potencial mas negativo, no se observara nada en particular . El potencial solamente cambia en proporcin con la magnitud de corriente aplicada. Estas respuestas no necesitan una propiedad singular de las neuronas y por lo tanto se denominan respuestas elctricas pasivas.

b) Se inyecta corriente despolarizante (3 pulsos de intensidad creciente: uno subumbral, otro umbral y otro supraumbral)

Fenomeno mucho mas interesante al aplicar corriente de polaridad opuesta, de modo que el potencial de membrana de la celula nerviosa se torna mas positivo que el de reposo (despolarizacin). Potencial umbral, se desarrolla un potencial de accin. Es importante destacar que la amplitud del potencial de accin es independiente de la magnitud de la corriente aplicada. La intensidad del estimulo esta traducida en la frecuencia de los potenciales y no en su amplitud7.- Calcule el potencial de equilibrio del in sodio en condiciones experimentales en que se ha removido todo el sodio extracelular en una preparacin de axn de calamar Por qu la remocin del sodio extracelular causa que el potencial de equilibrio de este in se haga negativo? Tiene la remocin del sodio extracelular efectos considerables en la corriente de potasio? Explique.Una manera firme de evaluar si el Na+ transmite la corriente temprana hacia el interior, es examinar el comportamiento de esta corriente despus de eliminar el Na+ externo. La eliminacin del Na+ en el exterior del axn torna negativo el ENa+, si en estas condiciones se aumenta la permeabilidad al Na+, la corriente debe fluir hacia afuera a medida que el Na+ abandona la neurona, esto debido a que la gradiente electroqumica se invirti, el resultado que se obtuvo se muestra en el grfico a continuacin.La eliminacin del Na+ exterior hizo que la corriente temprana hacia el interior invirtiera su polaridad y se convirtiera en una corriente hacia el exterior con un potencial de membrana que dio origen a una corriente hacia el interior cuando haba Na+ en el exterior. Este resultado demuestra que la corriente temprana hacia el interior, medida cuando est presente el Na+ en el medio externo, debe ser consecuencia del ingreso de Na+ hacia una neurona. Se observ que la eliminacin de Na+ en el exterior del experimento tiene poco efecto sobre la corriente hacia el exterior. Una vez que la neurona se mantuvo en un voltaje de membrana despolarizado. Este resultado nuevo muestra que la corriente hacia el exterior tarda se debe al flujo de unin distinta al Na+. Se demostr que esta corriente tarda hacia el exterior ex causada por el K+ que sale de la neurona. La demostracin ms firme de la participacin de este ion es que la cantidad de eflujo desde la neurona, medida por la carga de la neurona con K+ radioactiva, se correlaciona ntimamente con la magnitud de la corriente tarda hacia el exterior.8.- Represente grficamente:a) La secuencia de eventos temporales que suceden en el desarrollo del potencial de accin.

1. Fase de despolarizacin.2. Fase de repolarizacin.3. Fase de hiperpolarizacin.4. Fase de reposo.

b) Los cambios en la permeabilidad de la membrana plasmtica a los iones sodio y potasio en el curso temporal del potencial de accin.

9.- Explique por qu la generacin del potencial de accin representa un ciclo retroalimentacin positiva.El potencial de accin comienza con un incremento rpido de la conductancia al Na+. Este aumento de la conductancia al Na+ es reflejo de la apertura de miles de canales para el Na+ como respuesta a la despolarizacin (por tanto, se asume que los canales del Na+ tienen una compuerta que se abre como respuesta a la despolarizacin). Los canales abiertos permiten la entrada de iones Na+ y el efecto de esta corriente es una mayor despolarizacin de la membrana. Por lo tanto podemos observar que se trata de un circuito de retroalimentacin positiva, que explica la naturaleza explosiva del potencial de accin: la corriente de Na+ despolariza la membrana, y esto condiciona la apertura de ms canales del Na+, lo cual, a su vez, incrementa la corriente de Na+. En resumen, la apertura dependiente del voltaje de los canales del Na+ y la accin despolarizante de la corriente de Na+ justifican la fase ascendente del potencial de accin.

10.- Grafique lo que ocurre con un potencial de accin en las siguientes circunstancias:a) En presencia del anestsico lidocana que bloquea los canales de sodio dependientes de potencial del axn.

**** La tetrodotoxina (TTX), tambin es un veneno que bloquea los canales de Na+ en forma especfica, es uno de los venenos ms potentes conocidos. La TTX se liga a la vertiente extracelular del canal del sodio.

b) En presencia de TEA (tetraetilamonio), que bloquea los canales de potasio dependientes de potencial

.El tetraetilamonio (TEA+) es un veneno que bloquea los canales del K+. TEA+ entra en el canal del K+ desde su vertiente citoplasmtica, y bloquea el canal porque TEA no es capaz de atravesarlo.11.- Explique lo que entiende por periodo refractario. Seale el momento en que ocurre el periodo refractario en el grfico realizado en la pregunta 8.Es el periodo del potencial de accin en el que los canales de Na+ se encuentran inactivos y los canales de K+ estn activos por un breve periodo, es imposibilita a la clula a generar un nuevo potencial de accin por un tiempo determinado. Por lo que el periodo refractario limita la cantidad de potenciales que puede producir la clula por un tiempo especifico.El periodo refractario comenzara en D, y en la letra E se encuentra el periodo refractario absoluto.

12.- Describa las principales diferencias entre sinapsis qumica y elctricaMecanismos de trasmicion: En la sinapsis elctrica, las uniones en brechas entre las membranas presinaptica y postsinaptica , permiten que la corriente fluya pasivamente y de manera ms rpida. Es bidireccionalEn las sinapsis qumica, no hay continuidad intercelular y por lo tanto no hay flujo instantneo. La respuesta se desencadena por la secrecin de neurotransmisores, la cual abre o cierra canales ionicos. Lenta. Existe un espacio sinptico . Unidireccional13.- Porqu se dice que los neurotrasmisores son liberados en forma cuntica?La liberacin del neurotransmisor se realiza de forma cuntica, es decir en cuantos (quanta) o paquetes, ya que cada vescula contiene una cantidad fija de neurotransmisor y la liberacin se hace por vesculas y no por molculas de neurotransmisor. As si una vescula da lugar a la liberacin de por ejemplo 10.000 molculas de neurotransmisor, la exocitosis de dos o tres las liberar una cantidad de neurotransmisor doble o triple.

Aunque la salida del neurotransmisor puede realizarse a veces de manera espontnea, la mayor parte de las veces se produce slo cuando un potencial de accin alcanza el terminal axnico. En la membrana del botn sinptico el nmero de canales de Ca++ dependientes de voltaje es 10 veces ms alto que en otras partes de la membrana neuronal y cuando el potencial de accin despolariza esta membrana, abre estos canales y el Ca++ difunde masivamente al interior del axon. La concentracin intracelular de Ca++ llega ser de esta forma 1000 veces mayor en cuestin de unos pocos cientos de microsegundos.Este incremento tan fuerte y tan rpido facilita la sincronizacin en la liberacin del neurotransmisor.La entrada de Ca++ produce la fusin y apertura de las vesculas situadas en la zona activa o compartimento disponible, y la movilizacin de las vesculas de un segundo compartimento de almacenamiento. A medida que entra ms Ca++ en el terminal presinptico, mayor es la cantidad de vesculas sinpticas que llevan a cabo la exocitosis, y por lo tanto la cantidad de neurotransmisor vertido a la hendidura sinptica.

14.- Describa el papel del in calcio en la liberacin de neurotransmisoresLa liberacin del neurotransmisor es calciodependiente y se realiza por exocitosis. Cuando llega un impulso nervioso a la neurona presinptica, sta abre loscanales de calcio, entrando elionen la neurona con el consiguiente incremento de su concentracin en el terminal, en alrededor de 10 nM, lo cual es suficiente para que acte como un seal. El blanco sobre el cual acta esta seal no slo se encuentra muy cercano al sitio de entrada sino que, adems, reacciona muy rpidamente con este calcio. El efecto de este catin es provocar una rpida fusin de la membrana de la vescula con la del terminal para la liberacin del neurotransmisor en el espacio sinptico. Elcalcioadems de iniciar la exocitosis, activa el traslado de las vesculas a los lugares de su liberacin con la ayuda de protenas de membrana plasmtica y de la membrana vesicular. Cuando entra el calcio en la neurona, se activa una enzima llamadacalmodulinaque es unaproteinquinasa, encargada de fosforilar a lasinapsina I, situada en la membrana de las vesculas y que las une a los filamentos deactina. Cuando la sinapsina I es fosforilada, las vesculas sinpticas se despegan de la actina y se movilizan hacia los sitios donde deban vaciarse.15.- Describa brevemente el papel de las protenas SNARE's en la liberacin de neurotransmisores.En procesos de exocitosis, la liberacin del neurotransmisor implica a protenas SNARE: v-SNARE (vesicle SNARE) en la membrana de la vescula y t-SNARE (target SNARE) en la membrana plasmtica pre sinptica. Interacciones de tipo cremallera entre la sinaptobrevina (una v-SNARE) y la sintaxina y la SNAP-25 (dos t-SNARE) aproximan a la membrana de la vescula y a la membrana plasmtica pre sinptica antes de la fusin. Las protenas SNARE son dianas para varias toxinas botulnicas, que trastocan la transmisin sinptica, demostrando as su funcin crucial en este proceso. Sin embargo, no se unen a Ca++, por lo que otra protena debe ser el sensor de Ca++ que dispare el proceso real de fusin. Aunque varias protenas en el terminal se unen a calcio, el sensor de Ca++ es la sinaptotagmina casi con certeza.

En resumen, SNAREs participan en la transmisin de vesculas sinpticas en el proceso de exocitosis. Aqu intervienen una multitud de protenas, entre las cuales podemos encontrar las protenas del complejo SNARE y hay una serie de pasos consecutivos que transportan las vesculas hasta un sitio activo.

16.- Cules son las principales diferencias entre los potenciales post-sinpticos inhibitorios y excitatorios?Los PPSE aumentan la probabilidad de que se genere un potencial de accin en la clula post sinptica en cambio los PPSI disminuyen la posibilidad. La principal diferencia entre ambas es el potencial de reversin del potencial post sinptico en relacin con el voltaje umbral para generar potencial de accin en las clulas post sinpticas.

a) En los PPSE los potenciales de reversin son ms positivos que el umbralb) En los PPSI el potencial de reversin es ms negativo que el umbral c) Un PPSI puede despolarizar la clula si el valor del potencial de reversin est entre el valor del reposo y el umbral17.- En qu consiste el proceso de sumacin de potenciales post-sinpticos?Las neuronas pueden tener ms de una descarga, ya sean excitatorios o inhibitorios, si estas descargas son a destiempo, ninguno desencadenara un potencial de accin. Mientras que si ambos ocurren al mismo tiempo, sobre el cono axonico estos se sumaran y si sobrepasan el umbral se desatara el potencial de accin. Si ocurre al mismo tiempo un potencial inhibitorio y este tiene la magnitud como para disminuir la llegada al umbral el potencial no se desencadenara.18.- Realice un esquema de clasificacin de las distintas clases de neurotransmisores existentes.

19.- Seale la diferencia entre los receptores post sinpticos ionotrpicos y metabotrpicos. D un ejemplo de cada uno de ellos.Dos familias amplias de protenas receptoras abren o cierran de diferentes formas los canales inicos postsinpticos. Los receptores de una familia, los receptores inotrpicos, estn relacionados directamente con los canales inicos. Estos receptores contienen dos dominios funcionales: un sitio extracelular que fija neurotransmisores, y un dominio de expansin de la membrana que forma un canal inico. As, los receptores ionotrpicos combinan tanto funciones de fijacin de transmisores y de canal en una nica entidad molecular, (por lo tanto tambin se les denomina canales inicos con puerta de ligando para reflejar esta concatenacin). Estos receptores son multmeros formados por lo menos por cuatro o cinco subunidades proteicas individuales, cada una de las cuales contribuye al poro del canal inico. Ejemplos son los PPT producidos en las sinapsis neuromusculares por la ACh, los PPSE producidos en ciertas sinapsis glutamatrgicas y los PPSI producidas en sinapsis GABArgicas.La segunda familia de receptores de neurotransmisores son los receptores metabotrpicos, denominados as porque el movimiento eventual de iones a travs de un canal depende de uno o ms pasos metablicos. Estos receptores no poseen canales inicos como parte de su estructura; en cambio, afectan a los canales por la activacin de molculas intermedias llamadas protenas G, bin receptores acoplados a protena G. Los receptores metabotrpicos son protenas con un dominio extracelular que contiene un sitio de fijacin del neurotransmisor y un dominio intracelular que se une a las protenas G. La fijacin de los neurotransmisores a los receptores metabotrpicos activa a las protenas G, las cuales se disocian luego del receptor e interactan directamente con los canales inicos o se unen a otras protenas efectoras, como las enzimas, que forman los mensajeros intracelulares que abren o cierran canales inicos. Por lo tanto, las protenas G pueden ser consideradas como transductores que acoplan la fijacin del neurotransmisor con la regulacin de los canales inicos postsinpticos. Esta clase de receptores incluye receptores de glutamato, de acetilcolina, receptores de GABAB y de norepinefrina y epinefrina.