sesión 21 martes 16 de octubre: fundamentos de la neurobiología i. dr. osvaldo alvarez. 2ª parte

Sesión 21 martes 16 de Octubre:

Fundamentos de la Neurobiología I. Dr. Osvaldo Alvarez.

2ª parte

Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- ?

in -60 mV

Na+ 440 mMK+ 10 mMCl- 450 mM

ex 0 mV

Iones en una célula de jibia.

Si la membrana es permeable al ion cloruro y no hay una bomba de cloruro, esperamos que el cloruro esté en equilibrio. La concentración la podemos calcular usando la ecuación de Nernst. Cl = m

'''

ln'''cc

zFRT

ex

inm c

c

FRT

ln

ex

in

c

clog5860

exin cc 092.0

mM 41inc

El experimento confirma que la concentración intracelular de cloruro es efectivamente 41 mM.

Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- 41 mM

in -60 mV

Na+ 440 mMK+ 10 mMCl- 450 mM

ex 0 mV


ex

inm c

c

FRT

ln

ex

in

c

clog5860

exin cc 092.0

mM 41inc

Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- 41 mMA- 449 mM

A- =Aniones orgánicos no difusibles.

Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- 41 mM

in -60 mV

Na+ 440 mMK+ 10 mMCl- 450 mM

ex 0 mV


ex

inNa Na

NaFRT

ln

mV 55Na ex

inK K

KFRT

ln

mV 95K NersntmGI

0dtd

CGGGI mClmClKmKNamNam

En el potencial de reposo

0 KmKNamNa GG

En el potencial de reposo

0 KmKNamNa GG

0 KmNa

KNam G

G

Km

Nam

Na

K

GG

3.335

11595605560

Na

K

GG

Medición del potencial de reposo

1

23 0

)( mO A)( OmO A

AAO 1 A=105

mO

0ex

m

Esto se cumple para todos los circuitos con realimentación negativa

Inyectando corriente

1

23 m

Im

Mostrar MapShow

0ex

m

Im

Electrodo de tierra es muy grande. La densidad de corriente (A/cm2) en la superficie del electrodo es pequeña porque el área es grande. La reacción redox del electrodo se puede suponer muy cerca del equilibrio

Midiendo la corriente

1

23 m

Im

Mostrar MapShow

Mostrar MapShow

0ex

m

Im

fmRI

fREl amplificador mantiene el electrodo de tierra activamente a potencial cero. La intensidad de la corriente se puede calcular del potencial eléctrico medido a la salida del amplificador.

Im = 0 t < 0.01 msIm = -50 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms

Im = 0 t > 0.25 ms

m Im

dtd


Im = 0 t < 0.01 msIm = -99 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms

Im = 0 t > 0.25 ms

m Im

dtd


Im = 0 t < 0.01 msIm = 10 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms

Im = 0 t > 0.25 ms

m Im

dtd


Im = 0 t < 0.01 msIm = 20 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms

Im = 0 t > 0.25 ms

m Im

dtd


Im = 0 t < 0.01 msIm = 35 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms

Im = 0 t > 0.25 ms

m Im

dtd


Im = 0 t < 0.01 msIm = 36 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms

Im = 0 t > 0.25 ms

m Im

dtd


Imponiendo un voltaje

m

dtd


m

mI

mI

Voltage clamp

m

dtd


m

mI

mI

fmRI

fR

m

Imponiendo un voltaje y midiendo la corriente con un solo amplificador.

m

m + ImR1

dtd


Mostrar VClampShow

1

23

R1

m

m

Este electrodo tiene m sólo para corrientes muy pequeñas

mI

mI

V1

1

23

R1

m

m + ImR1

dtd


Mostrar VClampShow

Imponiendo un voltaje y midiendo la corriente con un solo amplificador y un solo electrodo. Patch clamp.

mI

mI

m

Este electrodo tiene m sólo para corrientes muy pequeñas

mI

dtd


KmtVKK GI ,,

KmtVKK GI ,,

IK a t

Medición de corrientes instantáneas

mV 74- K KmtVKK GI ,,

Corrientes instantáneas

KmKK GI max

2max mS/cm 35.6 KG

mV 74- K

GK para m

AbiertosCerrados

)(1)(

)(tptp

dttdp

Después de mucho tiempo dp/dt = 0

)(1)( pp

)(p

)()(

tpdttdp

)()()()(1

ptptp

dttdp

dtptptdp

)()()(

AbiertosCerrados

dtptptdp

)()()(

tt

t

tt

t

dtptpptpd

00 )()()()(

tppptp

)()0()()(

ln teppptp

)()0()()(

teppptp )()0()()(

/)()0()()( teppptp

AbiertosCerrados

/)()0()()( teppptp

)(p

AbiertosCerrados

/)()0()()( teppptp

)(p

KmKK GI KmKKK NtptI )()(

KmKKK NtptI )()(

KmKt

K GeppptI max/0)()(

KmKt

K GeppptI max/0)()(

p(0) = 0p() = 0.3 = 3 ms

SS = 29.4 2

observadocalculado IISS

p(0) = -0.048p() = 0.439 = 4.25 ms

SS = 0.500

KmKt

K GeppptI max/0)()(

KmKKt

K NeppptI /0)()(p(0) = 0p() = 0.449 = 4.97 ms

SS = 0.926

KmKt

K GeppptI max2/0)()(p(0) = 0.028p() = 0.651 = 2.90 ms

SS = 0.0278

KmKt

K GeppptI max4/0)()(p(0) = 0.309p() = 0.805 = 2.564 ms

SS = 7 10-10

KmKt

K GennntI n max4/0)()(

RTG cae /* cteRTG ca /ln *

cteRTG /ln *

cteRT

Fz

RT

Gm

m

*

0,ln

1-mV 0125.0RT

Fz

312.0z

cteRTG /ln *

1-mV 0712.0RTFz 78.1z

31.0z

RTFz me /0

RTFz me /

0

)(n

RTFzRTFz

RTFz

mm

m

ee

en /

0/

0

/0)(

RTFzz men

/

0

01

1)(

09.2 zz

RTF men /09.2020.01

1)(

78.1z

31.0z

NamtVNaNa GI ,,

mV 0.41Na

Eliminando la inactivación con enzimas proteolíticas

NamNaNa GI max

2max mS/cm 119 NaG

mV 41.0 Na

m(0) = 0.0m() = 0.9112 = 0.512 ms

SS = 7.393

NamNat

Na GemmmtI m max /0)()(

m(0) = 0.0m() = 0.9507 = 0.321 ms

SS = 0.3281

NamNat

Na GeppptI max2 /0)()(

NamNat

Na GemmmtI m max3 /0)()(

m(0) = 0.112m() = 0.9656 = 0.277 ms

SS = 6 10-9

NamNat

Na GemmmtI m max3 /0)()(

cteRTG mm /ln *

1-mV 0556.0RT

Fz m

cteRTG mm /ln *

1-mV 0783.0RTFz m

39.1mz 96.1mz

RTFz me /0

)(m

RTFzRTFz

RTFz

mm

m

ee

em /

0/

0

/0)(

RTFzz mem

/

0

01

1)(

35.3 zz

RTF mem /35.3107.01

1)(

96.1z

39.1z

Inactivación en función del potencial

NamNaNa hGmI max3

NamNatt

Na GehhhemmmtI hm max /3 / 0)(0)()(

Parámetro ajustablke

NamNatt

Na GehhhemmmtI hm max/3 / 0)(0)()(

cteRTG hh /ln *

1-mV 0978.0RT

Fz h

cteRTG hh /ln *

1-mV 050.0RTFz h

45.2hz 25.1hz

RTFz me /0

)(h

RTFzRTFz

RTFz

mm

m

ee

eh /

0/

0

/0)(

RTFzz meh

/

0

01

1)(

70.3 zz

RTF meh /70.3107.01

1)(

45.2hz

25.1hz

)(4KmKKK ngNI

)(3NamNaNaNa hmgNI

)( LmLL GI

NKgK=36 mS/cm2 VK=-73,3 mV

NNagNa=120 mS/cm2 VNa = 41,1 mV

NLgL=0,3 mS/cm2 VL = -50,1 mV

ntennntn /0)()(

mtemmmtm /0)()(

htehhhth /0)()(

nn

nn

)(nn

n

1

mm

mm

)(mm

m

1

hh

hh

)(hh

h

1

Ecuaciones de Hodgkin y Huxley 1952 J. Physiol.117:500-544.

F. Bezanilla “El Impulso Nervioso” En: Biofísica y Fisiología Celular, Latorre et al ed. Universidad de Sevilla, Sevilla 1996.

Ecuaciones empíricas basadas en Hodgking y Huxley 1952. Las constantes y están en ms-1 y V en mV.

sesión 21 martes 16 de octubre: fundamentos de la neurobiología i. dr. osvaldo alvarez. 2ª parte

Documents