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Luigi GALVANI - 1792
¨...un fluido eléctrico provienedel músculo…¨
EXCITABILIDAD Y CONDUCTIVIDAD
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POTENCIAL DE MEMBRANA, Vm
en neuronasVm = -60 mV
en otras célulasVm = entre -20 y -100 mV
Potencial de membrana en reposo
Vm = Vi – Ve, por convención
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¿Qué determina el Vm…?
1- Los gradientes electroquímicos de los iones (Donnan + ATPasa Na+ / K+).
Ley de OHM Vm = I R
2- La permeabilidad de cada ion.
Ex = R T ln [X]out
z F [X]in
Vm = RT ln PK [K+]out + PNa [Na+]out + PCl [Cl-]in
F PK [K+]in + PNa [Na+]in + PCl [Cl-]out
Ecuación de GOLDMAN
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En reposo: permeabilidad selectiva para K+
PK+ = 1
PNa+ = 1/100
PCl- = PCa2+ = 0
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Valor de Vm en reposo en una fibra muscular
Vm = RT ln PK [K+]out + PNa [Na+]out + PCl [Cl-]in
F PK [K+]in + PNa [Na+]in + PCl [Cl-]out
Vm = -92 mV ~ EK+ = -100 mV
Vm = 0.058 log PK [K+]out + PNa [Na+]out + PCl [Cl-]in
PK [K+]in + PNa [Na+]in + PCl [Cl-]out
Vm = 0.058 log 1 x [2.5] + 0.01 [120] + 0 [4]
1 x [140] + 0.01 [10] + 0 [120]
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MEMBRANAEN REPOSO
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PROPIEDADES ELÉCTRICAS PASIVAS de la membrana
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respuesta eléctrica PASIVANO DEPENDE de cambios en laP de la membrana
POTENCIAL ELECTROTÓNICO
V = I x Rm
PROPIEDADES PASIVAS
despolarización
hiperpolarización
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SEPARACIÓN DE CARGAS en la membrana
EN EL ENTORNO INMEDIATO DE LA MEMBRANA:
-Pequeño exceso de aniones intracelular, y de cationes extracelular.
IK+ por canales de reposo
membrana en reposo
in out
Cm = 1 F / cm2
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CIRCUITO EQUIVALENTE de la membrana
Cm capacitancia de la membrana
F/ cm2)
Rm resistencia de la membrana(Ohms x cm2)1/Rm = gm conductancia (~ P ion x)(siemens / cm2)
Vm = I x Rm
Vm = (Ir + Ic) x Rm
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CONSTANTE DE TIEMPO,
Vm(t) = V (1 - e -t / RC)
= Rm x Cm
cuando t = Vm = V (1-1/e) => Vm = 0,63 V
tiempo requerido para que el Vm alcance el 63% de su valor asintótico.
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CONSTANTE DE ESPACIO,
Vm(x) = V0 e -x / = (Rm / Rl)1/2
si x = Vm = V0 1/e, Vm = 0.37 V0
distancia en la que el Vm muestra una caída del 63%.
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= (Rm / Rl)1/2
Una solución para vertebrados, otra para invertebrados…
TODO POR DIMINUIR
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TP SIMULACIONES COMPUTACIONALES
A) Modelo de NEURONA ESFÉRICA: asume una esfera de pequeño tamaño => V es equivalente en cualquier lugar en el que se registre.
MÉTODO. Inyección de pulsos cuadrados de corriente de distintos valores, obtención de Vm = IRm
OBJETIVOS. Obtención de , Rm y Cm de manera gráfica y analítica.
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A) Modelo de FIBRA NERVIOSA (CABLE): asume un cable de resistencia axial determinada => V depende de la distancia.
MÉTODO. Inyección de un pulso cuadrado de corriente registrando a distintas distancias respecto del electrodo de corriente.
OBJETIVOS. Obtención de , Rm y Rl de manera gráfica y analítica.
TP SIMULACIONES COMPUTACIONALES
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POTENCIAL DE ACCIÓN
- Respuesta de potencial activa, dependiente de cambios en la permeabilidad.
- De tipo todo o nada dependiente de umbral.
Entre -30 y -50mV, pero
TOTALMENTE PLÁSTICO
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PERÍODO REFRACTARIO ACOMODACIÓN
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Bases iónicas del POTENCIAL DE ACCIÓN
Fase de despolarización
Activación rápida de gNa+ , lenta de gK+
=> gNa+ >>> gK+
INa+ = gNa+ . (Vm – ENa+) >>> IK+
Fase de repolarización
IX = gX . femX femX= Vm – EX
IX = gX . (Vm – EX)
Inactivación rápida de gNa+ , lenta de gK+
=> gK+ >>> gNa+
IK+ = gK+ . (Vm – EK+) >>> INa+
TODO DEPENDE DE dgx / dt
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Bases iónicas del POTENCIAL DE ACCIÓN
Cambios en las corrientes de Na+ y K+
(datos experimentales, fijación de V)
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CAMBIOS CONFORMACIONALES DEL CANAL DE Na+
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EL CICLO DE HODGKIN, un ejemplo de feedback positivo.
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CANALES IÓNICOS PRINCIPALES