BASES BIOFBASES BIOFÍÍSICAS DE SICAS DE

LA EXCITABILIDADLA EXCITABILIDAD

ESFUNO Escuelas UTI: Biología Celular y Tisular

Depto. BiofísicaFacultad de Medicina

Importancia del estudio de la membrana celular

Funciones de la membrana: -Barrera al paso de iones y solutos polares (azúcares, aminoácidos, proteínas, fosfatos)-Compartimentación: Medio interno: solución salina baña una trama de

proteínas estructurales aniónicasMedio externo: solución acuosa con iones

Concentración de los principales iones

Na+ K+ Cl-

[ ]ext

(mmol/l)120 2.5 110

[ ]int(mmol/l) 15 140 3

Potencial de equilibrio

(mV)+50 -100 -90

Fibra muscular esquelética de rana

Esquema con la representación de las principales especies iónicas

Por convención se asume que el potencial fuera de la célula vale cero. Por lo tanto podemos definir la diferencia:

Vint-Vext

como Potencial de membrana o Potencial de membrana en reposo (Em o Vm)

Potencial de membrana

Todas las células presentan un potencial de membrana. Su valor depende del tipo celular y se encuentra entre los -40 y los -90 mV. Este valor se mantiene constante.

Pero existen algunos tipos celulares (neuronas y músculo) que pueden modificar su valor de potencial de membrana de forma rápida y transitoria en respuesta a un estímulo (químico, eléctrico, mecánico), de intensidad adecuada, y que dicho cambio se transmita en forma de una onda de amplitud constante, a lo largo de la fibra muscular o nerviosa. Es por esto que a estos tipos de células se las denomina excitables.

Potencial de acción

Objetivos: Estudio de los fenómenos electrotónicos (pasivos) y fenómenos activos

Para estudiarlos primero construiremos un circuito equivalente y definiremos los sentidos de la corriente.

rm

ri: resistencia del medio intracelularre: resistencia del medio extracelular

Circuito equivalente de una fibra

I entrante, hiperpolariza la membrana

I saliente, despolariza la membrana

I : movimiento de cargas positivas

Fenómenos electrotónicos

Fenómenos que se refieren a la propagación pasiva producidapor la inyección de corriente a través de la membrana.

fuente externa por la que circula corriente eléctrica, de intensidad inferior al umbral, ésta va a circular una parte por el exterior y el resto por el citoplasma atravesando la membrana.

Respuestas caracterizadas por:

τ Cuantifica la lentitud con que una membrana responde ante un estímulo dado

λCuantifica la distancia a la que se propaga una alteración en el voltaje, frente a un estímulo dado. Está relacionada con la velocidad de conducción

Papel de los iones en el Em y sus posibles cambios

Ecuación deG-H-K

Ley de Nerst

I = ∆VR

Ley de Ohm

Potencial de acción

B

C

A

B

C

Mecanismos de generación del PA (axón gigante de calamar)

Mecanismo molecular del potencial de acción

-Umbral de excitación: intensidad del estímulo para provocar un PA

-Ley de todo o nada: estímulo umbral o supraumbral genera potencial de acción de igual amplitud, independientemente de la intensidad del estímulo

-Conducción sin decremento: propagación de PA con amplitud constante. La velocidad de propagación depende del tamaño de la fibra, presencia o ausencia de mielina

-Período refractario: Absoluto: es el tiempo, inmediatamente después deproducirse un PA durante el cual la célula no responde a otros estímulos

Relativo: período durante el cual la intensidad de los estímulos aplicados, ha de ser mayor de lo normal para provocar un PA en las células

Propiedades de un potencial de acción

Implicancia del canal de sodio

Preguntas

1- Dibuje un circuito equivalente de un elemento de membrana y explique su utilidad en el estudio del potencial de membrana. ¿Qué entiende por potencial de reposo?

2- Defina las constantes de tiempo y espacio, discuta de qué dependen las mismas y cómo hallarlas.

3- Discuta como puede variar el potencial de membrana de una célula cuando cambian: a) la concentración de los principales iones permeantes en el medio extracelular; b) la temperatura; c) la permeabilidad a los principales iones.

4- Sobre un circuito equivalente que incluya las principales conductancias iónicas explique la generación de un potencial de acción.