INTRODUCCIÓN

Todas las células vivas tienen como característica la existencia de un

potencial a ambos lados de la membrada, el cual recibe el nombre de potencial de

membrana en reposo. La característica semipermeable de la membrana celular

genera el potencial al producir una diferencia en la distribución de cargas eléctricas

en ambos lados. En el interior de la célula se encuentra las proteínas que son

moléculas antipáticas pero en el pH intracelular se comportan como aniones, esto

ocasiona la generación de cargas negativas dentro de la célula. Debido a este

fenómeno, el interior de la célula atrae cationes como el sodio y el potasio.

La concentración de un ion a ambos lados de la membrana depende de la

permeabilidad de la membrana al ion u de la magnitud de las fuerzas que actúan

sobre él. Los aniones proteicos en el interior de la célula crean un gradiente

eléctrico que mueve al potasio hacia dentro de la célula, a medida que va entrando

el potasio, la magnitud del gradiente disminuye debido a que las cargas negativas

que atraen al potasio se neutralizan por la entrada de este miso ion. Se crean un

gradiente de concentración que tiende a sacar al potasio de la célula. El potencial

de equilibrio de cualquier ion se puede calcular mediante la ecuación de Nernst,

que determina el potencial en el cual no hay flujo neto del ion. Se utiliza la ecuación

de campo constante de Goldman (Goldman-Hodgkin-Katz) para determinar el

potencial de membrana en reposo y la permeabilidad de esta.

Desarrollo El objetivo de la práctica es explicar mediante modelos virtuales los distintos

factores que originan la formación de un potencial eléctrico en la membrana celular

con énfasis en el intercambio iónico que la estabiliza para mantenerla en estado de

reposo, además de los fenómenos que ocurren a nivel molecular y eléctrico cuando

se producen potenciales de acción propagados.

Material y Equipo Computadora

Simulador computacional POTMEM

Programa de simulación computacional POTAC

Procedimiento La práctica se divide en dos momentos ya que se utilizan dos simuladores: a)

Potencial de membrana y b) Potencial de acción

Se enciende la computadora de manera convencional

A) Potenciales de membrana: se da doble clic en el icono denominado

POTMEM. El usuario puede cambiar las concentraciones intra y

extra celulares de Cl-, Na+ y K+, los coeficientes de permeabilidad

de la membrana y la temperatura. Los resultados son presentados

en la misma pantalla en forma gráfica y numérica, e incluyen: 1) el

potencial de membrana en reposo, 2) el potencial de equilibrio para

cada ion y 3) las tendencias de moverse de cada ion, representadas

como vectores.

En la barra de comandos se puede elegir la opción “fijación de voltaje” y el

usuario puede imponer un potencial de membrana a la celula y estudiar las

fuerzas electroquímicas impulsoras que determinan los movimientos iónicos

a través de la membrana bajo las condiciones impuestas.

Finalmente, eligiendo de la barra de comandos la opción “ variación

continua”, el estudiante puede, dentro de los límites fijados por el mismo,

incrementar o decrementar continuamente la concentración de solo un ion,

con el objeto de graficar el potencial de membrana y el potencial de

equilibrio contra la concentración de la especie iónica en estudio. El

programa realiza automáticamente todos los experimentos necesarios,

construye la gráfica y presenta una tabla con los datos generados de esta

manera. Opciones adicionales incluyen las posibilidades de guardad y

recuperar experimentos en el disco y de consultar una lista de lecturas

recomendadas. Una rutina de impresión permite tener acceso a la impresora

en cualquier momento de la operación del programa.

B) Programa de simulación Potac: es un programa de

demostración sobre el funcionamiento del axón. Cuenta con dos opciones

experimentales: la realización de experimentos sobre potenciales de acción y

la realización de experimentos sobre conductancias iónicas.

1) Dé doble clic en el icono de POTAC y posteriormente a

comenzar

2) Seleccione una de las dos opciones experimentales.

a) En la opción de Potencial de Acción y con los

parámetros que el programa da por default, aplique en el icono de un

triángulo a fin de observar la imagen del potencial de acción.

b) En el estimulador efectué cambios en la duración

y la intensidad a diferentes valores, volviendo en cada ocasión a los

parámetros.

c) En los iconos de la fábrica, la llave de agua y

temperatura, se pueden, en el primero, añadir sustancias modificantes de los

canales iónicos, en el segundo modificar la concentración iónica de las

soluciones del registro y en el último, la temperatura; efectué los cambios

que le indique el profesor y observe las repercusiones en la imagen del

potencial de acción.