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Miércoles 18/10/
Clase 3
Los canales iónicos pueden ser operados de distintas maneras, una de ellas es mediante puertas (Gates), estas puertas pueden ser cerradas o abiertas por diferentes factores, siendo el más importante en este caso, el voltaje, que dependiendo del cambio que tenga, abre o cierra dichas puertas permitiendo o no el flujo de iones por el canal.
Existen dos tipos de puertas:
Compuerta de activación (m) Compuerta de inactivación (h)
Ellas pueden estar en tres estados:
Abierto: la compuerta m se encuentra abierta, siendo este un estado permisivo, es decir es posible el flujo de iones.
Cerrado: la compuerta m se encuentra cerrada, en este estado no hay flujo de iones, pero es importante saber que es un estado ACTIVABLE, es decir, en un momento está cerrado pero por algún factor puede abrirse la compuerta.
Inactivado: en este estado la compuerta m está abierta, pero la compuerta h está cerrada, por lo tanto es un estado inactivado y a diferencia del estado cerrado, este NO es ACTIVABLE, ya que aunque los diferentes factores abran o cierren la compuerta m, igual nada puede pasar ya que la compuerta h está cerrada.
Estos estados ocurren en un ciclo, dependiendo del cambio de voltaje, el canal pasa de abierto a cerrado pero activable y después a inactivado, para luego cuando ocurra una repolarización pase de nuevo a estado abierto.
Ambas compuertas m y h están activadas mediante la despolarización de membrana, pero en diferente tiempo, la apertura de m es más rápida que el cierre de h permitiendo el flujo de iones.
En el momento que ocurre el potencial de membrana y este llega a su umbral, produce una despolarización abriendo la puerta m y cerrando la puerta h (en diferencia de tiempo, mínima pero existente), quedando el canal inactivado.
Luego cuando ocurre una repolarización de membrana, que permite el cierre de m y la apertura de h, quedando el canal cerrado pero activable nuevamente.
CONCEPTOS BÁSICOS
Carga eléctrica y corriente: la carga eléctrica es la cantidad de electricidad almacenada en un cuerpo. Se puede cargar un cuerpo positivamente (potencial positivo) si se le quita electrones y se puede cargar negativamente (potencial negativo) si se le añaden electrones.
Si se tiene un cuerpo con potencial negativo y otro con potencial positivo, entre esos dos cuerpos hay una diferencia de potencial.
Si se conectan dos cuerpos, uno con carga positiva y otro con carga negativa con un conductor (elemento por el que pueden pasar electrones fácilmente) los electrones sobrantes del cuerpo con potencial negativo pasaran por el conductor al cuerpo con potencial positivo, para que los dos cuerpos tiendan a su estado natural, es decir, neutro.
Esto es lo que se conoce como corriente eléctrica, el movimiento de electrones de un lugar a otro.
Tensión o voltaje: es la diferencia de potencial entre dos puntos (diferencia de potencial), la tensión es la causa que hace que se genere corriente eléctrica.
La tensión se mide en voltios, cuando la tensión es de 0V no hay diferencia de potencial entre un polo y el otro.
Intensidad de corriente: es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo. Se mide en amperios. 1 amperio equivale a 6.26 trillones de electrones que han pasado en un segundo.
Resistencia eléctrica: Es la dificultad que se ofrece al paso de corriente, se mide en Ohmios.
Todas las corrientes tienen como referencia, corrientes positivas. Se sabe que las corrientes son un movimiento de
un punto negativo a otro positivo, ya que lo que se mueve son los electrones. Pero se estableció que una corriente fuese cual fuera, se referiría a una corriente positiva, es decir, movimientos de protones , explicándose que el desplazamiento de un electrón en un sentido, es igual al desplazamiento de un protón en sentido contrario.
Eje de coordenadas: los fenómenos se describen siempre en ejes de coordenadas, en los cuales se modifica la variable X (variable independiente) la cual es la que el experimentador controla, para observar las modificaciones de otra variable, esas modificaciones van descritas en el eje de las Y, en un sistema de coordenadas se tienen valores X y valores Y, cada eje tienen valores positivos y negativos
Rectificación de canales iónicos (comportamiento ohmico)
La variación de potencial de voltaje produce CORRIENTES ELECTRICAS, que igualmente pueden ser positivas o negativas.
Negativa: cuando la carga fluye de afuera hacia adentro, por ejemplo la corriente de K+, cuando el potasio se desplaza y entra a la célula. la corriente de Cl-, cuando el cloro se desplaza y sale de la célula, la salida de la carga negativa equivale a la entrada de una corriente positiva.
Positivas: cuando la carga fluye de adentro hacia afuera, por ejemplo la corriente de K+, cuando el potasio se desplaza y sale de la célula. la corriente de Cl-, cuando el cloro se desplaza y entra a la célula, la entrada de la carga negativa equivale a la salida de una corriente positiva.
Por lo tanto se puede establecer que:
Corrientes positivas: salida de carga positiva o entrada de carga negativa. Corrientes negativas: entrada de carga positiva o salida de carga negativa.
Si se produce una diferencia de potencial positiva (voltaje positivo) se va a producir una corriente de salida o positiva, ya que va a haber una fuerza que va a mover a los cationes hacia afuera y si se produce una diferencia de potencial negativa (voltaje negativo) se va a producir una corriente de entrada o negativa, ya que va a haber una fuerza que impulse a los cationes hacia adentro.
Esto quiere decir que cuando se aplica voltaje a la membrana, se produce movimiento de las cargar eléctricas (corrientes eléctricas).
En el canal ohmico, la relación voltaje-intensidad es la misma, tanto si se aplica voltaje positivo como negativo, ejemplo, si se aplica +2 voltios se obtiene +2 de corriente; si se aplica -2 voltios se obtiene -2 de corriente.
Comportamiento ohmico , a medida que aumenta el voltaje la intensidad aumenta, y la resistencia es la misma. Ocurriendo lo mismo en el lado negativo.
Comportamiento rectificado, la relación voltaje-intensidad no es igual en el lado positivo que en el lado negativo, es decir la intensidad en el lado negativo no es proporcional al voltaje aplicado en el lado negativo, como si lo es en el lado positivo
En el canal rectificado, la relación voltaje-intensidad varía dependiendo si se aplica voltaje positivo o negativo, ejemplo, si se aplica +2 voltio se obtiene +2 de corriente; si se aplica -2 voltios se obtiene -1 de corriente. Es decir, hay una diferencia de comportamiento en el canal, no obedeciendo a la ley de ohm, por lo tanto se dice que hay una rectificación de comportamiento en dicho canal.
Entendiendo por rectificación entonces, cuando la corriente que se produce no es proporcional las de entrada (positiva) con las de salida (negativas) con respecto a los cambios de voltaje.
Conductancia (G), Es la facilidad que ofrece un material al paso de corriente eléctrica, es decir, la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia ; y es proporcional a la pendiente , la cual es el grado de inclinación de la recta, entre mas inclinación mas conductancia, por lo tanto más fácil el paso de corriente.
Ecuación de una recta
“m” es la pendiente
“n” o “b” es el punto de intersección de la recta con el eje Y
Si se conocen los valores “ X ” y “ Y ” de un punto de la recta y el valor del punto donde la recta corta el eje “ Y ” (“b” o “n”), se puede entonces conocer el valor de la pendiente:
LEY DE OHM
Según la ley de Ohm:
Intensidad es un valor de “y”
I = y 𝒎 = 𝒀𝑿 ↔ 𝒎 = 𝑰𝑽
Voltaje es un valor de “x” V = X
𝑰 𝑽 =^
𝟏
𝑹 ,^ es decir,^
𝑰
𝑽 es la pendiente (m), pero también es el inverso de la resistencia^
𝟏 𝑹
La conductancia no la sabemos por la ley de Ohm, sino que se deduce de la pendiente, si sabemos que la pendiente
es igual a la conductancia, entonces 𝒎 = 𝑰𝑽 es igual a 𝑮 = 𝑉𝐼
𝑮 = (^) 𝑉𝐼 Tantos amperios circulan con la fuerza electromotriz de un voltio
La resistencia la sacamos, porque se sabe que resistencia es el inverso de la conductancia, sabiendo que la
conductancia es igual a la pendiente, tenemos 𝑮 𝑉𝐼 = 𝑅^1 , por lo tanto:
𝑹 = 𝑉𝐼 Tantos voltios se requieren para hacer circular un amperio
El inverso de la resistencia 𝟏𝑹, es la conductancia (G)
El inverso de la conductancia 𝟏𝑮 , es la resistencia (R)
Representación de la corriente a través de un canal de ohm
El Circuito eléctrico está compuesto por una fuente de voltaje (V) que tiene un ánodo y un cátodo y un resistor (R) por el cual fluye la corriente (I) a través del circuito.
La amplitud de la corriente (I) es directamente proporcional a la magnitud del potencial de voltaje (V).
El diagrama de la corriente en función del voltaje dibuja una línea recta donde el punto 1 tiene un valor de voltaje y de intensidad determinado, al igual que los demás puntos.
La resistencia es igual al inverso de la pendiente de la línea.
Representación de la corriente a través de un canal rectificado
La habilidad de los resistores de pasar corriente depende el voltaje aplicado al circuito
En el caso “a” hay paso de corriente, pero en el caso “b” no la hay, entonces se dice que es un canal rectificado, lo que quiere decir, que deja pasar corriente en un sentido pero no en el otro.
En este ejemplo, la corriente puede fluir en la dirección negativa. El potencial de voltaje negativo (V) 1, 2, 3 genera progresivamente el incremento de la amplitud de la corriente (I) 1, 2, respectivamente.
El potencial de voltaje positivo no provoca el incremento de la amplitud de la corriente (I), teniendo como resultado la relación de intensidad y voltaje en el diagrama en la dirección positiva una línea horizontal.
Siempre que se aplique voltajes positivos y negativos se van a producir corrientes positivas, hasta que se alcance el
potencial de reversión, desde allí se van a producir corrientes negativas.
Este es un canal sin rectificacion ya que se comporta como un canal ohmico, porque si se aplica la ecuacion de ohm en cualquier punto de la recta se va a obtener el mismo valor de resistencia y de conductancia, ya que la pendiente es igual.
Representación de la corriente a través de un canal de K+^ con rectificación hacia adentro
aquí ocurre el mismo comportamiento descrito anteriormente, mientras se varia el voltaje dentro de ciertos límites, la corriente que se produce es obediente a la ley de ohm, pero una vez que se alcanza el potencial de reversión y se sigue bajando el voltaje de la membrana ocurre que se revierte la corriente pero ahora el valor no es proporcional, como ocurría en el caso anterior; ahora se produce una pendiente distinta, es mayor, es decir, la conductancia es mayor, lo que indica que el canal es mejor cuando conduce corrientes negativas que cuando conduce corrientes positivas, esto es un canal de rectificación y en este caso está rectificando hacia adentro porque como son corrientes negativas indica que el potasio está entrando a la célula.
Esto no quiere decir que este canal no saque potasio, solo indica que trabaja mejor introduciéndolo que sacándolo
de la célula.
Este es un canal rectificado ya que no se comporta como un canal ohmico, porque si se aplica la ecuación de ohm en diferentes puntos de la recta (en el lado positivo y en el lado negativo) no se van a obtener los mismos valores de resistencia y de conductancia debido a que la pendiente no es la misma.
La imagen de la derecha es la representación real de un canal de potasio con rectificación hacia adentro.
La conducción del potasio tiene variaciones dependiendo del voltaje, se observa que la rectificación es mucho más notable ya que tiene un comportamiento más incurva, mostrando que en cada punto la conductancia va a ser distinta debido a que la pendiente es distinta en cada punto.
A voltajes por encima de 0 mV conduce corrientes positivas pero muy pequeñas, a medida que el voltaje va bajando van aumentando esas corrientes, entre el rango de -60 a -20 Mv la pendiente es una curva que indica que por variaciones de voltaje ocurren variaciones de corriente.
Mientras más negativo es el potencial menor es la corriente que se dirige hacia afuera (corriente positiva).
Una manera de saber si el canal es o no un canal ohmico, es tomando dos puntos de la curva (A y B), trazar una recta y calcular la pendiendo de esa recta, la cual no es la pendiente del canal sino que es una recta llamada cuerda (chord), llamada así porque corta a una circunferencia (línea entre A y B en una curva).
También se puede buscar una pendiente en el punto de inflexión de la curva, donde se traza una tangente al arco (slope).
En conclusión las pendientes obtenidas son distintas en diferentes puntos, lo que indica que es un canal rectificador, ya que si fuese un canal ohmico los valores de la pendiente serian iguales en cualquier punto.
