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TP1 BIOLECETRICIDAD
Potencial de membrana Las neuronas tienen una diferencia de potencial de membrana negativa respecto del medio. Potencial de reposo → cuando no varía el potencial de membrana. Membranas semipermeable: impermeables a partículas especialmente las cargadas. Sólo pueden atravesar por proteinas integrales. Las membranas pueden ser permeables SÓLO a algunas partículas (ejemplo Potasio y no al Cloro).
Flujo neto 0: se da cuando la probabilidad de que una partícula pase de un compartimentos a otro sea similar al inverso (cuando las concentraciones son similares por ejemplo). Sistema en equilibrio cuando la diferencia de potencial electrico es cero.
● Cuando la concentración es diferente → habrá un gradiente de concentración → flujo 1 a 2 es mayor que 2 a 1. ● Esto ocurrirá hasta que el sistema alcance un equilibrio.
Diferencia de potencial eléctrico: cuando una partícula se mueve por el gradiente de concentración a su vez generará una diferencia de potencial eléctrico (hay más cargas positivas de un lado que del otro). Entonces → el equilibrio se alcanza cuando el flujo causado por el gradiente de concentracion sea idéntico y opuesto al gradiente eléctrico.
ECUACION DE NERNST (O POTENCIAL DE EQUILIBRIO)
La diferencia de potencial que se establece en el equilibrio → se calcula V1 -V2= E (x)
Equilibrio electroquímico depende de: ● Concentraciones de un lado y del otro de la membrana ● Temperatura ● Carga de la partícula que fluye (z) La carga del nernst ocurre por el Ln → K en 2 es menor que en 1. Si es negativo quiere decir que el potencial es más alto en lado 2 (es positivo). ???
Conclusiones de la clase
- El potencial de membrana está determinado por los iones más permeables y es cercano a su potencial de equilibrio.
- Las células no están en equilibrio electroquímico sino en un estado estacionario que se mantiene con consumo de energía.
- La ATP asa Na/K mantiene los gradientes iónicos y también es electrogénica (genera separación de carga a ambos lados de la membrana que hace que el interior celular se vea más negativo)
Propiedad pasivas
Hiperpolarización : cambios del potencial de membrana que incrementan la diferencia de potencial entre el interior y el exterior celular. Despolarización : cambios del potencial de membrana que reducen la diferencia IC y EC. Las células excitables son las neuronas y las musculares. Cuando se alcanza cierto grado de despolarización se desencadenan excursiones dramáticas de voltaje cuya amplitud no es proporcional al estímulo aplicado. → Potenciales de acción.
NERNST
Ek= -95 mV Ena= +67mV Ecl-= - 89mV Eca= 123 mV
Umbral : el valor del potencial de membrana que al superarse genera potenciales de acción.
Propiedades activas → las propiedad eléctricas cuando el valor del potencial de membrana se encuentra más positivo que el umbral. Propiedades pasivas → propiedades eléctricas de la membrana celular cuando el valor del potencial es más negativo que el umbral.
Cuando el estímulo está por debajo del umbral (más negativo) al aplicar una corriente positiva, el potencial de membrana se hace más positivo. Sin embargo le lleva más tiempo alcanzar el nuevo valor despolarizado (estado estable) ya que hay una redistribución de cargas. ● Resistencia: mayor R implica mayor dificultad para el flujo iónico a través de la membrana y mayor acumulación de carga en la membrana. Se puede explicar por ejemplo por una menor cantidad de canales ionicos. ● Conductancia (g): es la inversa de la resistencia. Refleja las vías disponibles para el flujo de corriente a través de la membrana. Los experimentos muestran corrientes TOTALES. Pero si usando la ecuación Ix= g. (Vm- Ex) expresa la corriente exclusivamente de un ion. Cuanto mayor es la diferencia entre el potencial de membrana y el Nernst del ion mayor va a ser la corriente. Vm -Ex define el sentido y la magnitud de la corriente. Se la llama Gradiente electroquímico, fuerza electromotriz o fuerza impulsora. ● Constante de tiempo (Tau): tiempo que se tarda en alcanzar un porcentaje del cambio máximo. Es el tiempo en el que tarda la membrana en experimentar un 63% de cambio en el potencial de membrana. Tiempo en el que tarda en cambiar su potencial en respuesta a la aplicación de corriente al interior celular depende de:
- Efecto de la resistencia de membrana → mayor resistencia, menos flujo de iones, se acumulan en el interior y genera una mayor cambio de potencial (lleva a la acumulación de más cargas)→ eso lleva más tiempo.
- Efecto de la capacitancia. Es la relación entre la cantidad de carga inmovilizada y la diferencia de potencial a ambos lados de la membrana. Si la célula tiene mayor superficie tiene mayor capacitancia total. Por ende la corriente aplicada debe fluir por más tiempo para acumular suficiente carga y lograr así el cambio de potencial. Ecuación de Tau= R.C Importancia de Tau : en las neuronas el tiempo que tarda en cambiar el potencial de membrana ante un estímulo determina el modo en que codifica información. Por ejemplo los estímulos que cambian rapidamente se podran codificar mejor por las neuronas que tengan un potencial de membrana que cambie rápido. ● Constante de longitud (Lambda). Ante un estímulo de corrientes se generan cambios de potencial apreciables hasta una distancia determinada. Es la distancia en donde el 63% del potencial de membrana decae. Refleja qué tan lejos puede propagarse un cambio de potencial desde su punto de origen mediante mecanismos pasivos. Depende de:
- Resistencia axial: a lo largo del interior de la proyección. Diámetro chico más resistencia, llega a menos distancia.
- Resistencia de membrana.
Propiedad activas
Células excitables : células capaces de desarrollar potenciales de acción. Son eventos rápidos en donde el potencial de membrana se vuelve positivo transitoriamente. Para que ocurra debe haber un estímulo que lleve al potencial de membrana más positiva y supere el umbral de inicio de potenciales de acción.
(que está en más concentración) por ende va a tender a salir de la célula. Sodio El pm va hacia un valor de 0 que es más negativo que el potencial de equilibrio del sodio (+65mV). La diferencia da un valor negativo y por ende la corriente va a ser negativa. Esto quiere decir que el pm no es lo suficientemente positivo para expulsar al sodio por ende tiende a entrar a la célula. Conductancia iónica durante un PA La conductancia de los iones es cada vez mayor cuanto más se despolariza la membrana. Y además varía al pasar el tiempo. La despolarización de la membrana por encima del umbral activa: ● Canales de sodio VD : Son rápidos, genera la entrada de sodio (corriente negativa) y se despolariza aún más (retroalimentación positiva). ● Canales de potasio VD : Son lentos, genera la salida de potasio (corriente positiva) y se repolariza (retroalimentación negativa). ○ Que sea lento explica que la repolarizción ocurra más tarde que la despolarización. ○ Cuando se llega al potencial de reposo se alcanzan valores aún más negativos (hiperpolarización). Estados conformacionales de canales VD
Canales de Sodio VD Canales de Potasio VD
3 estados ● Cerrado → más probable en el estado de reposo. ● Abierto: conduce corriente ionica. Tiene una compuerta sensible a la despolarización. → más probable en la despolarización ● Inactivo: sensible al voltaje. A medida que la membrana se despolariza, aumetna la probabilidad del estado abierto al inactivo. Esto explica el aumento de la conductancia al sodio con la despolarización y luego su inactivación a pesar de que el estímulo despolarizante se mantenga. Hasta que la inactivación no se remueva, los canales no van a estar susceptibles a ser abiertos. Se remueve cuando el pm se torna negativo (repolariza?).
2 estados ● Cerrado ● Abierto: se abre la compuerta sensible a la despolatización. Mientras la despolarización dure, los canales se mantienen abiertos.
En el PA, las conductancias son transitorias ya que la despolarización del cual dependen también son transitorias. PICO DE LA DESPOLARIZACION/ freno de la despolarización. En la fase de despolarización la conductancia de sodio aumenta, aumetnando la corriente entrante/negativa. Pero cuando se acerca a su potencial de equilibrio +65mV achicando la corriente de sodio poniendo tope a la despolarización. También porque la despolarizacion aumenta la cantidad de canales inactivos, achicando la conductancia y la corriente. La conductancia del potasio también aumenta y esto aleja el pm del potencial de equilibrio del potasio. Esta corriente de potasio saliente contribuye a la repolarización promueve el estado cerrado de los canales de potasio acercando el pm al potencial de equilibrio del potasio.
Periodos refractarios Periodo refractario absoluto : periodo en donde no es posible generar un PA debido a la cantidad de canales inactivos de sodio.
Periodo refractario relativo : periodo en donde es necesario estímulos más intensos para generar un cambio en el pm. En este momento predomina la corriente de potasio que perdura activa en la hiperpolarización. Es necesaria mayor corriente externa para poder opornérsela.
