Potencial de membrana | Props. Pasivas | Potencial de acción

Question 1

Imaginemos la siguiente situación:
Tenemos una membrana biológica que separa dos compartimentos. En el lado izquierdo (extracell) encontramos una gran concentración de iones + y -. Al lado derecho (intracelular) encontramos solo unos pocos iones, sin embargo, existe un equilibrio químico.

¿Qué pasaría si es que la membrana fuera permeable SOLO a cationes?

Answer 1

• El gradiente químico genera que los cationes entren al medio intracell.
• Esto produce que vaya aumentando el gradiente eléctrico en sentido opuesto al gradiente químico
• Finalmente las partículas dejaran de traspasar la membrana cuando ambos gradientes -qco y eléctrico- se hayan igualado.

***En este estado estacionario se puede medir un potencial eléctrico (de equilibrio) por las diferencias de [ ] de ambos compartimentos, cuyas gradientes se encuentran en equilibrio.

Question 2

Cómo se puede medir (fórmula) el potencial de equilibrio? Y de qué manera se puede interpretar?

Answer 2

V = (RT/zF) ln ( [x externa] / [x interna] )

• En el equilibrio, la diferencia de potencial generada es proporcional al gradiente de [ ] del ion que es permeable
• El factor de proporcionalidad es constante (para un ion y T° determinada)

“mientras mayor es la diferencia de [ ], mayor es el potencial de equilibrio necesario para contrarrestar esto

Question 3

Dónde se [ ] mayormente:

• Na+
• K+
• Cl-

Answer 3

• Na y Cl: medio extracell

- K: medio intracell

Question 4

Si la membrana celular fuera solo permeable a Na, cómo debiera ser su potencial?

-pensando en que no es permeable a K ni Cl-

Answer 4

Muy positivo, dada su alta concentración extracell

Question 5

Si la membrana celular fuera solo permeable a K, cómo debiera ser su potencial?

-pensando en que no es permeable a Cl ni Na-

Answer 5

Muy negativo, dada su concentración mayoritariamente intracell

Question 6

Si la membrana celular fuera solo permeable a Cl, cómo debiera ser su potencial?

-pensando en que no es permeable a K ni Na-

Answer 6

Negativo, dada su carga - y su alta concentración extracell

Question 7

Por qué el potencial de membrana en las cells, no es el valor intermedio de todos los potenciales de equilibrio de los iones?

Answer 7

Porque la paso de moléculas cargadas al interior de la cell es mediado por proteínas integrales de membrana que le confieren distinta PERMEABILIDAD a cada una de las partículas que desean atravesar la membrana.

Question 8

V o F:

El Na es mas permeable en la memb que el K

Answer 8

FALSO

Question 9

Según la ecuación de Goldman, Hodgkin y Katz, de qué depende el potencial eléctrico de una membrana (Vm)?

Answer 9

• Diferencias de [ ] de K, Na y Cl (algo que en realidad es muy estable)
• La permeabilidad de c/u de esos iones
• Nos dice, en el fondo, que cuando un ion es muchísimo mas permeable que otro, el potencial de membrana debiera acercarse al potencial de equilibrio de ese ion (pero puede cambiar si lo hacen también las Permeabilidades de otros iones) .
• revisar la formula, no la puse aca

Question 10

En un modo general, qué nos intenta decir la ecuación (G, H y K) de Vm.

Answer 10

Sugiere que un mecanismo para cambiar rápidamente el Vm puede tener que ver con el cambio de la permeabilidad

Question 11

V o F:

El Vm es un estado de equilibrio.

Answer 11

Falso, porque es un estado estacionario en que existe un desequilibrio iónico

• Esto implica que en reposo hay un flujo permanente de iones Na, K y Cl

Question 12

Si hay un flujo constante de iones Na, K y Cl en reposo, por qué no se disipan las diferencias de concentración que existen en la cell, habiendo flujo? (pq sigue todo moviéndose?)

Answer 12

Porque existen otras proteínas que mantienen el gradiente utilizando energía:

• Por ejemplo, las bombas de Na-K

Question 13

Pregunta inicial de la clase:

¿Cómo cambia el voltaje en las cells cuando circula una corriente a través de la memb?

Answer 13

Cambia de manera no instantánea ya que la membrana celular actúa tanto de resistencia, como de capacitor de corriente.

• El tiempo en el que efectivamente ocurren cambios en el Vm, está dado por τ = RC

Question 14

Pregunta inicial de la clase:

¿Cómo se propagan las corrientes eléctricas en las dendritas y axones?

Answer 14

Característicamente, la corriente va disminuyendo en el transcurso por estos tubos y circula la corriente sobre todo por el interior del tubo (LIC) ya que la resistencia (Ra) es baja.

• La mielina baja C y aumenta la distancia de propagación del potencial

Question 15

Qué propiedad de la membrana explica que el Vm no cambie inmediatamente tras modificaciones electricas?

Answer 15

Dentro de otras funciones, la memb actúa como un capacitor. Por lo tanto en vez de que la corriente pasa por una resistencia, la memb acumula esa corriente y detiene el paso de la corriente.

Question 16

De qué depende la curva de Vm tras el paso de corriente?

Answer 16

El tiempo depende de R (resistencia) y C (capacitor)

τ = RC

(1 τ = 63% del cambio)

Question 17

En una membrana celular, de qué dependen los valores de R y C?

Answer 17

Del tamaño de la memb

Question 18

De qué depende la curva de Vm tras el paso de corriente?

Answer 18

El tiempo depende de R (resistencia) y C (capacitor)

τ = RC

(1 τ = 63% del cambio)

Question 19

Frente a cambio en el volumen de la cell, se mantiene el valor de τ ?

Answer 19

Si, ya que R y C varían en mismas magnitudes.

• recordar τ = RC

Question 20

Frente a cambio en el volumen de la cell, se mantiene el valor de τ ?

Answer 20

Si, ya que R y C varían en mismas magnitudes.

• recordar τ = RC

Question 21

Qué es τ ?

Answer 21

El tiempo que se requiere para cambiar al Vm, un cierto % del total?

• recordar τ = RC

Question 22

Qué diferencia -básica- hay entre la propagación de potencial de acción en dendritas y axones?

Answer 22

• Dendritas: No se replica. No hay canales de sodio V dependientes y el potencial de acción se debe a la magnitud del cambio de Vm que generen los estímulos de la sinapsis
• Axones: Se replica. El potencial de acción se inicia en el cono axónico, porque abundan los canales de Na V dependientes

Question 23

Cómo varía la corriente al transcurre por un tubo, como axones y dendritas?

Answer 23

Se va perdiendo a medida que avanza. Esto por las propiedades R y C de la memb.

• Al medir al voltaje avanzando por el tubo, el potencial máximo que vamos a tomar es cada vez menor

Question 24

“En un pedazo de membrana” axonal (sección transversal de un axon) qué propiedades eléctricas vamos a encontrar?

Answer 24

• Resistencia de membrana (Rm)
• Capacitancia de membrana (Cm)
• Resistencia axial (Ra), dada por el LIC

Ra &laquo_space;Rm

Question 25

Frente al paso de corriente por un tubo axonal/dendrítico:

Por donde circula la mayor parte de corriente?

Answer 25

Por dentro del tubo, ya que la resistencia del LIC (Ra) es pequeña

• Y pasa poca por la R y la C

Question 26

Como se relaciona la Resistencia Axial (Ra) con el diámetro del tubo?

Answer 26

• Mientras más grueso: menor Ra y mayor la distancia de propagación

Question 27

Qué función tiene la mielina en la propagación de la corriente?

Answer 27

• Aumenta la distancia entre medios intra/extracell

- Reduce la distancia de las placas del capacitor y bajan la capacitancia (C) significativamente

Question 28

Porqué se establece el potencial de equilibrio?

Answer 28

• Porque se igual potencial químico y eléctrico (Nerst)

Question 29

V o F:

El potencial de equilibrio de un ion es inversamente proporcional a la diferencia de concentración de este en 2 medios.

Answer 29

Falso, es directamente proporcional

Question 30

Cómo es Vm cuando existen varios iones permeables?

Answer 30

Es cercano al potencial de equilibrio del ion mas permeable.

Question 31

La velocidad de propagación de una señal eléctrica puede aumentar si:

Answer 31

1) Se aumenta el diámetro del tubo

2) Hay mielina

Question 32

Describe la primera etapa de la curva de potencial de memrbana:

Answer 32

• El estimulo que despolariza al membrana puede llegar al umbral eléctrico que desencadena el proceso (es decir que abre suficientes canales de sodio como para gatillar el proceso; esto actuaban como bolita de nieve)
• Tras esto, y según la ecuación G-H-K, aquí el Vm se acerca al potencial de equilibrio del Na
• Sin embargo no alcanza a llegar

Question 33

En relación a la curva del Vm, frente a un estimulo despolarizante:
Por qué el potencial Vm no llega al valor de potencial de equilibrio del Na? (hasta el peak de Vm)

Answer 33

• Canal de Na (V dependiente): se pueden inactivar (pelotita verde); lo hacen casi inmediatamente y el aumento de la permeabilidad del Na se hace transitorio
• Canal de K (V dependiente): se pueden inactivar y lo hacen cuando el potencial de membrana es negativo. Pero el aumento de potencial que genera el Na abre estos canales y aumenta la permeabilidad del K

Question 34

Tras el peak, por que desciende el potencial (Vm) generado tras un estimulo nervioso que supera el umbral de acción? (2da etapa)

Answer 34

• Los canales de Na a su vez aumentaron la permeabilidad del K
• Según G-H-K, tras aumentar la permeabilidad del K, ahora el Vm se acercará al potencial de equilibrio de este ion
• El potencial por tanto se vuelve a hacer negativo y desciende la curva

Question 35

En la 3era etapa de la curva de potencial (Vm), por qué este no vuelve al equilibrio y, por el contrario, se hace aún más negativo?

Answer 35

• Porque el Vm se intenta acercar al valor del potencial de equilibrio del K
• Pero, al estar dentro de valores de potencial negativos, los canales de K tienen mayor probabilidad de cerrar
• Generando que la curva vuelva lentamente al equilibrio

Question 36

V o F:
En el potencial de acción, la permeabilidad del ion Na aumenta primero que el K, es por eso que (siguiendo la ecuación de G-H-K) el potencial tiende a acercarse al de equilibrio de Na.

Answer 36

Falso, ambos iones activan su permeabilidad en tiempos iguales, solo que la del sodio lo hace en mucho mayor medida y mas rápido que el K.

Question 37

Que función cumplen las bombas de Na - K en el potencial de acción?

Answer 37

• Ninguna
• Solo mantiene las diferencias de concentración, porque su flujo es muy lento en comparación con los canales y su cinética no impacta al potencial de acción

Question 38

Qué efecto puede tener el cambio de [ ] de Na, al hablar de potencial de acción?

Answer 38

Si reducimos la concentración:

• El potencial de equilibrio del sodio es cada vez menor, por lo tanto el peak de la curva será más bajo
• El potencial será menor e incluso puede no producirse

Question 39

Qué efecto puede tener el cambio de intensidad de corriente, al hablar de potencial de acción?

Answer 39

• Si la intensidad es muy baja el potencial puede no producirse
• Con menor intensidad el potencial será menor y tendrá una mayor latencia (ambas se producen porque la intensidad de corriente menor hace menor y mas lenta la apertura de canales de Na que inician la curva del potencial)

Question 40

Por definición, cuando se alcanza el umbral del potencial de acción?

Answer 40

Cuando la corriente de entrada (Na) iguala o supera la corriente de salida (K)

• Es un termino relativo, pq no existe un umbral fijo, sino que varía dependiendo de las condiciones en las que se encuentren las neuronas

Question 41

Que son potenciales de acción sub/supra/umbral?

Answer 41

• Umbral: alcanza a gatillar un potencial de acción
• Supra: más allá del umbral
• Sub: estimulación que no alcanza a gatillar el umbral de acción

Question 42

Qué pasa si yo vuelvo a inyectar un pulso de corriente mientras un potencial de acción está en curso de recuperación?

Answer 42

• El umbral que voy a necesitar para gatillar un potencial de acción es mayor, además de que no tendrá la misma intensidad
• Esto por los canales de Na que no se pueden volver a abrirse -todos- instantáneamente
• periodo refractario relativo

Question 43

Qué es el periodo refractario relativo?

Answer 43

Un periodo en que no se puede gatillar un potencial de acción igual a uno inicial

*Fase de recuperación

Question 44

Qué pasa si yo vuelvo a inyectar un pulso de corriente mientras un potencial de acción en la fase de repolarización? (cuando la conductancia al potasio es alta)

Answer 44

Es imposible generar un potencial de acción ya que los canales de sodio se encuentran inactivos

Question 45

Qué es el periodo refractario absoluto?

Answer 45

El periodo en el que es muy temprano intentar inicial un segundo potencial de acción, puesto que los canales de sodio se encuentras inactivos

*Fase de repolarización

Question 46

Cómo se propaga el potencial de acción a través del axón?

Answer 46

1) En el cono axónico (lleno de canales Na Vdep) entra mucho sodio
2) Se forma un dipolo (diferencia de potencial que genera una corriente) entre el cono axónico muy positivo y el resto del lumen del axón, muy negativo.
3) Las cargas negativas se desplazan hacia el sector positivo
4) Por esto, se despolariza la membrana (queda positivo, pq todas las cargas - se fueron hacia el cono)
5) Entra más sodio en las zonas despolarizadas
6) se vuelve a formar un nuevo dipolo más adelante en el axón
* se repite*

Question 47

Cómo se propaga el potencial de acción a través del axón mielinados?

Answer 47

• Los canales de Na Vdep se localizan con alta densidad en los nodos de Ranvier
• Por lo que no hay propagación a través de cada segmento del axón, sino que solo a través de los nodos
• Se denomina conducción saltatoria

Question 48

V o F:

La conducción saltatoria ve en los axones neuronales, independientemente de que estén mielinados o no.

Answer 48

Falso, se produce SOLO entre los nodos de Ranvier de axones mielinados.

Question 49

V o F:

Si r1>r2, una célula de radio r2 tiene una menor resistencia y una mayor capacitancia, respecto a una cell de radio r1

Answer 49

V

Question 50

V o F:

Si r1>r2, una célula de radio r2 tiene una mayor resistencia y una menor capacitancia, respecto a una cell de radio r1

Answer 50

F, una célula de radio r2 tiene una menor resistencia y una mayor capacitancia que otra de r1 si r1>r2