Download pptx

El origen de los biopotenciales
Los biopotenciales se originan a nivel celular
y se propagan por un volumen conductor
(volume - conductor field) hasta la
superficie corporal para ser registrados.
Dendrita
Axón terminal
Soma
N. Ranvier
Volumen
conductor
Axón
Núcleo
C. Schwann
Mielina
Células excitables
Los biopotenciales son producidos como
resultado de una actividad electroquímica
de las células excitables.
Células excitables
Presentan un potencial de reposo y un
potencial de acción.
Técnica de Voltage-clamp
Membrana celular
Permeabilidad a los distintos iones
Ligeramente permeable al Na+
Permeable al K+ y al ClPK+ ≈ (50-100) PNa+
Impermeable a proteínas y
a aniones orgánicos
Membrana celular
Concentraciones de iones
http://www.unizar.es/departamentos/bioquimica_biologia/docencia/ELFISICABIOL/PM/ComIon.gif
Membrana celular
Condensador con fugas
+
E
-
Membrana celular
Potencial de equilibrio: Ecuación de Nernst
Considerando PK >>PNa
+
+
[ K ]e
RT [ K ]e
EK 
ln
 0.0615 log 10
nF [ K ]i
[ K ]i
Con [K]: concentraciones de K+ (mol/l)
n: Valencia del K+
R: constante universal de los gases (8.31 J/mol °K)
T: Temperatura absoluta en °K
F: Constante de Faraday (96500 C/mol)
Membrana celular
Potencial de equilibrio: Ecuación de
Goldman, Hodgkin, Katz (1949)
RT  PK [ K ]e  PNa [ Na]e  PCl [Cl ]i 

E
ln 
F  PK [ K ]i  PNa [ Na]i  PCl [Cl ]e 
Con E: Potencial de equilibrio transmembrana (potencial de reposo)
cuando la corriente neta a través de la membrana es cero.
PM: Permeabilidad de la membrana para el ión M
Potencial de equilibrio
Encontrar el potencial de equilibrio para una fibra muscular a 20°C con:
[Na]i= 12 mmoles/l
[Na]e= 145 mmoles/l
[K]i= 155 mmoles/l
[K]e= 4 mmoles/l
[Cl]i= 4 mmoles/l
[Cl]e= 120 mmoles/l
PNa=2x10-8 cm/s, PK=2x10-6 cm/s, PCl=4x10-6 cm/s
E
8.31 J
293 K
mol K
96500 C
mol
 2 *10 6 (4)  2 *10 8 (145)  4 *10 6 (4) 
1

log 10 
6
8
6
Log10e
 2 *10 (155)  2 *10 (12)  4 *10 (120) 
 26.9 *10 6 
  85.3 mV
E  0.0581* log 10 
6 
 790.24 *10 
Con E: Potencial de equilibrio transmembrana (potencial de reposo)
cuando la corriente neta a través de la membrana es cero.
PM: Permeabilidad de la membrana para el ión M
Membrana celular
Factores que intervienen en el intercambio
iónico:




El gradiente de difusión
El campo eléctrico generado por la
separación de cargas
La estructura de la membrana
El transporte activo (Bomba Na-K)
Potencial de acción





Se genera por un estímulo que genera una
despolarización (≈120 mV)
Se alteran las permeabilidades
(conductividad) de los distintos iones
Es un fenómeno de todo o nada
Se deben superar ciertos umbrales
Hay periodos refractarios
Potencial de acción

Etapas
Potencial de acción

Relación con las permeabilidades
Voltaje dependiente
Tiempo dependiente
Resp. lenta
Potencial de acción

Modelo circuital
Potencial de acción

Modelo circuital con:
Cm (mF/cm): Capacitancia de la membrana.
gNa, gK, y gCl en mS/cm (milisiemens/cm): conductancias
para Na, K y Cl.
ri y ro (/cm): Resitencias del citoplasma y exterior.
im : corriente en la membrana en (A/cm).
i y o voltajes en el interior y exterior en el punto z,
Propagación del potencial de
acción

Impulso nervioso
Medio externo
Flujo de corriente local
+ + + + + + ++       ++ + + + + + +
        ++ + + + ++        
Región activa
Axón
        ++ + + + ++        
+ + + + + + ++       ++ + + + + + +
Membrana
Membrana en
repolarizada
reposo
Membrana
Dirección de despolarizada
propagación
Impulso nervioso

Fibras mielínicas
Espacio
Periaxonal
Funda de
Mielina
Nodo
activo
Axón

+
Célula
Nodo de Ranvier
Volumen conductor




Medio conductor alrededor de una célula excitable.
Sirve para comprender cómo se generan los
bipotenciales.
El conjunto se puede modelar como una fuente
bioeléctrica con una resistencia.
El potencial que se propaga es trifásico, tiene mayor
distribución espacial y más pequeño en magnitud.
Volumen conductor
Volumen conductor

Modelo circuital
R1
+
I1
R2
Vo
-
R1 
L
A
Sistema nervioso periférico

Organización funcional: Arco reflejo
Junturas de transmisión





Entre neuronas se llaman sinapsis.
Entre neuronas y músculos se llaman junturas
neuromusculares.
Para la comunicación se emplean los
neurotransmisores.
Hay un pequeño retraso en el fluido intersticial de
0.5 a 1 ms.
Otro retraso que se llama tiempo de excitacióncontracción. Si la estimulación es muy rápida se
produce tetanización.