SIMULADOR POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Actividad para revisar y trabajar sobre el simulador de potencial de membrana en reposo Objetivo: Identificará los cambios en el potencial de membrana en reposo a l modificar las concentraciones de iones a nivel extracelular, así como las implicaciones fisiológicas que se generan. 1) Cambie el valor de la concentración extracelular de sodio. Mantenga el resto de las concentraciones extracelulares, las de potasio, calcio y cloro, constantes. Mantenga todas las concentraciones intracelulares constantes durante el resto de la simulación. Anote los valores del potencial de membrana en la siguiente tabla. Efecto de la variación de la concentración extracelular de sodio sobre el valor del PMR Concentración (mM) 145
100
75
40
0
PMR (mV)
1a) Cual es el rango normal de sodio serico? 1b) Como se llama al aumento del valor del sodio sérico por encima de este rango? 1c) Como se llama a la disminución del valor del sodio sérico por debajo de este rango? 1d) Cual es el rango de variación del valor del PMR con la variación de la concentración extracelular de sodio entre 0 y 150 mM? 1e) En cuales situaciones patológicas se producen estas variaciones extremas del sodio sérico? 1f) Cuales son las consecuencias de estas variaciones sobre el PMR? 2) Cambie el valor de la concentración extracelular de potasio. Mantenga el resto de las concentraciones extracelulares, las de sodio, calcio y cloro, constantes. Anote los valores del potencial de membrana en la siguiente tabla. Efecto de la variación de la concentración extracelular de potasio sobre el valor del PMR Concentración (mM) 50 PMR (mV)
25
4.7
2
0
2a) Cual es el rango normal de potasio sérico? 2b) Como se llama al aumento del valor del potasio sérico por encima de este rango? 2c) Como se llama a la disminución del valor del potasio sérico por debajo de este rango? 2d) Cual es el rango de variación del valor del PMR con la variacion de la concentración extracelular de potasio entre 0 y 50 mM? 2e) En cuales situaciones patológicas se producen estas variaciones extremas del potasio sérico? 2f) Cuales son las consecuencias de estas variaciones sobre el PMR? 3) Cambie el valor de la concentración extracelular de cloro. Mantenga el resto de las concentraciones extracelulares, las de sodio, potasio y calcio, constantes. Mantenga todas las concentraciones intracelulares constantes durante el resto de la simulación. Anote los valores del potencial de membrana en la siguiente tabla. Efecto de la variación de la concentración extracelular de cloro sobre el valor del PMR Concentración (mM) 150
130
100
50
0
PMR (mV)
4a) Cual es el rango normal de cloro serico? 4b) Como se llama al aumento del valor del cloro serico por encima de este rango? 4c) Como se llama a la disminucion del valor del cloro serico por debajo de este rango? 4d) Cual es el rango de variacion del valor del PMR con la variacion de la concentracion extracelular de cloro entre 0 y 150 mM? 4e) En cuales situaciones patologicas se producen estas variaciones extremas del cloro serico? 4f) Cuales son las consecuencias de estas variaciones sobre el PMR? 4) Ordene de forma descendente el rango de variacion del PMR ion Rango de concentracion Rango de PMR
5a) A cual de los cuatros iones es mas permeable la membrana en PMR?
5b) A cual de los cuatros iones es menos permeable la membrana en PMR? 5c) De los cuatro iones, cual de ellos produjo una variacion menor en el rango de PMR? Esto a que se debe? 5d) De los cuatro iones, cual de ellos produjo una variacion mayor en el rango de PMR? Esto a que se debe? 5e) Cual de los cuatro iones tiene mayor influencia en el PMR? Esto a que se debe? 5f) Cual de los cuatro iones tiene menor influencia en el PMR? Esto a que se debe?
ACTIVIDAD: POTENCIAL DE ACCION
Guía de lectura Carrera: Medicina. Materia: Fisiología I. Tema: Generación y propagación del potencial neuronas. Bibliografía básica: 1-Dvorkin M.A, Cardinalli, D.P, Iermoli R.H. (2010). Best y Taylor. Bases Fisiológicas de la Práctica Médica. Médica Panamericana. pp: 229-240. 2- Barret K. E, Barman S. M, Boitano S, Brooks H. L. Ganong Fisiología médica. (2010) 4ª edición Graw Hill. pp: 489-492. Competencia: Propósitos de la lectura: Definir qué es un potencial de acción. Identificar las fases del potencial de acción. Relacionar las fases del potencial de acción con las corrientes iónicas y los cambios en el potencial de membrana. Inferir que cambios ocurren en el potencial de acción cuando se aplican fármacos que modifican las corrientes iónicas que los generan. Distinguir los dos tipos de mecanismos de propagación del potencial de acción y relacionarlos con la presencia de mielina y el diámetro de los axones y la velocidad de conducción nerviosa. Inferir que cambios ocurren en la velocidad de conducción nerviosa cuando hay cambios en la vaina de mielina. Conocimientos previos que están relacionados y facilitan la comprensión del tema: Potencial de membrana en reposo: concepto, generación Canales iónicos: canales dependientes de voltaje, canales de Na +, canales de K+ y canales de Ca2+ Gradiente electroquímico: concepto, gradiente de Na+ y de K+ Preguntas guía: (Generación del potencial de acción) I. Preguntas sobre el texto: 1-Preguntas de definición: a) ¿Qué es el potencial de acción? Es un hecho eléctrico de todo o nada en un axón o fibra muscular en el cual la polaridad del potencial de membrana se invierte y restablece b) ¿Qué es el valor umbral? Cuando la despolarización alcanza cerca de -55mV y la neurona lanza un potencial de acción c) ¿Qué es el periodo refractario absoluto? Período de tiempo inmediatamente después de un potencial de acción en donde no hay respuesta independientemente de la intensidad del estímulo que se le aplique. d) ¿Qué es el periodo refractario relativo? Período de tiempo después del período absoluto en donde si que hay respuesta pero sólo si se le aplica una intensidad de estímulo por encima del umbral de excitación de la célula.
e) ¿Cuáles células producen potenciales de acción? Las neuronas, las células musculares. 2- Preguntas de identificación: a) ¿Cómo se genera el potencial de acción? El potencial de acción es una explosión de actividad eléctrica creado por una corriente despolarizadora. Esto significa que un estímulo hace que el potencial de reposo llegue a 0mV. Cuando la despolarización alcanza cerca de -55mV la neurona lanza un potencial de acción. b) ¿Cuáles son las fases de un potencial de acción neuronal? 1) Potencial de reposo a -70mV 2) Estimulo 3) Potencial Umbral a -55mV 4) Despolarización, apertura del canal permitiendo la entrada de Na 5) Se cierran los canales de Na 6) Repolarización, se abren los canales de K y se cierran 7) Hiperpolarización, mayor entrada de K 8) Bomba Sodio Potasio c) ¿Cuáles son las corrientes iónicas que generan un potencial de acción neuronal? -Los axones de las neuronas transmiten pulsos eléctricos -Permeabilidad al sodio y al potasio -Despolarización al sodio y al potasio -Repolarización al sodio y al potasio 3- Preguntas de relación: a) ¿En cuál orden se activan estas corrientes? En el primer caso, habrá un flujo neto de cargas positivas al interior de las células; en el segundo habrá una salida de cargas positivas al medio extracelular. Si la diferencia entre el potencial de membrana y el potencial de equilibrio para un ion da un valor positivo la corriente iónica será repolarizante (es el caso del potasio); si la diferencia entre ambos valores es negativa la corriente será despolarizante b) ¿A cuál corriente iónica se debe fundamentalmente cada fase del potencial del acción? Repolarización c) ¿En cuál dirección se mueven estos iones en cada fase? Bidireccional d) ¿Qué cambios en el potencial de membrana generan estas corrientes? El potencial de acción en su fase de despolarización existe un aumento de la permeabilidad del Na (hay más Na fuera por eso entra), es básicamente en la neurona, fibra muscular. En el caso de la producción de insulina aumentará la permeabilidad del calcio. La repolarización es debida a un aumento del pk, siempre debido a la conductancia al K (salida del K). 4- Preguntas de inferencia: a) ¿Qué sucedería con la morfología del potencial de acción si se aplican fármacos que bloqueen cada una de las corrientes que lo generan? La célula iba a estar inactiva. Preguntas de identificación (Propagación del potencial de acción) 5-Preguntas de identificación:
a) ¿Cuáles son los dos mecanismos que permiten la propagación del potencial de acción? Los potenciales de acción se propagan como una interacción pasiva entre la despolarización que se desplaza por la membrana y los canales de sodio regulados por voltaje. b) ¿Qué es la vaina de mielina? Es una capa aislante que se forma alrededor de los nervios y está compuesta de proteína y sustancias grasas. El propósito de la vaina de mielina es permitir la transmisión rápida y eficiente de impulsos a lo largo de las neuronas. Si la mielina se daña, los impulsos se interrumpen, lo cual puede causar enfermedades. c) ¿Cuáles son los tipos de axones teniendo en cuenta la presencia de vaina de mielina? Mielinicos, en los cuales la membrana axonica se encuentra en contacto eléctrico directo en toda su longitud con el líquido extracelular a través del mesaxón. Mielinicos, la membrana axónica está aislado del líquido extracelular por capas de mielina. 6-Preguntas de relación: a) ¿Cómo se forma la vaina de mielina? La Mielina es producida por células especializadas: oligodendrocitos en el sistema nervioso central, y células de Schwann en el sistema nervioso periférico. Las Vainas de la Mielina se envuelven alrededor de los axones, que son unas prolongaciones filiformes de la célula nerviosa que componen las fibras nerviosas. b) ¿Qué relación existe entre la vaina de mielina y el tipo de mecanismo por el cual se propaga el potencial de acción? La transmisión del impulso nervioso saltatorio de las células con melina es más económica energéticamente para el organismo. c) ¿Qué relación existe entre la velocidad de conducción nerviosa y la presencia de la vaina de mielina y el diámetro del axón? La conducción del impulso nervioso es diferente para cada una de ellas. La conducción nerviosa en las fibras mielínicas es una transmisión rápida. La transmisión sin mielina es lenta por término medio de 0,5 Vm de diámetro y la velocidad de conducción de alrededor de 0,5 m/sg, la transmisión se va produciendo en toda la zona de axón. II. Preguntas de retroalimentación: 7- ¿Qué importancia crees que tenga la generación de potenciales de acción y su propagación en la función del organismo? Es de gran importancia para poder realizar todas la actividades planeadas y no planeadas 8- ¿Qué utilidad crees que tengan estos conocimientos en tu carrera profesional? Pues sabre como funciona nuestro cuerpo o mas bien que es lo que necesita para funcionar Ejemplifica situaciones donde creas que puedas darle un uso práctico. Pues podre saber que dar a un paciente cuando sufra algún problema cardiaco o muscular para que tenga buen funcionamiento Forma de entrega: llevar a clase el cuestionario resuelto Actividades en que se retomará la lectura:
Elaboración de gráficas y tablas comparativas en una clase interactiva. Trabajo con los simuladores Práctica de laboratorio: Velocidad de conducción nerviosa. Resolución de problemas