1.-DEFINA: POTENCIALES Un potencial o también llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular. Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros, lo que hace que sean una característica microscópica esencial para la vida de los animales.
2.- DEFINICION: BIOPOTENCIALES Son las cargas eléctricas producidas por diversos tejidos corporales, especialmente el tejido muscular durante las contracciones. Es un potencial eléctrico que puede medirse entre dos puntos en celular vivientes, tejidos y organismos y que es consecuencia de algunos de sus procesos bioquímicos .
3.- IMPORTANCIA DE LOS BIOPOTENCIALES EN EL ENTE BIOLOGICO. Los biopotenciales son importantes porque a través de las membranas de casi todas las células del organismo existen potenciales eléctricos; algunas células como las nerviosas y musculares son excitables, quieren decir que estas células son capaces de autogenerar impulsos electroquímicos rápidamente cambiantes en sus membranas. La mayor parte de los casos, estos impulsos se pueden utilizar para transmitir señales a lo largo de las membranas nerviosas y musculares. En otros tipos de células como las células glandulares, los macrófagos y células ciliadas, los cambios locales en los potenciales de membrana desempeñan también papeles importantes en el control de muchas de las funciones celulares .
4.- POTENCIALES DE MEMBRANA: DEFINICION Los potenciales de membrana son cambios rápidos de polaridad a ambos lados de la membrana que separa dos disoluciones de diferente concentración, como la membrana celular que separa el interior y el exterior de una célula. Duran menos de 1 milisegundo. Cuando se habla de potenciales de membrana, se debería de hablar del “potencial de difusión” o “potencial de unión liquida”.
5.-EXPLIQUE LA IMPORTANCIA DEL PMR EN UN TEJIDO EXCITABLE La importancia que tiene el PMR para tejidos excitables es el hecho que puede llegar a convertirse en PMA que sería útil para transmitir impulsos generados por dicho tejido excitable.
6.- EXPLIQUE EL ORIGEN DEL PMR. El PMR tiene su origen la membrana celular. Este potencial se forma dado la gradiente de concentración del ion potasio (K) y del ion sodio(Na) que al estar distribuido de manera desigual, esto va a generar una carga intracelular negativa y una carga extracelular extracelular positiva. positiva.
7.- EXPLIQUE EL PORQUE DE LA NEGATIVIDAD DE LA PMR. La negatividad de la PMR se forma cuando un catión positivo difunde a través de la célula en contra de su gradiente de concentración dejando el lugar anterior con menos cargas positivas y con las mismas cargas negativas de antes por lo que la carga predominante va a ser la carga negativa.
8.-IMPORTANCIA DE LA BOMBA DE SODIO/POTASIO. Es importante porque proporciona una contribución adicional de negatividad al potencial de reposo, aproximadamente unos -4mV.
9.- EXPLIQUE EL REGISTRO DEL PMR
10.-
EXPLIQUE EL POTENCIAL DE DIFUSION – ESQUEMAS.
11.- CON EJEMPLOS EXPLIQUE COMO SE DETERMINA EL PM EN UN TEJIDO EXCITABLE. POTENCIAL DE MEMBRANA DE REPOSO: Es el potencial de membrana de las células que no están transmitiendo señales (reposo). Nervio y musculo (excitables): - 70 a – 90 mV, células epiteliales: -30 a -70 mV, eritrocitos: -10 mV. Esta determinado por: 1. Difusión neta de iones de Na+ y K+ a favor de sus gradientes electroquímicos a través de canales de “escape”. Estos canales son más permeables al K+ que al Na+. (- 66 a – 86 mV) 2. La Bomba Na+/K+: Es electrógena, porque también participa en la determinación del potencial de reposo al bombear más cargas positivas para afuera que para dentro de la célula. (- 4 mV)(- 70 a -90 mV).
12.- COMO INTERPRETA LA ECUACION DE NERST Y SU IMPORTANCIA EN LA DETERMINACION DEL PM EN UN TEJIDO EXCITABLE. El nivel de potencial a través de la membrana que se opone exactamente a la difusión neta de unión específico a través de la membrana se denomina Potencial de Nernst para ese ión. La magnitud de este potencial de este potencial está determinado por la proporción entre las concentraciones del ión a ambos lados de la membrana; cuanto mayor sea esta proporción, mayor será la tendencia de los iones a difundir en un dirección y, por tanto, mayor será el potencial de Nernst necesario para evitar esa difusión.
La ecuación de Nernst, se emplea para calcular el potencial de Nernst para un iónmonovalente a la temperatura corporal normal de 37ºC. FEM (milivoltios) = +- 61 log. Conc. Interior Conc. exterior Al utilizar ésta fórmula, se suele suponer que el potencial en el exterior de la membrana permanece siempre exactamente en cero, y el potencial de Nernst que se calcula es el potencial en el interior en la membrana. Asimismo, el signo del potencial es positivo (+) si el ión considerado es negativo, y negativo (-) si se trata de un ión positivo. Por tanto, cuando la concentración de un ión positivo (iones potasio) en el interior es 10 veces mayor que en el exterior, el logaritmo de 10 es 1, de modo que el potencial de Nernst calculado es de -61 milivoltios en el interior de la membrana. En condiciones de reposo predomina la permeabilidad al potasio (su concentración es alta en el interior de la célula) y el PMR está más próximo a su potencial de equilibrio (potencial de Nernst). En otras circunstancias, cuando hay aumento de la permeabilidad a un solo ión, el PMR estará algo más próximo al potencial de Nernst del ión correspondiente. Por ejemplo, cuando el canal trans loca selectivamente el Cl - se produce una hiperpolarización (Eci= -90 mV).
13.- INTERPRETACION DE LA ECUACION DE GOLDMAN Y SU IMPLICANCIA EN EL PM DE UN TEJIDO EXCITABLE. Cuando una membrana es permeable a varios iones diferentes, el potencial de difusión que aparece depende de tres factores: 1.- La polaridad de la carga eléctrica de cada ión 2.- La permeabilidad de la membrana (P) para cada ión 3.- Las concentraciones (C) de los respectivos iones en el interior (i) y en el exterior (e) de la membrana Por tanto, la Ecuación de Goldman o Ecuación de Goldman-Hodgkin-katz, proporciona el potencial de membrana calculado en el interior de ésta cuando están implicados dos iones positivos monovalentes (sodio y potasio) y un ión negativo monovalente (cloruro). FEM (milivoltios)=+-61 log. Cnai Pna + Cki Pk + Cc1o Pc1 Cnao Pna + Cko Pk + Cc1i Pc1 La importancia y el significado de ésta ecuación se resume en cuatro ítems: 1º.- Se sabe que el sodio, el potasio y el sodio, son los iones de mayor importancia en la aparición de los potenciales de membrana en las fibras nerviosas y musculares, así como en las células neuronales del sistema nervios central. El gradiente de concentración de cada uno de estos iones a través de la membrana ayuda a determinar el voltaje del potencial de membrana.
2º.- El grado de importancia de cada uno de los iones para la determinación del voltaje es proporcional a la permeabilidad de la membrana para ese ión en particular. Por lo tanto, si la membrana es impermeable tanto para los iones potasio como para los iones cloruro, el potencial de membrana que da totalmente dominado por el gradiente de concentración de los iones sodio, y el potencial resultante será igual al potencial de Nernst para el sodio. El mismo principio es válido para cualquiera de los otros dos iones si la membrana se hace selectivamente permeable para uno solo de ellos. 3º.- Un gradiente de concentración de iones positivos desde el interior de la membrana hasta el exterior produce electronegatividad electronegativid ad en el interior. La razón de ello es que los iones positivos en exceso difunden hacia el exterior cuando su concentración concentración es mayor en el interior que en el exterior. Esto lleva cargas positivas al exterior, pero deja los aniones negativos no difundibles en el interior, de forma que se crea electronegatividad en el interior. Se produce el efecto opuesto cuando existe un gradiente de iones negativos. Es decir, un gradiente de iones cloruro desde el exterior hasta el interior produce negatividad en el interior de la célula porque los iones cloruro cargados negativamente difunden hacia el exterior, dejando en el exterior los iones positivos no difundibles. 4º.- La permeabilidad de los canales de sodio y potasio experimentan rápidos cambios durante la conducción de un impulso nervioso, mientras que la permeabilidad de los canales de cloruro no sufren grandes cambios durante este proceso. Por tanto, los cambios en las permeabilidades para el sodio y el potasio son los principales responsables de la transmisión dela señal en los nervios. 14.- EXPLIQUE LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VARIABILIDAD DE LOS POTENCIALES EN EL PM DE UN TEJIDO EXCITABLE.
15.- EXPLIQUE EL PMR UTILIZANDO UNA CELULA. [Esquema que muestra el registro del potencial de reposo o de membrana de una célula]
EN UN EJE DE COORDENADAS COMO EXPLICARIA EL PMR DE UNA CELULA EXCITABLE. 16.-
CON ESQUEMAS EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE UN POTENCIAL DE DIFUSION Y UN POTENCIAL DE EQUILIBRIO.
17.-
o
El Potencial de Difusión: Es la diferencia de potencial que genera en la membrana al difundir a favor de un gradiente de concentración hasta que se alcanza el equilibrio electroquímico. Se produce en las siguientes cond condic icio ione nes: s: a) Grad iente químico (difere ncia d e co ncentrac iones) del ion entre ambos lados de la membrana. b) Permeabilidad selectiva de la membrana para dicho ion. Ejemplo: potencial de difusión de K+.
1) L a co n ce nt ra ci ón de K+ intracelular intracelular es 35vec 35vecees mayor yor que la extracelular. 2) La membra membrana na es permeable permeable al al K+, K+, pe ro no al Cl − ni a las proteínas intracelulares. 3) L a f u g a d e K + d eja atrás atrás un exces exceso o de cargas cargas negativ negativas as en la la cara cara int ern a de la mem membr bran ana. a. 4) La difusión de K +se detiene cuando se alcanza un potencial de – 94 94 mV. mV . La carg ca rg a positiv positiva a externa externa frena frena la salid salida a de más más K+. o
El Potencial de Equilibrio: Equilibrio: Es la diferencia de potencial eléctrico en la que no existe movimiento neto del ion en estudio; esto es así debido. A que la diferencia de potencial eléctrico contrarresta la fuerza causada por el gradiente de concentración. Cálculo numérico del potencial de equilibrio de un ion: ecuación de Nernst.
18.- EXPLIQUE LAS PROPIEDADES DE UN TEJIDO EXCITABLE . El nervio tiene dos propiedades esenciales: la excitabilidad y la conductividad.
Excitabilidad: La excitabilidad es la propiedad que tiene la célula nerviosa de adquirir un movimiento vibratorio molecular bajo la acción de un excitante. La célula puede ser excitada por un centro nervioso, por un excitante natural como la luz o por un excitante artificial como una descarga eléctrica. El estímulo propagado se denomina impulso nervioso, y su paso de un punto a otro dela fibra nerviosa es la conducción nerviosa.
o
Los excitantes artificiales pueden ser de varias clases: El excitante es mecánico o físicos, como la compresión, calor, corriente eléctrica, etc.; por ejemplo cuando se provoca la contracción delas patas de una rana pinchando el nervio crural. Será químico si se aplica un ácido o un álcali, etc.); por ejemplo si se aplica un cristal de cloruro de sodio sobre el mismo nervio para conseguir el mismo efecto. Será térmico si se pone bruscamente el mismo nervio en contacto con un cuerpo caliente consiguiendo la misma contracción. El excitante más empleado en la fisiología es la electricidad porque es muy fácil regular su intensidad y intensidad y la duración duración de su aplicación. aplicación.
Conductividad: La conductibilidad es la propiedad que tiene el nervio de asegurar la propagación del movimiento vibratorio a lo largo del nervio en la forma ondulatoria a la manera que se propaga una onda en la superficie del agua. Esta propiedad permite a una dendrita transmitir a un centro nervioso la excitación que proviene de un pinchazo periférico, por ejemplo, y a un cilindro eje
o
de llevar a otra neurona o a un músculo la excitación que proviene de un centro nervioso. Para que se ejerza la conductibilidad es necesario que el nervio no haya sufrido ninguna degeneración y que en su trayecto tenga perfecta continuidad. En el nervio normal la intensidad del impulso se mantiene constante durante todo el trayecto, obedeciendo a la ley del «todo o nada». Un nervio puede perder la excitabilidad ex citabilidad sin perder la conductibilidad; conductibilidad; así la parte de un nervio sometida a la acción del gas carbónico, deja de ser excitable; pero sí se aplica la corriente eléctrica a la otra parte del nervio, la parte no excitable podrá conducir la excitación. Un nervio no se cansa al conducir el flujo nervioso; pero un centro nervioso puede fatigarse con un trabajo intelectual intenso.
19.- EXPLIQUE LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS IONES SODIO, POTASIO, CLORO Y CALCIO MODIFICAN EL PM DE UN TEJIDO EXCITABLE. o
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o
CANAL DE SODIO: La apertura del canal de sodio lleva el potencial de membrana a un valor muy positivo (+66 mV). El sodio tiende a entrar en la célula por gradiente de concentración y por atracción electrostática, con lo que introduce en la célula cargas positivas y produce despolarización. Durante el potencial de acción, la apertura de los canales de sodio dependientes de voltaje hace que el potencial de la membrana se haga positivo (+30 mV). CANAL DE POTASIO: Cuando se abre el canal de potasio el potencial de la membrana se hace más negativo (hiperpolarización).El potasio está más concentrado en el interior de la célula, por ese motivo cuando se abren canales de potasio este ion tiende a salir por gradiente de concentración. Esto extrae cargas eléctricas positivas del interior de la célula, y deja el potencial de ésta más negativo. CANAL DE CLORO: La apertura del canal de cloro cambia muy poco el potencial de la membrana. Esto es debido a que el potencial de equilibrio del cloro está muy cerca del potencial de reposo. El cloro es un ión negativo, y el potencial negativo de la membrana tiende a impedir la entrada en la célula de este ion.
20.- EXPLIQUE CÓMO LAS VARIACIONES VARIACIONES DEL ITEM MODIFICA MODIFICA EL POTENCIAL DE ACCIÓN. MODIFICACION DEL POTENCIAL DE ACCIÓN AL CAMBIAR LAS CONDICIONESIONICAS: Para explicar más a fondo los factores del potencial de acción, es preciso hablar de los los tip tipos de can ales d e tran sporte a tr avés d e la membrana del n ervio , para además comprender sus modificaciones. Canales de sodio y potasio con aperturas de voltaje: El actor imprescindible para la despolarización y la repolarización de la membrana del nervio durante el potencial de acción es el canal de sodio co n apert ura de voltaje . El c anal pot potas asio io con con apertura de voltaje también desempeña una función importante en el aumento
de la rapidez de repolarización de la membrana. Estos dos canales con apertura de voltaje se añaden a la bomba de Na+ - K +y a los canales de escape Na+- K. 1.- Canal de sodio con con apertura de voltaje voltaje e inactivación inactivación del canal: canal: En la p ar te superior de la figura 6, se muestra e l canal de sodio con apertura de voltaje en tres fases distintas. Este canal posee dos puertas, una próxima al exterior del canal, denominado puerta de activación, y otra próxima al i n f e r i o r , d e n o mi n a d a puer puerta ta de inac inacti tiva vaci ción ón En la izquierd a se mue stra la situación de éstas dos en la membrana en reposo normal, cuando el potencial potencial de membrana es de -90 milivoltios. En esta fase, la puerta de activación está cerrada, lo que impide la entrada de los iones sodio al interior de la fibra a través de éstos canales.1.1.- Activación del canal sodio: Cuando el potencial de membrana se hace menos negativo que durante el estado de reposo, elevándose desde -90 mV hacia cero, finalmente alcanza un voltaje, por lo general situ situa ado entr entre-70 e-70 y -50 m V., que provoca un ca mbio brusco de conformación en la puerta de activación, llevándola a la posición abierta. Esto recibe el nombre de estado activo; durante este estado, losiones sodio invaden literalmente el interior a través del canal, y aumentan la permeabilidad de la membrana al sodio hasta 1500 a 5000 veces.1.2.- Inactivación del canal de sodio: En el extremo derecho del g ráfico superior de la figura 6, s e muestra un a te rcer rc er a fase fa se de l canal canal de sodio sodio.. El mism mismo o aumento aumento de de voltaj voltajee que abre abre a la puerta de activación cierra también a la puerta de inactivación. Esta puerta, sin embargo, se cierra algunas diezmilésimas de segundo después de la apertura de la puerta de activación. activación. Es decir, el cambio de conformación conformación que lleva a la puerta de inactivación a cerrarse es un proceso más lento que el cambio de conformación que abre la puerta de activación. Por consiguiente, después de que el canal de sodio ha permanecido abierto durante algunas diezmilésimas de segundo, la puerta de inactivación se cierra y lo s io ne s sodio sodio ya no no pueden pueden pasar al interior de la membrana. En este momento, el potencial de membrana c omienza arecuperarse hacia el estado de reposo, que es el proceso de repolarización. Otra característica importante del proceso de inactivación del canal sodio es que la puerta de inactivación no se volverá a abrir hasta que el potencial de membrana alcance o se aproxime a su nivel original de reposo. Por lo tanto, no suele ser posible que los canales de sodio se abran otra vez sin que se haya repolarizado de nuevo la fibra nerviosa. 2.- Canales de potasio con apertura de voltaje y su activación: Durante el estado de reposo, la puerta puerta del canal de de potasio está cerrada, y los iones iones potasio no pueden atravesar este canal hacia el exterior. Cuando el pote ncial de me mb mbra rana na se el ev a desde desde -90 mV mV hacia hacia cero, cero, este este cambio cambio de de voltaje voltaje provo provoca ca un lento cambio de conformación dela puerta que permite una mayor difusión de potasio hacia el exterior a través del canal. Sin embargo, debido a la lentitud de apertura de estos canales de potasio, se abren principalmente en el momento en que los canales de sodio están comenzando a cerrarse debido a la inactivación. Por lo tanto, la disminución de la entrada de sodio a la célula y el aumento simultáneo de la salida de potasio desde la misma, se combinan para acelerar el proceso de repolarización, dandolugar a una recuperación completa del potencial de reposo de la membrana en unas diez milésimas de segundo adicionales. MODIFICACIONES DEL POTENCIAL ACCIÓN (permeabilidad de la membrana) Además de los papeles de los iones sodio y potasio en la generación del potencial de acción, también existen otros dos tipos de iones importantes para generar
estos potenciales de acción.1.- Iones impermeables cargados negativamente (aniones) dentro del axón: Dentro del axón existen numerosos iones cargados negativamente que no pueden atravesar los canales de la membrana. Entre ellos se encuentran los aniones de las moléculas proteicas y de muchos compuestos orgánic orgánicos os de de fosfato fosfato,, compue compuestos stos de sulfa sulfato to y otros. otros. Dado Dad o que qu e esto es to s io nes ne s no pueden abandonar el interior del axón, cualquier déficit de io ne s positivos dentro dentro de la membrana da lugar a un exceso de estos aniones aniones negativos impermeables. Por consiguiente, ellos son los responsables de la carga negativa en el interior de la fibra cuando existe un déficit de iones potasio cargados positivamente y de otros iones positivos.2.- Ión calcio: Las membranas celulares de casi todas las células del organismo poseen una bomba de calcio similar a la bomba de sodio, y el calcio sirve, junto con el sodio (o en su lugar) en algunas células para producir potencial de acción. Al igual que la bomba de sodio, la bomba de calcio bombea iones de calcio desde el interior hasta el exterior de la membrana celular (o al interior del retículo endoplasmático), creando un gradiente de ión calcio de unas 10000 veces. Esto deja una concentración interna de ión calcio10-7 molar aproximadamente, en el contraste con una concentración externa de alrededor de 10-3molar. Existen además, canales de calcio con apertura de voltaje. Estos canales son ligeramente permeables a los iones sodio además del calcio; cuando se abren, fluyen iones calcio y sodio al interior de la fibra. Por tanto, estos canales se denominan también canales de Na+- Ca+. Los canales de calcio son lentos en activarse, precisando 10 a 20 veces más tiempo para su activación que los canales de sodio. Por lo cual se denominan canales lentos, en contraste con los canales de sodio denominados canales rápidos. Los canales de calcio son numerosos tanto en el músculo cardiaco como en el músculo liso. De hecho, en algunos tipos de músculo liso, los canales rápidos de sodio apenas están presentes, de modo que los potenciales de acción están producidos casi exclusivamente por la activación de los canales lentos de calcio. La concentración de iones calcio en el líquido extracelular también tiene un profundo efecto sobre el voltaje al que se activan los canales de sodio. Cuando existe un déficit de iones calcio, los canales de sodio se activan (se abren) con un aumento muy pequeño del potencial de membrana desde su nivel de reposo muy negativo. Por tanto, la fibra nerviosa se hace muy excitable, descargando repetidamente en ocasiones sin provocación en lugar de permanecer en estado de reposo. De hecho, basta con que la concentración de iones calcio descienda un 50% por debajo de su valor normal para que se produzca descargas espontáneas en numerososnervios periféricos, causando a menudo “tetania” muscular, que puede ser letal debido a la concentración tetánica de los músculos respiratorios.
21.- EXPLIQUE CÓMO LOS ESTÍMULOS DEL MEDIO AMBIENTE MODIFICAN EL PM Y EL POTENCIAL DE ACCIÓN DE UN TEJIDO EXCITABLE.
o o
En un nervio: Se puede disminuir la velocidad de conducción sobre la fibra. La vaina de mielina puede que disminuya en gran medida la cantidad de energía que requiere el nervio para la transmisión del impulso.
22.- CONCEPTOS: POTENCIAL DE ACCIÓN. Todas las las células células poseen potencial potencial de de reposo pero pero no todas son son capaces capaces de generar un potencial de acción. Las células excitables que generan potenciales de acción son: • Neuronas. Células nerviosas •Células musculares. Músculo liso (vísceras internas, útero, uréteres e intestino), músculo estriado (músculo esquelético y del corazón) •Célelas sensoriales. Preceptores de la vista y del oído •Células secretoras. Glándulas salivares, parótida •Células relacionadas con el sistema Endocrino. Adenohipófisis. El potencial de acción de la fibra nerviosa dura de alrededor de unos 2 msg, en la fibra muscular esquelética también son excitables, es similar al potencial reacción pero tienen mayor amplitud5 msg.El potencial de acción en la fibra muscular cardiaca tiene características distintas, posee unagran meseta y su amplitud es mucho mayor 200 msg. El potencial de acción se caracteriza porque existe una inversión de la polaridad, el interior celular negativo pasa a positivo en el momento en que el potencial de acción pasa por ahí. El potencial de acción no es decremencial, no disminuye durante su traslado, es mantenido.
23.- EXPLIQUE REGISTRO DE POTENCIAL DE ACCIÓN. Para Potenciales de acción no es posible el mismo proceso de registro que de una membrana en reposo, ya que el cambio de potencial es rápido y breve y el simple roce de las partes del registrador harían imposible un registro fiel. El osciloscopio rayos catódicos consta de un tubo al vacío, una fuente de electrones acelerados y una pantalla de fósforo. El haz de electrones produce un punto luminoso en la pantalla que puede moverse hacia arriba o abajo, hacia la derecha o la izquierda gracias a las placas de de flexión vertical y horizontal. Como los electrones tienen carga negativa, dándole un voltaje positivo a la placa superior. Los potenciales de acción se miden con técnicas de registro de electrofisiología (y más recientemente, con neuro chips de MOSFET). Un osciloscopio que registre el potencial de membrana de un punto concreto de un axón muestra cada etapa del potencial de acción, ascendente, descendente y refractaria, a medida que la onda pasa. Estas fases juntas forman un arco sinusoidal deformado.Su amplitud depende de dónde ha alcanzado el potencial de acción al punto de medida y el tiempo transcurrido .El potencial de acción no se mantiene en un punto de la membrana plasmática ,sino que viaja a lo largo de la membrana (ver propagación). Puede desplazarse a lo largo de un axón a mucha distancia, por ejemplo transportando señales desde el cerebro hasta el extremo de la médula espinal. En animales grandes como las jirafas o las ballenas la distancia puede ser de varios metros.
La velocidad y simplicidad de los potenciales de acción varía según el tipo celular e incluso entre células del mismo tipo. Aun así, los cambios de voltaje tienden a tener la misma amplitud entre ellas. En una misma célula, varios potenciales de acción consecutivos son prácticamente indistinguibles.
24.- EXPLIQUE EL POTENCIAL DE ACCIÓN UTILIZANDO UNA CÉLULA.
El esquema muestra los canales iónicos involucrados en la generación de un potencial de acción en un axón. El proceso inicia cuando los canales de sodio activados por voltaje se abren y los iones sodio sodio ingresan ingresan al interior de la célula y esta se despolariza.
25.-EXPLIQUE EL POTENCIAL DE ACCIÓN UTILIZANDO EL EJE DE COORDENADAS.
26.- EXPLIQUE EL ORIGEN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN. Las señales nerviosas se transmiten mediante potenciales de acción, q ue ue s on on c am am bi bi os os r á p i d o s e n e l p o t e n c i a l d e m e m b r a n a d e l a f i b r a nerviosa. Cada potencial de acción comienza con un cambio brusco del potencial de membrana negativo normal en reposo aun potencial de membrana positivo, y termina con una vuelta, casi ig ualm ua lmen en te rápi rá pi da , al potencial potencial,, Para Para conclui concluirr una señal señal nervios nerviosa, a, el potenci potencial al de acción se desplaza a lo largo dela fibra nerviosa hasta alcanzar el extremo de la misma.
27.- EXPLIQUE LAS FASES DEL POTENCIAL DE ACCIÓN. FASE DE REPOSO: Es el potencial de reposo de la membrana antes de que se produzca el potencial de acción. Durante esta fase, se dice que la membrana está polarizada, debido al potencial de membrana negativo de -90 mili voltios que existe. o
FASE DE DESPOLARIZACIÓN: En este momento, la membrana se vuelve súbitamente permeable a los iones sodio, lo que que permite permite el flujo hacia hacia el interior interior del axón axón de enormes enormes can c an t id ad es de iones sodio cargados positivamente. El estado «polarizado» normal de -90milivoltios se neutraliza inmediatamente por los iones sodio entrantes, y el potencial se el eleva rápidamente en dirección positiva. Esto recibe el nombre de despolarización. En las grandes fibras nerviosas, el potencial de membrana sobrepasa>+ el nivel cero y alcanza un valor ligeramente positivo, pero en algunas fibras más pequeñas, así como en muchas neuronas del sistema nervioso central, el potencial simplemente se aproxima al nivel cero, pero no alcanza el estado positivo. o
FASE DE REPOLARIZACIÓN: Unas diezmilésimas de segundo después de que la membrana se haga muy permeable a los iones sodio, los canales de sodio comienzan acerrarse y los canales de potasio se abren más de lo habitual. Entonces, una rápida difusión de iones potasio hacia el exterior restablece el potencial de reposo negativo normal de la membrana. Esto se denomina repolarización de la membrana. o
28.- EXPLIQUE LOS FENÓMENOS IONICOS QUE OCURREN EN LA FASE DE ASCENSO DE P. ACCIÓN. Canal de sodio activado por voltaje: activación e inactivación del canal: El actor necesario en la producción tanto de la despolarización como de la repolarización de la membrana nerviosa durante el potencial de acción es el canal de sodio activado por el voltaje, un canal de potasio activado por el voltaje también tiene una función importante en el aumento de la rapidez de la repolarización de la membrana.
• Activación del Canal de Sodio: Cuando el potencial de membrana se hace menos
negativo que durante el estado de reposo, aumentando desde -90mV hacia cero, finalmente alcanza un voltaje que produce un cambio conformacional en la activación de la compuerta (se abre). Durante este estado los iones de sodio pueden atravesar el canal, aumentando la permeabilidad de la membrana de sodio. • Inactivación del canal de sodio: La compuerta de inactivación se cierra aprox.
Diez milésimas de segundo después de que se abra la compuerta de activación, al cerrarse los iones de sodio ya no pueden pasar hacia el interior de la membrana. En este punto el potencial de la membrana comienza a recuperarse de nuevo hacia el estado de membrana en reposo, lo que es el proceso de repolarización. La compuerta de inactivación no se abre de nuevo hasta que el potencial de membrana se normaliza o casi a valores de reposo. • Canal de potasio activado por voltaje: Durante el estado de reposo la compuerta
del canal de potasio está cerrada, o que impide que los iones potasio pasen a través de este canal hacia el exterior. Cuando el potencial de membrana aumenta desde -90mV hacia cero, este voltaje produce una apertura de la compuerta y permite el aumento de difusión de potasio hacia fuera a través del canal.
29.- EXPLIQUE EL POTENCIAL POSTSPOTENCIAL POSITIVO. Tipos de potenciales postsinápticos: postsinápticos: o
o
Excitatorios (PEP's). (Despolarizaciones)El hecho de que se produzcan no explica necesariamente un potencial de acción (sólo aumenta la probabilidad).Al hablar de excitación neuronal no significa una excitación conductual (pueden ser neuronas con un papel inhibitorio de la conducta como el sueño). Inhibitorios (PIP's). (Hiperpolarizaciones)Disminuye la probabilidad de que se dé un potencial de acción (pero no implica que no pueda darse).La neurona se va inactivando.
UN EJE DE COORDENADAS COORDENADAS SEÑALE EL POTENCIAL POTENCIAL 30.- UTILIZANDO UN DE MEMBRANA MEMBRANA DE SODIO, POTASIO Y CLORO.
1.- Esquema que representa registro simultáneo de un potencial de acción y de las conductanciasal ión sodio y al ión potasio relacionadas con el potencial. 2.- Potencial cero, es el potencial de referencia medido antes de la penetración en la célula del microelectrodo. 3.- Diferencia de potencial medida después de la penetración del microelectrodo 4.- Potencial de acción. 5.- Conductancia al ión sodio. Representa una corriente positiva que entra por canales específicos para el ión sodio. Corresponde a la fase ascendente del potencial de acción. 6.- Conductancia al ión potasio. Representa a una corriente positiva que sale de la célula. Corresponde a la fase descendente del potencial de acción 7.- Escala que mide el potencial de membrana en mV. 8.- Escala que representa el número de canales iones por unidad de superficie de membrana dela célula. 9.- Artefacto
31.- DEFINA: ESTIMULO UMBRAL DE EXITACION, SOBREEXCITACION Y ZONA DE DISPARO. o
o
ESTIMULO UMBRAL DE EXITACION:La cantidad de estímulo necesario para provocar la actividad de una neurona, se denomina umbral de excitabilidad. ZONA DE DISPARO: Zona particular, generalmente poco extendida, donde la estimulación, aún ligera, puede desencadenar dolores
32.-EXPLIQUE: PERIODO REFRACTORIO: TIPOS. El umbral del potencial de acción puede variarse cambiando el equilibrio entre las corrientes de sodio y potasio. Por ejemplo, si algunos de los canales de sodio estáninactivos, determinado nivel de despolarización abrirán menos canales de so dio, yaumenta así el umbral de despolarización necesario para iniciar el potencial de acción. Este es el principio del funcionamiento del periodo refractario. Tenemos el siguiente siguiente ejemplo: ejemplo: Si a una neurona se le aplica un estímulo durante el tiempo en que está desarrollándose un potencial de acción, no es posible volver a excitarla; entonces al no poder volver a excitarla, ese periodo se llama periodo refractario. El periodo refractario se divide en dos clases: Existe un periodo refractario absoluto, en el que no se puede producir otro potencial de acción, ya que no entraría nada de Na, pues, estaría dentro. Est o es lasegunda propiedad básica de los potenciales de acción. Existe otro período denominado:período refractario relativo, que es el período en el que están colocando de nuevo como al principio los iones de Na y K, yserá necesario producir un estímulo mayor para producir el potencial de acción, ya que todavía no está completamente distribuido el Na.El principal responsable de la distribución de iones Na fuera y de iones K dentro(como al principio) es la bomba de sodio-potasio, que está siempre actuando.
33.- EXPLIQUE LA LEY DEL TODO O NADA. EJEMPLOS. Las fibras nerviosas mielinizadas se propaga de forma diferente. El potencial de acción es un evento que se rige por la ley del todo o nada, o sucede o no sucede. Una fibra muscular responde igual (todo o nada), aunque el punto de mínimo de excitación de las células musculares es muy superior al de las células nerviosas. Obedece a la regla de todo o nada: un estímulo debe ser lo s uf uf ic ic ie ie nt nt em em en en te te g r a n d e c o m o p a r a d e s p o l a r i z a r a l a n e u r o n a p o r enc ima del val or umb ral , si no se alca alcanz nza a el el umb umbra rall no hay hay dis dispa paro ro,, si rebasa el umbral, el PA siempre tiene el mismo tamaño. Si un estímulo es menor al requerido para producir la respuesta n o pasa na da existe el estímulo estímulo pero por ser menor al requerido es como si no hubiera hubiera estímulo. Si un estímulo es mayor, este si va a producir respuesta del organismo, por muy grande que sea el estímulo siempre va a ser el mismo estímulo para recibir la respuesta. Es de ci r En el ax ón de un a ne ur on a se cu mpl e l a l e y d e l t o do o n ad a . S i e l estí estímu mullo es peque equeño ño,, no pa pasa sa nada nada.. Si es muy muy grande, por muy grande grande que sea, será será el mismo potencial potencial de acción. acción. Cua C ua nd o entre el Na+, se abren los canales de Na+ y se produce un feedback ba ck positivo. Se despolari despolariza za la membrana membrana y se para para la entrada entrada de Na+ porque porque el interior ya es positivo. Los canales se cierran y la permeabilidad de la membrana baja. En la posthiperpolarización, se produce otro feed-back positivo para el K+ y se mantienen abiertos los canales para que salga más de la cuenta.
34.- EXPLIQUE EL FACTOR DE SEGURIDAD. IMPORTANCIA. Factor de seguridad: MAYOR A 1Fibra nerviosa origina un impulso nervioso – POT ACC (mayor a 1 para que la fibra muscular genere un impulso umbral y así se de la propagación a todas partes).
35.- EXPLIQUE LA PROPAGACIÓN DE LOS POTENCIALES. TIPOS. Propagación del potencial de acción: Un potencial de acción obtenido en cualquier punto de la membrana excitable suele excitar las porciones adyacentes de la misma dando lugar a la propagación del del pot poten enci cial al de acci acción ón , est esta a seda seda s i una fib ra ner vio sa ha sid o exc itad a en su porción media , la porción media desarrolla bruscamente una permeabilidad mayor al sodio, entonces las áreas d e la membrana sedespolarizan en el punto de excitación y en las áreas adya ad yace cent ntes es en repo reposo so .Es de cir , l as c arg as elé ctri cas posi tiv as son transportadas por los iones sodio a través de la membrana despolarizada y a continuación continuación por varios milímetros milímetros en ambas direcciones direcciones a lo largo d e l núcleo del axón .Estas cargas positivas aumentan el voltaje en un a di st anc ia de 1 a 3milímetr 3milímetros. os. Inter Interior ior de la la fibra fibra mielíni mielínica ca por por encima del voltaje umbral para la iniciación del potencial de acción .Por consiguiente el potencial de acción se extiende en forma explosiva, de este modo el proceso de despolarización viaja a lo largo de toda la fibra. Potencial de acción se propaga Por circuitos locales de corriente: Es decir bidireccionalmente por que el estímulo se coloca en la parte media de la fibra nerviosa. Por propagación saltatoria: En las fibras mielinizadas salta el potencial de acción por que estás rápida la transmisión por que gastan menos energía, además los lugar lu gar es a don de lle ga el potenc potencia iall de de exci excita tació ción n es menor menor..
Por propagación ortodrómica .Es la propagación normal, es d e c i r s i n a p s i s , s o m a , a x ó n y tele telend ndró rón. n.Po Porr prop propag agac ació ión n ant antid idró rómi mica ca .Est .Esta a propagación propagación es en una sola dirección, dirección, es decir decir unidirecciona unidireccionall y se da e n telendrón, soma, axón y no pasa a la siguiente sinapsis, pero el axón si acepta la propagación en ambas direcciones. Por propagación ondulatoria .Se da en fibra más delgadas desmielinizadas de menos calibre. Esto se debe a la presencia de nódulos de Ramvie
36.- EXPLIQUE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS NERVIOSAS. o
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FIBRAS AMIELINICAS: Son las fibras más delgadas del s.n. en el SNP formadas por axones y células del neurolema (schwann) y rodeadas por una lámina basal no tienen mielina y característicamente cada celula del neurolema envuelve a varios axones en las zonas de relación entre células del neurolema vecinas, estas presentan una cierta cantidad de interdigitaciones de forma que una extensión citoplasmática de una célula puede acompañar a un axón por alguna distancia en el territorio de la siguiente célula de la serie en el SNC las fibras amielinicas carecen de una envoltura celular propia: en la sustancia blanca van entremezcladas con las mielinicas en los lugares en que predominan las fibras amielinicas, como en el hipotálamo, estas se presentan en grupos rodeados por tabiques de procesos celulares pertenecientes a astrocitos. FIBRAS MIELINICAS: Formadas por el axón, una vaina de mielina (de naturaleza lipoproteica) que la cubre, la celula envolvente y, por fuera, una membrana basal. los de este tipo de fibras son de mayor calibre (hasta 22 micrones de diámetro). como el axón es de mayor longitud que la celula envolvente está cubierto en su trayecto por varias de estas células en tramos de distinta magnitud (constante para una misma fibra)los sitios en que el axón queda sin su cubierta celular envolvente se llaman estrangulaciones o nodos de ranvier.la distancia entre nodos vecinos se llama internodo y corresponde a la longitud de las células neuroglias y también según el diámetro de las fibras y velocidad de conducción se clasifican: TIPO A: MIELINICAS, en nervios espinales TIPO B: MIELINICAS, fibras preganglionares de nervios del SNA. TIPO C: AMIELINICAS, corresponden a más de la mitad de los nervios sensitivos y todas las ramas nerviosas del SNA. postganglionares. más de las dos terceras partes de las fibras en los nervios periféricos .
37.- CON UNA GRÁFICA EXPLIQUE CÓMO SE PROPAGAN LOS POTENCIALES. En los axones amielínicos, 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.
Cuando una parte de la membrana celular se despolariza lo suficiente como para que se abran los canales de sodio dependientes de voltaje, los iones de sodio entran en la célula por difusión facilitada. Una vez dentro, los iones positivos de sodio impulsan los iones próximos a lo largo del axón por repulsión electrostática, electrostática , y atraen los los iones negativos negativos desde desde la membrana membrana adyacente. adyacente.
38.- EXPLIQUE LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LAS CÉLULAS NERVIOSAS Y MUSCULARES. o
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Fibra muscular: Los potenciales de acción en la membrana del músculo esquelético se inicia cerca de la parte media de la célula y se propagan así a los extremos. Fibra nerviosa: En la mayoría de las membranas de las células nerviosas los potenciales se inician en un extremo de la célula y se propagan tan solo en una dirección hacia el otro extremo de la célula. La membrana plasmática representa una barrera física entre el interior celular y su medio circundante. Diversos mecanismos permiten la transferencia de cargas eléctricas, principalmente iones, a través de la membrana, haciendo posible no sólo la comunicación entre ambos espacios, sino la generación de determinadas señales biológicas. En este capítulo se estudiarán las principales propiedades generales de carácter biofísico y eléctrico que pose en las membranascelulares. Los fenómenos eléctricos celulares pueden considerarse equivalentes a los observados en circuitos eléctricos, ya que responden a las mismas leyes físicas; sin embargo, como la mayoría de los fenómenos biológicos, la capacidad de regenerar y modular esos procesos físicos requiere del consumo de energía química. Todas las células poseen una diferencia de potencial entre el interior y el exterior celular que se denomina potencial de membrana y que se debe a la existencia de gradientes de concentración iónica a ambos lados de la membrana y a diferencias en la permeabilidad relativa de la membrana celular a las distintas especiesiónicaspresentes.Además, las células eléctricamente excitab les (células musculares, células secretoras yneuronas) ejercen sus funciones generando señales eléctricas en términos de cambios del potencial de membrana.
Estas modificaciones del potencial de membrana resultan de cambios conformacionales de proteínas estructurales de la membrana plasmática, llamados canales iónicos, que provocan variaciones de la permeabilidad selectiv a de la membrana a los iones. Las señales eléctricas en la célula se pueden propagar de forma pasiva como resultado de las propiedades eléctricas de la membrana. Este tipo de actividad eléctrica (que se denomina pasiva, por contraposición a las respuestas activas que entrañan cambios la permeabilidad de membrana) es de extremada importancia funcional por cuanto determina la extensión espacial y el curso temporal de las señales subumbrales.
39.- EXPLIQUE LOS FACTORES QUE MODIFICAN LA PROPAGACIÓN DE LOS POTENCIALES. o
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Mielinización Mielinización del axón: Los invertebrados sacan el mayor provecho de esta relación, desarrollando axonesgrandes que facilitan el escape del animal cuando encuentra algún peligro. A pesar de esto hay un límite a este enfoque evolutivo, la velocidad de conducción aumenta con la raíz cuadrada del incremento de diámetro, un axón con 480 um de diámetro solo puede conducir un potencial de acción cuatro veces más rápido que uno que tenga 30 um de diámetro. Diámetro del axón: Si el diámetro del axón es mayor, menor será la resistencia al flujo de corriente local y un potencial de acción en un sitio con mayor rapidez puede activar regiones adyacentes de la membrana. Temperatura del medio: La velocidad de conducción se eleva progresivamente al elevar la temperatura, desde 5ºChasta 40ºC, a partir del 40ºC se estabiliza. Si se superan los 45ºC hay un bloqueo de la conducción nerviosa y como consecuencia consecuencia la muerte, por por eso es tan tan importante importante controlar controlar la temperatura del organismo. Una fiebre que supere los 40ºC se debe bajar porque podría causar daños irreversibles en el sistema nervioso.
40.- EXPLIQUE LA IMPORTANCIA DE LOS PERIODOS REFRACTORIOS. Se define como el momento en el que la célula excitable no responde ante un estímulo y por lo tanto no genera un nuevo Potencial de Acción. Se divide en dos: Periodo Refractario Absoluto (o Efectivo) y Periodo Refractario Relativo. El Periodo Refractario Absoluto es aquel en el que los Canales de Na + sensibles a voltaje se encuentran "inactivados", por lo que se inhibe el transporte de iones sodio. En cambio el Periodo Refractario Relativo se da en alguna parte de la Fase de Repolarización, en donde los Canales de Na + paulatinamente comienzan a cerrarse para así comenzar a abrirse y transportar nuevamente sodio, por lo que al agregar un estímulo excitatorio muy intenso se puede provocar que los canales que se encuentran cerrados en ese momento se abran y generen un nuevo Potencial de Acción. El Periodo Refractario Relativo termina después de la fase de
Hiperpolarización (o Postpotencial) en donde todos los Canales de Na + sensibles a Voltaje están cerrados y disponibles para un nuevo estímulo. También existe un Período Período Refractario Refractario Efectivo, Efectivo, que que sólo se observa en las células células musculares cardíacas (esto se debe a que las células se encuentran formando un sincitio sincitiocelular). celular). En este caso, la célula se despolariza normalmente, pero no puede conducir dicho estímulo a las células vecinas a ella. Este período refractario, es un parámetro muy útil en la evaluación de drogas antiarrítmicas. El Periodo Refractario varía de célula a célula, y es una de las características que permiten decir si una célula es más o menos excitable que otra. En otros casos como el músculo cardiaco, su amplio Periodo Refractario le permite la increíble capacidad de no tetanizarse
