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Sumario Tema de Neurociencia: Electrofisiologia de la Neurona I
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Resumen basado en libros, apuntes de teóricos y profesor particular.
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Electrofisiología de la neurona 1Un control de voltaje es una técnica que permite modificar el potencial de la membrana, hasta el valor
deseado y luego volver la membrana rápidamente al reposo.
Los controles de voltaje nos permiten estudiar el funcionamiento de los canales.
Si yo modifico el potencial de la membrana, con la intensión de abrir canales de voltaje dependiente,
cuando el canal se abra comenzara a circular corriente por el canal y eso puede modificar el potencial de la
membrana y determinar, por ejemplo, que el canal se vuelva a cerrar (o le ocurra otro fenómeno).
Si yo cambio el potencial de la membrana y lo mantengo, aunque circule corriente iónica por el canal, el
potencial de la membrana no se va a modificar y si hay cambios en el canal, estos obedecen al
funcionamiento intrínseco del canal y no al valor del potencial de la membrana.
Para modificar el potencial de la membrana se debe de modificar la distribución de cargas que hay a
través de la bicapa lipídica, generadas por la fem.
Al inyectar corriente en una celula, se modifican las cargar distribuidas a través de la bicapa y se modifica el
potencial de la membrana, sin embargo, como existe una capacidad, las cargas van llenando lentamente la
misma a medida que van saliendo y el cambio del potencial tiene un curso temporal más lento que el de la
intensidad suministrada, y además luego de finalizado el pulso de corriente el potencial de la membrana
vuelve lentamente al reposo.
La intensidad suministrada, se divide en capacitiva y resistiva, durante el suministro de la corriente hasta
que toda la intensidad suministrada circule por la resistencia y la intensidad capacitiva sea nula.
En un control de voltaje es distinto, porque, se suministra la corriente de tal manera, que la capacidad se
llena inmediatamente y ya comienza a circular corriente por la resistencia.
El pico de intensidad de la corriente capacitiva suministrada en el momento inicial es la responsable de
generar el cambio de potencial.
Para mantener el potencial modificado, se suministra una intensidad resistiva, que va compensando las
cargas que se fugan por la resistencia, y de esa manera mantiene al potencial de la membrana en el valor
que se quiera mantener.
Para volver la membrana al reposo, se debe de generar una intensidad capacitiva de sentido opuesto a la
inicial.
La ventaja de los controles de voltaje, es que el potencial de la membrana no se va a modificar en el curso
del control si se abrieran canales de voltaje dependientes.
Control de voltaje sub y supra umbral
Si se realizan controles de voltaje a valores que no superen el
umbral, se observara el pico capacitivo necesario para cambiar el
potencial de la membrana (Vm), la intensidad resistiva necesaria
para mantener el potencial se la membrana cambiada, y el pico
capacitivo necesario, para que la membrana vuelva al potencial del
reposo, como ya veníamos viendo.
El umbral es un valor que puede variar dependiendo de varias circunstancias, pero, corresponde al
potencial al cual se abren los canales de iónicos de Na y de K, en la mayoría de las membranas celulares
excitables.
, Electrofisiología de la neurona 1
Por otro lado, si el control de voltaje se hace a un valor que esté por encima del umbral, se producirá el
pico capacitivo necesario para modificar el potencial de la membrana, pero, a continuación, se podrá ver
una corriente entrante de Na que crece hasta un valor máximo y luego decrece haciéndose saliente hasta
un valor máximo que se mantiene mientras dure el control de voltaje.
Al terminar el control de voltaje, la membrana vuelve al reposo y no se observa el pico capacitivo, sino que
por lo contrario se observa una disminución en la corriente de K, que decae lentamente.
Estas corrientes entrantes y salientes, ponen en manifiesto, que al alcanzar el umbral se abren los canales
iónicos y se generan corrientes iónicas, que son entrantes de Na y salientes de K y que tienen una cinética
particular.
La ventaja del control de voltaje para el estudio de los canales es que, si no se hubiese mantenido el
potencial de la membrana por el control, se hubiese generado cambios de voltaje, como, por ejemplo, un
potencial de acción.
Mediante el uso de controles de voltajes a potenciales más negativos o más positivos, puede observar
cómo se modifican las corrientes iónicas, y no se observan cambios de voltaje como consecuencia de esas
corrientes.
Recordemos no mezclar en las gráficas.
Grafica de vm en función del t Grafica de intensidad en función Grafica de pulsos de suministro
del t de corriente
Si hay despolarización (la cual Intensidad de K es saliente se Pulso entrante se grafica hacia
depende de Na), es hacia arriba grafica hasta arriba abajo
Si hay hiperpolarizacion (la cual Intensidad de Na es entrante se Pulso saliente se grafica hacia
depende de K), es hacia abajo. grafica hacia abajo arriba
Controles de voltaje inhibiendo canales
Si realizamos un control de voltaje con los canales de Na inhibidos podemos analizar los canales de K.
Los canales de Na se pueden inhibir por muchas toxinas naturales como TTX (veneno del pez globo), STX
(presente en la marea roja), venenos de escorpio, etc. También existen muchos anestésicos locales como
lidocaína y pro caina que inhiben a los canales de Na.
En los controles supra umbrales con canales de Na inhibidos, se estudian a los canales de K.
En un control de voltaje supraumbral la intensidad de K, aumenta lentamente, se mantiene abierta durante
el control y luego se cierra lentamente.
Cuanto más despolarizante sea el control de voltaje, más rápido aumenta la corriente de K y su amplitud
también es mayor, ya que las intensidades de los iones dependen de la conductancia del ion y de su fuerza
impulsora.
La conductancia de un ion, está en relación con los canales abiertos de dicho ion y la fuerza impulsora (V)
que es igual a la diferencia entre el Vm y el Vm de equilibrio del ion.
I = V . g (conductancia del ion) que es lo mismo que I = (Vm reposo – Vm de equilibrio del ion) . g
V
Si el potencial de la membrana es igual al potencial de equilibrio del ion, la intensidad cera 0, si el potencial
vvv
de la membrana es más positivo que el potencial de equilibrio del ion, la intensidad será saliente, es por
esto que cuanto más positivo sea el potencial de la membrana, mas saliente será la corriente.
, Electrofisiología de la neurona 1
Si el Vm es más negativo que el potencial de equilibrio del ion, la intensidad, será entrante y cuanto más
negativo sea el potencial de la membrana mayor será la intensidad entrante.
En el potencial de equilibrio del ion se encuentra el potencial de inversión o reversión, ya que antes de este
la intensidad es entrante y luego de este la intensidad es saliente.
El potencial de equilibrio electroquímico o de reversión del K es de -90mV, por lo cual a valores más
negativos la intensidad será entrante, mientras que a valores más positivos la misma es saliente.
Es importante reconocer que si bien el potencial de membrana es 0mV cuando es igual al potencial del
equilibrio del ion, la conductancia y por ende la permeabilidad para este ion es máxima y no de 0mV.
El análisis que podemos hacer de las curvas de
intensidad en función del tiempo para el k, es que los
canales de K tienen cinética lenta tanto para abrirse
como para cerrarse y no se inactivan.
Otro análisis que podemos hacer es inhibiendo a los
canales de K con TEA, para poder ver cómo actúan los
canales de Na.
Potenciales que estén por arriba del umbral causan
que los canales de Na se abran rápidamente, y se
observa una corriente entrante de Na que crece
hasta un valor máximo a partir del cual comienza a
disminuir, a pesar de que, el potencial de la
membrana todavía está por arriba del umbral. Esto
significa que los canales de Na se inactivan, ya que,
aunque estén abiertos, no circula corriente por el
canal. En el caso particular del canal de Na, este se cierra por adentro (tiene dos puertas).
Antes de terminar el control de voltaje, siempre y cuando este tenga una duración suficiente, la intensidad
de Na que circula por el canal vale 0, incluso luego de finalizado el control de voltaje, el canal de Na
continúa inactivado.
La intensidad de Na al igual que la de otros iones va a depender de su fuerza impulsora y de su
conductancia.
Siempre que el potencial de la membrana, y el potencial de equilibrio del ion, sean iguales, la intensidad
será nula (-60mv), mientras que si el potencial de la membrana es más negativo la intensidad será entrante
y si es positivo será saliente.
Al igual que lo que ocurría con el K, el potencial de equilibrio de Na, es el
potencial de inversión o reversión del ion. En este caso para el Na este
potencial es de -60mV.
Los experimentos de voltaje también muestran que los canales de Na se
abren y cierran más rápidamente que los canales de K, para un amplio
margen de potenciales de membrana. El aumento y el descenso de la
conductancia de Na y K que se muestran en la figura reflejan los cambios
de posición de miles de canales sensibles al voltaje entre los estados
abiertos y cerrados.
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