Constante de longitud: Biofísica de membranas

Laboratorio de fisiología

Biofísica de la membrana celular

Propiedades pasivas y activas

Empezar

Elabroró: Marco Antonio Delaye Martínez

ÍNDICE

Introducción

Constante de longitud

Corrientes saltatorias

La membrana como circuito eléctrico

Constante de tiempo

Suma espacial y temporal

Potencial de acción

Umbral y potenciales subumbral

Periodos refractarios

Introducción

Recordemos un poco

Ya hemos revisado...

• Potencial de equilibrio de un ión (Ecuación de Nernst)
• Predicción del potencial de membrana (Pm) para el gradiente de un ión en concreto
• J neta= 0
• Mantenimiento de un gradiente constante

Ya hemos revisado...

• Ecuación del campo constante (ecuación de G-H-K)
• Permeabilidad de un ión afectan el potencial de membrana
• Gradiente afecta el potencial de equilibrio para ese ión
• La relación entre el Vm y E determinan la fuerza impulsora de un ión para entrar o salir.

Biofísica de membranas

la membrana como Circuito resistencia-Capacitor

Ciurcuito resistencia-capacitor

Resistencia (R) -canal iónico-

Conductancia (G)

Vías de baja resistencia

Corriente (I) iónica--> Potencial de equilibrio

Capacitancia (C)--> carga almacenada por unidad de voltaje

Capacitor

La C por cm2= 1uF/cm2

Ciurcuito resistencia-capacitor

¿Cómo se miden los cambios de voltaje y corriente en la célula?

umbral

potenciales subumbral

Transmisión de las señales eléctricas

Potenciales de acción

Potenciales subumbral

Propagación electrtónica pasiva

propagación electrotónica activa

La señal eléctrica transmitida desplaza el Pm de forma insuficiente para alcanzar el umbral de despolarización.Esto induce un potencial no regenerativo que representa una respuesta graduada.

La señal eléctrica transmitida desplaza el Pm hasta alcanzar el umbral de despolarización. Esto induce a un potencial regenerativo (transmisible sin pérdida de amplitud) que representa una respuesta no graduada.

potenciales de receptor

potenciales sinápticos

Transmisión de las señales eléctricas

Potenciales supraumbral (Potencial de acción)

Potenciales subumbral

propagación electrotónica activa

Propagación electrtónica pasiva

Permeabilidad iónica

Según los mecanismos de cierre o apertura de un canal, identificamos las siguientes categorías:

1. Canales iónicos con compuerta mecánica (apertura por fuerzas físicas).
2. Canales iónicos regulados por compuerta química (apertura por ligandos).
3. Canales iónicos regulados por voltaje (apertura por cambios en el Vm).

Propiedades pasivas

Constante de longitud

Constante de longitud

Teoría del cable: modelo de vías de flujo de la corriente eléctrica a lo largo de la membrana

¿Cómo influyen los diferentes componentes eléctricos del modelo del cable sobre la propagación electrotónica de la corriente a lo largo del axón?

El voltaje cae exponencialmente con la distancia (x)desde el punto de inyección de la corriente

Constante de longitud

Constante de longitud (espacio): es la distancia desde el punto de inyección de la corriente, en el que el Vm cae al 37% de su valor máximo.

"Determina hasta que distancia se extiende la propagación electrotónica de un cambio local en la membrana"

Cuanto mayor sea la constante de espacio, más distalmente se propagará el cambio de voltaje

Las corrientes que decaen en función de la distancia se denominan corrientes electrotónicas

Es una propagación electrotónica; no una propagación regenerativa

Constante de longitud

¿Cómo afecta el diámetro de axón la constante de espacio?

De esto, podemos concluir dos puntos importantes:A) Cuando la Rm y a aumentan, la constante de espacio aumenta B) Cuanto mayor sea la resistencia del conductor interno menor será la constante de espacio y mayor la pérdida de la señal C) Cuanto mayor sea la constante de espacio, más lejos podrá propagarse una señal, y por tanto mayor será el área excitada.

Propiedades pasivas

Constante de tiempo

Constante de tiempo

Indica el tiempo que una célula tarda en descargarse hasta el 37% de su valor máximo. En otras palbras: "el tiempo que permanece cargada una célula"

De esto, podemos concluir dos puntos importantes:A) Cuanto menor sea la constante de tiempo, la velocidad de descarga de una célula es mayor (el tiempo que permanece cargada es menor) B) Si aumenta la Rm, habrá menor pérdida de cargas y por lo tanto el voltaje decae más lentamente y la t aumenta.

Propiedades activas

Potencial de acción

Elementos del potencial de acción

Fases del potencial de acción

El potencial de acción ocurre en tres fases:

Fase de crecimiento (fase 1)

• Potencial de membrana alcanza el potencial umbral.
• Apertura de canales de Na+.
• Despolarización de la membrana a +30 mV

(pasos 1-4)

Fases del potencial de acción

El potencial de acción ocurre en tres fases:

Fase de caída (fase 2).

• Cierre de los canales de Na+.
• Apertura de los canales de K+.
• Potencial de membrana regresa al potencial de reposo (-70 mV).

(pasos 5 y 6)

Fases del potencial de acción

El potencial de acción ocurre en tres fases:

Fase de post hiperpolarización (fase 3)

• Continúa salida de K+.
• Hay una hiperpolarización de la membrana (-90 mV).
• Canales de K+ se cierran.
• Potencial de membrana regresa a estado basal.

(Puntos 7-9 del esquema)

Constante de longitud

corrientes saltatorias

Conducción nerviosa

Según la teoría del cable "Un metal de alta conductividad (resistencia baja) en su superficie central rodeado de un aislante plástico grueso, evita la pérdida de corriente y favorece su conducción a altas distancias"

Dado que en una fibra biológica la corriente se pierde pasivamente hacia el medio circundante, la amplitud de la señal se disipa rápidamente de una distancia a otra.

Aumentar el diámetro del axón (disminuye la Ri)

Mielinización de las fibras (aumenta la Rm)

Conducción nerviosa

El tamaño del axón del calamar gigante mide cerca de 1 mm. Dado que la Ri muestra una relación inversa con respecto al área de sección transversal, esto aumenta la velocidad de conducción del estímulo.

Conducción nerviosa

La mielinización de las fibras mejora la eficiencia en la propagación de los impulsos nerviosos (por corrientes saltatorias), especialmente a grandes distancias. La Rm que le confiere la mielina, aumenta por un factor de 300 y la capacitancia disminuye por un factor de 1/300.

Fibras de mielina= 20-40% del diam de una fibra nerviosa

Minimiza pérdida de corriente y la obliga a fluir longitudinalmente

Velocidad de conducción = 130 m/s

Biofísica de membrana

sumación espacial y temporal

SUma espacial y temporal

SUma espacial y temporal

Propiedades pasivas

Periodos refractarios

SUma espacial y temporal

Consulta el siguiente enlace para más información

https://nba.uth.tmc.edu/neuroscience/m/s1/chapter03.html