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El origen de los biopotenciales

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. N. Ranvier. Soma. Volumen conductor. C. S c hwann. Axón.

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Presentation Transcript

  1. 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 N. Ranvier Soma Volumen conductor C. Schwann Axón Mielina Núcleo

  2. Células excitables Los biopotenciales son producidos como resultado de una actividad electroquímica de las células excitables.

  3. Células excitables Presentan un potencial de reposo y un potencial de acción. Técnica de Voltage-clamp

  4. Membrana celular Permeabilidad a los distintos iones Ligeramente permeable al Na+ Permeable al K+ y alCl- PK+ ≈ (50-100) PNa+ Impermeable a proteínas y a aniones orgánicos

  5. Membrana celular Concentraciones de iones http://www.unizar.es/departamentos/bioquimica_biologia/docencia/ELFISICABIOL/PM/ComIon.gif

  6. Membrana celular + Condensador con fugas E -

  7. Membrana celular Potencial de equilibrio: Ecuación de Nernst Considerando PK+>>PNa+ 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)

  8. Membrana celular Potencial de equilibrio: Ecuación de Goldman, Hodgkin, Katz (1949) 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

  9. 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 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

  10. 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)

  11. 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

  12. Potencial de acción • Etapas

  13. Potencial de acción • Relación con las permeabilidades Voltaje dependiente Tiempo dependiente Resp. lenta

  14. Potencial de acción • Modelo circuital

  15. Potencial de acción • Modelo circuital con: Cm (mF/cm): Capacitancia de la membrana. gNa, gK, y gCl en mS/cm (milisiemens/cm): conductanciaspara Na, K y Cl. riy ro (/cm): Resitencias del citoplasma y exterior. im : corriente en la membrana en (A/cm). i y ovoltajes en el interior y exterior en el punto z,

  16. Propagación del potencial de acción Flujo de corriente local Medioexterno + + + + + + + + - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - - Regiónactiva Axón - - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - + + + + + + + + Membrana repolarizada Membrana en reposo • Impulso nervioso Membrana despolarizada Dirección de propagación

  17. Impulso nervioso • Fibras mielínicas Funda de Mielina Nodo activo Espacio Periaxonal Axón + - Célula Nodo de Ranvier

  18. 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.

  19. Volumen conductor

  20. Volumen conductor • Modelo circuital

  21. Sistema nervioso periférico • Organización funcional: Arco reflejo

  22. 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 excitación-contracción. Si la estimulación es muy rápida se produce tetanización.

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