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Canales de iones

Canales de iones. http:// einstein.ciencias.uchile.cl / CURSOS_2010 FISIOLOGIA GENERAL. 8 de abril 2010. En los trabajos prácticos de los días lunes se usará programas Excel que están junto con la guía correspondiente en http://einstein.ciencias.uchile.cl.

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Canales de iones

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Presentation Transcript

  1. Canales de iones http://einstein.ciencias.uchile.cl/CURSOS_2010 FISIOLOGIA GENERAL 8 de abril 2010

  2. En los trabajos prácticos de los días lunes se usará programas Excel que están junto con la guía correspondiente en http://einstein.ciencias.uchile.cl. El trabajo práctico lo pueden desarrollar en la sala de computación del Edificio G que estará disponible los días lunes entre las 14:30 y las 18 horas en forma exclusiva para este curso, y con apoyo de los ayudantes. Pero lo pueden desarrollar en cualquier momento durante la semana y en cualquier computador que tenga acceso a la red. Los estudiantes trabajarán en grupos de 4 personas La ejecución del trabajo práctico es obligatoria y se controlará por la entrega de un informe por cada grupo de trabajo. El informe se debe redactar en un documento legible bajo MS Word (.doc o .docx) comprimido (.zip o .rar) que se debe enviar como adjunto a una carta electrónica dirigida a fisigral@gmail.com, antes de las 23:59:59 del lunes siguiente de la fecha del trabajo práctico. Se recomienda que el nombre al archivo contenga claves que lo identifique con los integrantes del grupo.

  3. Proyecto escolar Telégrafo

  4. Estudio de canales de iones incorporados en membrana artificiales hechas de fosfolípidos. Los canales de iones tiene dos estados, abierto y cerrado: conductor y no-conductor. Tal como el interruptor del telégrafo

  5. Fosfolípidos Estudio de canales de iones incorporados en membrana artificiales hechas de fosfolípidos. Fosfatidil colina, PC Fosfatidil serina, PS Un poco de estructura. Fosfatidil etanolamina, PE Fosfatidil inositol, PI

  6. Fosfolípidos Fosfatidil colina, PC DPPC = Di Palmitoleoyl Phosophatidyl Choline

  7. Fosfolípidos Fosfatidil serina, PS

  8. Fosfolípidos Fosfatidil etanolamina, PE

  9. Fosfolípidos Fosfatidil inositol, PI

  10. A diagonal molecular slab from the DPPC lipid bilayer simulation1; color scheme: PO4 - green, N(CH3)3 - violet, water - blue, terminal CH3 - yellow, O - red, glycol C - brown, chain C - grey. Image taken from a research page of Dr. Richard W. Pastor. (NIH)

  11. 250 m

  12. Experimentos en membranas bicapas de lípidos Separación KCl 1M KCl 1M Perforación Ag/AgCl Ag/AgCl KCl 100mM KCl 100mM La membrana se forma pincelando en la perforación una solución de fosfolípidos en decano. El proceso de formación de la bicapa se observa con una lupa y midiendo la capacidad eléctrica. ¿Cómo se puede medir la capacidad eléctrica?

  13. V V V A Vóltmetro de 10 k Vóltmetro de 100 k Vóltmetro de 1 M 0.50 V 0.91 V 0.99 V Vóltmetro ideal debe tener resistencia infinita A A 0.050 mA 0.091 mA 0.099 mA Ampérmetro de 10 k Ampérmetro de 1 k Ampérmetro de 100  Ampérmetro ideal debe tener resistencia cero

  14. Vóltmetro ideal Esto se cumple para todo circuito con realimentación negativa Realimentación negativa,negative feedback - o + Ganancia 1

  15. Ampérmetro Rf I - o + Para cualquier intensidad de corriente. Resistencia = 0: ampérmetro ideal

  16. Osciloscopio Generador de ondas -IRf Vm Vm 0 Rf Vo = -IRf Membrana Rf = 109 Ohm = 1 G

  17. Generador de ondas Osciloscopio -IRf Rf Vm Membrana Potencial:100 mV / división5 V / división Tiempo 2 ms / división

  18. 250 m

  19. Generador de ondas Osciloscopio -IRf Rf Vm Membrana Potencial:100 mV / división5 V / división Tiempo 2 ms / división

  20. Generador de ondas Osciloscopio -IRf Rf Vm Membrana Potencial:100 mV / división5 V / división Tiempo 2 ms / división

  21. Generador de ondas Osciloscopio -IRf Rf Vm Membrana Potencial:100 mV / división5 V / división Tiempo 2 ms / división

  22. Canales de iones • 12 de abril 2010

  23. En los trabajos prácticos de los días lunes se usará programas Excel que están junto con la guía correspondiente en http://einstein.ciencias.uchile.cl. El trabajo práctico lo pueden desarrollar en la sala de computación del Edificio G que estará disponible los días lunes entre las 14:30 y las 18 horas en forma exclusiva para este curso, y con apoyo de los ayudantes. Pero lo pueden desarrollar en cualquier momento durante la semana y en cualquier computador que tenga acceso a la red. Los estudiantes trabajarán en grupos de 4 personas La ejecución del trabajo práctico es obligatoria y se controlará por la entrega de un informe por cada grupo de trabajo. El informe se debe redactar en un documento legible bajo MS Word (.doc o .docx) comprimido (.zip o .rar) que se debe enviar como adjunto a una carta electrónica dirigida a fisigral@gmail.com, antes de las 23:59:59 del lunes siguiente de la fecha del trabajo práctico. Se recomienda que el nombre al archivo contenga claves que lo identifique con los integrantes del grupo.

  24. Experimentos en membranas bicapas de lípidos Separación KCl 1M KCl 1M Perforación Ag/AgCl Ag/AgCl 100mM KCl 100mM KCl Im Vm 0 En la membrana pondremos muy pocos canales. La intensidad de la corriente será muy baja por lo que esperamos que las reacciones en los electrodos estén muy cerca del equilibrio. Vm es la variable que se controlaIm es la variable que se mide

  25. T1 T2 Canal B, salida del ampérmetro = 4 volt de sensibilidad -10-9 A/V Canal B, voltaje. Corriente, -10-9amper/volt Voltaje

  26. Incorporación de canales a la bicapa Intensidad de corriente a V=100mV, KCl 100mM / KCl 100mM V = 100mV

  27. Conductancia de 1 canal, g: Incorporación de canales a la bicapa Intensidad de corriente a V=100mV, KCl 100mM / KCl 100mM V = 100mV

  28. Corriente de 1 canal a KCl 100 mM/KCl 100mM 90mV 70mV 50mV 30mV 10mV

  29. Con esta observación comprobamos esta suposición: Corriente del canal abierto a diferentes voltajes. Con comprobación sólo vale para estos canales y hay que comprobarla para cada canal que estudiemos.

  30. Corriente de 1 canal a KCl 100 mM/KCl 100mM 90mV 70mV 50mV 30mV 10mV

  31. Corriente promedio de 1 canal en a diferentes voltajes.

  32. La conductancia de la membrana es función del potencial eléctrico, Vm Conductancia cuerda

  33. Conductancia promedio del canal a diferentes voltajes. ¿Cómo explicar que la conductancia dependa del potencial?

  34. Corriente de 1 canal en KCl 100 mM/KCl 100mM 90mV 70mV 50mV 30mV 10mV

  35. Cálculo del promedio de la corriente. Es la suma de cada valor de corriente ik multiplicado por la probabilidad de cada valor pk Si sólo se dan dos clases de resultados:i1 = 0 con una probabilidad q yi2 = i con una probabilidad p = 1-q: La corriente promedio para una membrana con N canales con corriente unitaria i es:

  36. Cálculo de la varianza de la corriente Es la suma de los cuadrados de la diferencia entre cada valor y el promedio multiplicado por la probabilidad de cada valor pk Si sólo se dan dos clases de resultados:i1 = 0 con una probabilidad q yi2 = i con una probabilidad p = 1-q, y el promedio es ip. Demostrar que para una membrana con 2 canales la varianza es: Demostrar que para una membrana con N canales la varianza es:

  37. Intensidad de la corriente y su varianza para una membrana con N canales Conductancia y su varianza para una membrana con N canales Parábola En el máximo de la parábola se cumple que

  38. = g Conductanc ia promedio = g Conductanc ia del canal abierto = P0 Probabilid ad de encontrar el canal abierto

  39. Historia de 1 canal en el tiempo. Fotografía instantánea de muchos canales. Si las dos determinaciones de Po dan el mismo resultado entonces el sistema es ergódico

  40. K = Constante de equilibrio Abierto Cerrado Como Po depende del potencial eléctrico, constante de equilibrio, K, debe depender del potencial eléctrico. La llamamos entonces KV

  41. Estructura de los canales de K dependientes de voltaje. Extracelular Bicapa Intracelular S6 S1 S3a Doyle et al 1998 Science 280:69-77. Jiang et al 2003 Nature 423:33-41. (Temas de seminario)

  42. Estructura de los canales de K dependientes de voltaje. 3 2 4 6 1 5 Más detalles estructurales en (tema de seminario): Jiang et al 2002 Nature 417:515-522. Jiang et al 2002 Nature 417:523-526. Jiang et al 2003 Nature 423:33-41. Jiang et al 2003 Nature 423:42-48.Long et al 2007 Nature 450:376-383.

  43. Canales activados por voltaje 15 de Abril de 2010

  44. Posible movimiento del segmento S4 impulsado por las diferencias de potencial eléctrico. Filtro de selectividad ( Na+, K+, Ca2+ ) V0 = 0 V0 = 0 + + + + DespolarizarHiperpolarizar Vm = +60 mV Vm = -60 mV Compuerta abierta Compuerta cerrada Papers para seminarios sobre este punto: Aggarwal y MacKinnon. (1996) Neuron 16, 1169–1177. Larsson, et al 1996. (1996) Neuron, 16, 387–397. Ahern y Horn 2004 TINS 27:303-307.

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