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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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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. Schwann

Axón

Mielina

Núcleo

c lulas excitables
Células excitables

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

c lulas excitables1
Células excitables

Presentan un potencial de reposo y un potencial de acción.

Técnica de Voltage-clamp

membrana celular
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

membrana celular1
Membrana celular

Concentraciones de iones

http://www.unizar.es/departamentos/bioquimica_biologia/docencia/ELFISICABIOL/PM/ComIon.gif

membrana celular2
Membrana celular

+

Condensador con fugas

E

-

membrana celular3
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)

membrana celular4
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

potencial de equilibrio
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

membrana celular5
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)
potencial de acci n
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
potencial de acci n2
Potencial de acción
  • Relación con las permeabilidades

Voltaje dependiente

Tiempo dependiente

Resp. lenta

potencial de acci n3
Potencial de acción
  • Modelo circuital
potencial de acci n4
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,

propagaci n del potencial de acci n
Propagación del potencial de acción

Flujo de corriente local

Medioexterno

+

+

+

+

+

+

+

+

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+

+

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+

+

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+

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+

+

+

+

+

+

+

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-

Regiónactiva

Axón

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+

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+

+

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+

+

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+

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+

+

+

+

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+

+

+

+

+

+

+

+

Membrana

repolarizada

Membrana en

reposo

  • Impulso nervioso

Membrana

despolarizada

Dirección de

propagación

impulso nervioso
Impulso nervioso
  • Fibras mielínicas

Funda de

Mielina

Nodo

activo

Espacio

Periaxonal

Axón

+

-

Célula

Nodo de Ranvier

volumen conductor
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.
volumen conductor2
Volumen conductor
  • Modelo circuital
sistema nervioso perif rico
Sistema nervioso periférico
  • Organización funcional: Arco reflejo
junturas de transmisi n
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.