Centro Científico y Tecnológico de Excelencia

Centro de Envejecimiento y Regeneración, CARE

Laboratorio de Neurobiología Molecular

Facultad de Ciencias Biológicas

Pontificia Universidad Católica de Chile

Electrónica, electricidad y células

Trabajo, Desplazamiento resultante de la aplicación de una fuerza. Su unidad Joule, que son Newton por metro

Por ende, obtenemos Peso que seria Masa por Aceleración

Peso es Masa x 9.8 m/s2

Coulomb, carga que se mueve en un segundo, por la sección transversal de un conductorDe donde obtenemos que F=KQq/r2

en donde K es el medio donde se mueve la carga y Q son las cargas.

C es Coulomb y corresponde a 6.25x1018 electrones

e es electrones y corresponde a -1.5x10-19 C

K es una constante que vale 9x109 N x m2/C2

Campo eléctrico, se define el lugar donde un carga eléctrica sufre un fuerza eléctrica

E =F/Q, pero F=QERedefiniendo F, nos queda que E=KQ/r2

Volt, será la relación entre la energía potencial del campo y la cargaSera entonces Joules x CPor ende nos queda V=KQ/r

Una unidad gigante, para los electronicos, que la remplazan por eVolt = -1.6x10-19 Joules

Capacitancia = Q/V

Capacitor. Dos conductores que transportan cargas iguales pero opuestas en signo

Corriente, definido como el movimiento de cargas por unidad de tiempo I=Q/t1 amperio = 1Coulomb/1 seg

EjercicioPasa una corriente de 1 amperios por 5 segundo, en un conductor. Cuanta masa de electrones se movió ( 9x10-31Kg)

0,28 pG

RIV

QcapQionQlQt

dT

dVCme

V

RQ

La corriente que circula por un conductor, es directamente proporcional a la diferencia de potencial en sus puntos extremos

Capacitancis y resistencia, son propiedades independientes de un conductorDonde resistencia es = ρ(I/A) Donde I es la longitud y A el area del conductor.

Resistividad, ρ = RA/I o sea Ωm

La sinapsis, elemento neuronal

• Concepto de sinapsis tripartita

• Tipos de sinapsis, química y eléctrica

• Función de la sinapsis• Elementos post y pre

sináptico

Liberación de Vesículas Sinápticas

Los receptores ionotropicos son regulados, de diversas formas

Calcio, liberador del impulso sináptico

.-Concentración inicial 800 µM (cercano al canal).-Difunde a 100 µM

Reducir concentraciones del calcio, 100 ms

Transmisión quantal, su estudio

Baja concentración de calcio

Estudio de “minis” mantiene amplitudVaria frecuenciaNote histogramas

múltiplos de 0.4 mV

Canales, responsables de propiedades eléctricas

Modelo que describe el potencial de acción delaxón del calamar gracias a:

1. Técnica de “Fijado” de voltaje2. Uso del axón del calamar (sólo conductancia de sodio y de potasio)3. Modelo que combina “electrónica” y dinámica de canales4. Todos las funciones y parámetros del modelo se determinan experimentalmente

Membrana neuronal como circuito

Ley de Kirchoff (conservación de la carga)

0 ionC II

Dendritas: canales pasivos permeables a K+

K+

V

QCm

Corriente del condensador

dt

dVC

dt

dQI m

Corriente del ion (supongamos un solo ion)

Dos componentes para el potencial debido al paso de iones:

1. Potencial de Nerst (debido a la diferencia de concentraciones

del ion en el exterior y el interior de la neurona)

int][

][

ion

ionLn

zF

RTV extNerst

2. Potencial debido a corriente eléctrica (asumimos Ley de Ohm)

ionOhm RIV

ionNerstOhmNerst RIVVVV

Potencial total del ion

)( NerstNerst

ion VVgR

VVI

Corriente del ion

Modelo Hodgkin-Huxley: Paso 2

Modelo Hodgkin-Huxley

Con las funciones (en (ms)-1)

110

10exp

1001.0

VV

n

80

exp125.0V

n

2/36 cmmSg K

mVVK

12

110

25exp

251.0

VV

m

18

exp4V

m

20

exp07.0V

h

110

30exp

1

Vh

Y las constantes2/120 cmmSg Na

2/3.0 cmmSg L

mVVNa

115 mVVL 6.10

2/1 cmFCm

¿Reproduce el modelo el potencial de acción?

m,h,n y conductancias de sodio y potasio

1. Apertura rápida de puertas “m”

2a. Cierre de puertas “h”

2b. Apertura de puertas “n”

3.Cierre de puertas “m”

2500 2550 2600 2650-100

0

100

V(m

V)

2500 2550 2600 26500

0.5

1

n

2500 2550 2600 26500

0.5

1

m

2500 2550 2600 26500

0.5

1

h

HH solutions

time t

Resultado del programa

Nature 1963, Rojas & Luxoro

Demostración de la naturaleza, péptidica de los canales iónicos.

Neher y Sakmann

Un canal, se comporta como Una resistencia de circuito

¿Paralelo?

Patch-Clamp, célula completa

V clamp

I célula

+

–

R f

Neurona

Masa……. No es importanteMovimiento de Cargas

Potencial de equilibrio o nerst, define “la fuerza” de un ion, o energía potencial del mismo

Goldman, incluye “varios” iones y introduce permeabilidad

Hodkin-Huxley introduce el “gating” en un modelo complejo de relaciones de cambio en el tiempo. Modela el Potencial de acción