Seminario N1: Biopotenciales

Nombre: De Fina Vallejos, Lorena

Profesor: Cceda Saavedra Ramn

Curso: Fisiologa

Turno: Martes 04:20 P.M

2013

Biopotenciales1. Defina: PotencialesLa Fsica lo define como: El flujo de partculas a travs de un conducto cuando se aplica un campo elctrico. Las partculas cargadas pueden ser electrones, como en un conductor metlico, o iones negativos o positivos como en una solucin electroltica o un gas ionizado. Las partculas positivas se mueven en la misma direccin del campo y las negativas en sentido contrario.En otras palabras es unaonda de descarga elctricaque viaja a lo largo de lamembrana celularmodificando su distribucin de carga elctrica. Los potenciales de accin se utilizan en el cuerpo para llevar informacin entre unostejidosy otros, lo que hace que sean una caracterstica microscpicaesencial para lavidade losanimales. Pueden generarse por diversos tipos de clulas corporales, pero las ms activas en su uso son las clulas delsistema nerviosopara enviar mensajes entreclulas nerviosaso desde clulas nerviosas a otros tejidos corporales, como elmsculoo lasglndulas.

2. Definicin: BiopotencialesLos potenciales bioelctricos del cuerpo humano se generan por la diferencia de potencial que se mide a travs de la membrana celular, estos biopotenciales en el cuerpo humano son indeterminados y se caracterizan por tener una amplitud muy baja y un ancho de banda reducido.

3. Importancia de los Biopotenciales en el ente biolgico Mantienen el equilibrio de iones que pasan del interior al exterior y viceversa en la membrana, controlando algunas funciones especficas de las clulas tales como la difusin de iones. Mantiene estable tambin la electronegatividad de la clula. Permite la excitabilidad de las clulas principalmente nerviosas y musculares, las cualespueden responder a determinados estmulos con un cambio elctrico en su membrana. Para la transmisin de seales

4. Potenciales de la membrana: definicionesEs la distribucin asimtrica de iones en el cual hay una diferencia de potencial entre el interior y exterior celular. Los potenciales de membrana son la base de la propagacin del impulso nervioso.

5. Explique la importancia del PMR en un tejido excitableLos potenciales de membrana tienen mucha importancia en la generacin de impulsos, dichos impulsos son utilizados para transmitir seales a lo largo de las membranas nerviosas o musculares, las cuales son excitables es decir pueden generar impulsos electroqumicos y estos impulsos se utilizan para transmitir seales a travs de las fibras nerviosas o musculares, eso da como resultado unarespuesta del propio organismoAlgunas clulas nerviosas y musculares son excitables, quieren decir que estas clulas son capaces de autogenerar impulsos electroqumicos rpidamente cambiantes en sus membranas. En otros tipos de clulas como las clulas glandulares, los macrfagos y clulas ciliadas, los cambios locales en los potenciales de membrana desempean tambin papeles importantes en el control de muchas delas funciones celulares.

6. Explique el origen del PMR Cuando el potencial de membrana esta producido totalmente solo por la difusin de iones de K+. Donde la contribucin de la difusin de K+: -94mV4mEq/L

K+

(-94 mV)140mEq/LmV

(-94mV)

Cuando el potencial de membrana est producido por la difusin de iones Na+ y K+. Donde la contribucin de la difusin de Na+: 61mVNa+K+

142mEq/LmV4mEq/L

Na+K+

140mEq/LmV(-86m mV)14mEq/L

(-94mV)(+61mV)

Cuando el potencial de membrana est producido por la difusin de iones de Na+ y K+ ms el bombeo de los mismo para la bomba de Na+/K+. Donde la contribucin de la difusin de la bomba Na+/K+: -4mVDifusin-----------

-----------

++++++++++++++++++++++++++

Na+Na+

14mEq/L142mEq/L

Difusin

140mEq/LK+K+

4mEq/L

(-90 mV)

(aniones)-(aniones)-

7. Explique el porqu de la negatividad del PMRSe dice que un PMR es negativo cuando el ion que difunde desde el interior hacia el exterior de la membrana celular es un ion positivo, por tanto al haber gran concentracin de potasio intracelularmente, habr una fuerte tendencia a difundirse al exterior de la membrana en contra de su gradiente, dejando el medio interno con menos cargas positivas y generando as una electronegatividad en ella.

8. Importancia de la bomba de sodio/potasioContribuye al potencial de reposo generando y manteniendo un potencial negativo en el interior de la membrana celular, agregando aproximadamente en -4mv. dicha negatividad, a travs del bombeo de 3 iones sodio al exterior de la clula y 2 iones potasio al interior, dejando una evidente desigualdad de cargas en ambos medios, por la prdida continua de cargas positivas del interior de la membrana

9. Explique el registro de PMRa) Un micro electrodo ingresa por el interior de la membrana haciendo contacto con la fibra nerviosa, el electrodo de referencia es colocado en la membrana del axn, haciendo contacto con la regin exterior de la fibra. Con la ayuda de un voltmetro, se puede hallar la diferencia de potencial entre el interior y exterior de la fibra, as como los cambios rpidos del potencial de membrana durante la transmisin de impulsos nerviosos, captados por los electrodos.El potencial en el interior de la fibra es de -90mVb) el potencial que se registra en cero se da cuando el micro electrodo se encuentra fuera del interior de la fibra nerviosa, al ingresar en ella, el potencial disminuye rpidamente a -90 mV hay un cambio de voltaje y permanece en ese valor, registrndose as el potencial de membrana en reposo.

10. Explique el potencial de difusin.-Esquemas

En la imagen de la izquierda hay una elevada concentracin de sodio en el exterior de la membrana y una baja en el interior, por la permeabilidad selectiva de la membrana solo hacia el ion sodio, debido a esta diferencia de concentracin el sodio ingresar, dejando negativo el exterior de la membrana y positivo; el interior, creando un potencial interior de la fibra de +61 mV.Por el contrario, en la imagen en la derecha hay gran concentracin de potasio en el interior de la membrana y baja, en el exterior por la permeabilidad de la membrana solo hacia el ion potasio, debido a esta gradiente, el potasio difundir hacia el exterior volviendo el medio externo positivo y dejando el interno; negativo y crear entonces un potencial interior de la fibra de -94 mV.11. Con ejemplos explique cmo se determina el PM en un tejido excitableSe determina a travs de los siguientes factores:

Contribucin del POTENCIAL de difusin de potasio: Siendo la difusin de este ion considerado como el nico movimiento en la membrana, por ello se aplicara la ecuacin de Nernst. Dando como resultado un potencial de membrana en reposo de -94 mV en el interior de la fibra.

Contribucin de la DIFUSIN de sodio a travs de la membrana nerviosa: La membrana se muestra permeable tambin a iones sodio, debido a las canales de fuga de potasio-sodio que permiten su difusin. Para este caso se emplea tanto la ecuacin de Nernst para hallar la difusin del ion sodio, resultando +61 mv, como la de Goldman para ver cmo interactan ambos potenciales, resultando 86 mv en el interior de la membrana y la mayor contribucin del ion potasio

Contribucin de la BOMBA sodio-potasio: Hay una interaccin de mecanismos, tanto de la difusin de los iones sodio, potasio y la bomba electrgena sodio-potasio, que incrementa en aproximadamente -4 mv la negatividad al interior de la membrana a travs del bombeo de 3 iones sodio hacia el exterior y 2 iones potasio hacia el interior. Por lo tanto el potencial producto de estos mecanismos resulta de -90 mv Potencial neto

12. Como interpreta la ecuacin de Nerst y su importancia en la determinacin del PM en un tejido excitableSirve para calcular el potencial de equilibrio de un ion, que est distribuido desigualmente a travs de una membrana, siendo esta permeable a dicho in. La magnitud de este potencial est determinado por el cociente de las concentraciones del ion en ambos lados de la membrana.A mayor cociente, mayor es la tendencia del ion a difundir en una direccin.Es decir, mayor ser el potencial de Nerst necesario para impedir la difusin neta adicional.Se puede utilizar la Ecuacin de Nerst para cualquier ion univalente a la temperatura corporal normal (37C):Fem* (milivoltios): 61 x log concentracin interiorconcentracin exterior

*(Fuerza locomotriz)Aplicamos la ecuacin de Nerst y asumimos que: El potencial del lquido extracelular tiene un nivel potencial 0. Potencial de Nerst e.p. intracelular Signo (+): si el ion que difunde del interior al exterior, es ion (-) Signo (-): si el ion es positivo (+)13. Interpretacin de la ecuacin de Goldman y su implicancia en el PM de un tejido excitableLa ecuacin de Goldman es aplicable a membranas permeables a mltiples iones.Se sabe que en los medios intracelular y extracelular existen mltiples iones tales como: Na+, K+, Cl-, Mg2+, entre otros; por lo tanto, es necesario disponer una frmula que calcule dicho potencial para todos los iones presentes en el lquido extracelular. Al momento de la difusin de iones, se genera un potencial de membrana, el cual deprende de 3 factores: La polaridad de la carga de cada uno de los iones a difundir, la permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones, y las concentraciones de iones tanto en el medio exterior como en el interior de la membrana.Ejemplo del uso de la formula de la Ecuacin de Goldman: Calcula el potencial de la membrana en el interior de la celula cuando participan 2 iones positivos univalentes (k+ y Na+) y un ion negativo univalente (Cl-)

C: concentracin de ion.P: Permeabilidad de la membrana del ion

Debido a que los iones de Na+, K+ y Cl- son los ms importantes en la generacin del PM en las fibras nerviosas y musculares, el gradiente de concentracin de cada uno de ellos, a travs de la membrana, ayudan a determinar el voltaje de PM. Asimismo, la permeabilidad a cada uno de estos iones en membrana es fundamental para determinar su grado de importancia y estado tanto interno y externo de las clulas, pues un gradiente de concentracin positiva en el interior de la membrana causa electronegatividad en el interior de la membrana. Por esto, los cambios rpidos de concentracin de los iones Na+ y K+ son los principales responsables de la transmisin nerviosa.14. Explique los factores que influyen en la variabilidad de los potenciales de membrana Polaridad de la carga elctrica de cada uno de los iones La permeabilidad de la membrana: La membrana permite el paso o no de ciertos iones al medio intracelular.

Las concentraciones de los respectivos iones e el interior y el exterior de la membrana: Si tenemos al ion Na+ elevado fuera de la membrana, entonces en el medio interno debe estar disminuido. Si tenemos al ion K+ elevado dentro de la membrana, entonces en el medio externo estar disminuido.15. Explique el PMR utilizando una clula

16. En un eje de coordenadas como explicara el PMR de una clula excitable0

Despolarizacin

Repolarizacin

-55

Potencial de reposo-70

x (tiempo en milisegundos)

Cuando el axn se despolariza hasta -55mv aproximadamente se inicia el potencial de accin, cuando est es -70 se encuentra en reposo.

17. Con esquemas explique la diferencia entre un potencial de difusin y un potencial de equilibrioPotencial de difusinPotencial de equilibrio

Es la diferencia de potencial causada por la difusin de iones a favor de su gradiente de concentracin. Se produce solo si el ion es permeable a la membrana.Es el potencial de difusin que busca el equilibrio, oponindose a la difusin que est a favor de la gradiente de concentracin.

18. Explique las propiedades de un tejido excitableEl tejido muscular y nervioso son denominados tejidos excitables debido a su capacidad de generar y propagar seales elctricas denominadas potenciales de accinPropiedades: a) Excitabilidad. Capaces de autogenerar impulsos electroqumicos en sus membranas es respuestas a determinadas seales.b) Conductibilidad. El potencial de accin acta como estmulo adecuado del tejido excitable adyacente generando otros potenciales de accin. El resultado neto es su propagacin y en consecuencia la conductividad.c) Automaticidad (automatismo o ritmicidad). Algunos tejidos excitables son capaces de autoexcitarse, es decir no requieren un estmulo externo para disparar el potencial de accin. Ejm: el ndulo sinusal del corazn.d) Contractilidad: disparados el potencial de accin algunos tejidos excitables son capaces de contraerse y generar trabajo mecnico.Ejm: msculos, en ellos un complejo mecanismo llamado acoplamiento electromecnico los hace pasar la actividad elctrica a la mecnica. La presencia de Ca es indispensable tanto en la contraccin como en relajacin del msculo.

19. Explique cmo las variaciones de las concentraciones de los iones sodio, potasio, cloro y alcin modifican el PM de un tejido excitable Ion Na. El Na tiene una mayor concentracin en el lquido extracelular gracias a la bomba Na-k, sin embargo debido a esta concentracin fuera de la membrana, hay una difusin de este ion a travs de su canal, que provoca que el interior de la clula se cargue electropositivo y en el exterior, electronegativo.

Ion K. Su concentracin es mayor en el lquido intracelular, lo que provoca una salida de este ion al exterior de la clula debido a su diferencia de concentracin, promoviendo las cargas positivas hacia al exterior de la clula y dejando una mayor negatividad en el interior.

Ion Ca. La bomba de K transporta iones Ca desde el interior hacia el exterior de la membrana celular, creado una gran gradiente de concentracin. Pero dado que la concentracin de Ca es ms de 10 000 veces mayor en el fluido extracelular que en el interior intracelular, existe una enorme gradiente de difusin para el flujo pasivo de iones de Ca a la clula. Por lo que en el interior de la clula se cargar positivamente.

Ion Cl. La cantidad intracelular de iones cloruro es menor que en lquido extracelular. El Cl es un ion negativo y la membrana tiene un potencial negativo por lo cual impide la entrada de este ion a la clula. Por lo que no va a sufrir muchas modificaciones.

20. Explique cmo las variaciones del tem 19 modifica el potencial de accinUn ejemplo muy claro es el de los analgsicos locales, como la lidocana, esta va hacer que los canales de Na+ y K+ se mantengan cerrados e inhibirn a la clula, restringiendo la despolarizacin. Por el contrario, Estricnina, que es una sustancia excitadora, por lo tanto aumenta la despolarizacin.21. Explique cmo los estmulos del medio ambiente modifican el PM y el Potencial de accin de un tejido excitable: La temperatura modifica la propagacin de los potenciales. El Dimetro del Axn mientras mayor sea el dimetro menos va a ser la resistencia al impulso nervioso.

22. Conceptos: Potencial de Accin- Es la transmisin del impulso a travs de la clula excitable cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones.- Cambio rpido de potencial de membrana que se extiende rpidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa. El cual comprende de fases sucesivas: Fase de reposo: membrana polarizada -90mV Fase de despolarizacin: difusin de los canales de Na al espacio intracelular. Fase de repolarizacin: cierre de los canales de Na y apertura de canales de K.

23. Explique registro del potencial de accin24. Explique el potencial de accin utilizando una clula25. Explique el potencial de accin utilizando un eje de coordenadas

26. Explique el origen del potencial de accinLas seales nerviosas se transmiten mediante potenciales de accin, que son cambios rpidos en el potencial de membrana de la fibra nerviosa. Cada potencial de accin comienza con un cambio brusco del potencial de membrana negativo normal en reposo aun potencial de membrana positivo, y termina con una vuelta, casi igualmente rpida, alpotencial, Para concluir una seal nerviosa, el potencial de accin se desplaza a lo largo dela fibra nerviosa hasta alcanzar el extremo de la misma.

27. Explique las fases de potencial de accinFases sucesivas del potencial de accin:

Fase de reposo: Es el potencial de reposo de la membrana antes de que se produzca el potencial de accin. Durante esta fase, se dice que la membrana est polarizada, debido al potencial de membrana negativo de -90 mV que existe.

Fase de despolarizacin: En este momento, la membrana se vuelve sbitamentepermeable a los iones sodio, lo que permite el flujo hacia el interior del axn de enormes cantidades de iones sodio cargados positivamente. El estado polarizado normal de -90 mV se neutraliza inmediatamente por los iones sodio entrantes, y el potencial se eleva rpidamente en direccin positiva. Esto recibe el nombre de despolarizaci6n. En las grandes fibras nerviosas, el potencial de membrana sobrepasa>+ el nivel cero y alcanza un valor ligeramente positivo, pero en algunas fibras ms pequeas, as como en muchas neuronas del sistema nervioso central, el potencial simplemente se aproxima al nivel cero,pero no alcanza el estado positivo.

Fase de repolarizacin: Unas diezmilsimas de segundo despus de que la membrana se haga muy permeable a los iones sodio, los canales de sodio comienzan acerrarse y los canales de potasio se abren ms de lo habitual. Entonces, una rpida difusin de iones potasio hacia el exterior restablece el potencial de reposo negativo normal de la membrana. Esto se denomina repolarizaci6n de la membrana de iones potasio hacia el exterior restablece el potencial de reposo negativo normal de la membrana. Esto se denomina repolarizaci6n de la membrana.

28. Explique los fenmenos inicos que ocurren en la fase de ascenso del P. Accin Canales de sodio y potasio con aperturas de voltaje: activacin del canal de sodioCuando el potencial de membrana se hace menos negativo que durante el estado de reposo, elevndose desde -90 milivoltios hacia cero, finalmente alcanza un voltaje, por lo general situado entre -70 y-50 milivoltios, queprovoca un cambio brusco de conformacin en la puerta de activacin, llevndola a laposicin abierta. Esto recibe el nombre de estado activado; durante este estado, los iones sodio invaden literalmente el interior a travs del canal, y aumenta la permeabilidad de la membrana al sodio hasta 1500 a 5000 veces.

Inactivacin del canal de sodio:El mismo aumento de voltaje que abre lapuerta de activacin cierra tambin la puerta de inactivacin. Esta ltima, sin embargo, se cierra algunas diezmilsimas de segundo despus de la apertura de la puerta de activacin. Es decir, el cambio de conformacin que lleva a la puerta de inactivacin a cerrarse es unproceso ms lento que el cambio de conformacin que abre la puerta de activacin. Porconsiguiente, despus de que el canal de sodio ha permanecido abierto durante algunas diezmilsimas de segundo, la puerta de inactivacin se cierra y los iones sodio ya nopueden pasar el interior de la membrana. En este momento, el potencial de membrana comienza a recuperarse hacia el estado de reposo, que es el proceso de repolarizacin. Otra caracterstica importante del proceso de inactivacin del canal de sodio es que lapuerta de inactivacin no se volver a abrir hasta que el potencial de membrana alcance ose aproxime a su nivel original de reposo. Por tanto, no suele ser posible que los canales de sodio se abran otra vez sin que se haya repolarizado de nuevo la fibra nerviosa.29. Explique el potencial postpotencial positivoSe da en la fase de repolarizacin, cuando hay aumento marcado de la permeabilidad al K+, sufriendo una salida excesiva de K+.

(-) Fase postpotencial (+)

-60

-80

30. Utilizando un eje de coordenadas seale el Potencial de membrana del sodio, potasio y cloro.

+65mVPotencial de Equilibrio de Na+

Potencial de Accin

0mVE. Na+ = +65mVE. K+= -85mVE.Cl- = -90mV

Na+

K+Potencia de Membrana en Reposo

-70mV

-85mVPotencia de Equilibrio de K+

-90mVPotencia de Equilibrio del Cl-

31. Defina: Estimulo umbral, umbral de excitacin, sobreexcitacin y zona de disparo-Estimulo umbral: Nivel de estmulo suficiente para producir una respuesta. Es el nivel de intensidad, tanto mnimo como mximo que necesita una percepcin para estimular un rgano sensorial (vista, odo, tacto).-Umbral de excitacin: Intensidad mnima que debe tener un estmulo para ser capaz de un potencial de accin en una neurona.-Sobreexcitacin: Nivel de Estimulo que se encuentra por encima del Umbral, superando el umbral exigido para la excitacin.- Zona de disparo: Es el cuello de una neurona (punto H). Es un filtro y sumador que transforma todas las entradas en una sola hacia el bloqueo de la zona de disparo (cuello H).

32. Explique: Periodo refractario: TiposPeriodo durante en el que no puede producirse otro potencial de accin normal en una clula excitable. Es decir, mientras la membrana siga despolarizada, no se puede producir un nuevo potencial de accin. Eso se debe a que poco despus del Inicio del Potencial de Accin, se inactivan los canales de Na+, o los canales de K+ o ambos, y ninguna magnitud de seal excitadora que se aplique a estos canales en este momento abrir los compuestos de inactivacin.La nica situacin que permitir que se haya es que el potencial de membrana vuelva al reposo original y solo en pequeas fracciones de segundo se abran las compuertas de inactivacin del canal y se pueda iniciar el nuevo potencial de accin.Tipo: Periodo Refractario Absoluto: Periodo durante el cual no se puede generar un segundo potencial de accin, incluso con estmulo intenso. Ejm: Fibras nerviosas Mielnicas grandes este periodo es de 1 /2,500 impulsos por segundo. Periodo Refractario Relativo: Periodo durante el cual no se puede generar un segundo potencial, sin embargo se puede excitar con una seal muy intensa. Ejm: El musculo Cardiaco despus de una contraccin se puede producir una pequea contraccin prematura en los ventrculos.33. Explique la ley del todo o nada.- EjemplosCuando se origina un potencial de accin en cualquier punto de la membrana de una fibra normal, el proceso de despolarizacin viaja por toda la membrana si las condiciones son las adecuadas, sino no viajar. Por ejemplo: Si el estmulo, por ejemplo, un estiramiento es lo suficientemente fuerte como para iniciar un impulso nervioso en el Axn, produce la estimulacin de toda la fibra. Otro ejemplo es en el corazn, cuando este es estimulado o se contrae todo o no se contrae.34. Explique el factor de seguridad.- ImportanciaEs el valor que se obtiene del cociente entre el Potencial de accin con respecto al umbral de excitacin, el cual debe ser mayor que 1. Es importante porque garantiza la propagacin constante y continua de los estmulos para generar una respuesta; sin este facto, la continuidad del impulso sera incierta y podra terminar espontneamente.35. Explique la propagacin de los potenciales. TiposLa excitabilidad ir subiendo hasta llegar al nivel de descarga. Cuando se llega al nivel de descarga, se abren los canales de Na+ y, por muy intenso que sea el estmulo, la excitabilidad ser negativa porque la fibra se encuentra en un periodo refractario absoluto (ya que le ha sucedido todo lo que le poda pasar a la fibra).Durante el potencial de accin cambia la excitabilidad de la neurona con periodos refractarios (nunca habr respuesta por intenso que sea y dura la punta de la espiga) y periodo de adicin latente (en el que la excitabilidad es menor).Si sobre un axn de una fibra nerviosa polarizada se aplica un estmulo suficiente, la fibra se despolarizar. El flujo de corriente (tener cargas positivas y negativas juntas) provoca una despolarizacin de la zona adyacente.La repolarizacin consiste en que en la zona central, se hace salir K+, restituyendo la polaridad del principio. Se empieza donde se ha empezado la despolarizacin.Justo por detrs del impulso nervioso que va avanzando, hay una neurona en periodo refractario con excitabilidad nula y no permite que se cambie la direccin del impulso nervioso.Esta forma de despolarizacin le ocurre a las fibras amielnicas.En una clula mielinizada, se asla el axn de la neurona y el nico punto que se puede despolarizar son los ndulos de Ranvier, que provoca que la despolarizacin vaya saltando de un ndulo a otro. Se llama conduccin saltatoria. Es mucho ms rpida y se da en las fibras de tipo A, mientras que la conduccin ondulatoria se da en las fibras de tipo C.La conduccin ortodrmica va del soma a las terminaciones nerviosas (motoneuronas) o del receptor al soma o al revs (neuronas sensitivas).La conduccin antidrmica va de las terminaciones nerviosas al soma en las motoneuronas.

36. Explique las caractersticas de los diferentes tipos de fibras nerviosasFibra NerviosaFuncinDiametro de Fibra mVelocidad de ConduccinMielinizacinPeriodo RefractanteEjemplos

AMotora somtica12-2070-120Si-Motoneuronas

ATacto, presin5-1230-70Si0,4- 1

AMotora para huesos musculares3-615-30Si-MotoneuronasPara huesos musculares

ADolor, frio, tacto, T2-512-30Si-

BAutonmica preganglionas