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1. DEFINICION: POTENCIALES Se define el potencial como una magnitud que puede ser escalar o vectorial, que sirve para describir la evolución o variación probable de otra magnitud. Generalmente los potenciales aparecen para describir a un campo físico y también aparece en termodinámica. 2. DEFINICION DE BIOPETENCIALES Es un potencial eléctrico que puede medirse entre dos puntos en células vivientes, tejidos y organismos y que es consecuencia de algunos de sus procesos bioquímicos. 3. IMPORTANCIA DE LOS BIOPOTENCIALES EN EL ENTE BIOLOGICO Se emplean para medir potenciales y corrientes emanados del cuerpo. Son importantes ya que gracias a ellos puedes percibir estímulos del exterior, pensar, contraer los músculos para ejecutar una acción, estar atentos despiertos o bien dormidos. 4. POTENCIALES DE MEMBRANA Es la energía eléctrica almacenada como voltaje por las pequeñas baterías que son células. Esta energía se utiliza en muchas funciones celulares. Si el número de cargas es el mismo para mantener el equilibrio de la membrana, la salida de K por sus canales al seguir su gradiente de compensación determina el flujo de cargas positivas hacia el exterior de la membrana que no puede ser compensado con la entrada de Na debido a los escasos de canales para este ion. Por lo tanto la salida de K determina una diferencia de potencial eléctrico entre ambos lados de la membrana (más negativo al interior) 5. EXPLIQUE LA IMPORTANCIA DEL PMR EN UN TEJIDO EXITABLE Como todas las células del organismo, la membrana plasmática de las células excitables presenta un potencial de membrana de reposo (PMR) El potencial de membrana es similar al voltaje que se acumula en un acumulador con un cable, los electrones fluirán a lo largo de este. El potencial de reposo es la
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Biopotenciales Fisio

May 21, 2017

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Page 1: Biopotenciales Fisio

1. DEFINICION: POTENCIALESSe define el potencial como una magnitud que puede ser escalar o vectorial, que sirve para describir la evolución o variación probable de otra magnitud. Generalmente los potenciales aparecen para describir a un campo físico y también aparece en termodinámica.

2. DEFINICION DE BIOPETENCIALESEs un potencial eléctrico que puede medirse entre dos puntos en células vivientes, tejidos y organismos y que es consecuencia de algunos de sus procesos bioquímicos.

3. IMPORTANCIA DE LOS BIOPOTENCIALES EN EL ENTE BIOLOGICOSe emplean para medir potenciales y corrientes emanados del cuerpo. Son importantes ya que gracias a ellos puedes percibir estímulos del exterior, pensar, contraer los músculos para ejecutar una acción, estar atentos despiertos o bien dormidos.

4. POTENCIALES DE MEMBRANAEs la energía eléctrica almacenada como voltaje por las pequeñas baterías que son células. Esta energía se utiliza en muchas funciones celulares. Si el número de cargas es el mismo para mantener el equilibrio de la membrana, la salida de K por sus canales al seguir su gradiente de compensación determina el flujo de cargas positivas hacia el exterior de la membrana que no puede ser compensado con la entrada de Na debido a los escasos de canales para este ion. Por lo tanto la salida de K determina una diferencia de potencial eléctrico entre ambos lados de la membrana (más negativo al interior)

5. EXPLIQUE LA IMPORTANCIA DEL PMR EN UN TEJIDO EXITABLEComo todas las células del organismo, la membrana plasmática de las células excitables presenta un potencial de membrana de reposo (PMR) El potencial de membrana es similar al voltaje que se acumula en un acumulador con un cable, los electrones fluirán a lo largo de este. El potencial de reposo es la consecuencia de la pequeña acumulación de iones negativos en el citosol a lo largo de la superficie interna de la membrana y la acumulación semejante de iones positivos en el líquido extracelular a lo largo de la superficie externa de la membrana.

Porque si no existiera el potencial de membrana no podríamos responder a estímulos

Sin ellos no seriamos excitables.

6. EXPLIQUE EL ORIGEN DEL PMREl potencial de membrana en reposo se origina a partir de una distribución desigual de diversos iones entre el líquido extracelular y el citosol. El líquido extracelular es rico en iones de Na y de cloruro en el citosol, sin embargo, el

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catión principal es de K y los dos aniones predominantes son los fosfatos que se unen a distintas moléculas, como los 3 fosfatos en el ATP y los aminoácidos en las proteínas. Dado que en la concentración de K es más alta en el citosol y las membranas plasmáticas tiene muchos canales de conductividad pasivos para el K , este se difunde siguiendo su gradiente de concentración : hacia fuera de la célula y dentro del liquido extracelular

7. ELPLIQUE EL PORQUE DE LA NEGATIVIDAD DEL PMRA medida que cada vez más iones positivos de potasio abandonan la célula, el interior de la membrana se vuelve más negativo y el exterior de la membrana se vuelve positivo. Otro factor que contribuye a la negativización del interior: la mayor parte de iones con carga negativa que se encuentra dentro de la célula no puede abandonarla. No pueden seguir al K hacia el exterior de la célula ya que están adheridas a una proteína o a otro tipo de molécula grande. Las cargas negativas intracelulares atraen de nuevo al K hacia el interior de la célula por la diferencia de concentración con el exterior de esta. Por TRES razones principales:

a) Debido a la bomba de Na/K porque pierde 3 cargas positivas y solo gana 2 cargas negativas

b) Debido a que cuando la membrana esta en reposo es mas permeable al K , y si sale el K se hace más negativo.

c) Presencia de proteínas y aniones no difusibles (proteína , fosfato , orto fosfato)

La electronegatividad del potencial de membrana se debe al gran gradiente de concentración de potación desde el interior hacia el exterior hay una intensa tendencia a que cantidades adicionales de iones potación difundan hacia fuera a través de la membrana .A medida que lo hacen transportan cargas eléctricas positivas hacia el exterior, generando de esta manera electro positividad fuera de la membrana y electronegatividad en el interior debido a los aniones negativos que permanecen detrás y que no difunden hacia fuera con el potasio.

8. Importancia de la bomba de Na/k EN EL PMRLa permeabilidad de la membrana es muy bajo ya que solo hay unos pocos canales pasivos para el sodio sin embargo, el Na se difunde lentamente hacia dentro de la célula a favor de su gradiente de concentración. S i el ingreso pasivo no se controlase, podría finalmente, eliminar el potencial de membrana en reposo. La pequeña cantidad de de iones Na que ingresan y de iones K que salen en forma pasiva de la célula es compensada por las bombas de sodio- potacio. estas bombas ayudan a mantener el potencial de membrana en reposo bombeando el Na hacia el exterior de la celula a medica que se ingresa pasivamente. Al mismo tiempo, la bomba de sodio – potasio promueve el ingreso de iones de K sin embargo n estos también se redistribuyen siguiendo

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gradientes químicos y eléctricos puesto que las bombas de Na y K expulsan tres iones de Na por cado dos iones de K , son electrogénicas , contribuyendo a la negativización de potencial de membrana.

9. EPLIQUE EL REGISTRO DEL PMR

Dado que las señales eléctricas constituyen la base de la transferencia de información en el sistema nervioso, es esencial conocer como surgen estas señales. El empleo de señales eléctricas-como cuando se envía electricidad en cables para proporcionar potencia o información- presenta un problema fundamental para las neuronas: los axones neuronales, que pueden ser muy largos (recuérdese que una neurona motora espinal puede extenderse por un metro o mas), no son buenos conductores eléctricos. Si bien tanto las neuronas como los cables son capaces de conducir pasivamente la electricidad, las propiedades eléctricas de las neuronas se comparan pobremente aun con el cable mas ordinario. Para compensar esta deficiencia, las neuronas han desarrollado un sistema de refuerzo que les permite conducir señales eléctricas en grandes distancias a pesar de sus características eléctricas intrínsecamente malas. Las señales eléctricas producidas por este sistema de refuerzo se denominan POTENCIALES DE ACCION, aunque se las conoce también como espigas o impulsos.

La mejor manera de observar un potencial de acción es utilizando un microelectrodo intracelular para registrar directamente el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática neuronal. Un microelectrodo típico es un trozo de tubo de vidrio traccionado hasta un punto muy fino (con un orificio de un diámetro inferior a 1 um) u lleno con un buen conductor eléctrico, como por ejemplo, una solución concentrada en sal. Este centro conductor puede se conectado entonces a un voltímetro, puede ser un osciloscopio, para registrar el potencial transmembrana de la célula nerviosa. Cuando se inserta un

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microelectrodo a través de la membrana de la neurona, registra un potencial negativo, lo que implica que la célula tiene un medio de generar un voltaje constante a través de su membrana cuando esta en reposo. Este voltaje, llamado POTENCIAL DE MEMBRANA DE REPOSO, depende del tipo de neurona que se examine, peo siempre es una fracción de un voltio (en los casos típicos, -40 a - 90mV).

N los potenciales de acción representan cambios transitorios en el potencial de membrana de reposo de las neuronas. Un modo de obtener un potencial de acción es pasar una corriente eléctrica a través de la membrana de la neurona. En circunstancias normales esta corriente seria generada por otra neurona, la sinapsis entre dos células nerviosas, o por la transducción de un estimulo externo en las neuronas sensitivas. Sin embargo, en el laboratorio es fácil producir una corriente eléctrica apropiada al insertar un segundo microelectrodo en la neurona y conectar luego el electrodo a una batería. Si la corriente así entregada es tal como para tornar más negativo el potencial de membrana (HIPERPOLARIZACION), no sucede nada espectacular. El potencial de membrana simplemente cambia en proporción a la magnitud de la corriente inyectada. Estas respuestas de hiperpolarizacion no necesitan ninguna propiedad singular de las neuronas y, por lo tanto, se denominan respuestas eléctricas pasivas. Se observa un fenómeno mucho mas interesante si se entrega la corriente de polaridad opuesta, de modo que el potencial de membrana de la célula nerviosa se torna mas positivo que el potencial de reposo (DESPOLARIZACION). En este caso, en cierto nivel del potencial de membrana, denominado POTENCIAL UMBRAL, se desarrolla un potencial de acción.

El potencial de membrana, que es una respuesta activa generada por la neurona, aparece sobre un osciloscopio como un cambio breve (de alrededor de 1 ms) del negativo al positivo en el potencial de membrana de la neurona. Es importante destacar que la amplitud del potencial de acción independiente de la magnitud de la corriente utilizada para evocarlo; o sea, las corrientes mas grandes no producen potenciales de acción mas grandes. Por lo tanto, se dice que los potenciales de acción de una neurona dada son todo o nada, pues se desarrollan por completo o no se desarrollan. Si se aumenta lo suficiente la amplitud o la duración de la corriente de estimulo, se desarrollan múltiples potenciales de acción. En consecuencia, la intensidad de un estimulo esta codificada en la frecuencia de los potenciales de acción y no en su amplitud.

10. EXPLIQUE EL POTENCIAL DE DIFUSIONPOTENCIAL DE DIFUSION: un potencial eléctrico vinculado a la difusión de iones que tienen distinta permeabilidad, a favor de un gradiente de concentración.- Formas en que un potencial de difusión puede mantenerse. Los potenciales de difusión duran el mismo tiempo que las diferencias de concentración y

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desaparecen cuando ellas se disipan. Si, en un sistema, encontramos un potencial que suponemos es de difusión y éste se mantiene constante, sin decaer o desaparecer con el tiempo, debemos buscar cuál es el mecanismo que está manteniendo las CONCENTRACIONES CONSTANTES.Analizaremos varias posibilidades:a) Uno de los compartimientos tiene un ion no difusible.b) A uno de los compartimientos le llega un flujo constante de iones.c) Hay un mecanismo de transporte activo que "bombea" los iones que se pierden del compartimiento.La difusión de una especie iónica, aunada de la permeabilidad selectiva, puede generar una separación de carga a través de la membrana.

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11. CON EJEMPLOS EXPLIQUE COMO SE DETERMINAN EL PM DE UN TEJIDO EXITABLE

Las fibras musculares y las neuronas son eléctricamente excitables se comunican entre sí mediante señales eléctricas. Las células excitables poseen la capacidad de generar espigas de voltaje ( potenciales de acción) - Suponiendo que la membrana solo es permeable al ion sodio, la

concentración de sodio en el interior 140 y la concentración en el exterior 20 el potencial de membrana seria 52.

- Suponiendo que la membrana solo es permeable al ion calcio, la concentración de sodio en el interior de la célula 10 y en el exterior 200 el potencial de membrana seria de 79

12. COMO INTERPRETA LA ECUACION DE NERTS Y SU IMPORTANCIA EN LA DETERMINACION DEL PM DE UN TEJIDO EXITABLE

La ecuación de Nernst permite predecir exactamente el potencial eléctrico a través de una membrana. es útil para hallar el potencial de reducción en los electrodos en condiciones diferentes a los estándares. La ecuación de Nernts es lineal cuando se representa el potencial de membrana frente al logaritmo del consiente de concentracionesEl potencial de reposo de una célula es producido por diferencias en la concentración de iones dentro y fuera de la celula y por diferencias en la permeabilidad de la membrana celula a los diferentes iones. El potencial de

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equilibrio de Nernst relaciona la deferencia de potencial de ambos lados de una membrana biológica en el equilibrio con las características relacionadas con los iones del medio interno y externo y de la propia membrana

13. INTERPRETACION DE LA ECUACION DE GOLDMAN Y SU IMPLICANCIA EN EL PM DE UNA CELULA EXCITABLE

Ecuación de Goldman calcula el Potencial de la membrana en el interior de la célula cuando participan dos iones positivos univalentes (K+ y Na+) y un ion negativo también univalente (Cl-)La ecuación de Goldman se una una membrana es permeable a varios iones diferentes y el potencial de difucion que se genera depende de tres factores - La poralidad de carga de cada ion - La permeabilidad de la membrana- Las concentraciones

Esta ecuación nos permite calcular el valor de potencial eléctrico que generaría un potencial de difusión a los lados de la membrana

14. EXPLIQUE LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VARIABILIDAD DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA La variabilidad iónica de la membrana durante un potencial de acción se debe a la activación de los canales dependientes de voltaje que en condiciones de reposo están cerrados.1. Permeabilidad de la membrana2. Diferencia de concentraciones a ambos lados de la membrana3. Diferencia de presión a ambos lados de la membrana 4. Diferencia de potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana

15. EXPLIQUE EL PMR UTILIZANDO UNA CELULA El potencial de membrana en reposo tanto de una neurona como una fibra muscular es estable, sin embargo en muchos tipos de células musculares lisas el potencial de membrana en reposo es poco estable La membrana celular, membrana citoplasmática se comporta como una barrera semipermeable selectiva, es decir permite el tránsito a través de ella de determinadas moléculas e impide el de otras, este paso de sustancias es libre no supone aporte energético adicional para que se pueda llevar a cabo (difusión pasiva). Por otro lado en la membrana citoplasmática tiene lugar el transporte activo, supone esto el paso de sustancias en la membrana en ambos sentidos, pero requiere energía en forma de ATP para poder llevarlo a cabo, se

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trata de la bomba sodio potasio dependiente de ATP. Esta capacidad de transporte, al tiempo que la facilidad de difundir moléculas provocan que la composición tanto cualitativa como cuantitativamente sea diferente a ambos lados de la membrana.

La bomba de Na/K proporciona a una contribución adicional al potencial de reposo de la membrana nerviosa. El hecho de que se bombeen mas iones sodio hacia el exterior que iones potasio hacia el interior da lugar a una perdida continua de cargas de caras positivas desde el interior de la membrana , esto da un estadio adicional de negatividad( aproximadamente de -4mVmas) en el interior .

16. En un eje de coordenadas como explicaría el PMR de una célula excitable

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En un potencial de reposo el registro para estas células es de -90mv lo que significa que solo los iones Cl están en equilibrio ya que la fuerza eléctrica compensa exactamente la química para el K, el radiente eléctrico real (-90mv) es insuficiente apra retener a este ion en el interior celular, pues su potencial de equilibrio es de -94mv esto significa que el interior de la celula debería ser mas negativo para compensar al K. En el sodio es el ion más desbalanceado del sistema ya que ambas fuerzas lo llevan hacia el interior de la celula. Pero a pesar del desequilibrio electroquímico de los iones estos se mantienen estacionarios que se debe al transporte activo dado por la bomba de sodio y potasio.

17. CON ESQUEMAS EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE EL POTENCIAL DE DIFUSION Y EL POTENCIAL DE EQUILIBRIO

Potencial de Difusión Potencial de equilibrio

El potencial de membrana es el producto de los potenciales de difusión de varios iones simultáneos.

La difusión de una especie iónica, aunada a la permeabilidad selectiva, puede generar una separación de carga a través de la membrana.

La dirección del potencial de difusión a través de la membrana lo determina:

a) La permeabilidad de la membrana

b) La orientación de los gradientes de concentración.

Conocer el potencial de equilibrio de cada ion nos permite deducir como varia el flujo de dicho ion frente a los cambios del potencial de membrana en las diferentes fases del potencial de acción.

El concepto de potencial de equilibrio se aplica cuando se considera un ion en forma aislada.

El potencial de equilibrio representa el campo eléctrico necesario para equilibrar el gradiente químico de un ion en particular.

El exceso de cationes crea el potencial de membrana en reposo.

El potencial de membrana en reposo es producto de 2 procesos

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antagónicos dinámicos:a) la acción de la bomba de sodio.

b) La difusión pasiva de los iones p y sPotencial de equilibrio:

Potencial de difusión

Diferencia de potencial generada a través de una membrana cuando un ion se difunde a lo largo de su gradiente de concentración.

18. EXPLIQUE LAS PROPIEDADES DE UN TEJIDO EXITABLEExcitabilidadEs la capacidad para responder a un estímulo, la respuesta que sigue a un cambio ambiental, que es el estímulo. La excitación se obtiene mediante la aportación de cierta cantidad de cargas eléctricas que reduce el potencial de reposo hasta un valor denominado excitación. La puesta en marcha del potencial de acción se logra fácilmente en las células nerviosas aplicando una pequeña cantidad de corriente. Por el contrario, esto resulta más difícil con las células musculares.

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ConductividadEs la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir del punto de estimulación. las células son capaces de conducir electricidad por mecanismos muy específicos y controlados , constantemente la célula expulsa o deja entrar iones ( moléculas con carga eléctrica ) así establece un diferencia de voltaje de adentro a afuera de ella .este desequilibrio tiende a corregirse solo , la célula puede mantener el potencial ( la diferencia ) o controlar el retorno al equilibrio para dirigir una corriente eléctricaEjemplo - las neuronas ante un estimulo en sus dendritas ( uno de sus extremos ) inician un cambio eléctrico que la recorre y llega al axón )el otro extremo ) y estimula a otra neurona.

a) En estado de reposo manifiesta en algún lugar de su estructura un cierto estado eléctrico estable

b) En estado de actividad (excitación) pasa a un segundo estado eléctrico metaestable en el cual se mantiene durante un tiempo luego retorna a su estado inicial de reposo

c) Para pasar de reposo a actividad el tejido necesita un estimulo adecuado amplificado en algún lugar de su estructura ( estimulo umbral)

d) La amplitude y duracion del estado activo son independientes del estimuloe) Entre el estimulo y el cambio de estado hay un cierto tiempo denominado

tiempo de latencia

19. EXPLIQUE COMO LAS VARIACIONES DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS IONES DE SODIO POTASIO , CLORO Y CALCIO MODIFICAN EL PM DE UNA CELULA

Las concentraciones intracelulares de potasio y sodio están determinadas activamente por la bomba de sodio-potasio. Aunque está continuamente entrando algo de sodio y saliendo algo de potasio pasivamente por los canales de pérdida, la bomba contrarresta el flujo de estos iones y mantiene sus concentraciones en unos niveles relativamente fijos. En el caso del cloro, en cambio, en muchas células no existe un mecanismo de transporte activo que fije las concentraciones de este ión. De manera que si el potencial de la membrana se aleja del potencial de equilibrio del cloro, el cloro sale o entra de la célula y modifica su concentración intracelular hasta que el potencial de equilibrio se hace igual al potencial de reposo. Es decir, el potencial de reposo depende de la concentración de potasio, por el contrario la concentración de cloro sigue al potencial de reposo. al modificar el potencial de membrana, las concentraciones

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intracelulares de cloro se modifican inmediatamente, de manera que el potencial de equilibrio del cloro se desplace de forma paralela al potencial de la membrana.

20. EXPLIQUE COMO LAS VARIACIONES DEL ITEM 19 MODIFICA EL PAExisten una serie de factores que pueden dar lugar a un potencial de acción, que son:Estímulo en la membranaProductos que cambien la permeabilidad de la membrana Cambios mecánicos sobre la membrana Frío o calorCualquier factor que modifique el estado normal de la membrana.Este potencial se propaga electronicamente y a velocidad constante. Sigue además la ley del todo o nada. Si el estímulo llega al umbral se producirá el potencial de acción, pero si no llega al umbral no se producirá. Por lo tanto el umbral es la intensidad mínima de estímulo necesaria para que se de un potencial de acción. Si el estímulo no llega al umbral, es posible que se produzca sumación, lo que desembocará en la liberación de un potencial de acción. Durante un potencial de acción distinguimos dos períodos refractarios. Entendemos como período refractario aquel período en que la célula se hace refractaria, es decir, no deja pasar ni transmite ninguna señal. Distinguimos el período refractario absoluto (PRA), en que la célula es totalmente refractaria y período refractario relativo (PRR), durante el cual el umbral aumenta y la intensidad disminuye. Existe un fenómeno conocido como adaptación o acomodación, según el cual, el umbral va aumentando con un estímulo fijo

21. EXPLIQUE COMO LOS ESTIMULOS DEL MEDIO AMBIENTE MODIFICA EL PM Y PA DE LAS CELULAS EXCITABLES a) Estimulo: es un cambio en el contenido energético del medio ambiente de

una estructura excitable los estimulos son energía,b) Respuesta: cambio en el estado de reposo de una celula, consume energía ,

es una propiedad de las estructuras excitables.Respuesta de neuronas y células musculares: - Cambia la permeabilidad de los iones- Se acortan las células musculares - Algunas células secretan sustancias

22. CONCEPTOS DE POTENCIAL DE ACCIONUn potencial de acción es una secuencia de fenómenos que ocurren con rapidez, disminuye y en la última instancia invierten el potencial de membrana, para luego restaurarlo a su estado de reposo. Durante un potencial de acción los canales ionicos se abren y después se cierran dos tipos de canales de ionicos de voltaje presentes en la membrana plasmática de axones y terminales axonicas. Primero se abren canales que permiten la entrada de sodio a la celula

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lo cual provoca su despolarización luego se abren los canales de potasio con lo que ocurre la salida de estos iones y se genera la repolarizacion. Todo eso suele durar un mini segundos en las neuronas

23. EXPLIQUE EL RESGISTRO DEL POTENCIAL DE ACCION En un osciloscopio existen dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio sirve para observar la señal que quiere medir . Los potencial de acción se miden de registro de electrofisiología ( y mas reciente con microchip de Mosfet) registral el potencial de membrana de un punto concreto de un axón muestra cada etapa de potencial de acción , ascendente, descendente y refractaria a medida que la onda pasa . Estas ases juntas forman un arco sinusoidal. Su amplitud depende de donde ah alcanzado su potencial de acción al punto de medida y tiempo transcurrido.El potencial de acción no se mantiene en un punto de la membrana plasmática sino que viaja a lo largo de la membrana puede desplazarse a lo largo de un axón a mucha distancia por ejemplo transportando señales al cerebro hasta el extremo de la medula espinal.

24. EXPLIQUE EL PA UTILIZANDO UNA CELULA.El potencial de acción es un cambio en el potencial de membrana que ocurren cuando se abren los canales iónicos reclutados por voltaje de la membrana, lo que aumenta la permeabilidad de la célula primero el sodio y luego el potasio. El influjo (movimiento hacia el interior de la célula) de sodio despolariza la célula esta despolarización es suicida en el flujo del potasio (movimiento hacia el exterior de la célula) que restablece el potencial de membrana en reposo de la célula.

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25. POTENCIA DE ACCION UTILIZANDO EJE DE COORDENADAS

El potencial de acción (impulso nervioso) es un señal eléctrica producida por el flujo de iones que circulan a través de la membrana plasmática de una neurona. El potencial de acción, o impulso nervioso, se produce cuando el potencial de membrana se despolariza por encima de un umbral crítico (-60 a -40 mV). En un msg el potencial de membrana se vuelve positivo, +40 mV, y luego vuelve a ser negativo. Esta despolarización amplificada se propaga a las regiones adyacentes de la membrana plasmática permitiendo al potencial de acción viajar a lo largo de los axones de las células nerviosas como señales eléctricas, resultando en una rápida transmisión de los impulsos nerviosos a grandes distancias.

En el descubrimiento y estudio de la naturaleza de este potencial de acción los axones de los calamares gigantes han sido fundamentales, ya que son de un tamaño considerable (diámetro 0.2-1 mm; 5-10 cm largo) y permiten que los electrodos puedan ser fácilmente insertados en el citosol para detectar pequeños cambios de potencial.

Hodgkin y Huxley demostraron que el potencial de acción se debe a cambios grandes y transitorios de la permeabilidad de la membrana del axón respecto a los iones Na+ y K+. Mediante el estudio del cambio de permiabilidad de estos iones establecieron la existencia de dos tipos de conductos o canales sensibles al voltaje (canales iónicos dependientes de voltaje), y concluyeron que el proceso de generación de un potencial de acción debía componerse de las siguientes etapas:

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1. cambia la conductancia de la membrana para Na+

2. la despolarización de la membrana por encima de un potencial umbral produce la apertura de los conductos de Na+

3. los iones Na+ fluyen a través de la membrana al interior celular, debido al fuerte gradiente electroquímico creado a través de la membrana plasmática

4. la entrada de iones Na+ despolariza más la membrana y se abren muchas compuertas para Na+

5. este cambio positivo entre despolarización y entrada de Na+ da lugar a un cambio rápido y profundo de potencial de membrana, desde -60 a 30 mV en 1 msg

6. en este momento los canal de Na+ se cierran espontáneamente y se abren los de K+. Los iones K+ fluyen al exterior y en 2 msg el potencial de membrana vuelve a tener un valor negativo, -75 mV (valor de equilibrio para los iones K+ en condiciones celulares.

7. En pocos msg se restablece el potencial de reposo

Durante todo este proceso, sólo una pequeña proporción de iones sodio y potasio (1 ppm) fluye a través de la membrana. Por tanto, el potencial de acción es es un método muy eficaz de enviar señales a grandes distancias.

26. EXPLIQUE EL ORIGEN DEL POTENCIAL DE ACCION

El origen del potencial de acción es el nódulo de Ranvier ya que este nivel de la fibre nerviosa hay una mayor cantidad de canales de sodios abiertos y no hay mielina (no permite la la propagación del potencial de acción.

27. EPLIQUE LAS FASES DEL POTENCIAL DE ACCIONa) Despolarización: el potencial se eleva en dirección positiva, primero

gradualmente hasta un umbral y luego de forma brusca, llegando a invertirse. El pico de potencial invertido (positivo) se llama exceso o sobretiro.

b) Repolarización: el potencial cae rápidamente en dirección negativa hacia el potencial de reposo.

c) Hiperpolarización postpotencial: el potencial se sitúa transitoriamente en valores ligeramente más negativos que el de reposo.

28. EXPLIQUE LOS FENOMENOS FISIOLOGICOS QUE OCURREN EN LA FASE DE ASCENSO DEL POTENCIAL DE ACCION - Aumenta la permeabilidad del potasio - Los canales de potasio reclutados por voltaje al igual que el sodio comienza

abrir en respuesta a la despolarización- Para el momento que se abre los canales de potasios el potencial de

membrana de la célula ha alcanzado +30mv debido a la entrada de sodio a través de los canales de sodio que se abren más rápido

- Cuando los canales de sodio se cierran en el pico del potencial de acción, los canales de potasio acaban de abrirse lo que toma a la membrana muy permeable al potasio

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- Con el potencial de membrana positivo los radientes de concentración y eléctricos para el potasio favorece en movimiento de potasio hacia fuera de la célula.

- A medida que el potasio sale de la célula el potencial de membrana se torna rápidamente más negativo, por el cual el potencial de acción entra en la fase de caída y se aproxima al potencial de reposo

- Cuando el potencial de membrana que cae alcanza el - 70mV, los canales de potasio reclutados por voltaje aun no se han cerrado. El potasio sigue abandonado la célula a través de los canales reclutados por voltaje y los canales permeables del potasio y la membrana se hiperpolariza aproximándose al potencial de membrana en reposo de – 90mV ( poshiperpolarizacion)

- Una vez que los canales de potasio reclutados por voltajes lentos inicialmente se cierran, se detiene a la salida de potasio. La retención del potasio y el pasaje del sodio hacia el interior restauran el potencial de membrana de -70mV , valor que refleja la permeabilidad en reposo de la célula al potasio , Cloro y el sodio.

29. EXPLIQUE EN QUE CONSISTE UN POST POTENCIA POSITIVOConsiste en la excesiva salida de potasio durante la fase de re polarización de la membrana

30. UTILIZANDO UN EJE DE COORDENADAS SEÑALE EL POTENCIAL DE MEMBRANA: SODIO, POTASIO, CLOROSiendo las concentraciones de cloro dentro de la célula 9mmol/L y fuera de la misma de 125mmol/LRemplazando estos valores en la ecuación se obtiene aproximado -70mv que es igual al potencial de membrana en reposoEn el caso del potasio cuya concentración intracelular es de 150 mmol/L y extracelular de 55 mmol/LRemplazando estos valores en la ecuación se obtiene aproximado -90mv En el caso del sodio cuya concentración intracelular es de 15mmol/L y extracelular de 150 mmol/LRemplazando estos valores en la ecuación se obtiene aproximado +60mv

31. DEFINICION: ESTIMULOS UMBRAL, UMBRAL DE EXCITACIÓN SOBREXITACION Y ZONA DE DISPARO

a) Estimulo umbral: es aquel que cumple con todos los parámetros mínimos de intensidad y duración. La intensidad mínima de la corriente estimulante (intensidad de umbral) la cual al actuar durante un tiempo determinado, producirá el potencial de acción. La intensidad de umbral varía con la duración de estímulos débiles y fuerte. Ejm si se aumento la intensidad del estimulo y en las miofibrillas se generan potenciales de acción.

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b) Umbral de excitación: se aplica a una neurona a un estimulo durante el tiempo que esta desarrollándose el potencial de acción, no es posible excitarla lo que se denomina periodo refractario. Ejm si la intensidad de la corriente estimulante es aun mayor las miofibrillas de umbral mas alto también responde con una descarga

c) Sobre excitación: ocurre en la fase de despolarización del potencial de acción nerviosa cuando la fibras nerviosas están en excesos de iones de sodio positivos que mueve al interior hace que la membrana se sobreexcite mas allá del nivel 0

d) Zona de disparo: es aquella donde concluyen las señales procedentes de muchas neuronas presinápticas que actúan de diferentes sitios de la neurona postsinaptica.

32. EXPLIQUE PERIODO REFRACTORIO: TIPOS Y EJEMPLOS

Se define como el momento en el que la célula excitable no responde ante un estímulo y por lo tanto no genera un nuevo Potencial de Acción. Se divide en dos: Periodo Refractario Absoluto (o Efectivo) y Periodo Refractario Relativo.

El Periodo Refractario Absoluto es aquel en el que los Canales de Na sensibles a voltaje se encuentran "inactivados", por lo que se deja el transporte de sodio.

En cambio el Periodo Refractario Relativo se da en alguna parte de la Fase de Repolarización, en donde los Canales de Na paulatinamente comienzan a cerrarse para así comenzar a abrirse y transportar nuevamente sodio, por lo que al agregar un estímulo excitatorio muy intenso se puede provocar que los canales que se encuentran cerrados en ese momento se abran y generen un nuevo Potencial de Acción. El Periodo Refractario Relativo termina después de la fase de Hiperpolarización (o Postpotencial) en donde todos los Canales de Na sensibles a Voltaje están cerrados y disponibles para un nuevo estímulo.

También existe un Período Refractario Efectivo, que sólo se lo observa en las células musculares cardíacas (esto se debe, porque las células se encuentran formando un sincitio celular). En este caso, la célula se despolariza normalmente, pero no puede conducir dicho estímulo a las células vecinas a ella. Este período refractario, es un parámetro muy útil en la evaluación de drogas antiarrítmicas.

El Periodo Refractario varía de célula a célula, y es una de las características que permiten decir si una célula es más o menos excitable que otra. En otros casos como el músculo cardiaco, su amplio Periodo Refractario le permite la increíble capacidad de no tetanizarse.

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- Supone una situacion de inexcitabilidad de la membrana cuando una celula acaba de ser estimulada y caba de generar un potencial de accion, el potencial de accion no puede generar otro. Existen dos tipos

e) Absoluto: period de tiempo inmediatamente despues de un potencial de accion en donde no hay respuesta independientemente de la intensidad del estimulo que se le apliqué. esto se debe a que los canales de sodios se encuentran activos

f) Relativo: periodo de tiempo después del periodo absoluto en donde si hay respuesta pero solo si se le aplica una intensidad de estimulo por encima del umbral de excitación de la celula, esto es porque los canales de sodio se encuentran en reposo.

33. EXPLIQUE : LEY DEL TODO O NADA EJEMPLOS Si el estimulo logra superar el umbral se va a generar un potencial de acción que hará que se contraiga, estimulando a otras células adyacentes que actuarán de igual manera. El grado de contracción dependerá de la frecuencia e intensidad del estímulo.- Un estimulo debe ser lo suficiente grande como para despolarizar a la

neurona por encima del valor de umbral, si no se alcanza el umbral nos hay disparo. Si rebase el umbral, el PA siempre tiene el mismo tamaño . Una vez que haya un potencial de accion v aver un proceso de despolarizacion. Este proceso de despolarizacion solo se puede dar en condiciones adecuadas, si es que no es la adecuada, el proceso de despolarizacion no se da en absoluto. En otras palabras la neurona necesita necesita alcanzar un umbral de excitabilidad para que se pueda generar un potencial de accion. Una vez alcanzado el umbral de excitabilidad, la respuesta va ser efectiva e independiente ante la interrupcion o aumento del estimulo

34. EXPLIQUE FACTOR DE SEGURIDAD IMPORTANCIA

Permite al tejido excitable propagarse de manera irreversible

35. PROPAGACION DE LOS POTENCIALES TIPOS Existen dos tipos de propagación:

g) Ortodrómica : se da en un tejido vivoh) Antidrómica: se da en sentido opuesto por eso se realiza in vitro

36. EXPLIQUE LAS CARACTERISTICAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS NERVIOSASExisten tres tipos de fibras nerviosas que son las siguientes- Fibra nerviosa tipo A: total mielinizada - Fibra nerviosa de tipo B: mixtas - Fibras nerviosas de tipo C: totalmente amielinizadas

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37. CON UNA GRAFICA EXPLIQUE COMO SE PROPAGA LOS POTENCIALES

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Los potenciales de acción se propagan más rápido en axones de mayor diámetro, si los demás parámetros se mantienen. La principal razón para que ocurra es que la resistencia axial de la luz del axón es menor cuanto mayor sea el diámetro, debido a la mayor relación entre superficie total y superficie de membrana en un corte transversal. Como la superficie de la membrana es el obstáculo principal para la propagación del potencial en axones amielínicos, el incremento de esta tasa es una forma especialmente efectiva de incrementar la velocidad de la transmisión.

Un ejemplo extremo de un animal que utiliza el aumento de diámetro de axón como regulador de la velocidad de propagación del potencial de membrana es el calamar gigante. El axón del calamar gigante controla la contracción muscular asociada con la respuesta de evasión de depredadores del animal. Este axón puede sobrepasar 1 mm de diámetro, y posiblemente sea una adaptación para permitir una activación muy rápida del mecanismo de escape. La velocidad de los impulsos nerviosos en estas fibras es una de las más rápidas de la naturaleza, para los que poseen neuronas amielínicas.

38. EXPLIQUE LAS PROPIEDADES ELECTRICAS DE LAS CELULAS NERVIOSAS Y MUSCULARES

Conductividad Es la capacidad de que la despolarización de una célula miocardia se transmita a las células y fibras miocárdicas contiguas. Esta conducción se realiza a través de los discos intercalares que funcionan a modo de poros que comunican el citoplasma de dos células adyacentes y que conllevan una baja resistencia para la conducción. La velocidad de conducción es mayor en las células que tienen una fase 0 muy vertical (alta dV/dt) como ocurre con las células de sistema His-Purkinje y miocárdicas. Por el contrario las células del nodo AV tienen un Potencial de acción con una fase 0 muy inclinada lo que implica una baja dV/dt y por tanto una velocidad de conducción lenta que es la responsable del retraso de conducción a dicho nivel Por otra parte la velocidad de conducción es mayor en sentido longitudinal con respecto al transversal (Anisotropía).

Automaticidad Es la capacidad de determinadas células de despolarizarse espontáneamente. Es debido a que la Fase 4 del Potencial de acción se despolariza progresivamente hasta alcanzar el valor umbral. Cuanto mayor sea la pendiente de la Fase 4 mayor será la frecuencia de descarga. Así las células del nodo sinusal son las que tienen mayor frecuencia de descarga; también tienen capacidad de marcapasos algunas células del miocardio auricular, seno coronario, His-Purkinje Excitabilidad Es la capacidad de las células miocardios de ser despolarizadas por un estímulo externo (eléctrico, mecánicos, etc.) que alcanza el potencial umbral.

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Refractariedad Las células miocárdicas quedan inexcitables durante un periodo de tiempo tras su despolarización. Este tiempo se conoce como periodo refractario y coincide desde el inicio de la fase 0 hasta la porción final de la fase 3. Su duración por tanto se correlaciona con la duración del potencial de acción. En este periodo los canales iónicos quedan inactivados hasta que alcanzan el estado de reposo

Las neuronas tienen tres propiedades eléctricas pasivas que son importantes para la transmisión de señales eléctricas:

- La resistencia de membrana en reposo- La capacidad de la membrana- La resistencia axial intracelular a lo largo de los axones y dendritas

39. EXPLIQUE LOS FACTORES QUE MODIFICAN LA PROPAGACION

a) El diámetro de axón: a mayor diámetro mayor velocidad de conducción. Existe una relación entre el incremento del diámetro y un incremento de la velocidad de conducción

b) La temperatura del medio: la velocidad de conducción se eleva progresivamente al elevar la temperatura 5 centígrados hasta 40 centígrados a partir de los 40centígrados se estabiliza. Si supera los 45 centígrados hay un bloqueo de la conducción nerviosa y como consecuencia la muerte, por eso es tan importante controlar la temperatura del organismo. Una fiebre que supere los 40º centígrados se debe bajar porque podría causar daños irreversibles en el sistema nervioso.

c) La edad de la fibra del axón : la velocidad de la fibra es mayor en función de la edad y se detiene manteniendo una velocidad fija cuando se llega a la pubertad

d) Mielinizacion del axón: las presencia de mielina en las fibras. Aquellas mielinizadas tienen una velocidad de conducción mayor que aquellas amielinisadas. La velocidad de conducción de la primera es 100m/se

40. EXPLIQUE LA IMPORTANCIA DE LOS PERIODOS REFRACTORIOSEn una de las características que permiten decir si una célula es excitable que otra. En otros casos como el musculo cardiaco. Su amplio periodo refractario le permite la increíble capacidad tetanizarse. También es un parámetro muy útil en la evaluación de drogas antiarrítmicas

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BIBLIOGRAFÍA.

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México 1997.

TORTORA, GERARD – GRAVOWSKI, SANDRA RAYNOLDS; Principios de

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GANON, Fisiología Médica, 15º edición, Editorial El manual moderno, México;

1996.