Sesión 21 martes 16 de Octubre: Fundamentos de la Neurobiología I. Dr. Osvaldo Alvarez. 2ª parte.
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Sesión 21 martes 16 de Octubre:
Fundamentos de la Neurobiología I. Dr. Osvaldo Alvarez.
2ª parte
Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- ?
in -60 mV
Na+ 440 mMK+ 10 mMCl- 450 mM
ex 0 mV
Iones en una célula de jibia.
Si la membrana es permeable al ion cloruro y no hay una bomba de cloruro, esperamos que el cloruro esté en equilibrio. La concentración la podemos calcular usando la ecuación de Nernst. Cl = m
'''
ln'''cc
zFRT
ex
inm c
c
FRT
ln
ex
in
c
clog5860
exin cc 092.0
mM 41inc
El experimento confirma que la concentración intracelular de cloruro es efectivamente 41 mM.
Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- 41 mM
in -60 mV
Na+ 440 mMK+ 10 mMCl- 450 mM
ex 0 mV
Iones en una célula de jibia.
ex
inm c
c
FRT
ln
ex
in
c
clog5860
exin cc 092.0
mM 41inc
Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- 41 mMA- 449 mM
A- =Aniones orgánicos no difusibles.
Na+ 50 mMK+ 440 mMCl- 41 mM
in -60 mV
Na+ 440 mMK+ 10 mMCl- 450 mM
ex 0 mV
Iones en una célula de jibia.
ex
inNa Na
NaFRT
ln
mV 55Na ex
inK K
KFRT
ln
mV 95K NersntmGI
0dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
En el potencial de reposo
0 KmKNamNa GG
En el potencial de reposo
0 KmKNamNa GG
0 KmNa
KNam G
G
Km
Nam
Na
K
GG
3.335
11595605560
Na
K
GG
Medición del potencial de reposo
1
23 0
)( mO A)( OmO A
AAO 1 A=105
mO
0ex
m
Esto se cumple para todos los circuitos con realimentación negativa
Inyectando corriente
1
23 m
Im
Mostrar MapShow
0ex
m
Im
Electrodo de tierra es muy grande. La densidad de corriente (A/cm2) en la superficie del electrodo es pequeña porque el área es grande. La reacción redox del electrodo se puede suponer muy cerca del equilibrio
Midiendo la corriente
1
23 m
Im
Mostrar MapShow
Mostrar MapShow
0ex
m
Im
fmRI
fREl amplificador mantiene el electrodo de tierra activamente a potencial cero. La intensidad de la corriente se puede calcular del potencial eléctrico medido a la salida del amplificador.
Im = 0 t < 0.01 msIm = -50 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms
Im = 0 t > 0.25 ms
m Im
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Im = 0 t < 0.01 msIm = -99 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms
Im = 0 t > 0.25 ms
m Im
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Im = 0 t < 0.01 msIm = 10 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms
Im = 0 t > 0.25 ms
m Im
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Im = 0 t < 0.01 msIm = 20 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms
Im = 0 t > 0.25 ms
m Im
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Im = 0 t < 0.01 msIm = 35 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms
Im = 0 t > 0.25 ms
m Im
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Im = 0 t < 0.01 msIm = 36 Acm-2 0.1 < t < 0.25 ms
Im = 0 t > 0.25 ms
m Im
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Imponiendo un voltaje
m
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
m
mI
mI
Voltage clamp
m
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
m
mI
mI
fmRI
fR
m
Imponiendo un voltaje y midiendo la corriente con un solo amplificador.
m
m + ImR1
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Mostrar VClampShow
1
23
R1
m
m
Este electrodo tiene m sólo para corrientes muy pequeñas
mI
mI
V1
1
23
R1
m
m + ImR1
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
Mostrar VClampShow
Imponiendo un voltaje y midiendo la corriente con un solo amplificador y un solo electrodo. Patch clamp.
mI
mI
m
Este electrodo tiene m sólo para corrientes muy pequeñas
mI
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
dtd
CGGGI mClmClKmKNamNam
KmtVKK GI ,,
KmtVKK GI ,,
IK a t
Medición de corrientes instantáneas
mV 74- K KmtVKK GI ,,
Corrientes instantáneas
KmKK GI max
2max mS/cm 35.6 KG
mV 74- K
GK para m
AbiertosCerrados
)(1)(
)(tptp
dttdp
Después de mucho tiempo dp/dt = 0
)(1)( pp
)(p
)()(
tpdttdp
)()()()(1
ptptp
dttdp
dtptptdp
)()()(
AbiertosCerrados
dtptptdp
)()()(
tt
t
tt
t
dtptpptpd
00 )()()()(
tppptp
)()0()()(
ln teppptp
)()0()()(
teppptp )()0()()(
/)()0()()( teppptp
AbiertosCerrados
/)()0()()( teppptp
)(p
AbiertosCerrados
/)()0()()( teppptp
)(p
KmKK GI KmKKK NtptI )()(
KmKKK NtptI )()(
KmKt
K GeppptI max/0)()(
KmKt
K GeppptI max/0)()(
p(0) = 0p() = 0.3 = 3 ms
SS = 29.4 2
observadocalculado IISS
p(0) = -0.048p() = 0.439 = 4.25 ms
SS = 0.500
KmKt
K GeppptI max/0)()(
KmKKt
K NeppptI /0)()(p(0) = 0p() = 0.449 = 4.97 ms
SS = 0.926
KmKt
K GeppptI max2/0)()(p(0) = 0.028p() = 0.651 = 2.90 ms
SS = 0.0278
KmKt
K GeppptI max4/0)()(p(0) = 0.309p() = 0.805 = 2.564 ms
SS = 7 10-10
KmKt
K GennntI n max4/0)()(
KmKt
K GennntI n max4/0)()(
RTG cae /* cteRTG ca /ln *
cteRTG /ln *
cteRT
Fz
RT
Gm
m
*
0,ln
1-mV 0125.0RT
Fz
312.0z
cteRTG /ln *
1-mV 0712.0RTFz 78.1z
31.0z
RTFz me /0
RTFz me /
0
)(n
RTFzRTFz
RTFz
mm
m
ee
en /
0/
0
/0)(
RTFzz men
/
0
01
1)(
09.2 zz
RTF men /09.2020.01
1)(
78.1z
31.0z
NamtVNaNa GI ,,
mV 0.41Na
Eliminando la inactivación con enzimas proteolíticas
NamNaNa GI max
2max mS/cm 119 NaG
mV 41.0 Na
m(0) = 0.0m() = 0.9112 = 0.512 ms
SS = 7.393
NamNat
Na GemmmtI m max /0)()(
m(0) = 0.0m() = 0.9507 = 0.321 ms
SS = 0.3281
NamNat
Na GeppptI max2 /0)()(
NamNat
Na GemmmtI m max3 /0)()(
m(0) = 0.112m() = 0.9656 = 0.277 ms
SS = 6 10-9
NamNat
Na GemmmtI m max3 /0)()(
NamNat
Na GemmmtI m max3 /0)()(
cteRTG mm /ln *
1-mV 0556.0RT
Fz m
cteRTG mm /ln *
1-mV 0783.0RTFz m
39.1mz 96.1mz
RTFz me /0
)(m
RTFzRTFz
RTFz
mm
m
ee
em /
0/
0
/0)(
RTFzz mem
/
0
01
1)(
35.3 zz
RTF mem /35.3107.01
1)(
96.1z
39.1z
Inactivación en función del potencial
Inactivación en función del potencial
Inactivación en función del potencial
Inactivación en función del potencial
Inactivación en función del potencial
Inactivación en función del potencial
Inactivación en función del potencial
NamNaNa hGmI max3
NamNatt
Na GehhhemmmtI hm max /3 / 0)(0)()(
Parámetro ajustablke
NamNatt
Na GehhhemmmtI hm max/3 / 0)(0)()(
cteRTG hh /ln *
1-mV 0978.0RT
Fz h
cteRTG hh /ln *
1-mV 050.0RTFz h
45.2hz 25.1hz
RTFz me /0
)(h
RTFzRTFz
RTFz
mm
m
ee
eh /
0/
0
/0)(
RTFzz meh
/
0
01
1)(
70.3 zz
RTF meh /70.3107.01
1)(
45.2hz
25.1hz
)(4KmKKK ngNI
)(3NamNaNaNa hmgNI
)( LmLL GI
NKgK=36 mS/cm2 VK=-73,3 mV
NNagNa=120 mS/cm2 VNa = 41,1 mV
NLgL=0,3 mS/cm2 VL = -50,1 mV
ntennntn /0)()(
mtemmmtm /0)()(
htehhhth /0)()(
nn
nn
)(nn
n
1
mm
mm
)(mm
m
1
hh
hh
)(hh
h
1
Ecuaciones de Hodgkin y Huxley 1952 J. Physiol.117:500-544.
F. Bezanilla “El Impulso Nervioso” En: Biofísica y Fisiología Celular, Latorre et al ed. Universidad de Sevilla, Sevilla 1996.
Ecuaciones empíricas basadas en Hodgking y Huxley 1952. Las constantes y están en ms-1 y V en mV.