Curso de Fisiología y Biofísica 2003. Carril C. FISIOLOGÍA Y BIOFÍSICA DEL SISTEMA NERVIOSO. TRABAJO EN MESA Actividad N 1. Compartimientos líquidos intracraneanos. Barreras. Introducción al estudio de los fenómenos bioeléctricos. • En el siguiente esquema indique las diferencias que encuentra entre capilares sistémicos y de cerebro separándolas en anatómicas, histológicas, fisiológicas:
• En el siguiente gráfico se observa qué sucede con las concentraciones de K+ cuando se inyecta una solución de KCl en la aorta en el fluido extracelular de la corteza cerebral (C), el músculo del cuello (M) y en el seno sagital (S):
Conteste si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos, justificando en ambos casos su respuesta: 1
• Los iones como el K+ atraviesan la barrera hematoencefálica por ser solubles en lípidos • El gráfico representa una corteza cerebral con sus propiedades de transporte alteradas • El potasio difunde más lentamente en el músculo que en la corteza y por lo tanto su concentración aumenta. • la concentración de K+ en la corteza cerebral se mantiene constante debido a la gran resistencia que le ofrece la barrera hematoencefálica • En la tabla se indican las concentraciones iónicas intracelulares células musculares de mamífero y el medio que las rodea (extracelular). Calcule cuál es el potencial de equilibrio para cada ion. Analice los resultados. ¿Qué iones están en equilibrio para un valor de Vm de −90 mV? Considere la temperatura de 37 ºC. Ion
[Ion]ext (mEq/l)
[Ion]int (mEq/l)
Eion (mV)
El ion se mueve hacia
Na+ 145 12 K+ 4 155 Ca2+ 1.5 10−4 Cl− 123 4.2 • La siguiente figura muestra la relación entre la [K+]e y el potencial de membrana de una fibra muscular. Los círculos indican los valores experimentales y las líneas continuas la relación teórica para las ecuaciones indicadas en el interior de la figura. Responda: • ¿Qué sucede a altas concentraciones de K+? ¿Cómo lo explica? • ¿Encuentra diferencias a lo observado a bajas concentraciones de K+?
• Si la concentración intracelular de K+ en células de la glía es 150 mEq.L−1 y la extracelular es de 5 mEq.L−1. Calcule el potencial Nernst de ese ion. En estas células el Vm coincide con este valor. ¿Por qué? • En una célula se inhibió la síntesis de ATP y al cabo de cierto tiempo se midió la diferencia de potencial observándose un valor fijo. Discuta la evolución del sistema. Cómo se define ese valor? • Si una célula excitable presenta la composición iónica intracelular y extracelular del medio que la circunda de acuerdo a los datos de la siguiente tabla: INTERIOR
EXTERIOR
(mEq/l)
(mEq/l) 2
Na+ 10 K+ 100 Cl− 5 Considere T= 20 C
140 5 120
• Calcule el potencial Nernst para las tres especies iónicas indicadas. • Calcular Vm de acuerdo a la ecuación de Goldman Hodgkin y Katz considerando que la relación entre las permeabilidades son: para Na+ 0,03 (siendo 1 para el K+ y el Cl−) • Calcule Vm de acuerdo a la ecuación de Goldman Hodgkin y Katz considerando que la relación entre las permeabilidades son: para Na+ 10 (siendo 1 para el K+ y el Cl−) • Qué conclusiones puede sacar? Práctica con Computadora Ingrese al programa MEMPOT Siga las instrucciones que le muestra la pantalla: Presione n para no recibir más instrucciones Presione r para ingresar a las mediciones de potencial de membrana Presione la barra espaciadora para avanzar Ingrese un valor para la concentración de potasio de acuerdo a la siguiente tabla y mida el potencial de membrana de las cinco células que se muestran en la pantalla y luego anote en la tabla el valor promedio de potencial de membrana con el error (SEM) y el número de células que se promediaron. Repítalo para las otras concentraciones de K+. [K]e 1 5 10 100−
Vm
SEM
n
Salga del experimento con la tecla (escape) y pase a graficar los datos. Una vez que todos los datos hayan sido graficados ajuste una curva probando varias alternativas de la relación PNa/PK para observar cuál es la opción que mejor ajusta. Conteste las siguientes preguntas • Compare lo visto en este ejercicio con el ejercicio número 4 de esta misma guía • ¿Por qué los valores de Vm para una misma concentración no son exactamente iguales? • ¿Qué es el SEM? • ¿Qué valores de la relación PNa/PK esperaría en reposo? ¿Coincide con lo observado?