Unidad Académica I Departamento de Ciencias Fisiológicas Facultad de Medicina UBA

INTRODUCCIÓN A LA FISIOLOGÍA Y BIOFÍSICA GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS

- 2013 -

FISIOLOGÍA Y BIOFÍSICA: INTRODUCCIÓN     

El desarrollo de los temas se hará en forma de Seminarios y Trabajos Prácticos. Los Seminarios son clases teóricas donde se promueve la participación activa de los estudiantes. Se espera que el alumno antes del seminario conozca y domine una serie de temas señalados para cada sesión y que lea material relacionado con los objetivos de la clase. No se repetirá lo que el alumno puede adquirir por sus propios medios a través de la lectura sistemática. El alumno deberá traer la Guía de Trabajos Prácticos y una calculadora científica conociendo su funcionamiento. Se recomienda a los alumnos estudiar los temas a través de la resolución de las Guías de Trabajos Prácticos.

SEMINARIO 1: BIOESTADÍSTICA MÉDICA INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VARIABLES FISIOLÓGICAS Temas que el alumno deberá estudiar por si mismo: Notación Científica: Suma, resta, multiplicación, división y potencia de base 10. Prefijos de múltiplos y submúltiplos de la unidad de medición. Sistemas de coordenadas cartesianas. Uso de calculadoras científicas, en especial manejo de cifras significativas y correcto redondeo.

Objetivos: Al finalizar este Seminario el alumno debe ser capaz de: 1. Comprender al hombre como un sistema que puede describirse mediante variables fisiológicas 2. Entender el concepto de variabilidad biológica 3. Entender las diferencias entre desviación estándar y error estándar 4. Comprender el concepto de normalidad estadística, conocer la diferencia entre probabilidad teórica y experimental 5. Entender las pruebas de significación, interpretar gráficos y resultados

Contenidos: Introducción al análisis de las variables fisiológicas. Clasificación de las variables: no numéricas, numéricas discretas y continuas. Concepto de variabilidad biológica. Parámetros de importancia médica y biológica. Probabilidad teórica y experimental. Población, muestra y tamaño. Distribución de frecuencias. Formas de distribución. Distribución normal o Gaussiana: definición, parámetros que la caracteriza. La media y la desviación estándar. Error estándar y su significado. Intervalo de confianza. El estudio de muestras numerosas y pequeñas. Pruebas de significación. Parámetros z y t. Uso de tabla de probabilidad.

SEMINARIO 2: MEDIO INTERNO I COMPOSICIÓN DE LOS COMPARTIMIENTOS DEL ORGANISMO SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS EN LA FISIOLOGÍA Temas que el alumno deberá estudiar por si mismo: El agua: estructura y propiedades. Formas de expresar la concentración de una solución. Propiedades de los sistemas coloidales. Componentes químicos de la célula.

Objetivos: Al finalizar este Seminario el alumno debe ser capaz de: 1. Comprender al hombre como un sistema termodinámico abierto y en estado estacionario 2. Describir al hombre como un sistema de compartimientos integrados 3. Conocer la composición normal y las posibles alteraciones de los diferentes compartimientos 4. Comprender la importancia de las funciones reguladoras como introducción al concepto de homeostasis 5. Conocer y manejar el Sistema Internacional de Medidas

Contenidos: El hombre como sistema abierto en estado estacionario. Diferencia entre estado estacionario y de equilibrio. Los grandes compartimientos del organismo: vascular, intersticial e intracelular. Solución fisiológica: formas de expresar su concentración: porcentaje masa/volumen, molaridad, normalidad y osmolaridad. Determinación de las propiedades coligativas del plasma: descenso crioscópico y presión osmótica. Importancia médica. Ionograma. Principio de electroneutralidad. Estudio de los compartimientos corporales: cálculo de volúmenes compartimentales con distintos trazadores. Forma de expresar la concentración de protones. Concepto de pH. Sistema Internacional de unidades (SI).

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SEMINARIO 3: MEDIO INTERNO II LOS GRANDES MECANISMOS DISIPATIVOS Y SUS FUERZAS IMPULSORAS LAS BARRERAS BIOLÓGICAS Temas que el alumno deberá estudiar por si mismo: Concepto de fuerza, energía y presión. Gradiente de una magnitud. Agitación térmica. Compartimientos físicos y químicos. Estructura y propiedades de la membrana celular.

Objetivos: Al finalizar este Seminario el alumno debe ser capaz de: 1. Entender los procesos de difusión, ósmosis y filtración 2. Entender los gradientes químicos, eléctricos, electroquímicos y osmóticos 3. Comprender los gradientes de presión hidrostática y su significado fisiológico en el organismo humano 4. Conocer los procesos de difusión a través de las barreras epiteliales

Contenidos: La difusión y el potencial químico. Gradientes: químicos, eléctricos, electroquímicos, osmóticos. Flujos unidireccionales y netos. Ley de Fick. Ósmosis, presión osmótica y oncótica. Coeficiente de reflexión. Diferencias entre los conceptos de tonicidad y osmolaridad. Filtración y diálisis. Estructura de la membrana celular. Permeabilidad de las membranas al agua, gases, moléculas hidrosolubles, liposolubles, iones y macromoléculas. Mecanismos de pasaje de sustancias a través de la membrana celular: transporte pasivo (difusión simple y facilitada), transporte activo. Transportadores, canales (iónicos y acuaporinas), bombas. Intercambios a través de vesículas (exo y endocitosis mediada o no por receptores). Características generales de las barreras epiteliales. Tipos de epitelios (abiertos y cerrados).

SEMINARIO 4: MEDIO INTERNO III BIOELECTRICIDAD GÉNESIS DEL POTENCIAL DE MEMBRANA Temas que el alumno deberá estudiar por si mismo: Electrostática y electrodinámica. Instrumentación para la medición de las variables eléctricas. Estructura y propiedades eléctricas del agua y los proteinatos.

Objetivos: 1. Entender la importancia de los fenómenos bioeléctricos en la fisiología. 2. Comprender las propiedades pasivas de las membranas. 3. Conocer las bases iónicas del potencial de reposo.

Contenidos: Ley de Coulomb. Intensidad de campo eléctrico. Potencial eléctrico, diferencia de potencial. Ley de Ohm. Resistencia y conductancia. Leyes de Kirchoff. Capacidad. La membrana celular y su funcionamiento como circuito eléctrico. Potencial electroquímico. Potencial de difusión. Concepto de permeabilidad iónica. Equilibrio Donnan. Ecuación de Nernst. Ecuación de Goldman-Hodgkin y Katz. Potencial de membrana. Bases iónicas del potencial de reposo. Potencial de membrana generado por una única especie iónica. Potencial de membrana generado por más de una especie iónica. El papel de la bomba Na+/K+ ATPasa. Técnicas electrofisiológicas (clampeo de voltaje y corriente, patch clamp)

Bibliografía: Introducción a Bioestadística. Huldah Bancroft Electronic TextBook STATSOFT http://www.statsoft.com/textbook/stathome.html StatPrimer version 6 http://www.sjsu.edu/faculty/gerstman/StatPrimer/ (los links pueden no funcionar y puede ser necesario redireccionarlos) Temas de Biofísica. Mario Parisi y col. Mc Graw Hill Interamericana, (Ediciones del 2001 en adelante) Invitación a la Biología (en especial el Capítulo 3: Cómo entran y salen sustancias de la célula). Curtis y col., Editorial Médica Panamericana, 2008 Física. Paul A. Tipler Editorial Reverté SA De la Neurona al Cerebro. Kuffler, S. Nicholls, Editorial Reverté SA Física para las Ciencias de la vida. Alan Cromer. Editorial Reverte SA Física Conceptual. Paul Hewitt. Ed. Addison Wesley Iberoamericana Manual de Fisiología y Biofísica para estudiantes de medicina Ricardo Montoreano, Edición disponible en www.fundabiomed-uc.org.ve. Video sobre ósmosis y presión osmótica. http://www.youtube.com/watch?v=yvStL7g_5ek

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Trabajo Práctico 1: BIOESTADÍSTICA MÉDICA INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VARIABLES FISIOLÓGICAS 1) Clasificar las variables en no numéricas y numéricas (discretas y continuas). color de ojos recuento de glóbulos rojos número de dientes con caries número de micciones circunferencia craneal del recién nacido pH de la sangre edad de una rata de laboratorio número de ratas inyectadas para realizar un experimento presión sistólica de la sangre frecuencia cardíaca color de la piel concentración de glucosa en orina el peso de los pacientes sometidos a un tratamiento cm3 de orina eliminados por un paciente en 24 h 2) A) Analice las siguientes distribuciones. ¿Qué ejemplos pueden tener cada una de estas distribuciones? B) Defina qué es una distribución normal o Gaussiana.¿Qué entiende por valor “normal” de una medición biomédica? Defina los dos parámetros que caracterizan una distribución de datos. Marque en el caso de la distribución normal los parámetros X ± 2SD, X ± 3SD.

3) Se tomó la presión arterial (sistólica) a 100 personas que pasaron por la estación de subterráneos “Facultad de Medicina”. ¿Es ésta una muestra representativa de la ciudad de Buenos Aires? El resultado de la medición mencionada fue 135  15 mm Hg (  SD; n=100), ¿cómo lo leería?

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4) La siguiente lista muestra los pesos en kilogramos de 40 pacientes sometidos a un programa de control de peso: 62 78 82 71 71 78 89 84 72 76 72 75 80 81 64 76 73 82 60 71 73 65 71 57 73 66 73 68 54 72 76 73 68 65 77 71 71 85 79 72 Intervalos

Frecuencia absoluta

Frecuencia relativa

Frecuencia relativa porcentual

54 - 61 62 - 68 69 - 76 77 - 84 85 - 92 a) Utilizando los cinco intervalos mencionados en la tabla siguiente calcule las frecuencias absolutas, relativas y relativas porcentuales para cada uno de ellos. b) Grafique el histograma de frecuencias relativas porcentuales. c) ¿Los resultados del histograma representan una distribución normal? d) Calcule el promedio y la desviación estándar introduciendo los datos en una calculadora con funciones estadísticas 5) A) Indique qué diferencias observa en las siguientes distribuciones con respecto a los parámetros estadísticos que está estudiando. B) Defina SEM; Indique qué diferencia hay entre el SEM y el SD

6) Los datos que se dan a continuación corresponden a la concentración de glucosa en gramos/litro encontrada en muestras de diabéticos en un grupo de 42 varones. 1.51 2.29 1.6 1.55 1.96 1.22 1.61 1.66 1.46 1.58 2.34 1.86 1.69 1.57 1.72 1.81 1.43 1.76 1.67 1.73 1.62 1.33 1.90 1.80 2.18 1.65 1.58 1.23 1.52 2.00 1.46 1.08 1.36 1.53 1.49 1.6 1.89 1.22 1.33 1.56 1.52 1.4 Establezca intervalo de confianza para  2 SD y  2 SEM. ¿Cómo se interpretan estos intervalos?

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7) Se realizaron las mediciones de la presión arterial en 200 personas mayores de 20 años sorteadas entre todos los habitantes de Buenos Aires y en condiciones basales (posición horizontal tras 5 minutos de reposo). El resultado fue: 130  10 mm Hg (  SD; n = 200). Resuelva gráficamente.  ¿Cuáles son las probabilidades de haber encontrado valores por encima de 150 mm Hg?  ¿Y por debajo de 120 mm Hg? ¿Y entre 120 y 150 mm Hg? ¿Y por encima de 160 mm Hg?  A una de las personas de la muestra se le midió una presión arterial sistólica de 170 mm Hg. ¿Podemos concluir que es hipertensa?  Defina el estadístico Z.

8) Se midió la concentración de hemoglobina en un grupo de mujeres de 20 a 40 años (n =10) dando un valor de  SDn-1 de 12.13  1.56 (g/dl). Si la concentración de hemoglobina (  SD n-1) en un grupo de mujeres de 40 a 68 años (n =10) es de 16.11  0.98 g/dl:  ¿Existen diferencias significativas entre los valores de hemoglobina de ambos grupos?  ¿Con qué valor de probabilidad y con cuántos grados de libertad?

9) Se realizó un estudio con una droga hipoglucemiante en 14 pacientes por el método antesdespués con los siguientes resultados (valores de glucemia en ayunas en mg/100 ml): Paciente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Antes 170 200 180 164 178 165 190 159 183 174 205 167 194

Después 140 120 180 124 168 170 130 155 127 142 175 114 118

Diferencia

a) Calcule el t para una prueba antes-después. b) Calcule con qué probabilidad la droga sería efectiva como hipoglucemiante.

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ÁREAS BAJO LA CURVA NORMAL ESTÁNDAR desde 0 a Z

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Trabajo Práctico 2: MEDIO INTERNO I COMPOSICIÓN DE LOS COMPARTIMIENTOS DEL ORGANISMO SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS EN LA FISIOLOGÍA 1) Analice el siguiente esquema y calcule el porcentaje que representan cada uno de los compartimientos esquematizados suponiendo que corresponde a un adulto de 70kg. a) ¿Cuáles son los componentes del plasma que más contribuyen a la osmolaridad total? ¿En qué porcentaje? b) ¿Qué porcentaje de la osmolaridad plasmática corresponde a las proteínas?

2) ¿Cuántos mEq de Cl- y cuantos de Ca2+ hay en 20 ml de una solución 6 mM CaCl2? (PM CaCl2: 111) 3) La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda una solución electrolítica rica en glucosa para el tratamiento de las diarreas infantiles. La misma tiene la siguiente composición: - NaCl 3,5 g/l (PM: 58,5) - KCl 1,5 g/l (PM: 74,5) - NaHCO3 2,5 g/l (PM: 84) - Glucosa 20,0 g/l (PM: 180)

A un niño con diarrea estival se le suministra un vaso de 200 ml de la solución luego de cada deposición diarreica. El niño recibirá en cada dosis: a. .......... mEq de Clb. .......... mEq de Na+ c. .......... mEq de K+ d. .......... mEq de HCO3-

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4) Un paciente de 30 años posee una talla de 1,70 m y pesa 60 kg. Calcule cuál será en este individuo el valor aproximado de agua corporal total (ACT) en litros y cuál será el valor de la masa de Na+ extracelular (mEq). Considere la concentración normal de Na+ EC: 142 mEq/l. 5) A un paciente se le prescribe una dieta baja en sodio de tal modo que su ingesta en NaCl debe ser menor a 5 g/día. Se le recoge el volumen total diario de orina y da un valor de 1500 ml con una concentración de sodio de 90 mEq/l. Suponiendo que no pierde sodio por ninguna otra vía. ¿Cuál será la cantidad de NaCl ingerida? ¿Respetó el paciente la dieta? (PM NaCl: 58,5). 6) A un paciente inconsciente se le quiere administrar por goteo endovenoso 150 mEq de sodio en 24 horas. a) ¿Qué volumen por minuto se debe usar si la solución es de NaCl 0,9 % P/V (solución fisiológica)? b) Si el volumen de cada gota es aproximadamente 50 µl ¿Cuál deberá ser el ritmo de goteo? 7) Los siguientes indicadores se utilizan para medir el volumen de los compartimientos corporales. Señale cuál es la opción correcta.

a b c d e

PLASMÁTICO azul de Evans azul de Evans agua tritiada azul de Evans azul de Evans

EXTRACELULAR agua tritiada ninguno inulina ninguno inulina

INTRACELULAR inulina inulina ninguno agua tritiada ninguno

AGUA TOTAL agua tritiada agua tritiada azul de Evans inulina agua tritiada

8) Para determinar el volumen total de sangre (volemia) de un paciente, se le inyectaron 2,45 g de Azul de Evans. Luego de 15 min se le tomó una muestra de sangre y se encontró que la concentración del marcador es 0,875 mg/ml y el valor del hematocrito del 47%. Calcule el valor de la volemia (en ml) del paciente. 9) A la guardia de un hospital llega un paciente con signos de deshidratación debido a vómitos y diarrea durante los últimos 3 días. El médico ordena un análisis de glucosa, urea y electrolitos, dando el siguiente resultado: Na+...................158 mEq/l K+.........................3 mEq/l Glucosa.............100 mg/100 ml (PM 180) Urea...................30 mg/100 ml (PM 60) a) El laboratorio informa una osmolaridad de 247 mOsm/l. ¿Es compatible este valor con los datos del análisis? Justifique b) Si el valor de K+ es correcto, el médico debe aumentar la concentración de K+ hasta los valores normales (5 mEq/l). ¿Cuántos mEq de K+ es necesario inyectar al paciente con un peso corporal de 65 kg teniendo en cuenta que el déficit de K+ es sólo extracelular? 10) La concentración de H+ en el plasma de un paciente es de 50 nmol/l. ¿A qué valor de pH corresponde? ¿Es este valor de pH normal? 11) En un paciente internado en un hospital de la Ciudad de Buenos Aires, el médico solicita la realización de un examen simple de orina. Al recibir el informe comprueba que el pH de la orina es de 7. En el examen del día anterior el valor encontrado era de 5. ¿En cuánto ha variado la concentración de hidrogeniones? Fundamente su respuesta.

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Trabajo Práctico 3: MEDIO INTERNO II LOS GRANDES MECANISMOS DISIPATIVOS Y SUS FUERZAS IMPULSORAS LAS BARRERAS BIOLÓGICAS

Carga del soluto absorbida (mmol/min)

1) El siguiente gráfico muestra la reabsorción renal de un soluto en función de la concentración plasmática de la misma. A partir de la forma de la curva indique cuál sería el mecanismo y tipo de transporte. ¿Cómo sería la curva para un soluto que atraviesa una membrana por: a) difusión simple y b) un canal? Ejemplifique y justifique las respuestas.

5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0

10

20

30

40

50

Concentración plasmática del soluto (mmol/L)

2) Se tienen dos compartimientos de igual volumen separados por una membrana permeable a la urea. El compartimiento A tiene 100 mmoles y el B tiene 50 mmoles de urea. Indique qué ocurre con el flujo neto de urea en los siguientes casos: a) Aumento del área de la membrana b) Aumento del espesor de la membrana c) Si se agregan 20 mmoles de urea en ambos lados d) Si se agregan 50 mmoles de urea en B e) Si se agregan 100 mmoles de urea en B f) Si se cambia la membrana por otra de mayor permeabilidad a la urea 3) En la siguiente figura se observa el esquema de un epitelio a) ¿Qué tipos de transportes y vías de pasaje están representados para el movimiento de solutos y agua? b) ¿Qué importancia le atribuiría a la presencia de la bomba Na+/K+/ATPasa en la membrana basolateral de las células epiteliales? c) ¿Qué diferencias hay en la localización de la bomba Na+/K+/ATPasa entre una célula epitelial y un glóbulo rojo? d) En este epitelio en particular hay reabsorción de sodio y agua ¿Que ocurriría con la reabsorción de Na+ si se inhibe la bomba en las células epiteliales? ¿Y con la reabsorción de agua?

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4) Se realiza un experimento en el cual se enfrentan muestras de glóbulos rojos con soluciones con distinta osmolaridad ( = coeficiente de reflexión): TUBO 1 2 3 4

SOLUCIÓN NaCl 0.9% NaCl 0.45% NaCl 1.2% Urea 1.8%

OSMOLARIDAD 308 154 410 300

 ~1 ~1 ~1 ~0,2

EFECTO

a) Analice el flujo neto de solvente en cada caso y cuál es la consecuencia sobre el volumen celular. b) ¿Cómo puede explicar que las respuestas para las soluciones de los tubos 1, 2 y 3 sean distintas estando las tres constituidas por el mismo soluto? c) ¿Cómo explica la modificación del volumen celular para los glóbulos rojos del tubo 4? 5) En el siguiente cuadro se describen las alteraciones clínicas más frecuentes que pueden ocurrir en los fluidos corporales debido a cambios en el volumen del compartimiento extracelular (EC) y/o en la osmolaridad del mismo. Complete el cuadro indicando qué ocurrirá con la osmolaridad (OSM) y el volumen del compartimiento intracelular (IC) en cada caso. Considere que no se han aún desencadenado mecanismos de compensación. Condición Ejemplo Fluido EC Fluido IC OSM

Volumen

Expansión Hiposmótica

Ingesta excesiva de agua





Contracción hiposmótica

Pérdida de sales por el riñón





Expansión isosmótica





Contracción isosmótica

Edema, infusión i.v. de solución fisiológica Hemorragia, quemaduras





Expansión hiperosmótica

Ingesta de bebidas muy saladas





Contracción hiperosmótica

Sudoración severa





OSM

Volumen

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6) Un paciente con quemaduras graves perdió el 30% de las proteínas plasmáticas. En un análisis de sangre se detectó que la albúmina, que es la proteína mayoritaria, disminuyó de 45 a 30 g/l. a) b) c) d)

¿Se modificó la osmolaridad del plasma? ¿Se modificó la presión oncótica? ¿Qué ocurrirá con el equilibrio hidrosalino entre los diferentes compartimientos corporales? Indique si las siguientes sustancias son capaces de ejercer una presión osmótica y en qué compartimiento corporal: Na+, Cl-, glucosa, urea, proteínas, H2O.

7) La siguiente tabla muestra algunos parámetros que han sido medidos en diferentes barreras epiteliales. Clasifique las barreras de acuerdo a estos parámetros en epitelios cerrados, abiertos o intermedios. (R: resistencia transepitelial; V: voltaje transepitelial; Cs: concentración de solutos lado seroso y Cm: concentración de solutos lado mucoso) EPITELIO

R (ohm.cm2)

V (mV)

Cs/Cm

Túbulo proximal (rata)

10

0

1.3

Túbulo distal (rata)

300

45

10

Túbulo colector (conejo)

860

25

7

Intestino delgado (conejo)

100

4

1.6

Vejiga urinaria (sapo)

1500

60

600

TIPO

8) ¿Cuáles son las fuerzas que impulsan los mecanismos de ósmosis, difusión y filtración? Ejemplifique dónde ocurren estos mecanismos en el organismo.

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Trabajo Práctico 4: MEDIO INTERNO III BIOELECTRICIDAD GÉNESIS DEL POTENCIAL DE MEMBRANA 1) Responda las siguientes preguntas: a) ¿4.5 mEq de Ca2+ tienen la misma carga que 4.5 mEq de K+? b) ¿El valor de potencial Nernst de un ión puede ser afectado con la temperatura? 2) En la tabla se indican las concentraciones iónicas de dos tipos de células de mamífero y del medio que las rodea (extracelular). Calcule la relación iónica entre el exterior y el interior celular. ¿Qué significado tiene? Calcule el potencial de equilibrio para cada ión. Analice los resultados. Considere la temperatura igual a 37ºC. (Nota: R = 8.314 J x K−1 x mol−1; F = 9.648 ×104 C x mol−1 )

Fibra muscular Ión

[Ión]ext (mEq/l)

[Ión]int (mEq/l)

Na

145

12

+

4.5

155

2+

1

10

-

116

4.2

+

K

Ca

Cl

EXT/INT

Eion (mV)

EXT/INT

Eion (mV)

-4

Células somáticas Ión

[Ión]ext (mEq/l)

[Ión]int (mEq/l)

+

Na

145

15

+

4

120

2+

1

10

-

123

20

K

Ca

Cl

-4

3) Teniendo en cuenta los datos de concentración iónica de Na+, K+ y Cl- de las dos células del ejercicio anterior: a) calcule el Vm resultante 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-). Indique con flechas en los siguientes esquemas hacia donde espera que haya flujo neto para cada ión si considera los potenciales de membrana calculados. Célula somática Fibra muscular Vm=

Vm=

b) calcule nuevamente el Vm de acuerdo a la ecuación de Goldman Hodgkin y Katz considerando ahora que la relación entre las permeabilidades son: para Na+ 10 (siendo 1 para el K+ y el Cl-). ¿Qué significado tiene el resultado obtenido?

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4) En el siguiente gráfico se comparan los potenciales Nernst de cada ión con respecto al potencial de membrana de reposo. Complete los recuadros con el cálculo de las fuerzas impulsoras que operan para cada ión indicado en particular y analice los resultados. ¿Qué conclusiones puede sacar? ¿Cuál es el ión con mayor fuerza impulsora? ¿Qué se observa para el caso del Cl-? Si el potencial de membrana se despolarizara a +40 mV, se modificarían las fuerzas impulsoras?

5) La siguiente figura muestra la relación entre la [K+] externa (expresada en mM, en escala logarítimica) y el potencial de membrana (mV) de una fibra muscular. Los círculos indican los valores experimentales y las líneas continuas la relación teórica para cada ecuación indicada en el interior de la figura. Responda: a) ¿Qué sucede a altas concentraciones de K+? ¿Cómo lo explica? b) ¿Qué sucede a concentraciones fisiológicas de K+? c) ¿Encuentra diferencias a lo observado a bajas concentraciones de K+? ¿Por qué? d) ¿Qué le recuerdan las dos ecuaciones indicadas? ¿Por qué no ajustan los datos experimentales a esas funciones? ¿Qué pasaría si usamos la ecuación de GHK completa? Introducción - Fisiología y Biofísica - 14

6)

a) Analice utilizando el siguiente esquema si habrá flujo neto de los iones K+, Na+ y Cl- aclarando en qué sentido se moverán (de izquierda a derecha o viceversa, es decir hacia el lado extracelular o hacia el intracelular). b) Considere que la membrana plasmática es permeable a los tres iones. Considere que el Vm está fijado en -68 mV (clampeo de voltaje). Considere ahora la situación en la que el voltaje no está fijado ¿Espera observar cambios en el valor del mismo en respuesta al movimiento de los iones? ¿Qué otras variables espera encontrar modificadas? Si le es útil, puede utilizar la siguiente ecuación para guiarse con los signos de las corrientes: I ión= G ión (Vm-E ión). Recuerde que las corrientes negativas son entrantes (hacia el interior celular) y las positivas salientes (hacia el exterior celular). También recuerde que una corriente se define siempre como el movimiento de las cargas positivas. Es decir que si una corriente es entrante (negativa) y es causada por un flujo neto del anión Cl- entonces el Cl- está “saliendo” de la célula más de lo que entra (acuérdese que el flujo es bidireccional pero si el ión en cuestión no está en equilibrio habrá un mayor flujo para alguno de los lados). c) ¿Cómo consigue la célula viva que el Vm permanezca en el valor indicado (-68mV) y no suceda lo que describió en el ítem b?

7) a) En un gráfico desarrolle el esquema del circuito eléctrico equivalente de membrana, para un axón mielínico. En el mismo deben quedar representados los segmentos con y sin vaina de mielina resaltando las diferencias en sus componentes eléctricos equivalentes. b) Defina las propiedades pasivas de membrana, desarrolle y explique las fórmulas que las caracterizan. ¿Cómo difieren estas propiedades entre ambos segmentos de membrana? c) Agregue un esquema del circuito eléctrico equivalente para un epitelio de intercambio (ej. Túbulo proximal del nefrón)

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8) El siguiente registro de canales de potasio, fue realizado mediante la técnica de “patch-clamp”. a) ¿en qué consiste la misma? ¿Qué información me permite obtener? b) Indique sobre el gráfico los estados del canal. (Nota: pA= pico Ampere, ms: milisegundos) c) ¿En qué difieren ambos registros (1 y 2)? ¿Cuál podría ser la razón de esta diferencia? 1

2

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