SEMINARIO: BIOPOTENCIALES1. DEFINICIN E IMPORTANCIA DE BIOPOTENCIALES1.1 Potenciales.Potencial de membrana es la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana celular.Un potencial o tambin llamado impulso elctrico, es una onda de descarga elctrica que viaja a lo largo de la membrana celular. Los potenciales de accin se utilizan en el cuerpo para llevar informacin entre unos tejidos y otros, lo que hace que sean una caracterstica microscpica esencial para la vida de los animales. Pueden generarse por diversos tipos de clulas corporales, pero las ms activas en su uso son las clulas del sistema nervioso para enviar mensajes entre clulas nerviosas o desde clulas nerviosas a otros tejidos corporales, como elmsculo o las glndulas. Los potenciales de accin son la va fundamental de transmisin de cdigos neurales. Sus propiedades pueden frenar el tamao de cuerpos en desarrollo y permitir el control y coordinacin centralizados de rganos y tejidos.1.2 Biopotenciales.Biopotencial es una fuente energtica cargada elctricamente que puede ser () o (+) que se encuentra en la cara interna o externa de la membrana celular de diferentes tipos de clulas para mantener la homeostasis ptima de un organismo vivo.

1.3 Importancia de los Biopotenciales.

Los 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 asimismo eso da como resultado una respuesta del propio organismo. Dentro de su importancia podemos destacar: 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 por ejemplo la difusin de iones. Mantiene estable la electronegatividad de la clula. Permite la excitabilidad de las clulas principalmente nerviosas y musculares, las cuales pueden responder a determinados estmulos con un cambio elctrico en su membrana. Para la transmisin de seales.

2. DEFINICIN E IMPORTANCIA DEL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSOEs la diferencia de potencial que existe a travs de la membrana de las clulas excitables (nervios y msculos), en el perodo entre potenciales de accin, es decir, en reposo.Potencial de reposo en la membrana de la clula nerviosa: Cuando no est transmitiendo seales = - 90 mV.

3. ORIGEN Y REGISTRO DEL PMR3.1 Importancia del PMR en un tejido excitable.El PMR en un tejido excitable es importante porque: Ayuda a la excitacin. Genera respuestas ante estmulos, produciendo cambios en las cargas de las membranas y mejorando las respuestas. Es imprescindible para el origen y transmisin del impulso nervioso.

3.2 Origen del PMR. El potencial de membrana en reposo siempre es negativo; esto no es por pura coincidencia, sino que siempre va estar determinado por varios factores que intervienes en su origen lo cual veremos a continuacin: Difusin de los iones K: hace que la parte interna sea electronegativa, ya que cuenta con un potencial de difusin de -94mV. La difusin de sodio: Si la membrana es muy permeable al potasio, pero solo ligeramente permeable al sodio, es lgico que la difusin de potasio contribuya mucho ms al potencial de membrana que la difusin de sodio lo cual contribuye con + 61 mV. Bomba Na/K: su propiedad electrognica hace que el interior sea ms negativo que el exterior, ya que saca 3 iones Na e introduce 2 iones K. Esto le agrega -4mV al potencial de membrana.

3.3 Registro del PMR.Se puede medir esa diferencia insertando un microelectrodo en la membrana celular hasta el interior de la fibra, se coloca otro electrodo en el lquido extracelular y se mide la diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la fibra utilizando un voltmetro.A mediados del siglo XX Bernstein propuso que el mecanismo del PMR se deba a 3 factores:

La membrana es permeablemente selectiva al ion potasio (K+). La concentracin del ion [Kin] es grande en el interior de la clula. La concentracin del ion [Kext] es pequea en el exterior de la clula.

4. IMPORTANCIA DE ECUACIONES DE NERNST Y GOLDMAN

La ecuacin de Goldman, tambin llamada de Goldman - Hodgkin Katz, da una buena aproximacin al comportamiento del potencial de membrana durante la actividad celular ya que tiene en cuenta la permeabilidad de me de todos los iones a diferencia de la ecuacin de Nerst, la cual solo se limitaba a calcular el potencial de un ion particular. La ecuacin de Goldman se calcula en el interior de la membrana cuando participan dos iones positivos univalentes: Na y K; y un ion negativo univalente, Cl mediante la siguiente formula:

FEMmilivoltios= 61 logC.P(Na)+C.P(K)+C. PClInterior(N)+C.P()+C. P(Cl)ExteriorDonde (C) es la concentracin y (P) la permeabilidad de los iones.

5. POTENCIAL DE DIFUSIN Y POTENCIAL DE EQUILIBRIO.

5.1 Potencial de Difusin: de un ion es la diferencia de potencial que genera en la membrana al difundir a favor de un gradiente de concentracin hasta que se alcanza el equilibrio electroqumico.Se produce en las siguientes condiciones:a) Gradiente qumico (diferencia de concentraciones) del ion entre ambos lados de la membrana. b) Permeabilidad selectiva de la membrana para dicho ion.

5.2 Potencial de Equilibrio: es la diferencia de potencial elctrico en la que no existe movimiento neto del ion en estudio; esto es as debido a que la diferencia de potencial elctrico contrarresta la fuerza causada por el gradiente de concentracin. Se calcula con la ecuacin de Nernst.

7. DEFINICION, ORIGEN Y REGISTRO DEL POTENCIAL DE ACCION 7.1 Potencial de Accin.

El potencial de accin es el cambio brusco del potencial de membrana en reposo producto de un estmulo umbral. La membrana cambia rpidamente de -90mv a +35mv para regresar de nuevo a su estado original.Es un fenmeno reversible porque va () a (+) y de (+) a ().

7.2 Registro del potencial de Accin

Un potencial de accin se registra mediante el uso de un aparato electrnico el osciloscopio de rayos catdicos. Los componentes bsicos de un osciloscopio de rayos catdicos, son el propio tubo de rayos catdicos que est formado bsicamente por un can de electrones y un pantalla fluorescente contra la que se dispara los electrones. Cuando los electrones inciden en la superficie de la pantalla, el material fluorescente brilla. Si el haz electrnico se mueve a travs de la pantalla, el punto de la luz brillante tambin se mueve y dibuja una lnea fluorescente sobre la pantalla.Mediante este registro se puede medir la amplitud y la duracin de un potencial de accin.

7.3 Origen del potencial de Accin

Las 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 a un potencial de membrana positivo, y termina con una vuelta, casi igualmente rpida, al potencial de reposo. Para concluir una seal nerviosa, el potencial de accin se desplaza a lo largo de la fibra nerviosa hasta alcanzar el extremo de la misma.8. FASES DEL POTENCIAL DE ACCIONa. Fases del Potencial de Accina) Fase de reposo: Es cundo la membrana de una clula no recibe un estmulo, la membrana esta polarizada con 90mv.b) Despolarizacin: Es cuando un estmulo umbral despolariza la membrana y se abre los canales de Na y este ion in difunde hacia el interior de la membrana en la parte interna lo que estaba (-) se vuelve (+).c) Repolarizacin: Despus de unas milsimas de segundo los canales de Na se cierran y los canales de K se abren y el potasio sale hacia el exterior de la membrana y se re polariza, lo que estaba (+) se vuelve (-) y regresa a la normalidad.d) Hiperpolarizacin: Es cuando se queda un mayor tiempo los canales de K abiertos, la parte interna de la membrana se hace ms negativa.

9. LEY DEL TODO O NADA, UMBRAL DE EXCITACIN, FACTOR DE SEGURIDAD Y PERIODO REFRACTARIO.

9.1 La ley del todo o nada:

Los estmulos que no lleguen al umbral no abren las compuertas de los de los canales de Na o Ca, por lo que no se obtiene ningn potencial de accin; por el contrario, si llegan al umbral se abren los canales al mismo tiempo y general el potencial de accin. En el axn de una neurona se cumple la ley del todo o nada. Si el estmulo es pequeo, no genera P.A. y si es muy grande, igual ser el mismo potencial de accin. Cuando entre el Na+, se abren los canales de Na+ y se produce un feed-back positivo. Se despolarizara la membrana y se cierra para la entrada deNa+ porque el interior ya es positivo., bajando as la permeabilidad de la membrana. En la posthiperpolarizacion, se produce otro feed-back positivo para el K+ y se mantienen abiertos los canales para que salga ms de la cuenta.9.2 Estimulo umbral: Es el estmulo liminal, el cual va a generar un potencial de membrana lo suficientemente grande que va a permitir llegar al punto crtico que dispara a la clula.

9.3 Umbral de exitacion: Permite una respuesta a cada estimulo dado, sin embargo algunos voltajes no llegaban al umbral, esto se debe a la no despolarizacin de la membrana al no lograr el potencial umbral, motivo por el cual no se transmiti el impulso nervioso. 9.4 Periodo refractario y tipos:

Los periodos refractarios representan el tiempo que requiere una clula para recuperar la capacidad de generar un nuevo potencial de accin ante un nuevo estimulo. Pueden ser de 2 tipos:

Periodo Refractario Absoluto (PRA):Es el tiempo en el cual las clulas no responde a un nuevo estimulo que llegue, por mayor que sea su amplitud (aun a estmulos supra umbrales). Si el periodo refractario absoluto de una neurona es de 0.1 m/s, significa que hay que expresar ese tiempo para poder volver a provocar otro potencial de accin. El periodo refractario absoluto se extiende desde la fase 0 has el tercio de la repolarizacin (fase 3), cuando el potencial de membrana alcance cerca de los -55mV.

Periodo Refractario Relativo:Coincide con el final de potencial de accin y del PRA. Se da cuando algunos canales ya se recobraron periodo de inactivacin y pueden desencadenar un segundo potencial de accin los estmulos supra umbrales pueden desarrollar otro potencial de accin, pero menor que el normal y con mayor estimulo umbral. Durante este tiempo los estmulos ms fuertes son capaces de excitar a la fibra. La causa de esta refractariedad relativa es doble: Durante este tiempo, algunos canales de sodio todava nohan invertidosu estado deinactivacin; ylos canales de potasio suelen estar ampliamente abiertos, dando lugar a un flujo excesivo de iones potasio cargados positivamente hacia el exterior de la fibra.

10. CLASIFICACIN Y CARACTERSTICAS DEE LAS FIBRAS NERVIOSAS.

La velocidad de propagacin es muy condicionada por el dimetro de la fibra, los cuales pueden llegar a ser muy grandes en las fibras mielinicas a muy pequeos enlas fibras no mielinicas. Tipos:

Fibras tipo A:

Son las fibras mayores, las ms gruesas, que conducen a velocidades de 15-100metros por segundo, y comprenden las fibras motoras (msculo esqueltico) y algunas sensitivas (tacto, presin, vibracin, etc.)* Alfa.- vel. Conducc. 70-120 esmielinicas.* Motoras-Beta.- vel. Conducc. 40-70 esmielnica.* Sensitivas-Gamma.- vel. Conducc. 10-50 es mielnica.* Huso muscular-Delta.- vel. Conducc. 6-30 esmielnica. Dolor.

Fibras tipo B:Conducen a velocidades entre 3-14metros por segundo y comprenden fundamentalmente fibrasde la sensibilidad visceral.

Fibras tipo C:Estn formadas por fibras mielinicas que conducen a velocidades de 0,5-2metrospor segundo, conducen impulsos vegetativos y tambin alguna sensorial baja. Sin embargo, si todo el nervio estuviera recubierto con la vaina lpida de mielina no se producira potencial de accin alguno debido a la falta de puntos de resistencia baja en lamembrana travs de los cualespudiera fluir la corriente despolarizada.

11. PROPIEDADES ELCTRICAS DE LAS CLULAS MUSCULARES Y NERVIOSAS.

Estimulo:Se considera a cualquier sustancia qumica que tas la unin a un receptor situado en la membrana de la neurona, determina la apertura o cierre de canales inicos, lo cual har que se establezca la apertura automtica de los canales de sodio que dan a lugar a la aparicin de un potencial de accin. Entre estas sustancias encontramos: cidos, bases, soluciones salinas de elevada concentracin, etc.

Estimulo mecnico:Son aquellos que causan las alteraciones en la energa mecnica de la neurona (vibraciones, pinchazos, etc.) lo que implica una brusca penetracin de sodio que desencadenara el potencial de accin.

Estimulo elctrico:Son aquellos que cambian la carga elctrica de las neuronas, aadiendo cargas positivas o negativas. La corriente elctrica inducida de manera artificial mediante la implantacin de un par de electrodos Cintra y extracelulares, conectados a un generador de corriente.

12. FACTORES QUE CONDICIONAN LA VELOCIDAD DE CONDUCCION DEL IMPULSO NERVIOSO.

El dimetro de la fibra:Cuanto mayor es el dimetro del axn ms lejos pueden difundir los iones Na+ y ms canales puede haber por unidad de longitud. Al aumentar el dimetro de una fibra nerviosa se incrementa la velocidad de conduccin, una relacin que puede explicarse de la siguiente manera. La resistencia interna R es inversamente proporcional a la seccin de rea transversal. Por consiguiente, cuanto mayor sea el dimetro de la fibra, menor ser la resistencia interna. El incremento del dimetro de la fibra nerviosa es sin duda un mecanismo importante para aumentarla velocidad de conduccin en el sistema nervioso, pero restricciones anatmicas limitan la magnitud que pueden alcanzar los nervios.

La temperatura:La velocidad de conduccin se eleva progresivamente al elevar la temperatura, desde 5 a 40 C, a partir de los cuales se estabiliza. Si se superan los 45 C hay bloqueo de la conduccin nerviosa y como consecuencia ocasiona la muerte.

Mielinizacin:La mielina es un lpido aislante de las fibras nerviosas que aumentan notablemente la resistencia dela membrana, por lo tanto viajan al interior de un nervio donde la resistencia del flujo es baja , aumentando la velocidad de conduccin ya que en la fibras nerviosos mielinicas se propagan con la conduccin saltatoria, en la cual van de Nodo de Ranvier a otro.

La edad de la fibra:La velocidad de propagacin de la fibra es mayor en funcin de la edad y se detiene manteniendo una velocidad fija cuando se llega a la pubertad.

13. EFECTO DE ANESTESICOS LOCALES

Los anestsicos locales deprimen la propagacin de los potenciales de accin en las fibras nerviosas porque bloquean la entrada de Na+ a travs de la membrana en respuesta a la despolarizacin nerviosa, es decir, bloquean los canales de Na+ dependientes del voltaje (v. cap. 3, I). Aunque a concentraciones elevadas pueden bloquear canales de potasio, a las concentraciones utilizadas en la clnica el bloqueo de la conduccin nerviosa no se acompaa de alteraciones en la repolarizacin o en el potencial de reposo. La actividad de muchos de estos frmacos es mayor cuando el nervio est sometido a estmulos repetidos o, lo que es lo mismo, cuando mayor es la probabilidad de apertura del canal en respuesta a un cambio de potencial. Este fenmeno es idntico al que ocurre en el caso de los antiarrtmicos del grupo I (v. cap. 38) e implica que la mol- cula del frmaco alcanza ms rpidamente su sitio de accin cuando los canales se encuentran abiertos. Asimismo, los derivados cuaternarios, incapaces de atravesar las membranas biolgicas, slo son activos cuando se inyectan en el espacio intracelular y, en este caso, la dependencia del bloqueo de la frecuencia de estimulacin es mxima. Por el contrario, con los compuestos apolares el bloqueo se desarrolla independientemente de que los canales se encuentren o no abiertos.