Download 1aPrueba2008

17 de abril de 2007
Fisiología General 2008
Primera Prueba
Instrucciones generales.
 Ponga su nombre en todas las hojas de la prueba.
 No desprenda las hojas.
 Conteste cada pregunta en la hoja correspondiente, puede usar el
reverso de la hoja.
 Está permitido ver sus apuntes, guías de laboratorio, libros, etc.
 No está permitido comunicarse con los otros estudiantes ni
circular material de consulta durante la prueba.
 La prueba empieza a las 8:30 y termina a las 11:30.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Fisiología General 2008 Primera Prueba.
Pregunta 1
El potencial de equilibrio para el potasio calculado por la ecuación de Nernst para un axón de jibia es, VK
= -94 mV, pero el potencial de inversión de la corriente de potasio es -74 mV. Esta diferencia se puede
deber a que los canales de potasio no son idealmente selectivos y dejan pasar algo de sodio. Si la
corriente llevada por el potasio en los canales de potasio es I K  GK (V  VK ) y la llevada por el sodio
es
I Na  GNa (V  VNa ) , Vna = +54 mV.
1. Compare la intensidad de la corriente de llevada por los iones potasio con la llevada por los
iones sodio en un canal de potasio al potencial de inversión.
El potencial de inversión la intensidad de la corriente es cero. Por lo tanto
I Na  I K  0 e I K  I Na
2. Demuestre que el potencial de inversión de la corriente llevada por los canales de potasio es
(GK VK  GNaVNa ) /(GK  GNa ) .
El potencial de inversión la intensidad de la corriente es cero. Por lo tanto
I Na  I K  0
Sea Vi el potencial de inversión de la corriente llevada por los canales de
potasio
GNa (Vi V Na)  GK (Vi  VK )  0
Vi GNa  GK   VNa GNa  VK GK  0
Vi GNa  GK   VNaGNa  VK GNa
Vi 
VNa GNa  VK GK
GNa  GK
3. Calcule qué fracción de la conductancia del potasio es la conductancia del sodio.
GNa (Vi V Na)  GK (Vi  VK )  0
GNa
(Vi V Na)  Vi  VK  0
GK
GNa
V  VK
 74  94
 i
=
=0.16
 74  54
GK
Vi V Na
Nombre …………………………………………………………………………………………
Fisiología General 2008 Primera Prueba.
Pregunta 2
Para medir el potencial eléctrico intracelular usando un micro electrodo es necesario usar un amplificador
operacional que no tome corriente en sus entradas.
 ¿Por qué es necesario que el amplificador no tome corriente?
Si se toma corriente el potencial medido será el potencial intracelular menos
la caída de tensión en la resistencia del micro electrodo, que es el producto
de la intensidad de la corriente multiplicada por la resistencia del
electrodo. Si la corriente es cero, entonces se mide correctamente el
potencial intracelular.
La diferencia de potencial entre el metal y la solución en los electrodos está
bien definida sólo para el equilibrio de la reacción de óxido-reducción que
convierte el flujo de electrones en flujo de iones. La condición de equilibrio
implica corriente cero a través de los electrodos. Si pasa corriente la
diferencia de potencial entre el metal y al solución es desconocida. Por eso
se exige medir el potencial a corriente cero.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Fisiología General 2008 Primera Prueba.
Pregunta 3
El potencial de acción medido por un microelectrodo intracelular parte de un potencial de reposo que es
negativo, luego se observa aumento transitorio del potencial intracelular de unos 100 mV. El potencial de
acción medido con un electrodo extracelular parte de cero durante el estado de reposo del axón, se
observa como una onda negativa del potencial eléctrico de amplitud unas decenas de microvolts, seguida
de una onda positiva. El cruce del potencial por cero coincide en el tiempo con el pico del potencial de
acción propagado.
 Formule un mecanismo que explique esta observación
A
Vo = 0
B
i
Vo = 0-iRo
C
Vo = 0
D
Vo = 0+iRo
i
En A, antes de la llegada del potencial de acción no hay corrientes por lo
tanto el electrodo extracelular tiene potencial cero.
En B, en la etapa se despolarización del potencial de acción hay una corriente
de entrada en la zona indicada. Esta corriente crea una caída de tensión sobre
la resistencia Ro del medio extracelular. Por lo tanto el potencial del
electrodo extracelular es negativo., y pequeño porque la Ro es pequeña.
En C, en el pico del potencial de acción tanto dV/dt como dV/dx son ceros por
lo tanto no hay corriente ni de entrada ni de salida. El potencial del
electrodo es cero.
En D, el la etapa de repolarización hay una corriente de salida que crea una
caida de tensión sobre la resistencia Ro del medio extracelular. El electrodo
extracelular acusa un voltaje positivo.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Fisiología General 2008 Primera Prueba.
Pregunta 4
El gráfico de la izquierda representa la corriente que pasa por una membrana que contiene canales que
se inactivan, después de cambiar el potencial desde -100 hasta 0 mV. La corriente en el máximo es de 2545 pA.
El gráfico de la derecha representa la varianza de la corriente y el promedio de la corriente obtenidos de
hacer 1024 repeticiones del experimento. La curva de la figura está trazada según la ecuación
y = -1.92510-4x2 -8.78010-1x + 3.900310-4
 Determine si el potencial de inversión de la corriente es positivo o negativo.
El potencial de inversión es positivo porque la corriente es ngativa a Vm = 0.
 Calcule la corriente del canal abierto.
La corriente unitaria del canal abierto es -8.78010-1 pA,
 Calcule el número de canales en la membrana.
El número de canales es -1/-1.92510-4 = 5200 canales.
 Calcule la corriente esperada si todos los canales estuviesen abiertos.
La corriente sería 5200 por -8.78010-1 pA = 4560 pA.
 Calcule la probabilidad de encontrar el canal abierto en el pico de la corriente.
La corriente en el pico es 2545 pA por lo tanto la probabilidad de encontrar
los canales abiertos es 4560/2545 = 0.56.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Fisiología General 2008 Primera Prueba.
Pregunta 5
Un axón sometido a space clamp puede hacer potenciales de acción de membrana, en que el potencial
intracelular parte de -60 mV pasa por un máximo de +20 mV y retorna a – 60 mV.
 Calcule la cantidad de iones sodio por cm 2 de membrana necesaria para desplazar el potencial
intracelular desde -60 a +20 mV.
Si la capacidad de 1 cm2 de membrana es 1 F entonces a cantidad de carga
necesaria para desplazar el potencial en 80 mV es 80 nano coulomb. Por lo
tanto tienen que entrar por lo menos esa misma cantidad ede carga llevada por
lo iones sodio. Como cada mol de iones sodio transporta 96500 coulomb, se
necesita por lo menos 8.310-13 moles.

Calcule la cantidad de iones potasio por cm 2 de membrana necesaria para desplazar el potencial
intracelular desde +20 a -60 mV.
8.310-13 moles

Calcule la cantidad de energía necesaria para devolver al medio extracelular los iones sodio que
entraron.
La cantidad de energía necesaria para sacar los iones sodio que entraron se
calcula conociendo la diferencia de potencial químico del sodio al potencial
de reposo. Esta deferencia se calcula conociendo el potencial de Nernst para
el sodio que es 54 mV.
 Na  F Vr  VNa  = -11 kJ/mol y la energía pedida es 11103 por 8.310-13 = 9.1
nJ.
Calcule la cantidad de energía necesaria para devolver al medio intracelular los iones potasio que
salieron.
La cantidad de energía necesaria para meter los iones potasio que salieron se
calcula conociendo la diferencia de potencial químico del potasio. al
potencial de reposo. Esta deferencia es
 K  F Vr  VK = 3.4 kJ/mol y la energía pedida es 3.4103 por 8.310-13 = 2.8
nJ.


Nombre …………………………………………………………………………………………
Fisiología General 2008 Primera Prueba.
Pregunta 6
La constante de tiempo h para la inactivación de los canales de sodio del axón de jibia es
1. Fuertemente dependiente del potencial entre -80 y -40 mV, y
2. Se hace independiente del potencial eléctrico a potenciales intracelulares muy positivos.
 Formule un mecanismo que explique estas dos observaciones
El mecanismo propuesto supone que a compuerta de activación de los canales de
sodio debe estar abierta para que los canales se inactiven. Una vez abierta la
compuerta el proceso de inactivación es independiente del potencial.
Entre -80 y -40 mV la probabilidad de encontrar abierta la compuerta de
activación depende del potencial por lo tanto también la probabilidad de
inactivarse.
A potenciales muy positivos la probabilidad de encontrar abierta la compuerta
de activación es 1 e independiente del potencial eléctrico por lo tanto la
probabilidad de inactivarse también es independiente del potencial.
Nombre …………………………………………………………………………………………