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Circuitos con amplificadores
operacionales usados en
electrofisiología.
Amplificador operacional
i=0
-
VCC
o
i=0
+
VDD
VO  AV V   VDD  VO  VCC
A  10
5
Seguidor de Voltaje. Etapa de entrada de un vóltmetro ideal. Resistencia de
entrada es infinita: no toma corriente.
2
3
10mV
+
1
-
10.000m V
VO  AV  VO 
VO  AVO  AV
VO  A  1  AV A  105, A+1  A
VO  V
En todo circuito con realimentación negativa se cumple que:.
V V
Seguidor de Voltaje con ganancia.
Vo
2
Vi
3
10mV
1
i
R2
9kohm
+
-
i
V  Vi
Vi
Vo
i

R1 R1  R2
R1  R2
Vo  Vi
R1
i
R1
1kohm
0.100
V
Conversor corriente a voltaje. Ampérmetro ideal: resistencia de entrada cero
i
R2
i
1Mohm
i
i
2
3
1
1uA
V  0
0  Vo
i
R2 o
Vo  iR2
+
-
-1.000
V
Circuito para pasar una corriente controlada. Current clamp
Membrana
Electrodos
VComando
R1
2
3
i=Vcomado/R1
Vm
1
Tierra
Flechas rojas indican el camino de la corriente.
El amplificador operacional pone el potencial que sea necesario para
pasar la corriente i sobre el lazo de realimentación negativa, que en este
caso es la preparación.
Este circuito sólo sirve para corrientes pequeñas porque se usa los
mismos electrodos para pasar la corriente y medir el potencial.
Amplificador inversor
i
R2
i
10kohm
R1
1kohm
V1
i
2
3
1
1V
V  0
V1 0  Vo
i

R1
R2
R2
Vo  V1
R1
i
+
-
-10.000 V
Amplificador sumador
i2
i1
i3
1kohm R3
1kohm R1
V2
1V
V  0
V1
1kohm R2
2
3
1
-
1V
V1
i1 
R1
+
V2
i2 
R3
-2.000
V
0  Vo
i3  i1  i2 
R2
 V1 V2 
Vo
   
R2
 R1 R3 
Vo  V1  V2  Si todas las resistencias son iguales
Circuito que resta dos voltajes
5V
R3
i2
R4
i2
1kohm
1kohm
V1
2
3
R1
V2
i1 
V2
V
 
R1  R2 R2
V1  V2 / 2  V2 / 2  Vo
Vo  V2  V1
1V
i1
1kohm
V  V  V2
R2
R1  R2
1
R2
i1
1kohm
 R2 
 R2 
 V2 
  Vo
V1  V2 
R

R
R

R
2 
2 
 1
i2 
  1
R3
R4
Si todas las resistencias son iguales
Circuito que resta dos voltajes, con entradas que no toman corriente
R3
2
3
5V
R4
1kohm
1kohm
1
V1
2
3
2
3
V2
1V
1
R1
1kohm
1
VA
VO=VA-VB
A-B
VB
R2
1kohm
Circuito de 4 electrodos para current clamp
VO=VA-VB
Electrodos
de voltaje
A-B
Membrana
VComando
R1
Electrodos
de corriente
2
3
i = Vcomado/R1
Vm
1
Flechas rojas indican el camino de la corriente.
El amplificador operacional pone el potencial que sea necesario para pasar la
corriente i sobre el lazo de realimentación negativa, que en este caso es la
preparación.
Voltage clamp de 4 electrodos para axón de Jibia o mucosa gástrica
Electrodo de
corriente
Intraceluar
Membrana
Electrodos
de voltaje
A-B
Vm
Vm= Vcomando
Extraceluar
Vcomando
Electrodo de
corriente
imembrana
Tierra
Flechas rojas indican el camino de la corriente
Voltage clamp de 2 electrodos para oocitos de Xenopus
 Electrodo de corriente
oocito
 Electrodo de voltaje
Vm
2
3
1
baño
Vm= Vcomando
Vcomando
Electrodo de
corriente
2
3
imembrana
1
Tierra
Flechas rojas indican el camino de la corriente
El  electrodo de corriente tiene alta resistencia por lo que se necesita un
amplificador de alto voltaje ( fuentes de  180V) para poder hacer un clamp rápido.
Patch clamp
im
Pipeta de
patch
Rf
Vm
im
Vm-imRf
im
A-B
imembrana
patch
Electrodo
del baño
Vcomando
Vm= Vcomando
Se puede usar el mismo electrodo para medir el potencial y pasar
corriente siempre que las corrientes sean pequeñas con respecto a la
resistencia de la pipeta del patch.
Circuito para mediciones amperométricas de catecolaminas
i
Electrodo de
fibra de carbón
i
Rf
i
Vpolarización- iRf
A-B
Electrodo
del baño
icatecolamina
Vpolarización
La intensidad de la corriente ( coulomb s-1) es proporcional al la rapidez de la
reacción redox de la catecolamina ( mol s-1 ). El factor de proporcionalidad es el
número de Faraday. La rapidez de la reacción depende del potencial de polarización y
de la concentración de catecolamina. Existe un intervalo de potencial de polarización
(plateau) en que la rapidez de la reacción sólo depende de la concentración de
catecolamina. Este potencial es diferente para cada reacción redox.