1 Guía de Aprendizaje Bioelectricidad

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Área Crecimiento y Desarrollo 
1 Disciplina: Biofísica 
 
CICLO: PROMOCIÓN DE LA SALUD 
ÁREA: CRECIMIENTO Y DESARROLLO 
DISCIPLINA: BIOFÍSICA 
MÓDULO: NIÑEZ 
UABP: 5 
 
Guía de Aprendizaje: “Bioelectricidad” 
 
 Los contenidos teóricos necesarios para realizar un estudio analítico y reflexivo del 
material propuesto, los encontrarás desarrollados en los capítulos 3, 4 y 5 del 
libro “Temas de Biofísica” Mario Parisi: 
 Cap. 3: “Los grandes mecanismos disipativos y sus fuerzas impulsoras”, 
 Cap. 4: “Las barreras biológicas”, 
 Cap. 5: “Bases físicas de los fenómenos bioeléctricos”, 
 Vuelve a revisar: Módulo de Iniciación a las Ciencias Médicas. 
 Para poder abrir los archivos que figuran en esta guía necesitarás tener 
instalado el programa Java. El programa se puede descargar de manera 
gratuita desde la siguiente dirección http://www.java.com/es/download/ 
Las actividades que siguen ayudarán a que conozcas tu situación de aprendizaje en 
torno a los conceptos biofísicos involucrados en la Situación Problema 
correspondiente a la UABP en curso. 
 
Lucía tiene 13 años y es la más alta en su curso. Su familia la incentiva para que 
comience a jugar voley para lograr un buen desarrollo, así como lo realizó su 
padre en la adolescencia. Decide presentarse al club de su barrio y someterse a 
las pruebas de ingreso al equipo. Al evaluarla los docentes quedan sorprendidos 
por la velocidad de sus movimientos. Cuando finaliza la misma Lucía le comenta 
a su madre lo fuerte que le latía el corazón por la ansiedad que le generaba la 
situación. Josefina escucha a su hija atentamente y se queda pensando si 
debería hacerle un control con su médico pediatra. 
 
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2 Disciplina: Biofísica 
 
ACTIVIDADES: 
1) Experiencias de difusión: 
Clickea en los textos en azul y abre los videos en una nueva pestaña 
Tinta en agua 
https://www.youtube.com/watch?v=dkU20semJFU&feature=youtu.be 
Bolsa de Té en agua 
https://www.youtube.com/watch?v=atEljWcwf7o 
 
¿Podrías hacer experiencias similares en tu lugar de estudio? 
Encuentra similitudes y diferencias entre los videos y las experiencias que hayas 
podido realizar. 
 
a) ¿Qué ocurre con la tinta en el agua al transcurrir el tiempo?, ¿qué ocurre con la 
solución de té contenida en la bolsa al transcurrir el tiempo? Escribe las similitudes y 
diferencias en las dos experiencias. 
 
b) El fenómeno que describiste, ¿requiere energía externa para llevarse a cabo? 
Explica tu respuesta. 
 
c) El saquito de té hace las veces de membrana. 
En la experiencia ¿resulta permeable ó impermeable al paso de la solución de té? 
¿Cómo evidencias este comportamiento? 
¿Este proceso puede ocurrir en la célula?, ¿Qué tipo de permeabilidad presenta la 
membrana celular? Nombra ejemplos de soluto que atraviesen la membrana celular de 
esta forma. 
 
d) ¿A que llamamos gradiente de concentración? Escribe ejemplos de otros 
gradientes. 
 
e) ¿A qué llamamos flujo neto? ¿Cuáles son sus unidades? ¿De qué factores 
depende? 
 Escribe la ley que gobierna el proceso que visualizas en los videos, explicando cada 
uno de sus términos. 
 
f) ¿En algún instante el flujo neto podrá tomar el valor 0? Si es así, explica para ese 
instante en qué situación se encuentra el sistema en estudio. 
 
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g) Para poder describir el fenómeno anterior en términos de energía define el concepto 
de potencial químico. 
RECOMENDACIONES: 
Consulte para chequear sus respuestas: 
 Capítulo 3 del libro “Temas de Biofísica”, M. Parisi: 
o Gradientes químicos: difusión 
o Flujos unidireccionales y flujos netos 
o Ley de Fick 
o La difusión y el potencial químico 
 
En la página 55 del libro M. Parisi las unidades de Flujo neto (J) NO son 
correctas, no se realizó correctamente la simplificación de unidades. 
Unidades correctas de J neto = moles.s-1 
 
 Capítulo 4 del libro “Temas de Biofísica” , M. Parisi: 
o La membrana celular 
o Mecanismos de pasaje. Transporte Pasivo. Difusión simple. 
o Ley de Fick 
 
2) Realiza las siguientes experiencias con circuitos eléctricos 
 
Experiencia N° 1 
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/battery-voltage 
 a) Clickeando en el enlace de Experiencia N°1, descarga la simulación voltaje de 
batería y describe que observas en cada rectángulo de la diapositiva cuando la aguja 
del medidor de voltaje (voltímetro) se encuentra en la mitad. Cuenta el número de 
esferas azules en ambos rectángulos. 
 
b) Mueve la aguja del voltímetro hacia la izquierda, observa que pasa y describe que 
ves. Anota donde encuentras mayor cantidad de esferas azules luego de unos 
segundos. 
 
c) En una oración, ¿cuál es tu hipótesis sobre la identidad de las esferas azules que 
han sido transferidas?, ¿representan cargas de igual signo o distinto? 
 
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d) Mueve la aguja del voltímetro hacia la derecha, observa que pasa y describe que 
ves. ¿Cómo puedes determinar cuál extremo de la batería es positivo y cuál negativo 
solo por la localización de las esferas azules? 
 
e) Clickea en la caja de mostrar batería. ¿Dónde se encuentra el borne positivo de la 
pila, a la izquierda o a la derecha? Piensa en una batería o pila de uso diario.¿Están 
los electrones en el borne positivo o en el negativo de la pila? 
 
f) Los materiales que forman los extremos de la batería se denominan electrodos. 
El ánodo es el electrodo cargado positivamente. En el ánodo, el material del electrodo 
contiene una “falta” de cargas negativas. El cátodo es el electrodo cargado 
negativamente. En el cátodo, el material del electrodo contiene un exceso de 
electrones. Dibuja una pila y marca el ánodo y el cátodo. 
 
RECOMENDACIONES: 
Consulte para chequear sus respuestas: 
 Capítulo 3 del libro “Temas de Biofísica”, M. Parisi: 
o Gradientes eléctricos. 
 
 Capítulo 4 del libro “Temas de Biofísica” , M. Parisi: 
o Transporte pasivo. Difusión facilitada. 
o Mecanismos de pasaje. Transporte Pasivo. Difusión simple. 
o Ley de Fick 
 
 Capítulo 5 del libro “Temas de Biofísica” , M. Parisi: 
o Conceptos de carga y diferencia de potencial. 
o Diferencia de energía asociada a un gradiente eléctrico. 
 
 
Experiencia N° 2 
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/circuit-construction-kit-ac 
 a) Clickea en el vínculo anterior y descarga la simulación kit de construcción de 
circuitos, arrastra a la pantalla una batería y clickea en voltímetro. Mide con el 
instrumento la diferencia de potencial entre los extremos de la pila, colocando el cable 
rojo en el extremo de la pila que consideras positivo y el cable negro en el otro 
extremo. ¿Cuál es la lectura del voltímetro? Invierte la conexión y lee nuevamente lo 
que indica el voltímetro. Explica la diferencia entre las lecturas. 
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b) Arma un circuito utilizando una batería, un foco y los cables que necesites 
recordando el circuito que realizaste en el laboratorio. ¿Qué representan las esferas 
que viajan a través del circuito? 
c) Intercala un amperímetro en el circuito para poder determinar el valor de corriente 
circulante y con un voltímetro mide el voltaje entre los extremos del foco. Presta 
atención a la luz impartida por el foco. ¿De dónde se obtiene esta energía? 
Anota los valores de corrientey de voltaje. ¿Cuál es la lectura del voltímetro? 
 
d) Intercala un segundo foco en el circuito, ¿el primer foco ilumina con la misma 
intensidad que en el circuito del inciso b?, ¿el valor de voltaje se mantiene?, ¿Qué 
ocurre con el valor de corriente? 
 
e) Agrega otra batería en serie al circuito armado en el inciso anterior, ¿iluminan los 
focos con la misma intensidad que en el circuito anterior?, ¿el valor de voltaje se 
mantiene?, ¿Qué ocurre con el valor de corriente? 
 
f) ¿Qué otras experiencias imaginas? Describe alguna de ellas. 
 
 Experiencia N° 3 
Ingresa a la página 
http://www.ucm.es/info/diciex/programas/quimica/pelis/barraconducto.html y 
realiza la secuencia indicada. 
De los objetos presentados, 
¿Cuáles conducen la electricidad? 
Consulta en la bibliografía la definición de conductores de segunda especie ó 
electrolitos. 
 
Gradiente electroquímico. Equilibrio electroquímico. Ecuación de Nernst. 
Se estudia un sistema con dos compartimientos con soluciones de diferente 
concentración de KCl, separados por una membrana solo permeable al K+. Describir 
los fenómenos que ocurren. 
¿A qué se llama potencial electroquímico? 
¿Cuándo llega el sistema al equilibrio? 
Escribir la ecuación que establece cuál es la diferencia de potencial eléctrico a ambos 
lados de la membrana en función de las concentraciones de K+ de cada 
compartimiento. 
Potencial de membrana en reposo, ecuación de Goldman-Hodgkin y Katz. 
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La diferencia de potencial calculada por la ecuación de Nernst para el caso anterior, 
es la que se genera a ambos lados de la membrana para que no haya flujo neto de 
iones a través de ella. 
La membrana celular divide dos “compartimientos” (citoplasma e intersticio) que 
presentan iones en diferente concentración y a su vez tiene diferente permeabilidad 
para las distintas especies iónicas presentes. Si el sistema estuviera en equilibrio, la 
diferencia de potencial medida en la membrana debería coincidir con los valores 
calculados por la ecuación de Nernst para cualquiera de las especies iónicas 
permeables. Esto no se observa experimentalmente. La célula no está en estado de 
equilibrio sino en un estado estacionario. 
¿De qué variables depende la diferencia de potencial eléctrico en la membrana 
celular? 
Escribir la ecuación que establece cuál es la diferencia de potencial eléctrico en 
función de las concentraciones y permeabilidades de cada uno de los iones 
monovalentes. 
Dado que el potencial de membrana difiere de los potenciales de equilibrio, los iones 
circularían a través de la membrana con el consecuente cambio de concentración de 
los líquidos intra y extracelular, sin embargo se observa que estas concentraciones se 
mantienen constantes. 
¿Puede explicar por qué? 
¿A qué se llama diferencia de potencial de membrana en reposo? 
En el estado estacionario, ¿existe flujo neto de iones entre los líquidos intra y 
extracelular? 
RECOMENDACIONES: 
Consulte para chequear sus respuestas: 
 Capítulo 3 del libro “Temas de Biofísica”, M. Parisi: 
o Gradientes electroquímicos. 
 
 Capítulo 5 del libro “Temas de Biofísica” , M. Parisi: 
o El potencial de membrana. 
o Potencial de difusión. 
o Gradiente electroquímico, equilibrio electroquímico y ecuación de 
Nernst. 
o El potencial de membrana en estado estacionario. Ecuación de 
Goldman-Hodgkin y Katz.