Potencial de Ação em Células Excitáveis

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Laboratorio Fisiologia Animal
Karen Sandoval 164002929 Maira Salazar 164002926 Jhon Barrera 164002901
POTENCIAL DE ACCIÓN
Introducción  
Todas las células tienen potencial de reposo  en base a una diferencia iónica dentro y  fuera  de  la  célula,  pero  no  todas  tienen  capacidad  de  desarrollar  potenciales  de  acción.  Las  células  excitables    poseen  un  potencial  de  reposo  muy  estable  (entre  ‐60  y  ‐100  mV).  En  las  células no excitables, el potencial de reposo es menos estable, pueden haber oscilaciones entre  ‐40 y ‐60 mV, está más despolarizado.   En células en reposo, la permeabilidad de la membrana hacia el potasio es mayor que la  permeabilidad  al  sodio.  Estimulación,  como  actividad  sináptica  proveniente  de  otras  células  nerviosas,  puede  despolarizar  la  membrana.  Los  canales  de  sodio  son  sensibles  a  la  despolarización  de  membrana  y  responden  abriéndose,  que  resulta  en  un  aumento  en  la  permeabilidad  de  sodio.  Si  la  despolarización  excede  cierto  nivel  (umbral),  un  potencial  de acción es producido.  Mientras la permeabilidad del sodio  incrementa, la conductancia también  aumenta,  y  esto  lleva  a  una  mayor  despolarización  de  membrana.  Con  mayor  numero  de  canales  abiertos,  la  conductancia  del  sodio  y  la  despolarización  aumentaran  hasta  que  se  alcance  un  potencial  de  equilibrio  para  el  sodio.  Pero  antes  de que  este  equilibrio  sea alcanzado, dos eventos importantes ocurren: los canales de sodio sensibles al voltaje se cierran pronto después de su apertura, y los de potasio se abren. Con estos canales abiertos, los iones de potasio salen de la célula y causan una repolarización (pasando por una hiperpolarización), volviendo al estado de reposo inicial (ver figura 1). La propagación del potencial de acción del  sitio de inicio a otros sitios a lo largo del nervio causado por las cargas positivas en la célula, que  se  mueven  a  regiones  adyacentes  (no  estimuladas)  y  despolarizando  esta  región  lo  suficiente  para  crear  un  potencial  de  acción. De este  modo  la  señal  se  mueve  de  una  región  a  otra  del  axón.
Figura  1.  Gráfica  típica  de  registro  de  un  potencial  de  acción. La  duración  es  de  varios  milisegundos y la amplitud de decenas de milivoltios.
Aspectos teóricos básicos
Todas las células poseen potencial de reposo pero no todas son capaces de generar un potencial de acción. Las células excitables que generan potenciales de acción son:
A. Neuronas: células nerviosas. 
 B. Células  musculares:  músculo  liso  (vísceras  internas,  útero,  uréteres  e  intestino),  músculo  estriado  (músculo esquelético y del corazón). 
 C. Células sensoriales: receptores de la vista y del oído. 
 D. Células secretoras: glándulas salivales, parótida. 
E.Células relacionadas con el sistema endócrino: adenohipófisis, islotes de Langerhans.
Las células las podemos estimular de forma:
• Mecánica. Punzón  • Química. Con un neurotransmisor  • Eléctrica.
Materiales y Métodos
Preparado del espécimen (Lombriz de tierra) Para anestesiarla se coloca en una caja petri, la cual se llena con suficiente solución de etanol y  de Ringer, hasta cubrir por completo al organismo. El tiempo necesario para que la lombriz se  deje de mover varía alrededor de 5 minutos. Si la lombriz no reacciona al tacto esta lista para los experimentos, si sigue reaccionando dejarla en la solución unos cuantos minutos más. La  lombriz  se  coloca  en  la  charola  de  disección (a  partir  de  este  paso  véase  figura  2).  La  lombriz  debe  ser  manipulada cuidadosamente,  cuidando  de  no  estirarla  demasiado  (esto  podría  dañar  las  fibras  nerviosas). Se utilizan tres alfileres para fijarla, dos para cada uno de los extremos y un  ultimo alfiler a 10‐15 mm del extremo  anterior (este extremo es el que se encuentra más cerca del clitelo). Para mantener anestesiado el organismo se  rocían  algunas  gotas  de  etanol/solución  Ringer a  lo  largo  del  cuerpo  fusiforme  con  una  jeringa.  El  exceso  de  solución  a los  lados  del  cuerpo  se  elimina  con  papel  secante.  Demasiada  solución  podría  interferir  en  los  experimentos.     Conectar los electrodos estimulantes a los dos alfileres del extremo anterior. En el primer alfiler el cable positivo (ánodo) y después el negativo (cátodo). Colocar los cables de plata a lo largo del cuerpo, con los extremos clorados  en contacto con el cuerpo. Estos cables van conectados a los siguientes cable: primero el cable que hace tierra, después a 10 mm el cable blanco (R1) y a otros 10 mm el cable negro (R2). Estar seguros de que ningún cable esta  en contacto con otro cable.
Figura 2. Se muestran cada una de las posiciones de los alfileres y cables necesarios para realizar mediciones acertadas. Estar seguros de que ningún cable esta en contacto con otro cable, esto afectaría las mediciones.
Ejercicio 1: Voltaje umbral 
Revise la lombriz constantemente para asegurarse que no se esta  secando o moviendo. Si esto ocurre colocar unas gotas de etanol/solución de Ringer con una jeringa. Remueva el exceso de líquido con papel secante.   En el panel de estimulo revise que el voltaje esté programado a 0.2 V.  Presione START. Después de un retraso de 2ms el aparato estimulará el  nervio y grabará su comportamiento por un tiempo de 25 ms. Si no observa  alguna respuesta, incremente el voltaje a 2 V y presione START. En caso de no obtener respuesta incremente el voltaje a 3  V.  Una vez que obtenga una  respuesta al estímulo, reduzca el voltaje a la mitad y vuelva a presionar START. En caso de obtener una respuesta, vuelva a  reducir el voltaje a la mitad y presione START. En caso de no obtener una  respuesta incremente el voltaje 0.05 V cada vez, hasta obtener una  respuesta  presionando START cada vez que se  cambie el voltaje. 
El voltaje al cual se obtenga la primera respuesta es conocido como el voltaje umbral. Confirme esto disminuyendo el voltaje 0.05 V cada vez y verá cómo  desaparece el potencial de acción.Nota: Es posible que encuentre una fuerza de estímulo que genere una respuesta intermitentemente. Esto es normal, El umbral se define como la fuerza del estímulo que da una respuesta el 50% de las veces. 
Ejercicio 2: Periodo Refractario 
En esta parte del experimento se le darán 2 estímulos al nervio, disminuyendo progresivamente el intervalo entre ellos cada vez que se estimule. En el pan el del estimulador coloque la amplitud de los estímulos aproximadamente a la mitad entre los valores de umbral de ambos nervios utilizados durante el experimento pasado (Ejercicio 1).  Esto asegura que sólo la fibra media será estimulada. Coloque el intervalo  entre estímulos en 10 ms. Presione START. El programa estimulará dos veces al  nervio con el intervalo seleccionado. Se espera observar dos artefactos de  estímulo, cada uno seguido por una respuesta. Repita el procedimiento del  párrafo anterior, disminuyendo el intervalo 1 ms cada vez.Análisis: examine sus datos, note que no se observa una respuesta total del potencial de acción  después de que haya sido estimulado completamente.
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