Physioex Sistema Nervioso Universidad, Medicina. Ejercicios de Physioex.

1. EP Medicina humana
Módulo de Morfo fisiología del Sistema Nervioso
III Ciclo
PRÁCTICA 01
POTENCIAL DE REPOSO DE LA MEMBRANA
I. EVALUACION DE CONOCIMIENTOS PREVIOS:
Coloque un √ según corresponda
N ÍTEM
No sé
Nada
Lo sé
Poco
Lo sé en
forma
regular
Soy capaz
de
explicarlo
1 ¿Qué es el potencial de reposo de la membrana?
2
¿Cómo afecta la concentración de Na+
al potencial de
reposo de la membrana?
3
¿Cómo afecta la concentración de K+
al potencial de
reposo de la membrana?
4
¿Cómo afecta las conductas iónicas/canales iónicos en el
potencial de reposo de la membrana?
II. INTRODUCCIÓN
El potencial receptor, los potenciales sinápticos y los potenciales de acción son señales importantes en
el sistema nervioso. Estos potenciales hacen referencia a cambios en el potencial de membrana desde
su nivel de reposo. En esta actividad exploraras la naturaleza del potencial de reposo. El potencial de
reposo de la membrana es, en realidad, una diferencia de potencial entre el interior de la célula
(intracelular) y el exterior (extracelular) a través de la membrana. Es un estado estacionario que depende
de la permeabilidad de la membrana en reposo a los iones y de las concentraciones intracelular y
extracelular de los iones a los que la membrana es permeable.
Para muchas neuronas, el Na+
y el K+
son los iones más importantes, y sus concentraciones se
establecen mediante proteínas transportadoras, tales como la bomba Na+
-K+
, de modo que la
concentración intracelular de Na+
es baja y la de K+
es alta. Dentro de una célula típica, la concentración
de K+
es ~150 mM y la de Na+
es ~5 mM. Fuera de una célula típica, la concentración de K+
es ~5 mM y
la de Na+
es ~150 mM. Si la membrana es permeable a un ion particular, ese ion difundirá a favor de su
gradiente de concentración desde una región de mayor concentración a otra de menor concentración.
En la generación del potencial de reposo de la membrana, los iones K1 difunden hacia fuera a través de
la membrana, dejando tras de si una carga neta negativa –grandes aniones que no pueden atravesar la
membrana.
El potencial de membrana se puede medir con un amplificador. En el experimento, la solución extracelular
está conectada a una toma de tierra (literalmente, la tierra) que se define como 0 mV. Para registrar el
voltaje a través de la membrana, se le inserta un microelectrodo sin dañarla de manera significativa.

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Por lo general, el microelectrodo se prepara estirando una pipeta delgada de vidrio hasta que quede un
hueco fino y llenándola con una solución salina. La solución salina conduce la electricidad como un cable,
y el vidrio la aísla. Solo la punta del microelectrodo se inserta a través de la membrana y la solución de
su interior hace contacto eléctrico con la solución intracelular. Un cable conecta el microelectrodo con la
entrada del amplificador para que este registre el potencial de membrana, el voltaje a través de la
membrana entre la solución intracelular y la extracelular conectada a la toma de tierra.
El potencial de membrana y las distintas señales se pueden observar en un osciloscopio. Un haz de
electrones es empujado hacia arriba o hacia abajo según el voltaje, a medida que barre una pantalla
fosforescente. Los voltajes por debajo de 0 mV son negativos y los voltajes por encima de 0 mV son
positivos.
Para esta primera actividad, el tiempo de barrido se ajusta a 1 segundo por división y la sensibilidad se
establece en 10 mV por división; una división es la distancia entre las líneas del osciloscopio.
III. COMPETENCIAS
1. Definir el termino potencial de reposo de la membrana.
2. Medir el potencial de reposo de la membrana en diferentes partes de una neurona.
3. Determinar en qué forma el potencial de reposo de la membrana depende de las concentraciones
de potasio y sodio.
4. Entender las conductancias iónicas/canales iónicos implicados en el potencial de reposo de la
membrana.
IV. MATERIALES
1. Estudiantes
2. Material impreso
3. Material digital (PhysioEx: Ejercicio 3 – Actividad 1) EQUIPO UTILIZADO: En la pantalla
aparecerá lo siguiente:
a. Una neurona (in vitro) – una neurona grande, disociada (o cultivada);
b. Tres soluciones extracelulares – control, niveles altos de potasio y niveles bajos de sodio;
c. Un microelectrodo – una sonda con una punta muy pequeña que puede penetrar en una
neurona (en un laboratorio real, se utiliza un manipulador de microelectrodos para
colocarlo en su lugar. Para simplificar, el manipulador de microelectrodos no se muestra
en esta actividad);
d. Un controlador del manipulador de microelectrodos – controla el movimiento del
manipulador;
e. Un amplificador del microelectrodo – se utiliza para medir el voltaje entre el
microelectrodo y una referencia;
f. Un osciloscopio – utilizado para observar los cambios de voltaje.

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V. PRACTICA:
Instrucciones para realizar el experimento:
Accede a la página de inicio del programa PhysioEx, y selecciona el Ejercicio 3: Neurofisiología del
impulso nervioso (Neurophysiology of Nerve Impulses). Pulsa en la Actividad 1: El potencial de reposo
de la membrana (The Resting Membrana Potential) y luego en la pestaña Cuestionario previo (Pre-lab
Quiz).
Después de responder al cuestionario en línea, pulsa en la pestaña Experimento (Experiment) para
comenzar. Aunque en la pantalla aparecen las instrucciones que debes seguir, también puedes
consultarlas en el texto que sigue. A continuación, se muestra la pantalla de inicio del experimento.
1. Observa que en este experimento la neurona esta ampliada en relación con la placa de petri. En
una neurona típica, el cuerpo celular, que es la parte más gruesa, tiene de 5 a 100 μm de
anchura y el axón puede tener solo 0,5 μm de anchura. Pulsa en el recipiente de fluido
extracelular (ECF) control para llenar la placa de petri con K+
5 mM y Na+
150 mM (esta solución
imita la concentración extracelular normal de potasio y sodio).
2. Observa que en la placa de petri ya está colocado un electrodo de referencia. Este electrodo
está conectado a una toma de tierra a través del amplificador. Pulsa la posición 1 en el
controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta del microelectrodo en la
solución, justo fuera del cuerpo celular, y observa el trazado resultante en el osciloscopio.
3. Observa en el osciloscopio el trazado del voltaje fuera del cuerpo celular y pulsa en Guardar
datos (Record Data) para mostrar tus resultados en la pantalla. anótalos en la Tabla 1.

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4. Pulsa la posición 2 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo justo dentro del cuerpo celular, y observa el trazado resultante.
5. Observa en el osciloscopio el trazado del voltaje dentro del cuerpo celular y pulsa en Guardar
datos (Record Data) para mostrar tus resultados en la pantalla (anótalos en la Tabla 1). Este es
el potencial de reposo de la membrana, es decir, la diferencia de potencial entre los voltajes
intracelular y extracelular de la membrana. Por convenio, el voltaje extracelular de la membrana
en reposo se toma como 0 mV.
6. Pulsa la posición 3 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo en la solución, justo fuera del axón, y observa el trazado resultante.
7. Observa en el osciloscopio el trazado del voltaje fuera del axón y pulsa en Guardar datos (Record
Data) para mostrar tus resultados en la pantalla. anótalos en la Tabla 1.
8. Pulsa la posición 4 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo en la solución, justo dentro del axón, y observa el trazado resultante.
9. Observa en el osciloscopio el trazado del voltaje dentro del axón y pulsa en Guardar datos
(Record Data) para mostrar tus resultados en la pantalla. Anótalos en la Tabla 1.
PRONOSTICA. Pregunta 1
Pronostica lo que sucederá con el potencial de membrana en reposo si se aumenta la
concentración extracelular de K+
.
10. Ahora cambiaras las concentraciones de los iones en el fluido extracelular para determinar que
iones contribuyen más a la separación de cargas a través de la membrana. La concentración
extracelular de potasio normalmente es baja, por lo que primero incrementaras esta
concentración.
En la solución ECF de K+
elevado, la concentración de este ion se ha multiplicado por cinco, de
5 a 25 mM. Para mantener constante el número de cargas positivas en la solución extracelular,
la concentración de Na+
se ha reducido en 20 mM, de 150 a 130 mM. Como veras, esta
disminución relativamente pequeña de Na+
por sí sola no cambiara el potencial de membrana.
Ten en cuenta que, en esta actividad, la generación del potencial de acción (que se trata en las
Actividades 3-9) está bloqueada con una toxina. Pulsa en el recipiente de ECF de K1 elevado
para cambiar la solución de la placa de petri a 25 mM de K+
y 130 mM de Na+
.
11. Observa el voltaje del interior del axón y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar tus
resultados en la pantalla. Anótalos en la Tabla 1.
12. Pulsa la posición 3 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo en la solución, justo fuera del axón, y observa el trazado resultante.
13. Observa el voltaje fuera del axon y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar tus
resultados en la pantalla. Anótalos en la Tabla 1.
14. Pulsa la posición 1 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo en la solución, justo fuera del cuerpo celular, y observa el trazado resultante.
15. Observa el voltaje fuera del cuerpo celular y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar
tus resultados en la pantalla (y anótalos en la Tabla 1).

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16. Pulsa la posición 2 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo justo dentro del cuerpo celular, y observa el trazado resultante en el
osciloscopio.
17. Observa el voltaje dentro del cuerpo celular y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar
tus resultados en la pantalla. Anótalos en la Tabla 1.
18. Pulsa en el recipiente de ECF control para volver a la concentración normal de K+
y observa el
cambio de voltaje del interior del cuerpo celular.
19. Ahora disminuirás la concentración extracelular de Na+
(esta es normalmente elevada). La
concentración de sodio extracelular en la solución de Na+
bajo se ha reducido cinco veces, de
150 mM a 30 mM. Para mantener constante el número de cargas positivas en la solución
extracelular, el Na1 ha sido sustituido por la misma cantidad de cationes monovalentes de gran
tamaño. Observa que la concentración extracelular de Na1, incluso en el ECF de Na+
bajo, es
mayor que la concentración intracelular. Pulsa en el recipiente de ECF de Na+
bajo para cambiar
la solucion de la placa de petri a 5 mM de K+
y 30 mM de Na+
.
20. Observa el voltaje del interior del cuerpo celular y pulsa en Guardar datos (Record Data) para
mostrar tus resultados en la pantalla. Anótalos en la Tabla 1.
21. Pulsa la posición 1 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo en la solución, justo fuera del cuerpo celular, y observa el trazado resultante.
22. Observa el voltaje fuera del cuerpo celular y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar
tus resultados en la pantalla. Anótalos en la Tabla 1.
23. Pulsa la posición 3 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo en la solución, justo fuera del axón, y observa el trazado resultante.
24. Observa el voltaje fuera del axón y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar tus
resultados en la pantalla. anótalos en la Tabla 1.
25. Pulsa la posición 4 en el controlador del manipulador del microelectrodo para colocar la punta
del microelectrodo justo dentro del axón, y observa el trazado resultante en el osciloscopio.
26. Observa el voltaje dentro del axón y pulsa en Guardar datos (Record Data) para mostrar tus
resultados en la pantalla. anótalos en la Tabla 1. Una vez finalizado el experimento, pulsa en la
pestana Cuestionario final (Post-lab Quiz) de esta actividad y responde a las preguntas.

6. EP Medicina humana
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Preguntas de la actividad
1. Explica por qué el potencial de reposo de la membrana tenía el mismo valor en el cuerpo celular y en
el axón.
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2. Describe lo que sucedería con el potencial de reposo de la membrana si se bloqueara la bomba de
transporte sodiopotasio.
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3. Describe lo que sucedería con el potencial de reposo de la membrana si se aumentara
experimentalmente la concentración de grandes aniones intracelulares que son incapaces de atravesar
la membrana.
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