El documento presenta una descripción general de las bases fisiológicas y moleculares de la generación y transmisión del potencial de acción neuronal. Se explican conceptos como potencial de membrana, canales iónicos y corriente eléctrica. Luego, se detalla la clasificación de los principales tipos de canales iónicos sensibles al voltaje como canales de sodio, potasio, calcio y cloro, así como canales operados por ligando. Finalmente, se mencionan técnicas electrofisiológicas como patch-clamp para

1. Centro Científico y Tecnológico de Excelencia Centro de Envejecimiento y Regeneración, CARE Laboratorio de Neurobiología Molecular Facultad de Ciencias Biológicas Pontificia Universidad Católica de Chile Bases iónicas del potencial de membrana

2. Musschenbroeck "botella de Leyden” Abad Nollet Swammerdam Franklin Galvani Galvani-Volta Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz Nobili, galvanometro Ohm Faraday Berstein, potencial de accion Tschagovetz- Potassium *Overton- sodium Neher y Sakmann, Nobel 1991

3. Ligandos Efectos Ca +2 Ca +2 quinasas Proteínas Proteínas

4. CNQX + Bic CNQX + Bic + TTX

5. Centro Científico y Tecnológico de Excelencia Centro de Envejecimiento y Regeneración, CARE Laboratorio de Neurobiología Molecular Facultad de Ciencias Biológicas Pontificia Universidad Católica de Chile Electrónica, electricidad y células

6. Trabajo, Desplazamiento resultante de la aplicación de una fuerza. Su unidad Joule, que son Newton por metro Por ende, obtenemos Peso que seria Masa por Aceleración Peso es Masa x 9.8 m/s 2 Coulomb, carga que se mueve en un segundo, por la sección transversal de un conductor De donde obtenemos que F=KQq/r 2 en donde K es el medio donde se mueve la carga y Q son las cargas.

7. C es Coulomb y corresponde a 6.25x10 18 electrones e es electrones y corresponde a -1.5x10 -19 C K es una constante que vale 9x10 9 N x m 2 /C 2 Campo eléctrico, se define el lugar donde un carga eléctrica sufre un fuerza eléctrica E =F/Q, pero F=QE Redefiniendo F, nos queda que E=KQ/r 2

8. Volt, será la relación entre la energía potencial del campo y la carga Sera entonces Joules x C Por ende nos queda V=KQ/r Una unidad gigante, para los electronicos, que la remplazan por eVolt = -1.6x10 -19 Joules Capacitancia = Q/V

9. Capacitor. Dos conductores que transportan cargas iguales pero opuestas en signo Corriente, definido como el movimiento de cargas por unidad de tiempo I=Q/t 1 amperio = 1Coulomb/1 seg Ejercicio Pasa una corriente de 1 amperios por 5 segundo, en un conductor. Cuanta masa de electrones se movió ( 9x10 -31 Kg) 0,28 pG

10. La corriente que circula por un conductor, es directamente proporcional a la diferencia de potencial en sus puntos extremos

11. Capacitancis y resistencia, son propiedades independientes de un conductor Donde resistencia es = ρ (I/A) Donde I es la longitud y A el area del conductor. Resistividad, ρ = RA/I o sea Ω m

12. Dendritas: canales pasivos permeables a K + K +

13. Corriente del condensador Corriente del ion (supongamos un solo ion) Dos componentes para el potencial debido al paso de iones: 1. Potencial de Nerst (debido a la diferencia de concentraciones del ion en el exterior y el interior de la neurona)

14. 2. Potencial debido a corriente eléctrica (asumimos Ley de Ohm) Potencial total del ion Corriente del ion

15. Masa……. No es importante Movimiento de Cargas Potencial de equilibrio o nerst, define “la fuerza” de un ion, o energía potencial del mismo Goldman, incluye “varios” iones y introduce permeabilidad Hodkin-Huxley introduce el “gating” en un modelo complejo de relaciones de cambio en el tiempo. Modela el Potencial de acción

17. Si ves que algo gira – ¡¡¡necesitas vacaciones!!! Mira detenidamente cada circulo separadamente y veras que ellos estan ¡quietos!

18. Canales, responsables de propiedades eléctricas

19. Membrana neuronal como circuito Ley de Kirchoff (conservación de la carga)

20. Corriente del condensador Corriente del ion (supongamos un solo ion) Dos componentes para el potencial debido al paso de iones: 1. Potencial de Nerst (debido a la diferencia de concentraciones del ion en el exterior y el interior de la neurona)

21. 2. Potencial debido a corriente eléctrica (asumimos Ley de Ohm) Potencial total del ion Corriente del ion

23. Nature 1963, Rojas & Luxoro Demostración de la naturaleza, péptidica de los canales iónicos.

24. Tipos de canales iónicos. La clasificación de canales iónicos se ha realizado tradicionalmente siguiendo un criterio genético, No obstante, el campo de la cristalografía aplicada a los canales ha avanzado y está avanzando enormemente (y prueba de ello es el reciente Premio Nobel en el año 2003 concedido a Roderick McKinnon por su importante contribución). Los canales iónicos se pueden clasificar en las siguientes familias o superfamilias

26. a.2) Canales de calcio . Los componentes de esta familia se diferencian en su dependencia de voltaje, velocidad de inactivación, selectividad iónica y sensibilidad a determinados fármacos. Estos canales se clasifican en: • Canales tipo L. Deben su nombre a que presentan una gran (“Large”) conductancia de canal. Su función es mediar la entrada de calcio en las células que se contraen o secretan en respuesta a largas o constantes despolarizaciones. • Canales tipo T. Denominados así porque producen una corriente Transitoria y una conductancia muy pequeña (“Tiny”). Inactivan muy rápido y sólo se observan al principio de pulsos relativamente negativos. • Canales de calcio neuronales (tipo N). Presentan características intermedias entre los tipos L y T. Dentro de este grupo, canales tipo P/Q sensibles a w-Aga IVA; y canales tipo R que son Resistentes a estas toxinas. Son los canales que se expresan de forma dominante en terminales presinápticas que secretan neurotransmisores en respuesta a potenciales de acción presinápticos.

27. a. 3) Canales de Na + . Este canal es uno de los principales responsables de la transmisión del potencial de acción. La familia de canales de Na + dependientes de voltaje es la que presenta menor diversidad, y todos sus miembros muestran propiedades netamente voltaje-dependientes muy similares en todos los tejidos en los que se expresa. a.4) Canales de Cloro dependientes de voltaje. Los canales de cloruro son permeables a bastantes aniones de pequeño tamaño, como Br-, I-, NO3-, HCO3- y SCN-, así como a varios ácidos inorgánicos. Por lo tanto podría generalizarse su denominación a “ canales aniónicos ”. Los canales de Cloruro dependientes de voltaje se dividen en cuatro clases dependiendo de si son activados por Ca 2+ intracelular, hiperpolarización de la membrana, disminución del volumen celular o fosforilación dependiente de ATP. ClC y el CFTR, responsable de la secreción en epitelio, regulado por fosforilación. El primer gen en mamíferos fue el ClC-1, en el músculo liso.

28. c) Canales operados por ligando. Este grupo engloba a una serie de canales que están especializados en la mediación de respuestas químicas rápidas en la transmisión sináptica. El receptor de acetilcolina (AchR), el receptor de glutamato (GluR), receptor de glicina (GlyR), el receptor del acido g -aminobutírico (GABA A R), serotonina (5HT 3 R) Los receptores de Glutamato se clasifican a su vez en tres grandes grupos: N-metil-D aspartato (NMDA), kainato y AMPA (ácido a -amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxalon propiónico). En general, los canales operados por ligando se expresan en la membrana postsinaptica de forma concentrada y se abren rápidamente después de la unión de varias moléculas de agonista. La mayoría de estos canales poseen una amplia selectividad iónica, preferentemente a cationes monovalentes o aniones, y por lo tanto su función es estimular o inhibir la excitación eléctrica de la célula postsináptica. El receptor de NMDA es una excepción: es más permeable a calcio que a cationes monovalentes, y parece que su papel en el control de la concentración de calcio intracelular es mucho más importante que el electrogénico.

29. Ligandos Efectos Ca +2 Ca +2 quinasas Proteínas Proteínas

30. Patch-Clamp, célula completa V clamp I célula + – R f Neurona