Clase de Tópicos en Biofisica, modelo de HH para la conducción nerviosa. Los experimentos clásicos que produjeron el desarrollo del modelo de flujos ionicos para el Potencial de Accción

1. Universidad de Carabobo.
Facultad de Ciencias y
Tecnología
Departamento de
Biología
Tópicos Especiales en
Biofísica
La Teoría Iónica del
Potencial de Acción y La
Conducción Nerviosa
Prof. Dr. Renny Pacheco Calderón

2. “Teoría del K+” de Bernstein en
1902 falló en explicar porque
durante el Potencial de Acción (PA)
el Vm supera los 0V y hay una fase
positiva.
Buscando al ión causante de este
comportamiento, Hodgkin y Katz
(1949) plantean como explicación a
cambios
temporales
en
la
permeabilidad del Na+
La Teoría del Na+
Pruebas sustituyendo el Na+ ext.
por glucosa
Medidas de Flujos de Na+ y K+
marcados radiactivamente durante
la actividad eléctrica

3. EL Voltage Clamp
El gran salto resultó en el desarrollo
del Voltage Clamp (anclaje de voltaje)
el método mas importante para el
estudio de la conducción iónica
durante 40 años.

4. Con
el
anclaje
de
voltaje, se fija el Vm en un
valor y se mide las
corrientes
eléctricas
necesarias
para
compensar las corrientes
iónicas generadas en la
membrana.
Los mecanismos de los
cambios de permeabilidad
de la membrana ante una
hiperpolarización o una
despolarización resultan
realmente asimétrica.

5. Hodgkin y Huxley en
1952, identificaron los dos
principales componentes
iónicos que generaban el
fenómeno bifásico durante la
despolarización de la
membrana, la I-K y la I-Na.
Se puede disecar los
componentes con
bloqueadores específicos o con
cambios en la composición de
las soluciones (eliminando Na+
ext. en este caso).

6. Curvas Corrientes Vs Votajes para el K+ y el Na+
Realizando experimentos de
voltaje controlado, se pudo
evaluar las curvas I-V para
cada
ión
y
obtener
información
sobre
los
cambios de la Conductancia
(g)
en
cada
voltaje
experimental.
Según vimos por la Ley de
Ohm, la g de cada ión
depende de la corriente y la
fuerza electromotriz

7. El Circuito equivalente de HH basado en conductancias variables
(g), gradientes iónicos (E), y un Capacitor (Cm)

8. Cinética de los cambios en la conductancia del
Na+ y el K+ durante la despolarización (-9mV)
Las líneas punteadas
indican la respuesta en
la conductancia si el
voltaje se devuelve
abruptamente al
potencial de reposo.

9. La inactivación de la corriente
de Na+ (hoy en dia canales)
estudiado mediante pruebas
de pares de pulsos

10. El modelo de Hogdkin y Huxley (1952)describe muy bien los
cambios en las permeabilidades de los iones durante el PA
Para K+ 4 partículas independientes con una probabilidad n
de que cada una este en la configuración correcta de
apertura
Para Na+ 4 partículas independientes, 3 “m” para la
apertura y 1 “h” para el cierre.
Todas siguen una cinética entre estados de primer orden.

11. El modelo de Hogdkin y Huxley (1952)describe muy bien los
cambios en las permeabilidades de los iones durante el PA

12. El modelo de HH con las
variables adecuadas
produce PA con todos
los componentes de
Voltajes y corrientes
obtenidos
experimentalmente