El documento presenta conceptos fundamentales de electrónica y física aplicados a la neurobiología. Explica conceptos como fuerza, peso, carga eléctrica, campo eléctrico, voltaje, corriente, capacitancia y resistencia. Luego describe la sinapsis neuronal, la liberación de vesículas sinápticas y los receptores ionotrópicos. Finalmente, detalla los modelos de Hodgkin-Huxley para describir el potencial de acción axonal y la naturaleza iónica de los canales a través de experimentos de patch

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 Electrónica, electricidad y células

2. 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.

3. 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

4. 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

5. 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

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

7. 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

9. Liberación de Vesículas Sinápticas

10. Los receptores ionotropicos son regulados, de diversas formas

11. Calcio, liberador del impulso sináptico .-Concentración inicial 800 µM (cercano al canal) .-Difunde a 100 µM Reducir concentraciones del calcio, 100 ms

12. Transmisión quantal, su estudio Baja concentración de calcio Estudio de “minis” mantiene amplitud Varia frecuencia Note histogramas múltiplos de 0.4 mV

13. Canales, responsables de propiedades eléctricas

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

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

17. 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)

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

20. Modelo Hodgkin-Huxley: Paso 2

21. Modelo Hodgkin-Huxley

22. Con las funciones (en (ms) -1 ) Y las constantes

23. ¿Reproduce el modelo el potencial de acción?

24. m,h,n y conductancias de sodio y potasio 1. Apertura rápida de puertas “m” 2a. Cierre de puertas “h” 2b. Apertura de puertas “n” 3.Cierre de puertas “m”

25. Resultado del programa

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

27. Neher y Sakmann

28. Un canal, se comporta como Una resistencia de circuito ¿Paralelo?

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

31. 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