La mayoría de los cursos de Fisiología comienzan enseñando sobre potenciales de membrana en diferentes células. Muchos de nuestros estudiantes encuentran estas ideas difíciles de entender. A menudo tratan de memorizar hechos en lugar de comprender mecanismos. La tarea más difícil puede ser la interpretación de la generación potencial de marcapasos en células sinoauriculares (SA)., Esta iluminación intenta mejorar la comprensión de los estudiantes de los potenciales de membrana al darles una interpretación simplificada de la generación de potencial de marcapasos antes de que tengan discusiones grupales.

Este modelo simplificado interpreta el potencial del marcapasos como una onda de hiperpolarización que no es capaz de alcanzar el potencial hipotético de membrana en reposo (calculado en torno a -14 mV), ya que el potencial desencadenante de los canales de calcio/sodio (-40 mV) inicia el siguiente ciclo., El ciclo continuo de actividad eléctrica en las células SA consistiría entonces en cuatro etapas: despolarización (apertura de canales de calcio/sodio), repolarización con hiperpolarización (apertura de varios tipos de canales de potasio), recuperación de la hiperpolarización (cese de la permeabilidad de potasio) y activación de la despolarización sin alcanzar nunca el potencial de membrana en reposo. Aunque esta es una interpretación demasiado simplificada de la generación de potencial de SA, los estudiantes que pueden entenderla y discutirla son más capaces de interpretar los potenciales de membrana de reposo y acción.,

el siguiente texto se entrega a los estudiantes de medicina como material de lectura para discusión que generalmente está programado para la semana siguiente. Los estudiantes pueden usar sus libros de texto (1, 3) u otras referencias (2, 4). En las características simplificadas de las células SA a continuación, se pide a los estudiantes que calculen el potencial de reposo hipotético para las células SA basado en una relación de permeabilidad Na/K de 0.58:1.00 y las siguientes concentraciones de iones: Na extracelular+ = 142 meq/l y K+ = 4; Na intracelular+ = 14 meq/l y K+ = 142 meq/l (4).,

respuesta

donde EMF es fuerza electromotriz.

también se espera que dibujen un gráfico similar a la Fig. 1.

una interpretación simplificada de la generación de potencial SA. Por favor refiérase a sus libros de texto y otras fuentes.

hechos simples sobre los potenciales de membrana.,

1) las membranas más permeables tienen potenciales de membrana mejor definidos que son menos variables que los potenciales de membranas menos permeables. La alta permeabilidad parece anclar el potencial de membrana cerca del potencial de Nernst de ese ion. El costo de la estabilización es el alto flujo de iones que debe compensarse con más trabajo de las bombas de iones.

2) la hiperpolarización puede describirse como una negatividad más pronunciada del potencial de membrana después de la repolarización., La aparición, cantidad y duración de la onda de hiperpolarización refleja necesariamente la permeabilidad momentánea de la membrana para ciertos iones. La hiperpolarización es causada por el aumento relativo temporal de la permeabilidad al potasio en comparación con la fase de reposo. Si este aumento en la permeabilidad al potasio es pequeño, la onda de hiperpolarización también será pequeña. Por ejemplo, si una determinada membrana es casi exclusivamente permeable a los iones K+, tendrá un potencial de membrana cerca del potencial de Nernst de potasio., Durante la repolarización, esta membrana no se hiperpolarizará, porque la apertura adicional de los canales de potasio no puede mover el potencial más cerca del potencial de Nernst.

características simplificadas de las células SA.

en las células SA, la permeabilidad para Na+ Y K + es similar, por lo que los potenciales de membrana están entre los potenciales de Nernst para el potasio y para el sodio. Debido a que la permeabilidad general es pequeña, el potencial de membrana también es menos estable. Calcular el potencial de reposo si la relación de permeabilidad Na/K es de 0,58: 1.,00 y Na extracelular + = 142 meq/l, K+ = 4; Na intracelular+ = 14 meq/l Y K+ = 142 meq / l (4).

interpretación basada en la hiperpolarización de los potenciales de SA.

1) durante la repolarización desde el pico de despolarización, los canales lentos K+ que se activan gradualmente durante la despolarización hacen que la membrana sea mucho más permeable al potasio. Así que el potencial de membrana se vuelve progresivamente más negativo, moviéndose hacia el potencial de Nernst de potasio. Esta onda de hiperpolarización está formada por la apertura y el cierre de diferentes conjuntos de canales K+.,

2)cuando se cierran todos los canales K + que se abrieron durante la despolarización, el potencial de membrana alcanzará el potencial de reposo que refleja la relación de permeabilidad Na/K. En las células SA, el potencial de membrana en reposo nunca se alcanza, porque se encuentra por encima del potencial desencadenante de los canales de calcio/sodio.,

3) un ciclo continuo de actividad eléctrica en las células SA consta de las siguientes cuatro etapas: despolarización (apertura de canales de calcio/sodio), repolarización con hiperpolarización (apertura de varios tipos de canales de potasio), recuperación de la hiperpolarización (cese del aumento de la permeabilidad de potasio) y activación de la despolarización sin alcanzar nunca los potenciales de membrana en reposo.,

actividades para estudiantes

1) Utilice figuras de potenciales de SA de su libro de texto y marque el nivel calculado del potencial hipotético de membrana en reposo de las células nodales de SA.

2) ¿Esto tiene sentido para usted?

3) dibuja un gráfico de dos potenciales de acción de SA. Etiquete el eje vertical en mV (+ y -) y el eje horizontal en segundos.

4) enumere los pros y los contras del modelo propuesto.

5) discuta el modelo con sus compañeros de clase.