interpretação simplificada do potencial do PACEMAKER como uma ferramenta para ensinar potenciais de membrana

a maioria dos cursos de fisiologia começam por ensinar sobre potenciais de membrana em diferentes células. Muitos de nossos alunos acham essas ideias difíceis de entender. Muitas vezes eles tentam memorizar fatos em vez de entender mecanismos. A tarefa mais difícil pode ser a interpretação do pacemaker potencial geração em células sinoaurais (SA)., Esta iluminação tenta melhorar a compreensão dos estudantes sobre os potenciais de membrana, dando-lhes uma interpretação simplificada da geração de potencial do pacemaker antes que eles tenham discussões em grupo.

Este modelo simplificado interpreta o potencial do pacemaker como uma onda de hiperpolarização que não é capaz de alcançar o potencial hipotético da membrana de repouso (calculado para ser cerca de -14 mV), porque o potencial de desencadeamento dos canais de cálcio/sódio (-40 mV) inicia o ciclo seguinte., O ciclo contínuo de atividade elétrica em SA células, em seguida, seria composto de quatro fases: a despolarização (abertura de cálcio/sódio canais), repolarização com hiperpolarização (abertura de vários tipos de canais de potássio), hiperpolarização de recuperação (cessação de potássio permeabilidade), e para o desencadeamento de despolarização sem nunca atingir o potencial de membrana de repouso. Embora esta seja uma interpretação simplificada da geração potencial de SA, os alunos que podem compreendê-la e discuti-la são mais capazes de interpretar o descanso e ação potenciais membranas.,

O texto a seguir é dado aos estudantes de medicina como material de leitura para discussão que é normalmente programado para a semana seguinte. Os alunos podem usar seus livros (1, 3) ou outras referências (2, 4). Nas características simplificadas das células SA abaixo, pede-se aos estudantes que calculem o potencial hipotético de Repouso das células SA com base numa razão de permeabilidade Na/K de 0,58:1,00 e nas seguintes concentrações iónicas: na extracelular+ = 142 meq/l E K+ = 4; na intracelular+ = 14 meq/l E K+ = 142 meq/l (4).,

resposta

EMF é força electromotriz.

eles também são esperados para desenhar um gráfico semelhante à Fig. 1.

FIG. 1hypothetical resting potential for sinoatrial (SA) cells. A área de hiperpolarização está marcada., Um ciclo contínuo de atividade elétrica nas células SA consiste na despolarização (abertura de canais de cálcio/sódio), repolarização com hiperpolarização (abertura de vários tipos de canais de potássio), recuperação de hiperpolarização (cessação da permeabilidade de potássio), e desencadeamento da despolarização sem nunca atingir os potenciais de membrana em repouso.

uma interpretação simplificada da geração potencial da SA. Por favor, consulte seus livros e outras fontes.

factos simples sobre o potencial de membrana.,

1) as membranas mais permeáveis têm potenciais de membrana mais bem definidos que são menos variáveis do que potenciais de membranas menos permeáveis. A alta permeabilidade parece ancorar o potencial da membrana perto do potencial do Nernst desse íon. O custo de estabilização é o alto fluxo de íons que deve ser compensado por mais trabalho de bombas de íons.

2) a hiperpolarização pode ser descrita como uma negatividade mais pronunciada do potencial da membrana após a repolarização., A ocorrência, quantidade e duração da onda de hiperpolarização reflete necessariamente a permeabilidade momentânea da membrana para certos íons. A hiperpolarização é causada pelo aumento relativo temporário da permeabilidade de potássio em comparação com a fase de repouso. Se este aumento na permeabilidade de potássio for pequeno, a onda de hiperpolarização também será pequena. Por exemplo, se uma determinada membrana é quase exclusivamente permeável a K+ ions, ela terá um potencial de membrana próximo ao potencial Nernst de potássio., Durante a repolarização, esta membrana não irá hiperpolarizar, porque a abertura adicional dos canais de potássio não pode mover o potencial para mais perto do potencial Nernst.características simplificadas das células SA.

nas células SA, a permeabilidade para Na+ E K+ é semelhante, por isso os potenciais de membrana estão entre os potenciais do Nernst para potássio e para sódio. Como a permeabilidade Global é pequena, o potencial da membrana é também menos estável. Calcular o potencial de repouso se a razão de permeabilidade Na / K for 0,58:1.,00 e Na + extracelular = 142 meq/l, K+ = 4; na+ intracelular = 14 meq/l E K+ = 142 meq / l (4).

interpretação proposta baseada na hiperpolarização dos potenciais SA.

1) durante a repolarização do Pico de despolarização, canais K+ lentos que são gradualmente ativados durante a despolarização tornam a membrana muito mais permeável ao potássio. Assim, o potencial de membrana se torna progressivamente mais negativo, movendo-se em direção ao potencial de Nernst de potássio. Esta onda de hiperpolarização é moldada pela abertura e fechamento de diferentes conjuntos de canais K+.,

2) Quando todos os canais K+ que foram abertos durante a despolarização são fechados, o potencial da membrana atingirá o potencial de repouso que reflecte a razão de permeabilidade Na/K. Nas células SA, o potencial da membrana em repouso nunca é atingido, porque está acima do potencial de desencadeamento dos canais cálcio/sódio.,

3) Um ciclo contínuo de atividade elétrica em SA células consiste em quatro fases: a despolarização (abertura de cálcio/sódio canais), repolarização com hiperpolarização (abertura de vários tipos de canais de potássio), hiperpolarização de recuperação (cessação de potássio permeabilidade aumento), e para o desencadeamento de despolarização sem nunca atingir o repouso potenciais de membrana.,

actividades para estudantes

1) Utilizar figuras do potencial SA do seu livro didáctico e marcar o nível calculado do potencial hipotético da membrana de Repouso das células SA-nodal.isto faz sentido para si?

3) desenhar um gráfico de dois potenciais de Acção SA. Indicar o eixo vertical em mV (+e −) e o eixo horizontal em segundos.

4) lista prós e contras para o modelo proposto.

5) discuta o modelo com os seus colegas.agradeço aos Drs. D. C. Randall e D. F. Speck do Departamento de Fisiologia da Universidade de Kentucky pelo seu apoio.,este trabalho foi apoiado pelo Ministério da ciência Croata (Grant 127051).

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