Física para Medicina Ciclo 2012

Física para Medicina
Ciclo 2012-2
Guía de la Práctica: Bioelectricidad
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE:
1. Describir la distribución de iones en los compartimientos intracelular y extracelular.
2. Esquematiza la membrana celular como un circuito RC y detalla sus componentes.
3. Esquematiza la distribución de cargas en la membrana celular
4. Describir los principales mecanismos del movimiento de iones
5. Explicar el concepto de potencial de reposo y potencial de acción
6. Esquematiza los principios básicos del trazado electrocardiográfico en función de vectores de
propagación de potencial de acción (despolarización)
Membrana Celular
1. Organice los siguientes iones y la molécula en el siguiente cuadro: Na , K , Cl y proteínas. ¿Cuáles
son los iones que intervienen en la gradiente electroquímica de la membrana celular entre el interior y el
exterior?
+
Intracelular
+
Extracelular
Principales
Secundarios
Proteínas-
2. El potencial de membrana en reposo es consecuencia de la diferencia de ……………………………. de
los siguientes iones ……...…., …..……... y ……….…...; siendo la carga eléctrica de la cara interna de la
membrana celular ………..……………… y el potencial de membrana de las células se encuentra en el
rango de ………………... a ………….………mV, dependiendo del tejido estudiado.
Palabras a utilizar: positivo(a), negativo(a), cloro, potasio, proteína(s), sodio, concentración.
3. La función principal de los canales iónicos es:
……………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………….
4. ¿Cuál es la principal función de la Bomba de Na-K ATPasa?
………………………………………………………………………………………………………………….…
………………………………………………………………………………………………………………….…
1
5. La membrana celular se representa como un circuito RC
Intracelular
A
G
B
C
H
F
+
E
D
+
+
Extracelular
Letra
Física – Circuito Eléctrico
A
Resistencia
B
Resistencia
C
Resistencia
D
Diferencia de Potencial
E
Diferencia de Potencial
F
Diferencia de Potencial
G
Condensador
H
Biología – Membrana celular
Voltímetro
Condensador:
Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce frecuentemente en el ámbito de la
electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y
electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de
superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto
es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una
determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga
total.
6. El Potencial de Equilibrio (V) de Nernst para un ión se calcula mediante la siguiente fórmula:
V  2 ,3
C
kT
log 1
e
C2
Donde V tiene como unidad al volt (V); ± según la carga del ión; k es la constante de Boltzman y es igual
a 1,38×1023 J/K; T es la temperatura en kelvin; e es la carga de un electrón y su valor es igual a
1,60×1019 C. Reemplazando los valores anteriores:
V  61,4 mV  log
Cin
Cex
2
+
Si la concentración de K extracelular es de 141 mmol/L y la concentración intracelular es 5 mmol/L
¿Cuál es la diferencia de potencial para este ión?
7. La membrana es considerada como un capacitor ya que
almacena carga eléctrica o energía eléctrica. La
capacidad de la membrana se puede determinar por:
C
A
4Kd
Donde:
ε = constate dieléctrica de la membrana = 3
A = área de la membrana = 5,00×106 cm
9
2
2
K = constante eléctrica = 9,00×10 Nm /C
2
d = espesor del aislante del condensador = 100 Ǻ
Use estos valores y determine la capacidad de la
membrana en farads (F). Use los valores con unidades
A
+q
del SI.
V
d
q
8. Experimentalmente se ha obtenido que la diferencia de potencial V de membrana generada por el ión K
+
es de 85 mV. Además de la ecuación anterior, la capacidad (C) es igual a la carga eléctrica (q) de
cualquiera de las paredes de la membrana entre la diferencia de potencial (V) de la membrana:
C
q
V
Donde la unidad de capacidad el farad, la unidad de carga eléctrica el coulomb y la unidad de diferencia
+
de potencial el volt. Obtenga la carga eléctrica total generada por el K :
+
9. ¿Cuántos iones de K son necesarios para generar la carga de la membrana calculada en la parte
anteriorr?
10. El volumen de una célula es 1,00×109 cm y la concentración de iones K es de 140 mmol/L o
3
20
+
3
1,00×10 iones/cm . ¿Cuál es la cantidad total de iones dentro de la célula?
3
+
11. ¿Cuál es el porcentaje de iones K intracelulares que participan en el potencial de membrana celular?
12. La membrana celular en estado de reposo o polarizado tiene en la cara interna cargas
……………………………….. y presenta en la cara externa cargas ………………………………...
La membrana celular cuando es activada o excitada se produce un flujo de iones de ………………..del
………………………… hacia el ………………………… produciendo un cambio en el potencial de
membrana de ………. a ……………. mV, siendo este fenómeno conocido como ……………………….
Luego de unos milisegundos de producido este fenómeno se produce la movilización de iones de
………….. del ………………………… al ………………………… y de iones de ……………..del
………………………… al …………………………; este fenómeno se conoce como
………………………….
Palabras a utilizar: sodio, potasio, cloro, positivo(a), negativo(a), interior, exterior, despolarización, repolarización
13. El
electrocardiograma
es
la
representación gráfica del campo
eléctrico
miocardio
diversas
generado
(músculo)
partes
del
por
el
de
las
corazón
durante el ciclo cardiaco (sístole
[contracción] y diástole [relajación]
tanto auricular como ventricular).
El gráfico representa las fases por
las
que
pasa
el
plasmalema
(membrana celular) de las fibras
musculares o células musculares,
las cuales son de despolarización
y repolarización.
La onda P representa la ……………………………….. de las ………………………………...
El complejo QRS representa la ……………………………….. de los ………………………………..
La Onda T representa la ……………………………….. de los ………………………………..
Palabras a utilizar: aurícula(s), ventrículo(s), corazón, despolarización, repolarización
14. Conclusiones
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