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Circuitos de interés en biología.

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  1. 1. Circuitos eléctricos Aplicaciones biomédicas Anthony Macedo, Yuri Milachay, Lily Arrascue
  2. 2. Transmisión de impulsos nerviosos
  3. 3. Transporte de iones a través de membranas <ul><li>El fluido del interior de la célula se diferencia del fluido exterior por su concentración C y por su potencial eléctrico V . Estos dos factores influyen en el transporte de iones a través de la membrana, ya que en el caso de los iones tanto la diferencia de concentraciones como la diferencia de potenciales puede dar lugar a flujos. El potencial de reposo de una célula es producido por estas diferencias en la concentración de iones y por diferencias en la permeabilidad de la membrana celular a los diferentes iones. </li></ul><ul><li>Para la figura, cuando se establece un equilibrio dinámico en el cual se difunden iones tanto del interior al exterior como del exterior hacia el interior, </li></ul><ul><li>la diferencia de potencial en mV es: </li></ul><ul><li>Ecuación de Nernst </li></ul><ul><li>Esta ecuación está determinada a 37°C . El signo  se usa para iones positivos y el signo + para iones negativos. </li></ul>Gradiente de concentración Gradiente de potencial Interior Exterior V in , c in V ex , c ex
  4. 4. Ejercicio de aplicación <ul><li>Determinar en que dirección irá el flujo de iones potasio para la configuración siguiente, a temperatura 310 K . </li></ul><ul><li>Exterior Interior </li></ul><ul><li>V e = 0 V i =  30 mV </li></ul><ul><li>C e = 3,0 mol/m 3 C i = 12 mol/m 3 </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>Como el valor absoluto de la diferencia de potencial obtenida (37 mV) debido a la diferencia de concentraciones es mayor al valor absoluto de la diferencia de potencial del caso (30 mV), los iones de potasio saldrán hacia el exterior de la célula. </li></ul>
  5. 5. Modelos eléctricos de membranas: Célula muscular o nerviosa  90 mV  60 mV 0 +20 mV Potencial de acción V K I K R K V Na R Na I Na V i I i R i C
  6. 6. Modelos eléctricos de membranas: Célula muscular o nerviosa <ul><li>Usando el modelo eléctrico para una membrana muscular mostrado en la figura, determine  Na e I Na. </li></ul><ul><li>Solución. </li></ul><ul><ul><li>I K = I Na  1,44  10  5 </li></ul></ul><ul><ul><li>Malla 1: </li></ul></ul><ul><li> Na  760 I Na  2000( 1,44  10  5 ) + 55  10  3 = 0 </li></ul><ul><ul><li>Malla 2: </li></ul></ul><ul><li>55  10  3  7 5  10  3 +530 ( I Na  1,44  10  5 )  2000( 1,44  10  5 ) = 0 </li></ul><ul><ul><li>Resolviendo el sistema </li></ul></ul><ul><ul><li>I Na = 0,106 mA </li></ul></ul><ul><ul><li> Na = 54,3 mV </li></ul></ul> K = 75 mV I K R K = 530   Na R na = 760  I Na  i = 55 mV I i = 0,0144 mA R i = 2 000  1 2
  7. 7. Modelo de la fosforilación oxidativa <ul><li>Usando el modelo eléctrico para la fosforilación oxidativa del circuito mostrado, determine la corriente de oxidación ( I O ), la corriente de fosforilación ( I P ) y la corriente pasiva a través de la membrana ( I m ) </li></ul><ul><li>Solución. </li></ul><ul><ul><li>I m = I O  I P </li></ul></ul><ul><ul><li>Malla 1: </li></ul></ul><ul><ul><li> 0,20  625 I P + 2 500( I O  I P ) = 0 </li></ul></ul><ul><ul><li>Malla 2: </li></ul></ul><ul><ul><li> 1250 I O + 0,80  2 500( I O  I P ) = 0 </li></ul></ul><ul><ul><li>Resolviendo el sistema </li></ul></ul><ul><ul><li>I O = 0,37 mA </li></ul></ul><ul><ul><li>I P = 0,23 mA </li></ul></ul><ul><ul><li>I m = 0,14 mA </li></ul></ul>1 2 V O = 0,80 V I O R O = 1 250  V P = 0,20 V I m R m = 2 500  R P = 625  I P

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