GRADIENTE ELECTROQUÍMICO

En biología celular, el gradiente electroquímico hace referencia a las propiedades eléctricas y químicas de la membrana celular. Tales propiedades se deben a losgradientes iónicos y pueden representar un tipo de energía potencial disponible para llevar a cabo trabajo en la célula. Un gradiente electroquímico tiene dos componentes, uno eléctrico y otro químico. Elcomponente eléctrico es resultado de la diferencia de carga a través de la membrana lipídica; el componente químico es resultado de la concentración diferencial de iones a través de la membrana. Lacombinación de ambos factores determina la dirección termodinámica favorable para el movimiento de un ión a través de la membrana.

Básicamente indica cuál es la dirección en la que cambia más rápidamente la concentración y el potencial eléctrico de una solución no homogénea; esto es importante porque una partícula de una sustancia cualquiera con una cierta carga en solución se moverá tratando de seguir la dirección de mayor gradiente electroquímico, yendo desde donde esa sustancia en particular se encuentra más concentrada hacia donde está más diluida y desde donde tiene mayor potencial eléctrico hacia donde tiene menor potencial eléctrico.

EL POTENCIAL DE MEMBRANA

es el resultado de la separación de cargas positivas y negativas a través de una membrana celular. Esta separación, cargas positivas en el exterior de la membrana de una célula del sistema nervioso en reposo, es posible debido a que la bi-capa lipídica actúa como una barrera para la difusión de los iones y da lugar a la generación de una diferencia de potencial. Esta diferencia toma valores de 60 a 70 mV

UN POTENCIAL DE ACCIÓN

también llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular modificando su distribución de carga eléctrica. Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros, lo que hace que sean una característica microscópica esencial para la vida de los seres vivos. Pueden generarse por diversos tipos de células corporales, pero las más activas en su uso son las células del sistema nervioso para enviar mensajes entre células nerviosas (sinapsis) o desde células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas.

Muchas plantas también generan potenciales de acción que viajan a través del floema para coordinar su actividad. La principal diferencia entre los potenciales de acción de animales y plantas es que las plantas utilizan flujos de potasio y calcio mientras que los animales utilizan potasio y sodio.

los potenciales de acción son la vía fundamental de transmisión de códigos neurales. Sus propiedades pueden frenar el tamaño de cuerpos en desarrollo y permitir el control y coordinación centralizados de órganos y tejidos.

LOS CANALES IÓNICOS

Los canales iónicos que responden a ligandos son unas estructuras formadas por varios polipéptidos que atraviesan la membrana formando un canal acuoso por el que pueden atravesar iones. Sólo se abren cuando se les une su ligando específico.

Los canales iónicos son unos receptores formados por varias subunidades que forman un canal acuoso por el que podrían atravesar determinados iones. En su estado de reposo están cerrados impidiendo el paso al ion correspondiente. Dentro de los canales iónicos un grupo muy importante son los que se abren sólo en presencia de un ligando espécifico. Permaneciendo cerrados mantienen una diferente concentración iónica a cada lado de la membrana. El ligando específico, por ejemplo un neurotransmisor, encaja en una parte del canal iónico. Esta unión desencadena un cambio conformacional de la proteína que tiene como resultado que se abre una puerta por la que pueden entrar los iones. Los iones entran rápidamente sin gasto energético impulsados solo por un gradiente electroquímico (concentración y carga). Los iones se mueven impulsados por dos fuerzas, una la diferencia de concentración que les hace moverse hacia el lado de menor

concentración, y la otra la carga que les hace ir hacia la carga de signo opuesto. El canal se cierra instantes después de unirse a su ligando, para evitar la entrada masiva de iones. A continuación el ligando se separa y es neutralizado de diversas maneras. Entre los ligandos más importantes que abren canales iónicos están los neurotransmisores como por ejemplo la adrenalina o la acetilcolina. Los canales iónicos abiertos por ligando son esenciales en la fisiología de muchas células, siendo especialmente conocidos en las neuronas donde ejercen una función clave en muchas sinapsis.

Son proteínas transmembrana que permiten el paso selectivo de iones específicos cuando de abren. El paso de iones tiene lugar cuando la estructura molecular lo permite.

Los canales se pueden encontrar:

Cerrados: no permiten el paso de los iones, pero son susceptibles de ser abiertos en respuesta a un estímulo

Abiertos (o acivados): permiten el paso de los iones

Inactivados: cerrados y no susceptible de abrirse en respuesta a un estímulo

ELECTRODO

Un electrodo es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron, que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad; y hodos, que significa camino.1

OSCILOSCOPIO

El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos. Por ejemplo en el caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas de los distintos puntos de los circuitos están bien definidas, y mediante su análisis podemos diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento.

Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y los utilizan desde técnicos de reparación de televisores hasta médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.

Es importante que el osciloscopio utilizado permita la visualización de señales de por lo menos 4,5 ciclos por segundo, lo que permite la verificación de etapas de video, barrido vertical y horizontal y hasta de fuentes de alimentación.

Si bien el más común es el osciloscopio de trazo simple, es mucho mejor uno de trazo doble en el que más de un fenómeno o forma de onda pueden visualizarse simultáneamente.

El funcionamiento del osciloscopio está basado en la posibilidad de desviar un haz de electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos.

En la mayoría de osciloscopios, la desviación electrónica, llamada deflexión, se consigue mediante campos eléctricos. Ello constituye la deflexión electrostática.

Una minoría de aparatos de osciloscopía especializados en la visualización de curvas de respuesta, emplean el sistema de deflexión electromagnética, igual al usado en televisión. Este último tipo de osciloscopio carece de control del tiempo de exploración.

El proceso de deflexión del haz electrónico se lleva a cabo en el vacío creado en el interior del llamado tubo de rayos catódicos (TRC). En la pantalla de éste es donde se visualiza la información aplicada.

El tubo de rayos catódicos de deflexión electroestática está dotado con dos pares de placas de deflexión horizontal y vertical respectivamente, que debidamente controladas hacen posible la representación sobre la pantalla de los fenómenos que se desean analizar

PATCH CLAMP

Técnica de fijación de membranas (en inglés patch clamp)

En electroscopia la fijación de membranas es una técnica de laboratorio que permite el estudio individual o múltiple de canales iónicos. Esta técnica puede ser aplicada en una amplia variedad de células, pero es especialmente útil en el estudio de células excitables como las neuronas cardiomiocitos, fibras musculares y células pancreáticas beta. También puede ser aplicada al estudio de los canales iónicos en las bacterias principalmente en esferoplastos gigantes preparados. La fijación de membranas es una mejora de la abrazadera de voltaje, desarrollada por Erwin Neher y Bert Sakmann a finales de los 70 y comienzos de los 80. Este descubrimiento registró las corrientes de un canal iónico por primera vez, demostrando su participación en procesos fundamentales de la célula como la conducción del potencial de acción. Neher y Sakmann recibieron el Premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1991 gracias a este trabajo.