Cambios en el potencial de acción en concentraciones bajas de sodio pero presión osmótica constante

Si baño un axón de calamar en un fluido que tiene una alta concentración de sodio, ¿por qué la duración del potencial de acción disminuye en comparación con un experimento de control en un baño bajo en sodio pero mantenido a la misma presión osmótica con cloruro de colina? ¿Por qué aumenta la amplitud del potencial de acción en el conjunto experimental?

En resumen : en el experimento, cuando las neuronas se bañan en un líquido bajo en sodio pero con una presión osmótica constante, la amplitud del potencial de acción disminuyó, pero la duración del potencial de acción aumentó.

Quería validar esto con la ecuación de Nernst y/o la ecuación de GHK.

¿El aumento de la amplitud del potencial de acción con sodio extracelular elevado (¿más afluencia de sodio, más despolarización?) es intuitivo? Pero nuevamente estoy confundido porque la membrana es solo ligeramente permeable al sodio, de modo que los aumentos en el sodio extracelular realmente no alterarán el potencial de la membrana lo suficiente como para generar un potencial de acción.

Además, ¿cómo disminuye la duración del potencial de acción en niveles altos de sodio?

¿Qué debo hacer si quiero aumentar la duración del potencial de acción mientras mantengo los axones en un baño alto en sodio?

  1. La duración del potencial de acción no es el tiempo para alcanzar el voltaje umbral. Es el tiempo total que la membrana permanece despolarizada.
  2. En otras palabras, ¿por qué los axones se repolarizan lentamente cuando se bañan en una concentración baja de sodio (y también se mantienen a una presión osmótica constante con cloruro de colina) en comparación con los axones en un baño de sodio alto que se repolarizan rápidamente?

¿Cómo crees que habría cambiado la respuesta si no se hubiera usado cloruro de colina?

¿Podría elaborar: por qué aumenta la duración de la ap? ¿Debido a una despolarización prolongada, o repolarización prolongada, o ambas, o debido a otro fenómeno? ¿Tienes una foto de ap normal y abonormal?
La duración del potencial de acción, por lo general, puede aumentar debido a la repolarización retardada y/o la despolarización prolongada. Estoy confundido acerca de la parte con la presión osmótica constante, en el experimento que de alguna manera está disminuyendo la duración del potencial de acción. Los conceptos no me quedan del todo claros. Hacer referencia al artículo de Hodgkin Huxley ayudará.
Entonces, ¿es esta tarea o datos experimentales reales lo que estás describiendo? En este último caso, una imagen ayudaría, ya que sería muy útil para ver los cambios visualmente.
No es una pregunta de tarea per se. Esta fue una pregunta de la entrevista para mí. No se dieron cifras. Se describió el experimento anterior y se me pidió que predijera los cambios en la duración y amplitud del potencial de acción en comparación con el control.

Respuestas (2)

Un alto nivel de sodio extracelular significa un aumento del gradiente de concentración de sodio a través de la membrana. Esto significa que hay una mayor fuerza impulsora para que el sodio ingrese a la célula una vez que los canales de sodio se abren al comienzo del potencial de acción y, por lo tanto, se produce una despolarización mayor que aumenta la amplitud del potencial de acción . La despolarización mejorada conduce a una mayor proporción de canales de potasio operados por voltaje activadosque se abren con la despolarización. Cuando se abren más canales de potasio, más potasio saldrá de la célula, repolarizando así la célula en mayor medida, deteniendo a su vez el paso de despolarización del potencial de acción más rápido. En total, el potencial de acción se desarrolla más rápido, ya que aumenta la despolarización así como el paso de repolarización y, por lo tanto, disminuye el tiempo que lleva ejecutar un potencial de acción.

Su subpregunta sobre la pequeña conductancia del sodio no es válida , ya que durante un potencial de acción en realidad es muy alta.

Para aumentar la duración del potencial de acción, puede aumentar el paso de repolarización aumentando la concentración de potasio extracelular , disminuyendo así el gradiente de concentración de potasio y prolongando el paso de repolarización.

"En general, el potencial de acción se desarrolla más rápido, ya que aumenta la despolarización y el paso de repolarización, y por lo tanto, disminuye el tiempo que lleva ejecutar un potencial de acción". La duración del potencial de acción no es el tiempo para alcanzar el voltaje umbral. . Es el tiempo total que la membrana permanece despolarizada. En otras palabras, ¿por qué los axones se repolarizan lentamente cuando se bañan en una concentración baja de sodio (y también se mantienen a una presión osmótica constante con cloruro de colina) en comparación con los axones en un baño de sodio alto que se repolarizan rápidamente?
He editado la pregunta para que la parte del cloruro de colina sea más clara.
Entiendo el significado de la pregunta y la he respondido hasta donde tengo conocimiento. La colina mantiene el potencial constante, de modo que el sodio puede aumentar mientras se mantiene constante el potencial de membrana. La repolarización es lenta en sodio bajo porque la despolarización es lenta. La repolarización la inician los canales de potasio que se activan mediante la despolarización como se indica en mi respuesta. No estoy hablando de umbrales en ninguna parte.
¿O quiere decir que la frecuencia de los potenciales de acción aumenta cuando la concentración de sodio extracelular aumenta de tal manera que la duración de un solo potencial de acción disminuye? Corrígeme si me equivoco.
"Para aumentar la duración del potencial de acción, puede aumentar el paso de repolarización al disminuir la concentración de potasio extracelular". La duración del potencial de acción aumenta al disminuir la repolarización, ¿verdad? Entonces, en este caso, al aumentar el potasio extracelular, el gradiente de concentración de potasio disminuye/se elimina.
¿Cómo crees que habría cambiado la respuesta si no se hubiera usado cloruro de colina?
Este se me ocurrió recién ahora. He editado la pregunta nuevamente, con la esperanza de obtener más respuestas.
La pregunta se está volviendo bastante amplia. La ecuación de Nernst/Goldman responderá a su pregunta adicional.

No es diferente de la respuesta de @ChrisStronks. Sólo en diferentes palabras.

Solo para el conocimiento de todos: se está refiriendo al experimento de abrazadera de voltaje .

Situación 1: El sodio se agota en el ECF.

A pesar de que la conductancia del Na + es mucho menor que la del K + y el potencial de membrana de equilibrio (hiperpolarizado) está más cerca del potencial de Nernst del K + , la ausencia de Na + acercaría el potencial de equilibrio al potencial de Nernst del K + . Esto daría como resultado un aumento en el tiempo de respuesta del potencial de acción (AP).

Situación 2: El sodio aumenta en el ECF

La consecuencia de esto dependería de cuanto sea la concentración de Na + . Puede calcular el potencial de Nerst cambiado de Na + usando la ecuación de Nernst-Plank.
¿Cómo disminuiría el tiempo de respuesta de AP?
Aumentaría el potencial de Nernst de Na + provocando un aumento de la corriente de sodio. Esto aumentaría la tasa de AP y por lo tanto disminuiría el tiempo de respuesta.

Cambios en el potencial de acción en concentraciones bajas de sodio pero presión osmótica constante
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