GRADO DE MEDICINA. ASIGNATURA: FISIOLOGIA GENERAL. GRUPO A. PROBLEMAS, EJERCICIOS Y CUESTIONES. TEMAS 4 - 7 1. Calcular el tiempo que tardaría en difundir una distancia de 1 mm una molécula de agua, glucosa o hemoglobina disuelta en un medio acuoso. Utilice los valores del coeficiente de difusión indicados en la tabla correspondiente del Tema 4. 2. Calcule el tiempo que tardaría en difundir a traves de una bicapa lipídica de 1000 micras cuadradas 1 mol de colesterol, agua, glucosa o Na+ asumiendo: a) Existe en los tres casos una diferencia de concentración entre ambos lados de la bicapa lípidica de 4 moles/litro. b) En las condiciones del problema, los coeficientes de permeabilidad (en cm/s) en la bicapa lípidica son: Colesterol: 0,1; Agua: 0,005; Glucosa: 10-7; Na+: 10-12 3. Si un lípido se desplaza 2 µm en un segundo en el plano de la membrana, calcular la distancia media recorrida (x) en a) 1 µs, b) 1 ms, c) 1 min, d) 1 h. 4. En dos compartimentos (A y B), separados por una membrana permeable a una sustancia (S) se añaden a la vez diferentes concentraciones de S (10 y 100 mM, respectivamente). Calcular el flujo neto inicial si la membrana posee 1000 poros cilíndricos de 10 nm de diámetro y 20 nm de longitud, asumiendo que no se producen cambios de volumen entre los dos compartimentos. Ds= 0,6 x 10-5 cm2/s. 5. Dibuje el sentido y la magnitud relativa de los gradientes eléctricos y químicos para los iones de Na+ y K+ en una célula con potencial de membrana de a) -50 mV y b) 0 mV. Asuma las concentraciones fisiológicas de estos iones. 6. Calcular en las condiciones estándar (RT/F= 25 mV) el potencial de membrana de una célula que fuese solamente permeable al ión potasio, asumiendo una concentracion intracelular de 140 mM y otra extracellular de: a) 5 mM b) 40 mM c) 100 mM d) 140 mM e) 180 mM 7. Calcular en las condiciones estándar (RT/F= 25 mV) el potencial de membrana de una célula que fuese solamente permeable al ión sodio asumiendo una concentracion intracelular de 10 mM y otra extracellular de: a) 5 mM b) 100 mM c) 140 mM 8. Si una célula esférica de 10 µm de diámetro tiene una capacidad eléctrica de 10 pF, ¿cúal sería la capacidad de una célula con una membrana similar que tuviese un diámetro de 20 µm?. 9. Si por una célula cuya membrana tiene una resistencia de 1 Gohm fluye una corriente iónica de 10 pA, ¿cúal es el valor máximo del cambio de potencial de membrana que se produce? 10. Dos células tienen los siguientes parámetros eléctricos: Célula A: resistencia de 1Gohm y capacidad de 10 pF Célula B: resistencia de 1 Gohm y capacidad de 30 pF Calcular: -Cuál es el valor de la constante de tiempo de cada célula

-¿Cúal de las dos células cree que será más grande? -Si se inyecta a las dos células un pulso de corriente de 10 pA, ¿cuál será el valor del potencial de membrana máximo que se alcance si ambas tienen un potencial de reposo de -90 mV? ¿en qué célula se alcanzará antes el valor máximo de potencial? 11. Suponga que tenemos dos células (A y B). En la célula A la resistencia de la membrana y la capacidad tienen los siguientes valores, Rm= 1x109 Ω y Cm= 5 pF. En la célula B al aplicar un pulso cuadrado de corriente registramos un cambio de potencial exponencial que tarda 1 ms en llegar a su valor máximo. Razonar: a) Cual de las dos células cambiara más rápido su potencial en respuesta a un estímulo. b) Cual de las dos células tiene mayor tamaño, y cual mayor número de canales iónicos abiertos en reposo, si la Rm de la célula B es de 0,5 x109 Ω. Nota: Se puede asumir que para llegar al máximo de potencial en respuesta a un estímulo cuadrado se tarda un tiempo de aproximadamente 4 veces el valor de τ. 12. Suponga que tenemos 3 células (A, B y C) que se pueden representar como tres circuitos RC en paralelo. En la célula A, la Rm=2 KΩ y la Cm=14nF. En la célula B al aplicar un pulso cuadrado de corriente registramos un cambio de potencial exponencial que tarda 16 µs en llegar a su valor máximo. En la célula C la inyección del mismo pulso cuadrado de corriente produce un cambio de potencial exponencial que tarda 10 µs en alcanzar el 63% del voltaje máximo. a)¿Cual de las tres células cambiará más rápido su potencial en respuesta a un estímulo? b) Si en la célula B Rm= 500 Ω y en la C Rm= 800 Ω. ¿Cual de las tres células tiene mayor tamaño y mayor número de canales iónicos abiertos en reposo?. Nota: Se puede asumir que para llegar al máximo de potencial en respuesta a un estímulo cuadrado se tarda un tiempo de aproximadamente 4 veces el valor de τ. 13. En una dendrita A, el cambio de potencial que se registra tras la inyección de un pulso cuadrado de corriente decae al 37% del valor máximo a una distancia de 0.353 mm. Si una segunda dendrita B tiene una Ra de 4KΩ/cm y una Rm de 1.5 KΩ•cm, calcular: a) La constante de espacio para cada dendrita indicando cuál de las dos dendritas conduce mejor. b) Si la resistencia de fuga y la resistividad del medio son iguales para ambas fibras, indicar cual de las dos dendritas tendrá un diámetro mayor. 14. En un neurona con 15 pF de capacidad eléctrica, cuyo umbral para generar un potencial de acción está a -45 mV, se dispara un potencial de acción que alcanza un valor de +50 mV, indique: ¿Cuantos iones de sodio pasan del exterior al interior celular durante cada potencial de acción? 15. Si la neurona del problema 14 genera cada hora 50.000 potenciales de acción, ¿cúanto moles de ATP harán falta para restitutir los gradientes iónicos?. Utilice la estequiometria normal de la bomba de Na/K. 16. Supongamos una célula con un diámetro de 10 µm cuya membrana contiene canales selectivos para K+ con una conductancia unitaria de 20 pS . Si en promedio 0.5 canales están abiertos por micrómetro cuadrado, calcular: a) la conductancia específica b) la resistencia específica c) la constante de tiempo de la membrana

17. Considere una fibra mielínica que conduce a 100 m/s y cuya distancia internodal es de 1.5 mm (valores propios de una fibra motora de 18 µm de diámetro). a) ¿Cuánto tiempo tardaría un potencial de acción en propagarse de un nodo a otro contiguo? b) Compare el valor obtenido anteriormente con el tiempo que tarda en producirse un potencial de acción. ¿Cree que hay más de un nodo activo durante la propagación del potencial de acción?