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7/29/2019 Excitabilidad en Neuronas (en Ingls, pero muy til)
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Functions of nervous system
Sensory neurons CNS Motor neurons
Perception Integration Action
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Structure of a Neuron Cell body
Dendrites
Conduct impulses toward cell body
Axon
Carries electrical impulse away fromcell body
May be covered by Schwann cells
Forms discontinuous myelin sheathalong length of axon
Synapse
Contact points between axon of oneneuron and dendrite of anotherneuron
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Structure of a Chemical Synapse
Synaptic cleft
Signal passes from pre-
synaptic to post-
synaptic cell
neurotransmitter
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Two types of signaling
pathways
Cell surface receptors
Intracellular (nuclear)receptors
Signal Concentration
< 10-8M
High receptor Affinity
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Resting Potential
Resting potential
Donnan Equilibrium
-70mV
Determined by balance
between sodium andpotassium concentrations
Sodium/Potassium pumps
Separate sodium andpotassium channel proteins
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Sodium gradient
Potassium gradient
Electrochemical gradient
Positive
charge
Negative
charge
Resting
Potential
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Sodium potassium dependant ATPase
QuickTime and aPhoto - JPEG decompressor
are needed to see this picture.
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An Action Potential
So what changes during an action
potential?
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Squid Giant axon
t
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o um entersnerve during
AP
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Goldman Equation I
E=Potential across membrane
R=Universal gas constant
T= Absolute temperature oK
z=Charge
F=Faradays constant
At 25oC, RT/ZF = 25
During Resting potential PK=1 (i=400mMo=20)
PNa=0.0013 (i=50 o=440)
PCl= 0.0017 (i=90 o=560)
So what is the Resting potential?
E=RTzF
(PK[K]o)+(PNa[Na]o)+(PCl[Cl]i)
(PK[K]i)+(PNa[Na]i)+(PCl[Cl]o)loge
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Goldman Equation II
During Action Potential
PK=1 (i=400mM o=20)
PNa=100 (i=50 o=440)
PCl= 0.0017 (i=90 o=560)
What is the potential across the membrane?
E=RTzF
(PK[K]o)+(PNa[Na]o)+(PCl[Cl]i)
(PK[K]i)+(PNa[Na]i)+(PCl[Cl]o)loge
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Ion Channels
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Several types of ion channel
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Potassium channel
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Potenti
al
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Sodium Channel Blockers
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Potassium Channel Blockers
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u K d
Nerve conduction velocities
u=velocity
K=constant
d=diameter
True for non-
myelinatedneurons
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Myelin sheath
Cat motor neuron
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Myelinated neuron velocity is
dependent upon size
However, related to inter-node distance,
not diameter
Inter-node distance greater in large
axons
Non-myelinated neuron velocity related
to square root of diameter
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Neurotransmitters
Must be released by
pre-synaptic cell
Must elicit effect on
post-synaptic cell
Agonists should work
the same way
Must be removed after
action
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Deactivation of Acetylcholine
Enzyme.
Acetylcholinesterase
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Chemically gated ion channel
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Acetylcholine gated ion channel Pore formed by
5 homologous
subunits
Ringed by -
helices
(leucines)forming gate
Acetylcholine
binding
changes gate
conformation
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Calcium ions cause vesicle transport
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Axon Hillock
Determines
sensitivity to
stimulation
High number of
ion channels
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Effect of ion channel density on
membrane threshold
To generate an AP, a certain
number of sodium ions must
cross membrane Determined by number of open
sodium ion channels
Ion channels have varying
voltage sensitivities (normal
distribution)
Potential mV#
ofc
hannelsopened
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Threshold dependent upon ion
channel density
Cell One (Red)
1,000 channels per mm2
Must generate enough potential
to open 1/10th
Cell Two (Blue)
10,000 channels per mm2
Must generate enough potential
to open 1/100th
Potential mV#
ofchannelsop
ened
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Axon Hillock
Determines
sensitivity to
stimulation
High number of
ion channels
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Spatial summation
Excitatory input
Integration of
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Integration of
excitatory and
inhibitory inputs
Spatial summation
Excitatory and
Inhibitory input
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Temporal summation
Allows integration of
signals in time
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Nerves define stimulus strength by the number of impulsesgenerated
Increased pre-synaptic input elevates post-synaptic potential athillock
Leads to elevated rate of AP generation down axon
Can be modulated for accommodation