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Metabolismo energetico neuronal

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El funcionamiento electrico de la neurona (generacion y propagacion de potenciales de accion, bombeo ionico, transmision sinaptica) tiene un costo energetico sostenido por la produccion de ATP a traves de la glucolisis y la fosforilacion oxidativa mitocondrial, ambas modeladas con cinetica de tipo Michaelis-Menten en funcion de la disponibilidad de glucosa y oxigeno. La lanzadera astrocito-neurona de lactato (ANLS) describe un flujo neto de lactato producido en el astrocito hacia la neurona, un sustrato energetico complementario a la glucosa. La demanda de ATP escala con la actividad electrica, ya que el mantenimiento de los gradientes ionicos disipados durante los potenciales de accion (E2) es el principal consumidor de energia. El balance entre produccion y demanda de ATP determina si la celula mantiene un estado energetico estable, cuantificado mediante el indice de carga energetica de Atkinson, relevante para entender condiciones de estres metabolico o isquemia (enlazando con la serie A).

>Modelo

ID:('ky', 1532)


Producción ATP

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$J_{ATP}=n_{glyc}J_{glyc}+n_{ox}J_{ox}$

$J_{glyc}$
Flujo glucolítico
$1/s$
$J_{ox}$
Flujo oxidativo
$1/s$
$J_{ATP}$
Producción total ATP
$1/s$



>Modelo

ID:('gm', 13583)


Glucólisis

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$J_{glyc}=V_{max}^{glyc}\frac{Glc}{K_m^{glyc}+Glc}$

$Glc$
Glucosa disponible
$1$
$J_{glyc}$
Flujo glucolítico
$1/s$



>Modelo

ID:('gm', 13584)


Fosforilación oxidativa

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$J_{ox}=V_{max}^{ox}\frac{O_2}{K_m^{ox}+O_2}$

$O_2$
Oxígeno disponible
$1$
$J_{ox}$
Flujo oxidativo
$1/s$



>Modelo

ID:('gm', 13585)


Balance ATP

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$\frac{dATP}{dt}=J_{ATP}-J_{demand}$

$ATP$
Nucleótidos energéticos ATP
$1$
$J_{demand}$
Demanda ATP
$1/s$
$J_{ATP}$
Producción total ATP
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13586)


Lactato ANLS

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$J_{lac}=k_{lac}(Lac_{astro}-Lac_{neuron})$

$Lac_{astro}$
Lactato astrocitario
$1$
$Lac_{neuron}$
Lactato neuronal
$1$
$J_{lac}$
Flujo lactato astrocito-neurona
$1/s$



>Modelo

ID:('gm', 13587)


Demanda eléctrica

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$J_{demand}=J_{demand}^{0}+c_{spike}r_{spike}$

$J_{demand}$
Demanda ATP
$1/s$
$r_{spike}$
Tasa de disparo
$Hz$



>Modelo

ID:('gm', 13588)


Carga energética

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$EC=\frac{ATP+0.5ADP}{ATP+ADP+AMP}$

$EC$
Carga energética de Atkinson
$1$
$ADP$
Nucleótidos energéticos ADP
$1$
$AMP$
Nucleótidos energéticos AMP
$1$
$ATP$
Nucleótidos energéticos ATP
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13589)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$EC$
EC
Carga energética de Atkinson
1
$Glc$
Glc
Glucosa disponible
1
$Lac_{astro}$
Lac_astro
Lactato astrocitario
1
$Lac_{neuron}$
Lac_neuron
Lactato neuronal
1
$ADP$
ADP
Nucleótidos energéticos ADP
1
$AMP$
AMP
Nucleótidos energéticos AMP
1
$ATP$
ATP
Nucleótidos energéticos ATP
1
$O_2$
O2
Oxígeno disponible
1
$J_{demand}$
J_demand
Demanda ATP
1/s
$J_{glyc}$
J_glyc
Flujo glucolítico
1/s
$J_{lac}$
J_lac
Flujo lactato astrocito-neurona
1/s
$J_{ox}$
J_ox
Flujo oxidativo
1/s
$J_{ATP}$
J_ATP
Producción total ATP
1/s
$r_{spike}$
r_spike
Tasa de disparo
Hz
$t$
t
Tiempo
s

ID:(0, 1532)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile