transporte de membrana y potencial de accion

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAREPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LOS LLANOS CENTRALES UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LOS LLANOS CENTRALES

ROMULO GALLEGOSROMULO GALLEGOSÁREA DE CIENCIAS DE LA SALUDÁREA DE CIENCIAS DE LA SALUD

ESCUELA DE MEDICINA DR. JOSÉ FRANCISCO TORREALBA.ESCUELA DE MEDICINA DR. JOSÉ FRANCISCO TORREALBA.DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUNCIONALESDEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUNCIONALESUNIDAD CURRICULAR: FISIOLOGÍA HUMANA. UNIDAD CURRICULAR: FISIOLOGÍA HUMANA.

INTRODUCCIÓN A LA FISIOLOGIA Y INTRODUCCIÓN A LA FISIOLOGIA Y TRANSPORTE DE MEMBRANAS.TRANSPORTE DE MEMBRANAS.

Facilitadores: Facilitadores: Dr.: José Franco. Dr.: José Franco. Dr.: Miguel Flores.Dr.: Miguel Flores.

SAN JUAN DE LOS MORROS ENERO 2014.

Descubrimiento de la célulaRobert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio comprobó que en los seres vivos aparecen unas estructuras elementales a las que llamó células. Fue el primero en utilizar este término.

Dibujo de R. Hooke de una lámina de corcho al microscopio

Microscopio de R. Hooke (30X)

Descubrimiento de la célula

Para el siglo XIX, los microscopios se habían mejorado mucho y se habían podido estudiar estructuras nunca antes vistas en las células.

En 1833, el Botánico Robert Brown (1773-1858, Escocia), descubrió que las células de las hojas de orquídeas tenían una estructura central (ahora llamada núcleo).

Pocos años más tarde (1840) se usó la palabra protoplasma para referirse al material viviente del interior de las células.

Definición de Célula

• Es la unidad anatómico y funcional de todo ser vivo.

• Tiene función de autoconservación y autorreproducción.

• Es por esto, que se considera la mínima expresión de vida de todo ser vivo.

Clasificación CelularCélulas procariotas• Las células procariotas no poseen un núcleo celular

delimitado por una membrana.• Los organismos procariontes son las células más simples que

se conocen.

Células eucariotas• Las células eucariotas poseen un núcleo celular delimitado

por una membrana. Estas células forman parte de los tejidos de organismos multicelulares como nosotros.

Célula ProcariotaCélula Procariota

Célula EucariotaCélula Eucariota

ESTRUCTURA CELULARESTRUCTURA CELULAR

Es una estructura laminar formada por lípidos.Definen sus limites y contribuye amantener el equilibrio entre medio intracelular y el medio extracelular.

Membrana plasmatica o celular Membrana plasmatica o celular

El núcleo es el centro de control de la célula.Contiene grandes cantidades de ADN. Controla la reproducción por medio de la mitosis.

NúcleoNúcleo

Consiste en una emulsión coloidal muy fina de aspecto granuloso, el citosol.Su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de los mismos.

CitoplasmaCitoplasma

Es una estructura celular de doble membrana responsable de laconversión de nutrientes en el compuesto.las mitocondriasson el motor de la célula.

MitocondriaMitocondria

Los lisosomas son orgánulos que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos.

LisosomaLisosoma

Es un orgánulo presente en todas las células eucariotas excepto losglóbulos rojos y las células epidérmicas.Su principal función es completar la fabricación de algunas proteínas.

Aparato de GolgiAparato de Golgi

Los nucléolos están formados por proteínas y ADN ribosoma (ADNr). El ADNr es un componente fundamental ya que es utilizado como molde para la transcripción del ARN ribosómico, para incorporarlo a nuevos ribosomas

NucléoloNucléolo

Los ribosomas son orgánelos encargados de sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm).

RibosomaRibosoma

Es una red de mucosa interconectada que formancisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí, que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica, metabolismo delípidos y algunos esteroides, así como el transporte intracelular.

Retículo Endoplastico (RE)Retículo Endoplastico (RE)

Es orgánulo propio de la célula eucariota que participa en la síntesis y el transporte de proteínas en general.

Retículo Endoplastico Rugoso (RER)Retículo Endoplastico Rugoso (RER)

El Retículo Endoplasmatico Liso es un organelo celular formado por cisternas, tubos aplanados y sáculos membranosos que forman un sistema de tuberías que participa en el transporte celular, en la síntesis de triglicéridos, fosfolípidos y esteroides.

Retículo Endoplastico Liso (REL)Retículo Endoplastico Liso (REL)

NOCIONES GENERALES DE NOCIONES GENERALES DE ELECTROFISIOLOGÍAELECTROFISIOLOGÍA

DefiniciónDefinición

• Estudio de las propiedades eléctricas de la célula.

• Parte de la fisiología que se encarga del estudio del estado de reposo y actividad de una célula excitable.

Ión, Catión, Anión. Ión, Catión, Anión.

• Un ión es un átomo o grupo de átomos que tienen una carga eléctrica.

• Los iones con carga positiva se denominan cationes: Ej: Na, K, Mg.

• Los que tienen carga negativa se denomina aniones. Ej: Cl, HCO3.

ElectrolitoElectrolito

• Un electrolito es una sustancia que disocia iones libres cuando se disuelve o funde, para producir un medio que conduce la electricidad.

• Sustancia que al disolverse en un líquido se disgregan en partículas cargadas eléctricamente (iones).

ElectrolitoElectrolito

• Sustancia capaz de conducir electricidad en solución.

• Los electrolitos generalmente existen como ácidos, bases o sales.

• Ejemplo: HCl, NaCl, H2SO4.

EXCITABILIDADEXCITABILIDAD

Capacidad de responder activamente ante la aplicación de un estímulo.

Estímulo: Variación energética del medio ambiente.

Propiedad exclusiva de los seres vivos.

CLASES DE ESTIMULOSCLASES DE ESTIMULOS

Mecánicos Térmicos Sonoros

Luminosos Eléctricos Químicos

(según las clases de energía)

TIPOS DE ESTIMULOSTIPOS DE ESTIMULOS

UMBRAL Mínima cantidad de energía que provoca una

respuesta.

SUPRAUMBRAL Mayor intensidad que el umbral.

LEY DE LA EXCITABILIDADLEY DE LA EXCITABILIDAD

A menor umbral Mayor excitabilidad

A mayor umbral menor excitabilidad

CURVA DE EXCITABILIDADCURVA DE EXCITABILIDAD

• Curva de Intensidad – duración.

• Un estímulo se compone de: intensidad y

tiempo de aplicación.

Los parámetros que se tienen que definir para explicar la excitabilidad son:

REOBASEREOBASE: Intensidad mínima que, aplicada durante un tiempo indefinido, da lugar a una respuesta.

CRONAXIACRONAXIA: tiempo durante el cual se tiene que aplicar un estímulo para que se produzca respuesta.

MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MECANISMOS DE TRANSPORTE DE MEMBRANASMEMBRANAS

MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

• Las membranas de las Celulas, todas compuestas de lípidos y proteínas– Membrana nuclear– Membrana celular– Membrana mitocondrial– Membrana retículoendotelial– Membrana lisosómica

MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

MEMBRANA SELECTIVA Llamada permeabilidad selectiva

Transporte• FUNCIONES: Reconocimiento

Comunicación

MEMBRANASMEMBRANAS• Proporcionan una barrera que evita el

movimiento del agua libremente y de las substancias hidrosolubles de un compartimiento celular a otro.

Sustancias hidrosolublesGlucosaUreaIonesaminoácidos

Sustancias liposolublesOxígenoBioxido de carbonoAlcoholnitrogeno

MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

• Delgada y elástica de 7.5 A 10 Nanómetros.– 55 % Proteínas– 25 % Fosfolípidos– 13 % Colesterol– 4 % Lípidos– 3 % Hidratos de

carbono

MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR• Dos porciones

– Hidrofóbica.– Hidrofilica.

MEMBRANAMEMBRANA

• Mismas sustancias de un lado y otro (sodio, potasio, calcio)

• Diferentes concentraciones • Todas sus partículas suman 300 mOsm/l en el

intracelular y extracelular

GLUCOPROTEÍNASGLUCOPROTEÍNAS• Son de dos tipos

– PROTEÍNAS INTEGRALES

– PROTEÍNAS PERIFÉRICAS

• FUNCIONES• Canales o poros• Proteínas

transportadoras• Enzimas

HIDRATOS DE CARBONOHIDRATOS DE CARBONO

• Llamado glucocáliz celular (3%)• Combinado con proteínas y lípidos

– Glucoproteínas– Glucolípidos

• Glucosa sale al exterior– Anclan– Receptores hormonales

LIPIDOSLIPIDOS

• Bicapa lipídica• 42%Membrana

– 25% Fosfólipidos– 13% colesterol– 4% grasas neutras

• Hidrófilico fosfato

• Hidrófobico acidos grasos

• Unión fosfolípido

MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE

• Transporte pasivo– Difusión simple

• A través de una bicapa• A través de canales

– Difusión facilitada• Transporte activo

• energia

ÓSMOSISÓSMOSIS

Movimiento neto del agua causado por una diferencia de concentración de la misma.

Omovimiento del agua a través de la membrana

celular.• La célula se hincha o se contrae dependiendo

del movimiento de agua.

ÓSMOSISÓSMOSIS

• Las moléculas pequeñas atraviesan con facilidad y las grandes con dificultad.

• La membrana es selectiva o semipermeables.

osmosisosmosis

PRESIÓN OSMÓTICAPRESIÓN OSMÓTICA• La cantidad exacta de

presión necesaria para detener la ósmosis se determina presión osmótica.

• Existe una membrana selectiva que separa líquidos

• La presión es tan diferente que evita la ósmosis.

GRADIENTEGRADIENTE Diferencia.• A mayor gradiente habrá mayor velocidad y mayor

fuerza (mayor presión, mas velocidad).

• GRADIENTE QUÍMICO– Diferencia de concentración

• Calor y energía cinética.

DIFUSIÓNDIFUSIÓN

• Movimiento molecular aleatorio de sustancias, molecula a molécula.

• Por la membrana o en combinación con la proteína transportadora

• Energía que causa la difusión es el movimiento cinético

DIFUSIÓNDIFUSIÓN

• SIMPLE:– movimiento cinético a

través de aberturas o espacios intermoléculares

– Empleo nulo de proteínas transportadoras

– Equilibrio homogéneo a ambos lados

DIFUSIÓN SIMPLEDIFUSIÓN SIMPLE

• A través de intersticios de la bicapa lipídica-liposolubles.

• A través de canales acuosos que penetran todo el espesor de las grandes proteínas.

• Difusión de sustancias liposolubles a través de la bicapa lipídica (liposolubilidad)

• Difusión de agua y otras moléculas insolubles en lípidos a través de canales proteínicos

DIFUSIÓN FACILITADADIFUSIÓN FACILITADA

• Difusión mediada por transportadores

• Sustancias transportadoras através de la membrana con ayuda de una proteína transportadora específica.

• Proteína facilitadora de la difusión.

DIFUSIÓN FACILITADADIFUSIÓN FACILITADA

• La molécula que se va a transportar entra en el canal y se une.

• Cambio de conformación en la proteína transportadora

• El canal se abre al lado opuesto de la membrana

• Debido a su débil unión se libera.

FACTORES QUE AFECTAN LA FACTORES QUE AFECTAN LA DIFUSIÓNDIFUSIÓN

• Facilitan: -Mayor área de corte transversal. -Mayor gradiente. -Mayor temperatura.

• Dificultan: -Mayor peso molecular. -Mayor distancia.

PERMEABILIDAD SELECTIVAPERMEABILIDAD SELECTIVA

• Características del propio canal– Diametro– Forma– Naturaleza de los cambios eléctricos

APERTURA DE CANALES PROTEÍNICOSAPERTURA DE CANALES PROTEÍNICOS

• Un medio de controlar la permeabilidad de dichos canales.(ion específico)

• Puertas: son como compuertas de las moléculas proteínicas.

Hay dos tipos de compuertas:• Apertura de voltaje• Apertura química (ligando)

APERTURA DE VOLTAJEAPERTURA DE VOLTAJE

• Responde a potencial eléctrico a través de la membrana celular

• ejemplo– Sodio la membrana

negativa exterior cierra y positiva abre

APERTURA QUIMICAAPERTURA QUIMICA

• Apertura de ligandos• Canales proteínicos se abren por unión de una

sustancia química a la proteína.• Cuando se unen se abren.

TRANSPORTE ACTIVOTRANSPORTE ACTIVO

• Transporte activo primario– ATP

• Transporte activo secundario– de la energia almacenada

• En ambos depende de las proteinas transportadoras para actuar contra gradiente

• BOMBA

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIOTRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO

• Ejemplos:– sodio, potasio, calcio,

hidrogeno, cloruro y otros.

• Bomba Sodio-Potasio– Bombea sodio al

exterior– Potasio al interior– Para dar potenciales eléctricos

BOMBA SODIO-POTASIOBOMBA SODIO-POTASIO

• Proteína transportadora son 2 proteínas globulares.

• Posee 3 sitios de unión de los iones de sodio

• 2 sitios para potasio• ATPasa en los sitios de

union de Na

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIOTRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

• Cotransporte– Al salir el sodio arrastra a otra sustancia por

acoplamiento– Cada uno toma un sitio de unión– Ejemplo: sodio-glucosa

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIOTRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

• CONTRATRANSPORTE– SODIO – CALCIO– SODIO – HIDROGENO

• Sodio entra y al mismo tiempo sale calcio ambos unidos a la misma proteina

POTENCIAL DE MEMBRANA POTENCIAL DE MEMBRANA Y Y

POTENCIAL DE ACCION. POTENCIAL DE ACCION.

Conceptos Conceptos

Potencial de Membrana: es el voltaje que le dan a la membrana las concentraciones de los iones en ambos lados de ella.

Potencial de Reposo: es el estado en donde no se transmiten impulsos por las neuronas.

Potencial de Acción: es la transmisión de impulso a través de la neurona cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones.

Potencial de EquilibrioPotencial de EquilibrioEl potencial de equilibrio de un ión es el potencial al que se equilibrarían las fuerzas del gradiente electroquímico actuando sobre ese ión, de manera que en el potencial de equilibrio el ión no tendría tendencia a entrar ni a salir de la célula.

Potencial de equilibrioPotencial de equilibrio El movimiento de los iones se debe fundamentalmente a dos

efectos:

• difusión: en presencia de un gradiente de concentración.

• atracción eléctrica: en presencia de un campo eléctrico.

En condiciones normales, en el interior de la célula hay una concentración 30 veces superior que en el exterior de iones de K+.

Ello hace que se produzca un flujo de iones hacia el exterior, haciendo que el interior de la célula adquiera una carga negativa, que tiende a contrarrestar el flujo debido a la difusión.

Elementos de la BombaElementos de la Bomba Na K ATP asa Na K ATP asa

ProteínaProteína

Na+Na+

K+K+

ATP asaATP asa

Sodio (Na+)Sodio (Na+)

Niveles normales de Na en suero: 135 a 145 mEq/l

Mayor proporción a nivel extracelular

POTASIOPOTASIO

Elemento metálico

Intracelular 98%

Niveles normales de K en suero: 3,7 a 5,2 mEq/l

ATPATP

El ATP: adenina ribosa

tres grupos fosfatos Enlaces de alta energía al

romperse se libera la energía almacenada.

HIDRÓLISIS DEL ATPHIDRÓLISIS DEL ATP

ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose un sólo enlace y quedando un

grupo fosfato libre

¿Qué es la ATP asa?¿Qué es la ATP asa?

Es una enzima, presente en las células, que es capaz de acelerar, el proceso de hidrólisis del ATP.

ATP "moneda universal de energía".

Componentes Físicos de la bombaComponentes Físicos de la bomba

Complejo de 2 proteínas globulares

Subunidad α PM: 100 000 Subunidad β PM: 55 000

(ensamblado)

Características Subunidad Características Subunidad αα

3 lugares para la unión del sodio (interior)

2 lugares para la unión del potasio (exterior)Porción interna, posee

actividad ATP asa

¿Qué es La bomba de sodio ¿Qué es La bomba de sodio (Na+/K+-ATPasa)(Na+/K+-ATPasa)

Es un sistema de transporte ubicado en la membrana de las células encargado de mantener la concentración de sodio dentro de éstas más baja, y la de potasio más alta que en el líquido que las circunda.

POTENCIAL DE ACCIONPOTENCIAL DE ACCION

• El potencial de acción es un ciclo de :- Membrana en reposo,- despolarización,

- hiperpolarización y

- retorno al valor de reposo de la membrana.

• Potencial de membrana en reposo:- En las neuronas, casi siempre es cercano a – 70mV.(Ganong)- -90 mV (Guyton).

• El ciclo dura 1-2 ms y puede tener lugar cientos de veces por segundo.

• Estas variaciones cíclicas del potencial de membrana son consecuencia de incrementos transitorios de la permeabilidad de una región de la membrana, primero a Na+, luego a K+.

• Un potencial de acción es consecuencia de la apertura y el cierre en secuencia de canales catiónicos regulados por voltaje. – Primero, la apertura de los canales de Na+ durante

alrededor de 1 ms, lo que produce una gran despolarización súbita de un segmento de la membrana.

– Luego el canal se cierra y se torna incapaz de abrirse (refractario) durante varios milisegundos, lo cual impide el flujo posterior de Na+.

• La apertura gradual de los canales de K+, a partir del momento en que el potencial de acción alcanza su pico máximo, permite la salida de K+, que en un principio hiperpolariza la membrana.

• A medida que estos canales se cierran, la membrana retorna a su potencial de reposo.

• La despolarización asociada con un potencial de acción generado en un punto a lo largo del axón se difunde en forma pasiva hacia el segmento adyacente, donde induce la apertura de canales de Na+ regulados por voltaje y, en consecuencia, otro potencial de acción.

La propagación del potencial de acción sólo marcha en una dirección, debido al corto periodo de inactivación de los canales de Na+ y a la breve hiperpolarización consecuente de la salida de K+.

• Las neuronas gruesas conducen los impulsos con mayor rapidez que las delgadas.

• La mielinización incrementa la velocidad de conducción del impulso hasta en 100 veces.

• En las neuronas mielinicas, los canales de Na+ regulados por voltaje se concentran en los nodos de Ranvier (2000 y 12000).

• La despolarización en un nodo se difunde con rapidez y escasa atenuación al nodo siguiente, por lo que el potencial de acción “salta” de un nodo al siguiente.

• El potencial de acción no se produce si el estímulo tiene una magnitud inferior al umbral, y se genera con una amplitud y forma constantes sin importar la intensidad del estimulo, si ésta se encuentra al nivel o por arriba de la intensidad umbral.

• Por tanto, el potencial de acción tiene un carácter de “todo o nada” y se dice que obedece a la ley del todo o nada.

• Si el estímulo es pequeño, no pasa nada. Si es muy grande, por muy grande que sea, será el mismo potencial de acción.

Forma de propagación del Forma de propagación del impulso nerviosoimpulso nervioso

La excitabilidad irá hasta llegar al nivel de descarga. Cuando se llega al nivel de descarga:

se abren los canales de Na+ y, por muy intenso que sea el estímulo, la excitabilidad será (-) porque la fibra se encuentra en un periodo refractario absoluto.

PERIODOS REFRACTARIOSPERIODOS REFRACTARIOS

Periodo refractario absoluto:Corresponde al período desde el momento en el cual se llega al nivel de disparo hasta que se completa un tercio de la repolarización.* Ningún estímulo excitará al nervio, sin importar su intensidad.

Periodo refractario relativo:Que dura desde este punto hasta el inicio de la posdespolarización.

* Los estímulos más fuertes de lo normal pueden producir excitación.

EL QUE ABANDONA TODO POR SER UTIL EL QUE ABANDONA TODO POR SER UTIL A SU PATRIA, NO PIERDE NADA Y GANA A SU PATRIA, NO PIERDE NADA Y GANA CUANTO LE CONSAGRA. CUANTO LE CONSAGRA.