Facultad de CienciasDepartamento de Biología, Microbiología y Biotecnología

Eliana ZeladaEliana Zelada MázmelaMázmela

Carmen Yzásiga BarreraCarmen Yzásiga Barrera

BIOELECTRICIDADBIOELECTRICIDAD

RECEPTORES

Capacidad funcional E

Receptores codificadas y decodificación est. efectorasconducidas

Cél. neuronas cerebro y médula musc. Glánd.

Extenderse y multiplicarseCrecer

Reproducirse

SERES VIVOS

SERES VIVOS

Órganos sentidos

Sistema nervioso

Organización y propiedades SN

heredadas desarrolladas

Mec. Genéticos ontogenia

Acerbo de conoc.

Son los únicos que proporcionan

informaciónAsí, la

interacciónlos sentido

con

Proporcionn al anima

su verdader

Medio ambiente

“No hay nada en la mente que no haya pasado

Células receptoras

Sintonizadas a modalidades específicas de estímulo

Sensación subjetiva identificada con el estímulo

Fis. No son inherentes a la fuente de

Rojo dulce

650 – 700 nm Azúcar

Sensaciones: fenómeno subjetivo generados por

SNC

VistaOídoTactoGustoolfato

Clasificación Forma de energía:QuimioMecanoTermoElectroFoto

ReceptoresReceptoresReceptores

Propio cuerpo propiorreceptor

Condiciones internas enterorrec

Telerreceptores A distancia

Receptores por contactoSuperficie del animal: Tº, pres

Enterorreceptores

Luz

Sonido

Química

Posición del cuerpo con relación al campo

gravitacional: músculos, articulaciones

Propioceptores: Mesodermo: MúscInteroceptores: Endodermo: Arteri

venas

Según la procedenciadel estímulo:

Mecanoreceptores quimioreceptorestermoreceptores fotoreceptores

Según el tipo de energía al que son sensibles

TactilesPropioceptivosTérmicosDolorosos o nociceptivos

Según la modalidadsensitiva a la que da lugar

Caenorhabditis elegans

De la muerte

apostosis

función que controla la muerte de una unidad biológica, de forma programada

Controla N°cél.

Elimina célula que comprometen vida del animal

alteración activación

Induce a la célula al cáncer

Enfermedades neurodegenerativas

ApoptosisApoptosis fisiológicafisiológica

AutoinmunidadAutoinmunidad SIDASIDACáncerCáncer AlzheimerAlzheimer

DefectoDefecto ExcesoExceso

Fases de la apoptosis2. 2. EjecuciónEjecución

4. 4. DegradaciónDegradaciónpresentaciónpresentación

antígenosantígenos

3. 3. FagocitosisFagocitosisDecisiónDecisión

tivación receptores

TempranaTemprana::

Activación de proteasas yendonucleasasInIntermediatermedia::

Fragmentación DNATardTardíía:a:

Emisión de tóti

Detección

sequilibriotre factoresductores ehibidores

de fosfatidil serina (PS)) Evita liberación d

componentes

apoptosis y necrosis.. (Oncosis)

ragmentación del DNAragmentación del DNA

Inducen

Membrana.Membrana.

Tamaño celularTamaño celular

Orgánulos.Orgánulos.

Programada genéticamente Accidental.

Se mantiene Se rompe

Disminuye aumenta

Se preservan Se desintegran

tardía tardía fragmentos

grandes

..En cuerpos apoptóticos

rodeados por membrana

Son reconocidos

Los contenidode los orgánul

se liberan

TempranaTempranafragmentos

oligonucleosomales

Fragmentación celularFragmentación celular

Restos celularesRestos celulares

MecanismoMecanismo

FADD

•Reciben estímulo

•Transforman señal e-

•Absorción y producción de señal en lugares diferentes

únicas

ReceptoresReceptores

• Altamente selectivas

• Transducen la energía del estímulo en señales biológicas: cambios de conformación del receptor

señal eléctrica oducida contiene a E > que la del tímulo:

n fotón de luz: 10-19 julios y la rriente del ceptor: 5x10 -14

lios una mpliación de 1,7x

5 veces

La activación de la CHON desata una cascada enzimática que amplifica la señal

El final de la cascada conduce a la apertura o cierre de canales iónicos

i d bi l

R. secundarios

ransducción

Amplificación

Activación de CHON receptor

Cascada enzimática

Canales del receptor

Corriente del receptor

Potencial del receptor

Formar parte ca

Modular la act.

de los canales

Abiertocerrado

Un lugar ≠ot. Generadores

Primarios

CR iniciada en la zona sensorial propaga hasta despolarizar ectamente la zona iniciadora de

Modulación de la liberación de transmModulación de la frecuencia de impul

l 2

Impulso

Zona sensorial

Zona iniciadora de PA

Impulso

sinapsisE

Tónicos

Adaptación lenta Adaptación rápida extingue poco poco. No

informan de lintensidad deestímulo, sinode la velocidacon la que actú

continuaInforman de la intensidad del

estímulo

Fásicos

ADAPTACIÓN DE RECEPTORADAPTACIÓN DE RECEPTOR

nicio

ntermedio

Retina ←SNC

eceptor deja sar lamente o de anera eferencial E naturaleza

ansitoria

R pueden ser “aniquilados” por energía constante: pigmento visual

Cascada enzimática puede ser regulada por acumulación de sustancia: Ca ++

Prop. e- de un R puede cambiar en la estimulación

La membranapuede mostrar ACOMODCIÓN

Despolarizacisubumbrales,

Transmisión de información

Transmisión de señales: Existen 2 formas

-Naturaleza química: Usa hormonas

-Naturaleza nerviosa: Usa señales eléctricas

Se consideraban ambos sistemas separados, pero ahora no.

Células nerviosas: la conducción de las señales emitidas poraxón de las células receptoras ocurre a través de células nerviosacélulas ganglionares o neuronas ⇒ tamaño y forma variable, pea estructura es la misma; consta de:

- Cuerpo celular con 2 ramificaciones

•∅ del cuerpo celular de los mamíferos ⇒ 5 um – 100 um, cdendritas de algunos cientos um y el axón hasta más de 1m

•Los axones pueden encontrarse unidos ⇒ nervio; aquí el axón lama FIBRA ⇒ mielínicas y amielínicas.

DendritasAxón

NEURONAS: Capacidad de comunicarse

• NEUROGLIA: + pequeñas pero 10> en N°

- Unen al SN con otros tejidos

- C. De Schwann ⇒ mielina

- Fagocitarias

TIPOS: Golgi:

- Con axón (I) ⇒ conducen a lo largo de grandes distancias

- Sin axón (II) ⇒ contactos ⇒ circuitos locales

• Al desconectarse del soma, las prolongaciones mueren

• Las CHON producidas por soma viajan a dendritas y axón

axoplásmico ⇒ axónico

½ vert

< ½ inv

miles más.

• Dendritas y cuerpo reciben señal

• Cuerpo combina e integra y emite señales

• Axón transporta esas señales a las terminaciones nerviosas

TEORÍA DE LA NEURONA

a) T. Reticular ⇒ SN era un retículo sincitial de unmanojo de fibras con los cuerpos celularesdescansando.

b) T. De la neurona ⇒ defendido por Ramón y Cajal ⇒En 1905 propuso que SN compuesto por célulasindividuales. En 1920 se demostróexperimentalmente: la transmisión era química y

Secreción de transmisores

V. de mielina

Axón

Nodo de ramirez

dendrita

Cono axiónico

soma

Iniciazión de

espiga

Terminac.

presinápticaINTEG

RA

N

Corriente post

sinaptica

CONDUCCIÓ

N DEL

IMPULSO

Tipos de Neuronas

morfológicap

Neuritas

Número, longitudModo de ramificación de las neuritas

Unipolar La neurita única se divide a corta distancia del cuerpo celular.

Ganglio de la raíz posterior.

Bipolar La neurita única nace de cualquiera de los extremos del cuerpo celular.

Retina, cóclea sensitiva y ganglios vestibulares.

MultipolarMuchas dentritas y un axón largo.

Tractos de fibras del encéfalo y la médula espinal, nervios periféricos

Tamaño de la neurona

De Golgi tipo I Axón largo único. Tractos de fibras del encéfalo y la médula espinal, nervios periféricos y células motoras de la médula espinal. Corteza cerebral y cerebelosa.

De Golgi tipo II Axón corto que con las dentritas se asemeja a una estrella.

Corteza cerebral y cerebelosa

NEURONASNEURONASNEURONAS

Tipo I

Tipo II

•Encéfalo•Médula

Bipolares•Retina •Área olfatoria•Oído interno

Unipolares •N sensitivos

Aferentes

Eferentes

Interneuronas

Dirección

Dendritas• Prolong cy rodeada de

membrana• > área soma • Reciben información de

SomaEsféricoSíntesis CHON

Axónroceso tubular

∅: u – mmo ribosomaslujo. Axoplasmico rto y retro Axoplásmico

Axónico

CÉLULAS GLIACÉLULAS GLIACÉLULAS GLIA

• Papel en metabolismo de neurotransmisores, mantiene equilibrio K+ adecuado

• Formación de barrera hematocefálica• Correcta neuronas con vaso sanguíneo

MicrogliaMás pequeña

Deriva de monocitos: fagocitosis

Cel. EpendimiariasForma:escamosa, cilíndrica, con ciliosReviste espacios líquido cefaloraquídeo

ina de mielina

uromielocito

SNP

l. Satelite

stienen neuronas ganglios

Oligodendrocito< tamaño

Red soporte: mie

AstrocitosFibrosos

Cuerpos celulares pequeños, prolongaciones largas y delgadas, filamentos citoplasmáticos, pies perivasculares.

Sustancia blanca

Protoplasmáticos

Cuerpos celulares pequeños, prolongaciones gruesas y cortas, muchas ramas, pies perivascualres.

Sustancia gris.

Oligodendrocitos

Cuerpos celulares pequeños, pocas prolongaciones delicadas, sin filamentos citoplasmáticos.

En hileras a lo largo de los nervios mielínicos, rodeando los cuerpos de las células nerviosas.

Forman la mielina en el SNC, influyen en la bioquímica de las neuronas

Microglia Célula neuroglial más pequeña, ramas onduladas con espinas.

Dispersas por el SNC.

Son inactivos en el SNC normal, proliferan en la enfermedad y la fagocitosis, acompañados por monocitossanguíneos.

EpéndimaEpendimocito

s

De forma cuboidea o cilíndrica con cilios y microvellosidades, uniones en hendidura.

Revisten ventrículos, conducto central.

Circulan el LCR, absorven elLCR.

Tanicitos Prolongaciones basaleslargas de con pies terminales sobre capilares.

Revisten el piso del tercer ventrículo.

Transporte sustancias desde el LCR hasta el sistema hipofisoportal.

Proporcionan un marco de sostson aislantes eléctricos, limitandiseminación de los neurotransmisores, captan ioneK+, almacenan glucógeno, tienuna función fagocítica, ocupan lugar de las neuronas muertas, constituyen un conducto para lometabolitos o la materia prima,producen sustancias tróficas.

Neuroglia

Experiencias

Funciones de la membrana

CONCEPTOS CONCEPTOS

BIOELECTRICOSBIOELECTRICOS

eléctrica

• Desde un punto de vista práctico,representa la fuerza eléctrica que hque los electrones se muevan, por lque también se conoce como fuerzelectromotriz. El voltaje depende ddiferencia entre las cargas de dos puntos y la distancia de separaciónentre ellos.

RESISTENCIA

CONDUCTANCIA

• Inverso R

• Medida de la permeabilidad a los iones, bajo una fuerza e- dada

• Tiene influencia en el V = I

>I > = pot

< I < = pot

CONDUCTIVIDAD

• Inverso a resistividad

iones sin que crucen la apa.

ampos eléctricos se ienden a través de tas distancias

0 -8 < que en cy+

+

+

+

-

-

-

-

+ -

- +

- +

+

+

Flujo de carga

• Dirección de las cargas +

• Amperios

• Fuerza que se opone al paso de la corriente

RESISTIVIDAD

• Resistencia de conducta de 1cm de L y 1 cm2 área

Conductancia: es una medida de su permeabilidad a losiones.

- Ley de Ohm: la caída de voltaje que se produce a través deuna membrana es proporcional a la corriente e inversaproporcional a la conductancia de la membrana.

- El recíproco de C es R.

Capacitancia: Es la posibilidad de que los iones atraviesenla bicapa sin que lo hagan de manera física.

Este movimiento es transitivo y se produce ya que los campos ede los iones se extienden a lo largo de esta distancia y puedeninteractuar a través de la membrana, permitiendo que lamembrana almacene cargas e-

EXPERIENCIASEXPERIENCIAS

a caños: gas o líquido que servía para inflar y desinflar músculos

Carlos Matteucci 1840 Descartes 1662: serie decaños que operaban bajoprincipio hidráulico. Noexplicaba la velocidad

Cavendish 1776: Asoció la energía con la producida porlos peces eléctricos.

Con madera y cuerohizo modelos: Energía era originada por shocks producidos por rayas

Volta 1792: la nergía no procedía el tejido muscular, no que se generaba

uera , al netrar en ontacto los metales on los líquidos alinos.

Galvani trabajó con preparado neuromuscular: la energía era producida por neuronas, almacenada en músculo, al producir el reflujo causaba la contracción.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA

-Recibir y dejar información: oído, etc.

- Receptores

p-Osmosis

- Difusión

- Osmolaridad: Se refierecomportamiento de dos soluciones a través de unamembrana: isosmótica, hiperosmótica. Hiposmóti

- Tonicidad: Respuesta dcélula a la solución

. Isotónica: Si no se hinc

. Hipertónica: Si se arru

. Hipotónica: Si se hin

Organización de las funciones bioquímicas en el espacio:

- Témpanos de hielo en un mar de fosfolípidos. Hay mayor posibilidad de colisión por estructura bidimensional que en cy

mpartamentalización

para las diferentes iones en base a su ción química y

mposición: lisosomas.

- Actividad enzimática

- Ensamblaje enzimático

su transmisión:

Difusión

A través de la membrana

A través de canales iónicos

A través de transportadores difusión facilitada

Transporte Activo

Primario

Secundario

TRANSPORTETRANSPORTE

• Puede ser inhibido

• Exhibe selectividad

• Gasta ATP

• Uniportador, simportador, antiportador

• Realizan trabajo eléctrico: realiza movimiento neto de cargas: reogénico

Si tiene efecto sobre el

Portadoras, canalescompuerta, canalescon compuerta:voltligando

pasan?pasan?

• Agua

• Ürea

• Oxígeno

• Hormonas esteroideas

• Insecticidas

• Nitrógeno

• Tamaño

• Solubilidad en solventes oleosos

¿Quiénes no ¿Quiénes no pasan?pasan?

• Partículas cargadas: iones

• Moléculas polares con PM > 100 daltones: AA, monosacáridos, nucleósidos y sus polímeros.

REQUIEREN DE PASAJE PROTEICO MAS UNA FUERZA QUEPRODUZCA EL PASAJE

libre

Concentración, presión: POTENCIAL QUIMICO

Voltaje: POTENCIAL ELECTRICO

Fuentes de energía libre

POTENCIALPOTENCIALELECTROQUIMICOELECTROQUIMICO

El transporte de una sustancia no depende necesariamente de cualquiera de estos factores , sino de la SUMA de todas las contribuciones de energía libre que representan una

a) Gradiente químico: Diferencia de concentración del ión

b) Gradiente eléctrico: Diferencia de potencial a través de la membran

La suma de las fuerzas combinadas del gq y ge activando sobre un ion

GRADIENTE ELECTROQUÍMICO

ara que no se produzca movimiento: gradiente químico = gradiente eléctricoEcuación de

Nerst

POTENCIAL DE EQUILIBRIO

El movimiento pasivo se da en contra del gq si el ge tiene

in

outX X

XzFRTE

][][

ln=

valenciadel ion X

concentración extracelular

concentración intracelular

i

oX X

Xz

E][][

log058.0=A 18° C, Em (en voltios) es:

RT/F es constante ( 0.058 a 18° C y 0.061 a 38° C)

potencial eléctrico del ion X

Ecuación de Goldman ó de Goldman, Hodgkin, Katz

• Calcula el potencial de equilibrio cuando más de un ión es permeable

• Incorpora los coeficientes de permeabilidad de cada ión (específico de cada membrana)

⋅⋅⋅++

++=

−++

−++

oCliNaiK

iCloNaoKions ClPNaPKP

ClPNaPKPFRTE

][][][][][][

ln

se equilibrarían las fuerzas del gradiente eq actuando sobrese ión, de manera que en el potencial de equilibrio el iónno tendría tendencia a entrar ni a salir de la célula.

El potasio está más concentrado dentro de la célula, portanto por gradiente de concentración el potasio tiende asalir, y para equilibrar esa tendencia será necesario unpotencial negativo dentro de la célula, que atraiga apotasio y que le impida salir. Por eso el potencial dequilibrio del potasio es negativo.

Pruebe a aumentar la concentración extracelular o a disminuila concentración intracelular de potasio. En ambos casosdisminuye el gradiente de concentración, y en consecuencia epotencial de equilibrio del potasio se hace menos negativo.

Por el contrario, el sodio está más concentrado fueraque dentro de la célula, por lo que el sodio tiende aentrar en ésta, y para contrarrestarlo sería necesario queexistieran cargas eléctricas positivas dentro de la célulaque repelieran a los iones de sodio. Por lo tanto, epotencial de equilibrio para el sodio es positivo.

El potencial de membrana se sitúa cerca depotencial de equilibrio del ión que sea máspermeable. La membrana en reposo es muchomás permeable al potasio que al sodio, por eso epotencial de membrana está más cerca depotencial de equilibrio del potasio que del sodio.

• Si Pm es más negativo que Pk ion (-80)El ion fluye edirección depotencial eléctrico

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - -

Pm = -90

• Si Pm es menos negativo que Pk ion (-75)El ion sale por la fq en contra de la fe+ + + + + + + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - - - - - - - - -Pm = -65

• Si Pm es de signo opuesto que el Pk del ion, ambas fuerzas empujan en igual sentido

• Si Pm es cercano al Pk ion el movimiento del ion es nulo

Estudios de Baker y col axón del calamar mostraron que estas predicciones también son válidas para invertebrados.

Además mostraron:

• Participación del axoplasma en el potencial de equilibrio

• Si [K+]i varía se altera el Pm se anula el Pm

Si [K ]i [K ] i l i

Potenciales

Equilibrio de Donnan

K +

Cl -

K +

Cl -

K +

Cl -

EfectoDonnan: Situación inicial Efecto Donnan: En el equilibrio

otasio, magnesio, calcio.

º El equilibrio de Donnan se diera si sólo existiera K y Cl peromo hay más iones positivos, se acumularán en la parte internngresando agua.

º El desastre osmótico se evita con la bomba Na+ y Ca++

Impermeabilidad efectiva para Na+ y Ca+2, npermitiéndose que éstos alcancen el equilibrio, pero lcélula se comporta superficialmente como si lo estuviera.

Esta distribución desigual de los iones, representa un estado estacionario que requiere gasto de energía

á d d

Determinantes del Potencial de Reposo (PR)

LIC[Na+] = 10[K+] = 140

[Ca2+] = 0.001[Cl-] = 4

LEC Proporción[Na+] = 120 12[K+] = 2.5 56 (0.018)[Ca2+] = 2 2000[Cl-] = 120 30

2. Lado interno de la membrana plasmática

3. Membrana plasmática

4. Canal iónico específico para el ión sodio

5. Canal iónico específico para el ión potasio

6. Canal iónico específico para el ión cloro

1. Compartimiento extracelular

2. Iones en el compartimiento extracelu(Na+:ión de sodio; K+:ión potasio; Cl-cloro)

3. Membrana plasmática

4. Compartimiento citoplasmático (intracelular) A-:aniones

5. Iones en el compartimiento intracelu

6. Carga positiva (+) que predomina enlado externo de la membrana

p- CHON intrínseca

- Asociada acabezas y colas

- 4 cadenas

- 300 d PM

- Carácter electrogénico yreogénico

- Se desactivadinitrofenol,

ouabaína, azida, cianuro, Tº menores a 4 ºC

S l t i d K+ N +

Problema: pequeña fuga(“leak”) de Na+ causariapérdida 65gradual de Em(despolarización)

Solución: mantener gradientemediante transporte activo

Bombea 3 Na+ por cada 2 K+

(electrogénica), pero lacontribución directa a Em esinsignificante

o taje t ace u a

• VoItaje intracelular (“ diferencia de potential eléctrico”) es el voltaje al interior de la celula en relación al exterior de la celula.

• El interior de cualquier célula animal tiene un volataje negativo con respecto al exterior celular ( -20 a -100 mV en reposo).

j

Representación del potencial de membrana en reposo:

Si en condiciones de reposo se sitúan dos electrodos, unointraneuronal y otro fuera, se vé como existe una diferenciade potencial que equivale a -70 mV.

Esto significa que dentro de la neurona la carga es 70 mVmenor que fuera consecuencia del desequilibrio de

Su formación es requisito para la capacidad de conducir señales

Es debido a la aplicación de un estímulo Proceso generadoue en las dendritas de las células sensoriales se transforma en unteración de la tensión de la membrana P. generador

Su valor es siempre proporcional a la I del E

Su duración coincide con la duración del E

A partir de las dendritas se extiende pasivamente acuerpo celular y electrotónicamente hasta el inicio del axónsu valor por la R de la membrana

No tiene período refractario, de manera que mientras seestá produciendo el reconocimiento de un E, el R es capazde reconocer otro E aplicado sobre él mismo

o que la amplitud del Pa no dice nada de la I del E.

Está contenida en la frecuencia de los Pa, la que depende del valor del Pg, o sea de la I del E

Tan pronto desaparece el Pg en las dendritas, los impulsos dejan de recorrer el axón.

Si el E se mantiene constante , el Pg suele disminuir con el tiempo adaptación

También aparece en el Pa del axón la distancia entre dmpulsos se hace > la f disminuye

La adaptación no es solamente a un fenómeno de fatiga sinque tiene valor económico Unos pocos impulsos por unidade tiempo bastan para informar sobre un estado constant

Determinantes de Corrientes: FEM y Conductancia

corriente

conductanciaPotencial demembrana

Potencial de equilibrio

Ix = gx (Em – Ex)

Fuerza electromotriz (FEM)

FME incrementa conforme Em se aleja mas de Ex

Es decir, una mayor cantidad de iones fluyen a través de los canales iónicos cuanto mas alejado esté el

las Membranas: UMBRALES

• Estímulo pequeño = rpta. pasivas

Pasivo

Corriente Hiperpolarizadora

Corriente Depolarizadora

Activo

• Estímulo grande = rpta. activa

• El potencial de umbral es el potencial requerido para una respuesta activa

• Note que el potencial de umbral es menor a cero.

Si el estímulo es mayor que el umbral, se da un potencial de acción

up to 100 msec

Incremento rápido de conductancia del Na+

Retrasado incremento de conductancia del K+

Conductancia de K+

Conductancia de Na+

0

-70

Vm

(mV

)

Cambio NETO en el P. de Membrana

Em en reposo

K

+Extracelular

K

Intracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+K+

Na+ Na+

Na

Cl- A-

Si Em > umbral = apertura canales de Na+ voltaje-dependientes

Extracelular

+K

Intracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

Na

KK+K+

Na+ Na+

Cl- A-

Na+ fluye rapidamente por alta FME

Extracelular Intracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K

Na

K

Na+

K+K+

Na+

Cl- A-

Em se acerca a potencial de equilibrio del Na+

Intracelular

K+

Extracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+

Na

K

Na+

K+

Na+

Cl- A-

Em depolarizada induce apertura de canales de K+

voltaje-dependientesIntracelular

Na

K

Na+

K+

Extracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+K+

Na+

Cl- A-

Rapida salida de K+ por alta FME

Na

K

Na+

K+0

-60

20

time

-40

-20

-80

K

Extracelular Intracelular

K+

Na+

Cl- A-

Cierre automático de canales de Na+

Extracelular

Na

KK+

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+

Intracelular

K+

Na+ Na+

Cl- A-

Em s llega a potencial de equilibrio del K+

Extracelular

Na

KK+

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+

Intracelular

K+

Na+ Na+

Cl- A-

Reseteo de canal Na+ de Voltaje-dependiente

Extracelular

Na

K

Na+

K+

A-

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+

Intracelular

K+

Na+

Cl-

Em polarizada cierra canales de K+ voltaje-dependientes

Extracelular

K+

Intracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+K+

Na

K

Na+ Na+

Cl- A-

Reseteo de canales de K+ Voltaje-dependientes

Extracelular

Na

KK+

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+

Intracelular

K+

Na+ Na+

Cl- A-

PR

Na

K

Extracelular

K+

Intracelular

0

-60

20

time

-40

-20

-80

K+K+

Na+ Na+

Cl- A-

Presentes en mayor cantidad en el cono axónico, se abren para dejar pasar la corriente

Presenta una porción filtro de selectividad

Cuando el voltaje llega a –25mV se activa gran Nº de canales, los que sienten un cambio de voltaje de 100000V/cm

Los canales activados se incrementan abruptamente hasta alcanzar una meseta cuando la membrana se despolariza aproximadamente 100mV a partir de –75 mV ciclo de Hodking.

Canal presenta dos compuertas:

Activación: m

Inactivación: h

Otros canales

Además de Na+ y K+, hay cierto Nº de otros canales en casi todos los tipos celulares

Los canales de calcio son importantes: fibras musculares en crustáceos, músculo liso, células embrionarias, ciliados

No se inactivan por completo, bloqueados por Co, Cd, Mn, Ni, La; St++, Ba++

Puede ingresar sólo o con sodio

Durante el desarrollo embrionario

Aparecen primero los de cal

Los de Na se hacen funcionales después

Los canales de sodio son una especialización de los de Ca

Depolarización y

Repolarización

Recuperación después de un PA

• Concentraciones iónicas intracelulares varían casi insignificativemente con cada PA (de 0,0001% en axones de gran diámetro y hasta 1% en axones de mayor diámetro).

• Na+/K+-ATPase restaura las gradientes iónicas

y

No hay impulsos de media fuerza

Si se toma el registro del Pa de una célula se determina la ntensidad umbral que lo determina.

Si el umbral varía con las condiciones experimentales y con el tipo de axón si se alcanza se produce un Pa por completo. ncremento en la I del estímulo no producen cambios posteriores en el Pa

El potencial de acción deja de presentarse si el estímulo es de magnitud subumbral, pero una vez que se alcanza, aparece como una forma de magnitud constante sin que interese la intensidad del estímulo

P.R. absoluto

P.R. relativo

El período refractario se define como el tiempo que debe transcurrir entre dos estímulos sucesivos y que generen un potencial de acción. Observe en el

esquema que un intervalo detiempo de al menos 8

milisegundos entre el primery segundo estímulo es

necesario para generar un potencial de acción con iguacaracterística que el primero

empleadas por las neuronas

SN consisten en decenas o miles de conexiones de neurona

Sólo usan dos clases básicas de señales eléctricas:

Potenciales graduados

a) Receptor: modelado, graduado en amplitud por intensidadel estímulo. Persiste mientras dura el estímulo análogo eléctrico del estímulo. Pierden intensidad a medida que avanzan por lo que son incapaces de transmitir nformación a grandes distancias, necesitan convertirse en P

b) Postsinápticos: También son análogos aunque no en orma lineal sino distorsionado del estímulo original. Si es suficientemente grande inicia un tren de inpulsos tipo todo o nada: Potenciales todo o nada autorregenerador

Sinapsis: Conexión funcional entre distintas neuronas lograda através de contacto o contacto cercano de sus membranas.

Propuesto por Sherrington (1906)encontró características:- Fatiga- Sensibilidad a analgésicos y de-pleción de oxígeno.

- Un camino en la transmisión de la información.

- Un retrazo en el flujo de

Tipos de Sinapsis

) Directa: en pocos casos: teleósteos, moluscos, corazón. Los Pa deuna neurona pasan a la otra sin interrupción. Es eléctrica.

) Química: La mas frecuente, entre las membranas hendidura sináptica. La transmisión ocurre por liberación de NT, que puede EI

Tipos generales de Sinapsis

NPS

NPS

MPS

MPS

R f ló i d i i

p

VesículasVesículas con NTcon NT

Receptores Receptores

parapara NTNT

Son zonas de unión entre las neuronas: con una neurona,

con un receptor o un efector.

PA

neuroneuro--musculamuscular(neurona- fibra muscula

placa motoraneuroneuro--epitelialepitelial(neurona-receptor)

estímulo: subumbral. umbral, supraumbral)

neuroneuro--neuronalneuronal(axodendríticas,axosomáticas yaxoaxónicas)

Componentes funcionales de la neurona

1) Entrada: Membrana post sináptica

2) Componente integrador: Usualmente es el segmento inicial del axón donde se alcanzan valores umbrales.

3) Región de conducción: Dado por axón, por donde es conducido Pa, sólo en dirección ortodrómica. En laboratorio antidrómica.

4) Salida: Es la zona terminal del axón pudiendo estimular otra neurona

El Pm puede cambiar por las señales sinápticas provenientes de una célula presináptica

Células corporales presentan Pm

Neuronas y músculos pueden variar su Pm por una señal ináptica que proviene de una célula adyacente.

Sólo existen dos formas en una señal puede variar el Pm:

Depende de la naturaleza del transmisor de la parte presináptica y del receptor de la parte postsináptica

Potencial Post sináptico (PPS)

Potenciales desencadenado por unión de NT a R de la membrana ost-sináptica PPS

Neurotranmisores:- Péptidos- Aminoácidos- Catecolaminas

Inhibición (IPPS)

HiperpolarizaciónEn la neurona post-sináptica NT ocasionan

Excitación (EPPSDespolarización

PPSE

Na

Ca

+

+

TERMINAL PRESINÁPTICA

PA

TERMINAL PROSTSINÁPTICA

PA

K+A-

PPSIK

+Cl

Ca+

-

TERMINAL PRESINÁPTIC

A

PA

A-

y

ACh ACh

IPPS Inhibitorio

EPPS Excitatorio

M. cardíacoM. liso

p ( )

Aumenta las posibilidades de un Pa. La membrana se ha espolarizado o hipopolarizado

La transmisión sináptica da lugar a una disminución del Pm: -75 a –v

Causa que el transmisor al unirse con el R abra canales para Na+ eue fluye siguiendo su gradiente eléctrico y químico

El Ca++ también puede participar.

La señal procede hasta el cono axonal de la neurona post-sinápticaonduce a la despolarización y por tanto a la generación del PA -> oceso llamado EPPS

Na+

K+

EPPS

p ( )

Cuando la membrana del soma recibe una señal negativa scarga más negativamente (Ej. De –70mV a –75mV) procesllamado IPPS

El incremento en carga negativa es afectado por la entrada de Ca la neurona post-sináptica o a la salida de K+ de la neuronpostsináptica.

Durante el IPPS, la membrana post-sináptica estáMenos excitable Hiperpolarizada

No se genera el PA

Cl-

K+

IPPS

El incremento en la despolarización tienelugar debido al efectoaditivo de las corrientes sinápticas que se originan en más de una sinapsis

Cuando se origina un PPS poco después que el 1º, cabalgará sobre éste. Cuanto más corto sea el intervalo entre dos PPS, mayor será el

PLACAMOTORA

ENDIDURA

SINAPTICA

FIBRASMUSCULARES

RECEPTORESDEL

NEUROTRANSMIS

MITOCONDR

AXÓNNEURONAMOTORA

NEUROTRANSMISOR

P P M

Ca

Ca

CaCa+

+

+ +

PLACAMOTORA

ENDIDURA

SINAPTICA

FIBRASMUSCULARES

RECEPTORESDEL

NEUROTRANSMIS

MITOCONDR

AXÓNNEURONAMOTORA

NEUROTRANSMISOR

P P M

Ca

Ca

CaCa+

+

+ +

Para determinar que una sustancia es un NT es necesario que umpla los siguientes criterios:

1) Sintetizado en la neurona 2) Presente en neurona pre-sináptica y capaz de generar una

respuesta en la post-sináptica o en el órgano efector.3) Cuando administrada como droga debe reproducir su acción

natural4) Debe existir un mecanismo específico para remover los NT de

sus lugares de unión Todo NT tiene la misma función básica -> modificar la conductanciae los canales iónicos de la membrana post-sináptica NT afectan a :Inhibición (IPPS) ó Excitación de la membrana post-sináptica (EPPS)No existe nada en el NT para que sea I o E de manera inherente

Modelo de biosíntesis, translocación, procesamiento y liberación de péptidos en una neurona peptidérgica.

La liberación del NT está influenciado por moduladores: serotonina (moluscos y vertebrados), octopamina (insectos)NA y ácido aminobutírico (vertebrados).

No abren o cierran canales directamente, sino que influyen en la respuesta de la membrana a otros estímulos:- Inhibición presináptica

- Facilitación heterosináptica

Inhibición presináptica

- Aumento de la conductancia para el cloro

- Reducción en el ingreso del calcio y liberación del neurotransmisor.

p p

K+

Ca++

> Liberación NT

ACh es el únicoNT que no es AA ó un derivado de éstos Su biosíntesis requiere sólo un paso enzimático catalizado por la

colina acetyltransferasa o acetilsintetasa:Acetil CoA + colina = AchACh es necesaria como NT para las motoneurona de la médula

espinal y placa terminal.ACh

Acción rápidaSustancia colinérgica Actúa solo en sinapsis colinérgicasReceptor es parte del canal iónico que se activaCurare, bloquea ACh (antagonista)Agonistas: carbacol, nicotina

Transmisión de ACh es terminada cuando la “acetilcolinesterasa”

Gases e insecticidainactivan

TAB incluye catecolaminas comoDopaminaEpinefrinaNorepinefrinaSon de acción lenta Localizados en el SNC y SNA

Epinefrina y Norepinefrina son estructural y funcionalmente similare ambas son ADRENERGICAS Norepinefrina es un NT excitatorios muy importante. Producida en

as terminales adrenérgicas del SNS y por médula adrenal. Epinefrina puede tener una accción excitatoria e inhibitoria.

Aminoácidoscido glutámico sinapsis excitadoras en el SNC y en las euromusculares de insectos y crustáceos

Neuropéptidos

Endorfinas:Neuropéptidos que reducen la recepción de dolor e inducen la

euforia (efecto = para opioides exógenos como la heroína y el opio).

Neuropéptidos se unen a los = receptores que los opioides, porlo que se denominan opioies endógenos.

Poseen receptores específicos en el SNC Función biológica es ser receptores de opioides endógenos pero

también pueden ligar opioides exógenos Dan sensaciones de placer efecto placebo

Otros NP son producidos además en otros tejidos: glucagon,

Velocidad de Conducción

-0.Caracol

-4Cangrejo

300.6Gusano

354Calamar

102Cucaracha

-3 – 36 Pez

-7 – 30Rana

-10 – 35Serpiente

-30 - 120Gato

Axones Gigantes(m/seg)

Neuronas Motoras Regulares (m/seg)

Animal

Propagación del PA

Velocidad de conducción depende de cuan rápido la siguiente porción de membrana demore en llegar a su umbral

Además, la velocidad de propagación depende de 2 características estructurales:

–Diámetro del axón–Propiedades conductoras del axón (ej. mielinización del axón)

g pconducción

a) Incremento del diámetro de c/axón

Descenso de la resistencia de la membrana a la señal

Producen activación rápida y sincronizada de los reflejos locomotores (Respuesta: HUIR)

Limitado por el # de axones por nervio

Presentes en:•Moluscos Calamar•Artrópodos Cucaracha•Anélidos Lombriz

b) Incremento del Número de axones y Mielinización

Empaquetamiento de axones corriendo paralelamente NERVIOSMielinización

Incremento de la resistencia de trans-membranaDescenso de la capacitancia de la membrana

Presentes en:Vertebrados AnélidosLombriz de tierraMoluscos Calamar

Mielina

Formada por capas de células de la glia Células de Schwann (SNP)Oligodendrocitos (SNC)

Nodos de Ranvier:Membrana axonal expuesta al LECCarece de mielina

Internodo:

Segmento mielinizadoUbicado entre nodos de RanvierCarece de canales de Na+ voltaje dependientes

Propagación del imp lso

1. La Relación sirve a los seres vivos para recibinformación de su medio, tanto externo, como interno.

2. La Coordinación sirve para interpretar esa informaciónelaborar las respuestas adecuadas y llevarlas a cabo, todoello mientras el organismo sigue funcionando normalmente.

3. La Coordinación puede ser de dos tipos. Ambos tiposienen características distintas:COORDINACIÓN HORMONAL: de respuesta muy lenta yduradera producida por el Sistema Endocrino de glándulas yhormonas.COORDINACIÓN NERVIOSA: de respuesta rápidanmediata, preparada para mantener la vida en cada

t ll d b l Si t N i

4. Las funciones del Sistema Nervioso son las siguientes :

Transmitir IMPULSOS NERVIOSOS por nuestro organismo.nterpretar estímulos y elaborar respuestas. Controlar el funcionamiento de los órganos y sistemas vitalelatido cardíaco, ritmo respiratorio, digestión, etc.).

Llevar a cabo lo que llamamos las "funciones superiores": lnteligencia, la capacidad de razonar y de aprender, lmemoria, los sentimientos, el habla, etc.

5. Las NEURONAS son las células especializadas deSistema Nervioso encargadas de transmitir los impulsonerviosos.

6. Los impulsos son ondas de naturaleza eléctrica que sransmiten por las neuronas, y de neurona a neurona

nerviosas (axones y dendritas). Son las vías decomunicación entre todas las partes de un organismo y locentros de control donde se interpreta la informacióobtenida, y donde se elaboran las respuestas.

8. El sistema Nervioso está constituido por los CENTROSDE CONTROL (encéfalo, médula espinal y ganglionerviosos), y por los NERVIOS.

9. En nuestro Sistema Nervioso se pueden diferenciar trepartes:.Sistema Nervioso Central (SNC): Constituido por el Encéfaloy la Médula Espinal.Sistema Nervioso Periférico (SNP): Formado por nervios yganglios.Sistema Nervioso Autónomo o Vegetativo (SNA): También

10. En el SNC radica la consciencia, todo lo que esvoluntario. Aquí es donde se interpretan los estímulos y seproducen las respuestas.

11. El SNP es el encargado de llevar los estímulos a loscentros de control y facilitar las respuestas a los órganosencargados de realizarlas.

12. El SNA controla el funcionamiento de nuestros órganosy sistemas.