Células Excitables-Sinapsis

Clulas Excitables: La NeuronaDefinicin, PotencialesDr. Alex V. Muoz M.Doctor en Medicina Magister en Gerencia de Servicios de SaludConsejero en Rehabilitacin y Orientacin Educativa

Qu son Clulas Excitables?En las membranas de casi todas las clulas del organismo hay potenciales elctricos.Algunas clulas como las nerviosas y musculares son excitables, es decir, son capaces de generar impulsos electroqumicos rpidamente cambiantes en sus membranas. FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

La NeuronaLas neuronas, clulas excitables del sistema nervioso, permiten el procesamiento de informacin en el cerebro mediante la transmisin de seales elctricas complejas. No obstante, ms de la mitad del volumen cerebral est ocupado por clulas gliales "inexcitables" FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Potenciales Elctricos de Membrana Celular: DefinicionesIon: partcula con carga elctrica (Na+, Cl-)Canal Inico: es una protena de membrana que transporta iones y otras molculas pequeas a travs de la membrana por difusin pasiva o facilitada, es decir, sin uso de energa. Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con caractersticas distintas (+/- = Voltaje)FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Impulso Nervioso:Es el transporte de informacin a travs de los nervios, y por medio de sustancias (iones) como el Sodio y el Potasio y su interaccin con la membrana. FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Potencial de Membrana o Reposo:Es el voltaje que le dan a la membrana las concentraciones de los iones en ambos lados de ella: el SODIO debe ser mayormente extracelular y el POTASIO debe ser mayormente intracelular, en condiciones normales y durante el periodo de reposo. Gracias a esta diferencia de concentracin inica existe una diferencia de potencial (es decir, de voltaje) a ambos lados de esta membrana.Na+K+FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Potencial de Membrana o Reposo:Como ambos iones tienen carga positiva, le dan una carga al ambiente donde se encuentran; pero en realidad, el espacio extracelular tiene carga positiva, debido a la positividad del Na+, pero el espacio intracelular, tiene carga negativa debido a que hay mayor [Na+] extracelular que [K+] intracelular aunque este tambin sea positivo. Es decir, hay ms positividad afuera de la clula. FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Estas cargas intra y extracelulares le dan a la membrana una Polaridad, positiva en su cara extracelular y negativa en su cara intracelular, adems le dan carga llamada Potencial de Membrana (Es).Potencial de Membrana o Reposo:FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

DIFERENCIA DE POTENCIALEn el interior de la neurona existen protenas e iones con carga negativa. (Diferencia de potencial de -70 milivoltios (negativo el interior con respecto al valor de cargas positivas del exterior). Esta variacin entre el exterior y el interior se alcanza por el funcionamiento de la bomba de sodio/potasio (Na+/K+) NEGATIVOPOSITIVOFISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

La bomba de Na+/K+ gasta ATP. Expulsa tres iones de sodio que se encontraban en el interior de la neurona e introduce dos iones de potasio que se encontraban en el exterior. Los iones sodio no pueden volver a entrar en la neurona, debido a que la membrana es impermeable al sodio.

FISIOLOGADR. ALEX V. MUOZ M.*

Potenciales Elctricos de Membrana CelularTanto la produccin del impulso nervioso como su conduccin a travs de los nervios o de las fibras musculares se deben a las caractersticas especiales de la membrana neuronal. En particular, a su capacidad de filtrar en forma selectiva las pequeas molculas cargadas que existen en el medio: los iones. Las clulas excitables tienen la propiedad de poder mantener diferentes concentraciones de iones a uno y otro lado de su membrana plasmtica (conductividad).FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

BASES INICAS DEL POTENCIAL DE ACCIN La conductancia a los iones es una propiedad de la membrana del axn. Comnmente se la designa por la letra G y representa una medida de la facilidad con que los iones pasan o atraviesan un segmento de la membrana. Se mide en unidades llamadas Siemens. FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Potencial de Accin:Es la transmisin de impulso a travs de la neurona cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones. Los canales inicos para el potencial de accin son especficos y sensibles al voltaje, es decir, este los puede activar o desactivar.FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

PROPAGACIN DEL POTENCIAL DE ACCINCuando la membrana se comienza a despolarizar se abren canales de sodio (entra sodio). Esta reaccin prosigue hasta que el potencial de la membrana se invierte y se vuelve positivo. Luego los canales de sodio se cierran y la membrana vuelve al potencial negativo de reposo. El potencial de accin por tanto es una inversin transitoria del potencial de membrana.


El Potencial de accin se propaga con gran rapidez por la membrana (de 0.5 a 100 m/s). En el lugar donde se est produciendo el potencial de accin, entran cargas positivas, que son atradas por el siguiente segmento de la membrana al cual despolarizan, con lo que se abren en l canales de sodio. La velocidad de conduccin aumenta si es mayor el dimetro del axn, o si este est cubierto de una capa aislante de mielina.

FISIOLOGADR. ALEX V. MUOZ M.*

TIPOS DE POTENCIAL DE ACCIN:Hay varios tipos de potencial de Accin:1- Nervioso: Tiene una inversin de polaridad, dura aproximadamente 1.5 mseg.2- Muscular: Su amplitud es menor y su duracin mayor a 5 mseg.3- Fibra cardiaca: Dura hasta 400 mseg, su amplitud es la menor y se presenta una meseta, no presenta postpotencial negativo.FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

Ley del todo o nadaLa transmisin del impulso nervioso sigue la Ley del todo o nada. Esto quiere decir que si la despolarizacin de la membrana no alcanza un potencial mnimo, denominado Potencial Umbral, no se transmite el impulso nervioso, pero, aunque este potencial sea rebasado en mucho, slo se enva un impulso nervioso, siempre de la misma intensidad.


FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE CONDUCCIN DEL IMPULSO NERVIOSO:1- Dimetro de la fibra conductora2- Contenido de mielina3- Distancia internodal4- Tipo de fibra nerviosa5- Temperatura


DISTANCIA INTERNODALPor los denominados ndulos de Ranvier, la onda de electronegatividad se propaga saltando de ndulo en ndulo. La propagacin saltatoria es ms rpida, al no tener que despolarizar todos los puntos de la fibra nerviosa. Adems permite un importante ahorro energtico, ya que la bomba de sodio tiene que movilizar menor cantidad de iones. (FIBRAS MIELINIZADAS)FISIOLOGA*DR. ALEX V. MUOZ M.

DISTANCIA INTERNODALFIBRAS AMIELNICAS o desnudas, son las fibras que no estn recubiertas por vaina de mielina. En las fibras nerviosas amielnicas el impulso se conduce, como una onda continua de inversin de voltaje hasta los botones terminales de los axones.


CLULAS EXCITABLES 2:SINAPSIS, NEUROTRANSMISORESY FIBRAS MUSCULARESDr. Alex V. Muoz M.Mdico Consejero en Rehabilitacin

SINAPSISAl sitio de comunicacin entre dos neuronas se le conoce como Sinapsis.

No se trata de un contacto directo, puesto que existe una separacin infinitesimal entre las dos clulas, sino del punto en el que las dos clulas muestran reas especializadas identificables a nivel de la membrana celular y donde ocurre la transferencia de informacin entre dos clulas nerviosas. DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

SINAPSISEn el caso de la clula que "enva" la seal, nos referimos a la terminacin presinptica (axonal). La neurona que recibe esa informacin representa la porcin postsinptica (dendrtica). La parte distal del axn muestra un engrosamiento en forma de botn (Telodendrios) y pequeas vesculas (Vesculas o botones sinpticos) que contienen molculas de neurotransmisor. DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

El principio general de la sinapsis es:El axn de la membrana presinptica contiene NT y enzimas.Las vesculas sinpticas liberan el NT en paquetes (por exocitosis ante la entrada de Ca++)El NT debe llegar a receptores en la membrana postsinptica.DR. ALEX V. MUOZ M.Principio de Dale:Una clula siempre libera el mismo tipo de NT.FISIOLOGA *

DR. ALEX V. MUOZ M.http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/animal/imagenes/nervio/sinaptic.gifFISIOLOGA *

LOS NEUROTRANSMISORES Sustancia producida por una clula nerviosa capaz de alterar el funcionamiento de otra clula de manera breve o durable, por medio de la ocupacin de receptores especficos y por la activacin de mecanismos inicos y/o metablicos. DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

NEUROTRANSMISORESFISIOLOGA *DR. ALEX V. MUOZ M.La sustancia es capaz de estimular o inhibir rpida o lentamente (desde milsimas de segundo hasta horas o das), puede liberarse hacia la sangre (en lugar de hacia otra neurona, glndula o msculo) para actuar sobre varias clulas y a distancia del sitio de liberacin (como una hormona), puede permitir, facilitar o antagonizar los efectos de otros neurotransmisores. Tambin puede activar otras sustancias del interior de la clula (los llamados segundos mensajeros, para producir efectos biolgicos (p. ejem., activar enzimas).Adems, una misma neurona puede tener efectos diferentes sobre las estructuras postsinpticas, dependiendo del tipo de receptor postsinptico presente (p. ejem., excitar en un sitio, inhibir en otro e inducir la secrecin de una neurona en un tercero).

Criterios para identificar a una sustancia como neurotransmisor DR. ALEX V. MUOZ M.Se debe demostrar la presencia del transmisor en las terminales presinpticas y en las neuronas de donde estas terminales provienen. El transmisor debe liberarse de la terminal presinptica por estimulacin nerviosa Identidad de accin. sta ha sido considerada el criterio principal para tratar a una sustancia como neurotransmisor.

FISIOLOGA *

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*

NeurotransmisorLocalizacinFuncin1- Transmisores pequeosAcetilcolinaSinapsis con msculos y glndulas; muchas partes del sistema nervioso central (SNC)Excitatorio o inhibitorioEnvuelto en la memoriaAminas SerotoninaVarias regiones del SNCMayormente inhibitorio; sueo, envuelto en estados de nimo y emociones HistaminaEncfaloMayormente excitatorio; envuelto en emociones, regulacin de la temperatura y balance de agua DopaminaEncfalo; sistema nervioso autnomo (SNA)Mayormente inhibitorio; envuelto en emociones/nimo; regulacin del control motor Epinefrinareas del SNC y divisin simptica del SNAExcitatorio o inhibitorio; hormona cuando es producido por la glndula adrenal Norepinefrinareas del SNC y divisin simptica del SNAExcitatorio o inhibitorio; regula efectores simpticos; en el encfalo envuelve respuestas emocionalesAminocidos GlutamatoSNCEl neurotransmisor excitatorio ms abundante (75%) del SNC GABAEncfalo El neurotransmisor inhibitorio ms abundante del encfalo Glicina Mdula espinalEl neurotransmisor inhibitorio ms comn de la mdula espinalOtras molculas pequeas xido ntricoIncierto Pudiera ser una seal de la membrana postsinptica para la presinptica


2- Transmisores grandesNeuropptidos Pptido vaso-activo intestinalEncfalo; algunas fibras del SNA y sensoriales, retina, tracto gastrointestinalFuncin en el SN inciertaColecistoquininaEncfalo; retinaFuncin en el SN incierta Sustancia PEncfalo; mdula espinal, rutas sensoriales de dolor, tracto gastrointestinalMayormente excitatorio; sensaciones de dolor EncefalinasVarias regiones del SNC; retina; tracto intestinalMayormente inhibitorias; actan como opiatos para bloquear el dolor EndorfinasVarias regiones del SNC; retina; tracto intestinalMayormente inhibitorias; actan como opiatos para bloquear el dolor

SINAPSISSinapsis excitadorasEn las sinapsis excitadoras el neurotransmisor abre en la membrana de la dendrita canales que permiten la entrada de iones positivos como el Na+. Esto produce depolarizacin de la membrana de la dendrita y facilita que se produzca un potencial de accin en la neurona postsinptica.Sinapsis inhibidorasEn las sinapsis inhibidoras el neurotransmisor abre en la membrana de la dendrita canales que permiten la entrada de iones negativos como el Cl- o la salida de iones positivos como el K+. Esto produce hiperpolarizacin de la membrana y dificulta la produccin de un potencial de accin en la neurona postsinptica.

DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

PLACA MOTORA O UNIN MIONEURONALEn esta el botn terminal de una fibra nerviosa sinapta con una fibra muscular.

La Acetilcolina acta sobre los receptores de la membrana postsinptica generando un Potencial de Placa motora (PPM), que es un potencial local.Siempre que se produce un PPM se produce un Potencial de accin muscular que produce la contraccin; el umbral de excitabilidad de la placa motora es bajo.DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

FISIOLOGA DE LOS EFECTORES Los efectores son:Msculos (estriados o lisos)Glndulas

El Msculo esqueltico realiza su trabajo gracias a tres caractersticas funcionales: Excitabilidad: que le permite responder a los estmulos.Contractilidad: Poder acortar sus fibras. Relajacin: Poder recuperar su forma despus de una contraccin.

En el proceso de actividad muscular participan de forma importante las dos protenas principales de las que estn compuestos, la Actina y la Miosina, adems del Calcio y el ATP (Adenosintrifosfato).

Este proceso determina uno de los mecanismos de produccin de calor (Termognesis) del organismo.


Como consecuencia de un potencial de accin el msculo se contrae.La velocidad de conduccin del msculo es lenta, la duracin del potencial de accin es larga.El potencial de accin es ms rpido que la contraccin, por tanto, puede estimularse el msculo sin que haya terminado la fase de acortamiento y obtener otra contraccin que se suma a la anterior.

DR. ALEX V. MUOZ M.

FISIOLOGA *

DR. ALEX V. MUOZ M.La Sarcmera, es la unidad Anatmica y Funcional del Msculo, por ser la mnima parte del msculo capaz de realizar las funciones contraccin y relajacin. FISIOLOGA *

Sarcmera y Contraccin Muscular

La sarcmera est comprendida entre dos lneas Z. Cada miofibrilla contiene numerosos sarcmeros. Los sarcmeros presentan unas Bandas A que se ven como bandas anchas y oscuras (estras transversales) que alternan con otras claras y estrechas denominadas Bandas I. DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*En la banda I se encuentra Actina que se polimeriza en dos cadenas dejando un surco central donde entran otros dos filamentos originando la lnea Z. La Troponina se une a la Actina; la troponina tiene tres subunidades, una de ellas es la subunidad C en donde se une el calcio produciendo un rearreglo estructural.Al aislar la banda H se obtiene la Miosina que forma filamentos gruesos

BANDA IBANDA IBANDA H

Mecanismo de la contraccin (Teora del filamento deslizante)DR. ALEX V. MUOZ M.Excitacin y Contraccin: La Neurona Motora descarga al sarcolema de la placa mioneural, sinapsis, hendidura sinptica, neurotransmisores, desplazamiento del impulso por tbulos T hasta el retculo sarcoplsmico, liberacin de calcio del retculo sarcoplsmico al sacoplasma, unin del calcio a la Troponina, deslizamiento de Tropomiosina descubriendo los puntos activos de Actina, unin de los puentes cruzados de Miosina con la Actina gastando ATP.

FISIOLOGA *

Mecanismo de la contraccin (Teora del filamento deslizante)DR. ALEX V. MUOZ M.Relajacin Muscular: El retculo sarcoplsmico bombea calcio a los sacos, se da separacin del calcio de la Troponina, se vuelve a la posicin normal de la Tropomiosina y cubre puntos activos de Actina, luego los puentes cruzados de Miosina ya no se pueden unir a la Actina.FISIOLOGA *

DR. ALEX V. MUOZ M.Cuando el impulso nervioso llega a la unin neuromuscular, sta libera una sustancia llamada Acetilcolina.

FISIOLOGA *

DR. ALEX V. MUOZ M.La Acetilcolina penetra la fibra muscular, pasando a travs de los Tbulos T, hasta llegar a la miofibrilla, momento en el cual la fibra muscular libera el Calcio que tiene almacenado

FISIOLOGA *

DR. ALEX V. MUOZ M.Al interior de la miofibrilla se pueden distinguir los filamentos de Actina y Miosina y, de sta ltima, sus cabezas

FISIOLOGA *

DR. ALEX V. MUOZ M.El Calcio liberado en la fibra muscular se distribuye entre los filamentos de la miofibrilla

FISIOLOGA *

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*En el filamento de Actina se distinguen la Tropomiosina y la Troponina, mientras en el de Miosina se distingue la presencia del ATP. La Tropomiosina cumple dos funciones complementarias: a)Previene que entren en contacto la Actina y la Miosina, cuando el msculo debe estar relajado b)Facilita el contacto de la Actina y la Miosina, cuando se requiere la contraccin muscular

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*La Troponina, por su parte, tiene el potencial de enlazar su molcula a algn in de calcio, cuando ha de producirse una contraccin, dando lugar a la funcin de la Tropomiosina.Por lo que respecta a la molcula de ATP, sta constituye en s misma el reservorio para el almacenamiento de la energa necesaria para que se lleve a cabo la contraccin muscular.

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*Una vez que el filamento de Actina est fsicamente dispuesto para entrar en contacto con el filamento de Miosina, y por efecto de la presencia de un in de magnesio eneste filamento, se desprende de la molcula de ATP uno de sus tres fosfatos, el cual es captado por la Creatinina. As el ATP seconvierte en una molcula de ADP, mientras la Creatinina, ms el fosfato que capt se convierte en Fosfocreatinao CP.

Con dicho desprendimiento, la energa qumica almacenada en la molcula de ATP se convierte en la energa mecnica que hace que se mueva la cabeza del filamento de Miosina, jalando a la Actina, y volviendo inmediatamente despus a su posicin original.

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*Es entoncesla Fosfocreatina (CP) reacciona ante la presencia de la enzima CPK (Creatin-Fosfokinasa) y libera su fosfato, donndolo a la molcula de ADP, la cual se convierte nuevamente en ATP, y queda lista para un nuevo ciclo en el que esa misma cabeza de Miosina contribuir a la contraccin de un msculo.Por su parte, la CPK ya utilizada, se va al torrente sanguneo, de donde luego ser eliminada.

FISIOLOGA DR. ALEX V. MUOZ M.*El proceso de contraccin-relajacin de un msculo no es otra cosa que el trabajo que realiza la Miosina al jalar y soltar el filamento de Actina.

La unidad motora

La unin entre una sola neurona motora y las fibras musculares que inerva se llama Unidad motora, estas pueden variar de tamao, desde una neurona que inerva 10 fibras musculares, como en el globo ocular, hasta una neurona que inerva hasta 200 o ms fibras musculares como en los msculos de las extremidades. En el primer caso los movimientos son finos y de poca potencia y en el segundo son burdos y de gran potencia.DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

Los msculos de las extremidades tienen un gran numero de unidades motoras y estas se contraen de forma alterna, esto determina que el msculo este en un estado constante de semicontraccin a esto se le llama Tono Muscular. DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

RECEPTORES SENSORIALESDR. ALEX V. MUOZ M.El receptor recibe el impacto del neurotransmisor y lleva a cabo la transduccin (recibe una seal y transmite otra). Son los encargados de captar los estmulos externos e internos. Gracias a los nervios la informacin recibida es enviada al Sistema Nervioso Central, el cual elabora una respuesta que es llevada a cabo por los efectores, esto es, msculos y glndulas endocrinas y exocrinas.

FISIOLOGA *

Tipos de receptores:1- Clulas nerviosas especializadas: como los Corpsculos de Paccini, los receptores de calor o fro, etc.2- Clulas especializadas no nerviosas: como los conos y bastones, las clulas ciliadas del odo.Localizaciones: tendones, fascias, msculos, articulaciones, etc.Se superponen, es decir, que un rea pequea hay varios tipos de receptores.DR. ALEX V. MUOZ M.FISIOLOGA *

Receptores SensorialesDR. ALEX V. MUOZ M. Los Receptores Sensoriales pueden ser clasificados como:

1- Mecanoreceptores: detectan la deformacin mecnica 2- Termoreceptores: detectan los cambios de temperatura 3- Fotoreceptores: en la retina 4- Nociceptores: detectan el dao tisular (dolor)

FISIOLOGA *

5- Quimioreceptores: son capaces de responder a pequeos cambios qumicos en el espacio extracelular. Tipos de quimioreceptores incluyen, los receptores del gusto, los receptores del olfato, varios receptores hipotalmicos que pueden detectar la osmolalidad sangunea y concentraciones sangunea de aminocidos, cidos grasos y glucosa; y los receptores de la aorta y las cartidas capaces de detectar cambios en las concentraciones de oxgeno y bixido de carbono de la sangre.

Receptores Sensoriales

HUSO NEUROMUSCULARDistribuido por todo el vientre muscular a nivel profundo.El huso enva informacin al SNC de la longitud del msculo y de cambios en sta.Cuando el msculo se elonga, el huso tambin lo hace e informa al SNC. ste responde con una contraccin muscular refleja: REFLEJO DE PROTECCIN MUSCULAR.


RGANO TENDINOSO DE GOLGIReceptores situados en la unin msculo-tendinosaCaptan la tensin que se produce en este lugar y sus cambios.Para evitar una tensin muy intensa, se produce una inhibicin de la contraccin (acto reflejo) del propio msculo + contraccin del msculo antagonista.



*******************************************************************************************************Un mismo msculo recibe varias fibras nerviosas motoras.****************

Células Excitables-Sinapsis

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