FisiologaPotencial de Membrana en Reposo. Potencial de Accin.Sinapsis

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE NICARAGUA UNAN LenFacultad de Ciencias Mdicas I ao de Medicina /2013Dra. Gioconda Zepeda Altamirano. Msc Educacin superior en Salud.Profesora Titular de Fisiologa.Especialista en Dermatologa

POTENCIALES BIOELCTRICOSclulaTodas las clulas tienen potenciales de membranaclula

TIPOS DE ELECTRICIDADES

POSITIVAS

NEGATIVAS+-++-+

TIPOS DE POTENCIALESPOTENCIALES POSITIVOS

POTENCIALES NEGATIVOS++ + + ++-+ + +

+

+ + +

+------repulsin

CUERPOS CONDUCTORES Permite el paso de electricidad: METALESSOLUCIONES CON ELECTROLITOS.

No conducen o muy poco la electricidad:

PLSTICOLPIDOS (GRASAS)

CUERPOS DIELCTRICOS

CAPACITOR (CONDESADOR) Almacenan cargas elctricas Formado por 2 conductores Con carga elctrica distinta Separados por un dielctrico

TRANSPOLADO A LA CELULA CAPACITOR .....CLULA

DIELCTRICO.....MEMBRANA CELULAR CONDUCTOR.....LQUIDO INTRACELULAR LQUIDO EXTRACELULAR

Existen 300 mEq /l fuera de la clula y 300 dentro de la clula: 150 aniones y 150 cationes

Na+ 14 mEqK+ 140Na+ 142 mEqK+ 4 mEq

POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO (PMR)

Es la diferencia de potencial o cargas elctricas existente entre un lado y otro de la membrana celular, siendo el interior negativo y el exterior positivo.NO hay estimulo

POTENCIAL EN REPOSO VALORES

SINPSIS..................................... 70 mV.MSCULO ESQUELTICO........-85 a 90FIBRA NERVIOSA.......................-85 a 90

CORAZN......................................-90 a - 100NODO S. A..................................... 55 a - 60MSCULO LISO.......................... 40 a - 60

LA DIFUSIN INICA DEPENDE DE:

Permeabilidad de la membrana para cada in ( sodio, potasio y cloro )

Gradiente de [ ] de cada uno de los iones en el interior exterior de la clula.

Polaridad de la carga elctrica de cada in

ORIGEN IONICO DEL PMR

CMO EL LIQUIDO INTRACELULAR PRODUCE POTENCIAL ELCTRICO NEGATIVO?

Sale el K+ por su gradiente de concentracin dejando el interior (-).Presencia de aniones (protenas y fosfatos) Bomba Na+ - K+ ATPasa

ORIGEN IONICO DEL PMR

POTENCIAL DE MEMBRANA difusin Na +

Fuerza elctrica y fuerza qumicaEl gradiente qumico es mas fuerte que el elctrico

BOMBA SODIO-POTASIO CONTRIBUYE AL PMR

POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO

POTENCIALDE MEMB. ENREPOSO=POTENCIALDE DIFUSIONDE LOS IONES+BOMBA DESODIO-POTASIO- 90 mV=-86 mV+-4 mV

Resumen del PMR El k+ es permeable a la membrana por sus canales de fuga

Aniones intracelulares.

El Na+ es 100 veces menos permeable a la membrana en comparacin con el k+ por que su condicin hidratado es mas grande que el k+ (en condicones de reposo)

El Cl- no atraviesa la membrana con facilidad por su gradiente elctrico.

Concepto de Potencial de Accin.Fases del P de A.Periodos refractariosPropagacin del P de A.Diferencia entre la conduccin continua y saltatoria.Clasificacin de las fibras nerviosas.

Potencial de accin

CELULAS EXCITABLES

CELULAS NERVIOSAS

CELULAS MUSCULARES

EXCITABILIDAD Es la propiedad que posee la clula de percibir los cambios del medio externo EXCITACINEs el proceso fisiolgico activo, provocando un desequilibrio inico entre el LEC/ LIC ESTIMULO Puede ser externo o interno del organismo

POTENCIAL DE ACCIN ONDA QUE VIAJA

CAMBIOS RPIDOS EN EL VALOR DEL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSOCAUSADO POR UNESTIMULO

POTENCIALES LOCALES

SUBUMBRAL: no provoca respuesta

UMBRAL: si hay respuesta

(ESTABLECE UNA VARIABILIDAD DEL VALOR DE PMR ENTRE 15- 30 MV)

SUPRAUMBRAL: aparece ms rpido el potencial de accin.

POTENCIALES LOCALES

FASES DEL POTENCIAL DE ACCIN

FASE DE REPOSO

DESPOLARIZACIN

REPOLARIZACIN

POSDESPOLARIZACION

POSHIPERPOLARIZACION

FASE DE REPOSOPotencial de membranaen reposo

Clula polarizada

Potencial de -90mV

DESPOLARIZACIN- +Cierre de canalesDe Na+AbrenCanales De Na+AbrenCanales de Na+EntraMs Na+MsCana-lesPico MaximoDe potencialSe abren los canales de K

REPOLARIZACINCANALES DE Na si Inician a inactivar

+-AbrenCanalesK+Sale ms K+

DESPOLARIZACIONREPOLARIZACION

POTENCIALES DE ACCINPOSDESPOLARIZACION: 70% del valor del PMR y la difusin del k+ se hace lenta.

HIPERPOLARIZACION: el valor de PMR se hace mas negativo (continua la salida del k+ y/ o entrada de CL-)

BOMBA SODIO-POTASIO CONTRIBUYE AL PMR

POTENCIAL DE ACCINTIPOSCel. Nerviosa y msculo esquletico

Msculo liso

Miocardio.

PERIODO REFRACTARIOPRA (perodo refractario absoluto)PRR (Perodo refractario relativo) -900

PROPAGACION DEL P. DE A.

LA NEURONA:Por su capacidad de excitacin , de transmisin de impulsos y de articulacin ,La neurona forma la unidad funcional bsica del sistema nervioso.

CONDUCCION CONTINUA

CONDUCCIN SALTATORIAETAPA POST-POTENCIAL DE AACIN

FIBRAS NERVIOSAS

TIPO DE FIBRAAISLAMIENTOVELOCIDADGASTODE ENERGAGRUESASA y BMielnicas Cel. Shwann 120 m/seg.MenorConduccin saltatoriaNdulos de Ranvier

DELGADAS C No Mielnicas2 m/seg.MayorConduccin continua

SINAPSIS

Es una zona especializada de contacto entre las neuronas donde tiene lugar la transmisin de la informacin.

SINAPSIS

Formada entre una clula Presinptica y una clula Postsinptica (nerviosa, muscular o glandular), siendo el flujo de informacin de la 1 a la 2. Tipos: Elctricas: poco frecuentes en mamferos Qumicas: la inmensa mayoraSINAPSIS

Componentes estructurales

Sinapsis elctricas El potencial de accin se transmite a la neurona postsinptica por el flujo directo por continuidad entre citoplasmas. La distancia entre membranas es de unos 3 nm. uniones comunicantes (gap junctions formadas por conexinas. Es bidireccional. Funcin: desencadenar respuestas muy rpidas.

Sinapsis elctricas

Liberacin de un neurotransmisor (NT) cuando llega el potencial de accin al terminal presinpticoUnidireccional

Existe retraso sinptico (0,5 ms).

Distancia entre membrana pre y postsinptica: 20-40 nm Sinapsis qumicas

Eliminacin del NTDifusin lejos de la membrana postsinptica

Degradacin (protelisis de neuropptidos).

Recaptacin a la terminacin nerviosa presinaptica mediante transporte activo 2 Unin a los receptores .

Mecanismo de la Sinapsis qumicasLiberacin del NT:Llega el potencial de accin a la terminacin presinptica.Activacin de canales de Ca+2 voltaje dependientes.El aumento del Ca+2 citoslico provoca la fusin con la MP de las vesculas de secrecin preexistentes que contienen el NT.

Mecanismo de la Sinapsis qumicas

Las vesculas liberan el NT a la hendidura sinptica (exocitosis).Difusin del NT.Unin a receptores postsinpticos.Apertura de canales inicos (Na+, K+ o Cl-): despolarizacin o hiperpolarizacin.Potencial de accin postsinptico.

La sinapsis Qumica: La sinapsis Qumica:

Dos principales categoras de receptores: Canales inicos operados por ligando: receptores ionotrpicos Receptores acoplados a protenas G: receptores metabotrpicosSinapsis qumicas: unin del NT al Receptor

Existen dos tipos de potenciales postsinpticos: PEPS potencial excitatorio postsinptico: despolarizacin transitoria (apertura de canales Na+). Un solo PEPS no alcanza el umbral de disparo del potencial de accin. Potenciales Postsinpticos

PIPS potencial inhibitorio postsinpticos: la unin del NT a su receptor incrementa la permeabilidad a Cl- y K+, alejando a la membrana del potencial umbral.

Sumacin temporal-espacial

1. Tres neuronas excitatorias descargan. Sus potenciales degradados separados estn por debajo del umbral de descarga.2. Los potenciales degradadosllegan a la zona de descarga y se suman creando una seal supraumbral.3. Se genera un potencial de accin.Consecuencia de los fenmenos de sumacin

Dos potenciales excitatorios estn disminuidos porque se suman con un potencial inhibitorio

2. La suma de los potenciales est por debajo del potencial umbral, por lo que no se genera un potencial de accin

Consecuencia de los fenmenos de sumacin

! Muchas Gracias!

*****Sinapsis elctricasRepresentan una pequea fraccin de la totalidad de las sinapsis existentes. Para que tengan lugar debe existir una continuidad entre los citoplasmas celulares. Esto es posible mediante la unin en forma de gap-junctions o uniones en hendidura o unione comuinicantes, las cuales dan lugar a la formacin de un pequeo poro que permite el paso de iones. Este poro est formado por 6 protenas, denominadas conexinas, cuyo agrupamiento es conocido como conexn. El paso de iones a travs del conexn es bidireccional por lo que la transmisin de informacin se produce en ambos sentidos. Los canales de conexones no se encuentran permanentemente abiertos, se abren y se cierran, de hecho la entreda de H+ o de Ca2+ as como la despolarizacin de una o de ambas clulas facilita la apertura. Aunque estte tipo de sinapsis se encuentra distribuida por los sistemas nerviosos central y perifrico de invertebrados y mamferos este tipo de uniones no son restrictivas del tejido neuronal sino que tambin han sido observadas por ejemplo en rin, hgado, estmago pncreas, corazn, clulas de msculo liso intestinal y clulas epteliales del cristalino..*Sinapsis qumicasA diferencia de las sinapsis elctricas, las qumicas son mucho mas abundantes. La transmisin de la informacin se realiza mediante la liberacin, por parte de la neurona presinptica, de un neurotransmisor qumico. Esto implica que la transmisin de la informacin, a diferencia de las elctricas, es: Unidireccional Existe retraso sinptico, ya que desde que se estimula la clula presinptica hasta la deteccin del efecto en la postsinptica debe de producirse la entrada de Ca2+ para que se estimule la liberacin de las vesculas sinpticas, la liberacin de neurotransmisor mediante exocitosis y la interaccin del mismo con la neurona postsinptica. La distancia entre las membranas pre- y postsinptica est en el intervalo de 30 a 400nm.Existen diferentes tipos de sinapsis qumicas. La mayor parte poseen una serie de caractersticas en comn:Existen diferentes tipos de sinapsis qumicas. La mayor parte poseen una serie de caractersticas en comn:1- En la terminacin nerviosa de la clula presinptica hay vesculas con sustancias neurotransmisoras o neuromoduladoras. Las vesculas que contienen los clsicos neurotransmisores formados por pequeas molculas, como la acetilcolina o la norepinefrina, son de reducido tamao (unos 50nm de dimetro) y se suelen acumular cerca de las reas especializadas de liberacin en la cara interna de la membrana presinptica. A estas zonas electrondensas se les denomina zonas activas.Las vesculas que contienen neuropptidos son de mayor tamao y se distribuyen por toda la terminacin nerviosa. En muchas terminaciones pueden aparecer conjuntamente ambos tipos vesiculares.2- El Potencial de accin en la neurona presinptica abre canales Ca2+ dependientes de voltaje concentrados cerca de las zonas activas. El aumento de Ca2+ en el interior celular es el desencadenante de la liberacin del neurotransmisor mediante exocitosis en la hendidura sinptica (separacin entre las clulas pre y postsinptica de entre 20 y 40nm de anchura).3- la zona ms prxima a la hendidura presinptica, se acumulas mitocondrias, las cuales generarn la energa necesaria para la exocitosis.4- La sustancia neurotransmisora difunde a travs de la hendidura sinptica hasta unirse a unas protenas especficas, los receptores de neurotransmisor en la membrana postsinptica. La unin..........

*La accion de la mayoria de los neurotransmisores no peptidicos concluye cuando son devueltos de forma activa a la terminacion nerviosa presinaptica mediante transporte activo secundario impulsado por Na+. En el caso de los neuropeptidos, su finalizacion tiene lugar por proteolisis o por difusion lejos de la membrana postsinaptica.*1.1. Mecanismo de exocitosis: Hiptesis SNAP-SNAREHan existido diferentes hiptesis postuladas en referencia a como se produce el proceso de exocitosis. En la actualidad se acepta la hiptesis conocida como Snap-Snare. Segn dicha hiptesis existen 2 protenas citoslicas, a-SNAP y NSF (protena que hidroliza ATP y sensible a la N-etilmaleimida, de ah su nombre factor sensible a maleimida) que se acomplejan formando el complejo SNAP. Junto a ellas la sinaptotagmina y la sinaptobrevina (V-SNARE) localizadas en la membrana de la vescula secretora como receptores de SNAP. En la membrana plasmtica 2 protenas actan como receptores de SNAP-25 y sintaxina 1, las cuales forman el receptor para SNAP y t-SNARE. Con estos componentes la interaccin de SNAP-SNARE en el proceso de exocitosis es clave.Las fases que se suceden en el proceso de exocitosis son las siguientes:1 Anclaje y docking de las vesculas prximas a los lugares de exocitosis. En este proceso pueden participar otras protenas como canales Ca2+ dependientes de voltaje que aumentan la eficacia del proceso.2 Fusin. La membrana vesicular y plasmtica se unen y se produce el proceso de exocitosis. Aunque a nivel molecular no se han establecido las interacciones entre todas las protenas que participan en el proceso secretor, la hiptesis mencionada parece ser capaz de explicar el proceso de exocitosis. De hecho, las toxinas botulnica y tetnica son capaces de bloquear la secrecin del neurotransmisor acetilcolina por ruptura de la molcula de sinaptobrevina, sintaxina o SNAP-25 (segn el serotipo de toxina), produciendo una clara sintomatologa muscular.

*1.1. Mecanismo de exocitosis: Hiptesis SNAP-SNAREHan existido diferentes hiptesis postuladas en referencia a como se produce el proceso de exocitosis. En la actualidad se acepta la hiptesis conocida como Snap-Snare. Segn dicha hiptesis existen 2 protenas citoslicas, a-SNAP y NSF (protena que hidroliza ATP y sensible a la N-etilmaleimida, de ah su nombre factor sensible a maleimida) que se acomplejan formando el complejo SNAP. Junto a ellas la sinaptotagmina y la sinaptobrevina (V-SNARE) localizadas en la membrana de la vescula secretora como receptores de SNAP. En la membrana plasmtica 2 protenas actan como receptores de SNAP-25 y sintaxina 1, las cuales forman el receptor para SNAP y t-SNARE. Con estos componentes la interaccin de SNAP-SNARE en el proceso de exocitosis es clave.Las fases que se suceden en el proceso de exocitosis son las siguientes:1 Anclaje y docking de las vesculas prximas a los lugares de exocitosis. En este proceso pueden participar otras protenas como canales Ca2+ dependientes de voltaje que aumentan la eficacia del proceso.2 Fusin. La membrana vesicular y plasmtica se unen y se produce el proceso de exocitosis. Aunque a nivel molecular no se han establecido las interacciones entre todas las protenas que participan en el proceso secretor, la hiptesis mencionada parece ser capaz de explicar el proceso de exocitosis. De hecho, las toxinas botulnica y tetnica son capaces de bloquear la secrecin del neurotransmisor acetilcolina por ruptura de la molcula de sinaptobrevina, sintaxina o SNAP-25 (segn el serotipo de toxina), produciendo una clara sintomatologa muscular.

*Las protenas receptoras de muchos neurotransmisores son canales inicos dependientes de ligando. La unin del neurotransmisor a su receptor facilita la apertura del canal inico. En otros casos el receptor actua como la primera proteina de una respuesta en cascada, la cual acaba facilitando la apertura del canal. *Del neurotransmisor a su receptor produce un cambio transitorio en la conductancia inica de la membrana postsinptica y, por tanto, se origina un cambio en el potencial de membrana de la clula postsinptica. Si el cambio en la conductancia inica produce una despolarizacin transitoria de la clula postsinptica es un potencial postsinptico excitador (PPSE); su hiperpolarizacin transitorianes un potencial postsinptico inhibidor (PPSI).

Las vesculas sinpticas no son mas que estructuras redondeadas de unos 200nm que contienen el neurotransmisor. Estos grnulos estn formados por una membrana lipdica que contienen una serie de protenas, necesarias para llevar a cabo su funcin biolgica, ya que les confieren la capacidad de cargarse con neurotransmisor, anclarse en las proximidades de las zonas activas de liberacin y fusionarse con dichas zonas para verter su contenido al exterior. Un ejemplo claro de vescula sinptica es el grnulo cromafn de la mdula adrenal.La membrana puede contener enzimas para la sntesis de neurotransmisor, para el procesamiento de pptidos, etc. El contenido vesicular se libera mediante exocitosis y puede estar compuesto, adems de por neurotransmisor, por pequeos pptidos con accin moduladora el la sinapsis.

*Generalmente. si una sinapsis excitatoria es fuerte, un potencial de accin en la neurona presinptica iniciar otro potencial en la clula postsinptica. En una sinapsis dbil, el potencial excitatorio postsinptico ("PEPS") no alcanzar el umbral para la iniciacin del potencial de accin. En el cerebro, cada neurona mantiene conexiones o sinapsis con muchas otras, pudiendo recibir cada una de ellas mltiples seales. Cuando se disparan potenciales de accin simultneamente en varias neuronas que se unen en sinapsis dbiles a otra neurona, pueden forzar el inicio de un impulso en esa clula a pesar de que las sinapsis son dbiles.Por otro lado, una neurona presinptica que libera neurotransmisores inhibitorios, como el GABA, puede generar un potencial inhibitorio postsinptico ("PIPS") en la neurona postsinptica, bajando su sensibilidad y la probabilidad de que se genere un potencial de accin en ella. As la respuesta de una neurona depende de las seales que recibe de otras, con las que puede tener distintos grados de influencia, dependiendo de la fuerza de la sinapsis con esa neurona. John Carew Eccles realiz algunos experimentos importantes en los inicios de la investigacin sinptica, por los que recibi el Premio Nobel de Fisiologa o Medicina en 1963. Las complejas relaciones de entrada/salida conforman las bases de la computacin basada en transistores, y se cree que funcionan de forma similar en los circuitos neuronales.