Transporte de sustancias a través de la membrana celular

La membrana celular consiste en una bicapa lipídica con proteínas de transporte de la membrana celular.

La membrana celular, tiene la característica de ser selectiva, a través de ella solo pueden pasar libremente las sustancias liposolubles. Está compuesta mayormente por una bicapa de fosfolípidos, hidratos de carbono, en ella también se encuentran proteínas unas son periféricas y otras proteínas de transmembrana las cuales penetran en ella y ayudan a realizar algunos tipos de transporte selectivo, algunas de estas tienen espacios acuosos y otras que cambian su conformación en el momento del transporte.

Difusión frente a transporte activo.

La difusión es un transporte molecular que se produce por medio de espacios intermoleculares de la membrana celular y por proteínas transportadoras gracias a la energía del movimiento cinético.

La velocidad de la difusión de sustancias liposolubles a través de la bicapa lipídica es proporcional a la liposubilidad; el oxígeno, nitrógeno, anhídrido carbónico y los alcoholes tienen alta liposubilidad y por esta razón pueden ocupar este tipo de transporte.La difusión de agua y de otras moléculas insolubles en lípidos a través de canales proteicos que penetran toda la membrana, en el caso del agua la mayoría de las membranas cuentan con canales llamados acuaporinas que permiten su paso rápido, en los mamíferos existen cerca de 13 tipos de acuaporinas, hay otras moléculas insolubles en lípido y que tienen un diámetro pequeño también cruzan la membrana celular por medio de poros proteicos.

Difusión a través de poros y canales proteicos: permeabilidad selectiva y activación de canales.

Los poros que permiten este tipo de transporte están compuestos por proteínas de membrana integrales son selectivos debido a su diámetro y carga eléctrica, los canales proteicos se distingues por dos características permeables de manera selectiva ciertas sustancias y se pueden abrir y cerrar por compuertas que son activadas por voltaje y ligandos.

Intersticios de la bicapa lipídica: Sustancias

liposolubles.

SIMPLE:

-Movimiento cinético a través de la membrana celular

-La velocidad es determinada por cantidad de sustancia y velocidad del movimiento cinético.

FACILITADA:

-Se apoya de proteína transportadora y realiza la acción mediante unión química.

Proteínas de canal

Rutas

DIFUSIÓN

La permeabilidad selectiva de los canales proteicos para transportar iones o moléculas específicas se debe a su diámetro, su forma, naturaleza de cargas eléctricas y enlaces químicos que están en sus superficies internas.

Ejemplo:

Canales de potasio tiene una estructura tetramérica, cuatro subunidades idénticas que rodean un poro central en la parte anterior del poro forman bucles de poro, que son el filtro de selectividad y como revestimiento de este hay oxígenos de carbonilo, a través del canal pasan los iones de potasio deshidratados.

Canales de sodio son altamente selectivos, miden 0,3-0,5 nm de diámetro en su interior están revestido de aminoácidos que tienen una carga interna negativa y estas atraen a los iones de sodio deshidratados.

Por medio de la activación de los canales proteicos controlan la permeabilidad iónica de los canales, las compuertas de los poros se activan por:

-Activación por el voltaje: La conformación de la compuerta responde al potencial eléctrico. El método patch-clamp registra el flujo de la corriente eléctrica.

-Activación química (por ligando): Se abre la compuerta por la unión de una sustancia química (ligando) a la proteína y produce un cambio conformacional o un cambio de los enlaces químicos que abro o cierra la compuerta.

La difusión facilitada (difusión mediada por un transportador) necesita proteínas transportadoras de membrana.

En la difusión facilitada la velocidad de difusión se acerca a un máximo denominado Vmax a medida que aumenta la concentración de la sustancia que difunde, este no puede ser superado, el valor máximo no llega a superarse debido a que la molécula que se transporta entra en un poro y luego se une provocando un cambio conformacional o químico en la proteína transportadora y luego se abre en el lado opuesto (difunde en ambas direcciones), este proceso es el que no permite que la velocidad del transporte de moléculas supere la suya.

Entre las sustancias que atraviesan la membrana a través de este mecanismo encontramos la glucosa (Transportada por las proteínas de membrana GLUT), fructosa y galactosa, y la mayoría de los aminoácidos.

Factores que influyen en la velocidad de difusión.

La velocidad neta de difusión de una sustancia está determinada por varios factores:

Es proporcional a la diferencia de concentración en ambos lados de la membrana,

Potencial de Nernst: Las cargas eléctricas de los iones haces que se muevan a través de la membrana cuando no hay ninguna diferenciación de contracción que produzca el movimiento.

Efecto de una diferencia de presión entre membrana: La presión es la suma de todas las fuerzas de las moléculas chocando en un punto en el mismo momento, esto provoca que haya más energía mover las moléculas de donde hay más concentración a donde hay menos concentración.

Osmosis a través de membranas con permeabilidad selectiva: difusión neta de agua.

La cantidad de agua que se transporta en ambas direcciones es equilibrada y con esto se quiere decir que se produce un movimiento neto cero de agua.

Osmosis: Cuando se produce un movimiento neto de agua provoca en la célula hinchazón o contracción dependiendo la dirección.

Presión osmótica: Es la cantidad de presión necesaria para detener la osmosis. La presión es regulada por el número de partículas por unidad de volumen del líquido esto quiere decir que es determinada en si por “la concentración de la solución del número de partículas”.

Osmolalidad:

Un mol=1 de soluto disuelto por cada kilogramo de agua

Relación osmolalidad y presión osmótica:

Osmololaridad: Osmoles por litro de solución, determina la presión osmótica.

Transporte activo de sustancias a través de las membranas.

El transporte activo transporta las sustancias en contra de su gradiente de concentración, gradiente electroquímico o gradiente de presión, necesita de ayuda de proteínas transportadoras y energía en forma de ATP, el gasto de energía dependerá de la cantidad de sustancia transportada, los iones que se transportan de esta manera son sodio, potasio, calcio, hierro, hidrogeno cloruro, yoduro, urato y algunos azucares y aminoácidos.

Existen dos tipos de transporte activo, debido a la energía que utilizan el transporte activo primario utiliza energía directamente proporcionada de moléculas de ATP y el transporte actico secundario que utiliza energía procedente del transporte activo secundario.

-Transporte activo primario:

Bomba sodio-potasio: Por medio de esta bomba se transporta sodio 3 moléculas) hacia afuera y potasio (2 moléculas) hacia dentro y esto sucede por medio de una proteína transportadora compuesta por dos proteínas globulares una subunidad mayor α pesa 100.000 la cual cuenta con tres receptores de unión de sodio en el interior cerca de ello actúa la ATPasa esta se activa cuando se unen los iones de sodio y potasio

respectivamente, utiliza ATP y cambia conformacional y químicamente así liberara sodio en el exterior y potasio en el interior o a la inversa de esta manera forma ATP, y dos receptores de potasio en el exterior, y una subunidad β que pesa 55000 y así se regula la diferencia de concentración de estos iones en el líquido intracelular y extra celular, establece el voltaje eléctrico negativo en el interior de la célula y el volumen celular, también genera potencial eléctrico (es electrógena).

Bomba de calcio: Existen dos bambas de calcio una bombea calcio hacia el exterior y otra hacia orgánulos intracelulares. Por medio de proteínas transportadoras de transmembrana las cuales tienen un punto de unión para calcio exclusivamente en ella actúa la ATPasa.

Transporte activo primario de iones de hidrogeno: Principalmente se realiza en dos lugares, En las células parietales de las glándulas gástricas las cuales absorben una gran cantidad de Hidrogeno y posteriormente la liberan junto con cloruro en forma de ácido clorhídrico, y en las células intercaladas de los túbulos distales y conductos colectores las cuales transportan el hidrogeno de la sangre a la orina.

Transporte activo secundario: Cotransporte y contratransporte.

Un ejemplo de cotransporte es el paso de otras moléculas o iones conjuntamente con el sodio, y para el contratransporte la molécula o ion que se transporta se adhiere a la porción interna de la proteína transportadora y circula en sentido contrario al sodio, son llevados a cabo especialmente en las células epiteliales del tubo digestivo y túbulos

renales. También hay cotransporte de iones de cloruro, yoduro, hierro y urato.

Cotransporte de glucosa y aminoácidos con los iones sodio

El cotransporte sodio-glucosa se lleva a cabo mediante una célula transmembrana que tienen el exterior un punto de unión para sodio y otro para glucosa, el cambio conformacional de la proteína se produce hasta que ambos estén unidos y así los transporta,

El cotransporte de sodio-aminoácidos es similar al de la glucosa solo que en este caso hay un grupo de proteínas transportadoras, son 5 diferente aproximadamente y cada una transporta aminoácidos con características moleculares específicas.

Los contratransportes que especialmente se llevan a cabo son los de sodio-calcio en el cual el sodio entra a la célula y el calcio sale de ella por medios de la misma proteína, y sodio-hidrogeno este especialmente se produce en los túbulos proximales de los riñones en este caso el sodio pasa de la luz de los túbulos a las células y el hidrogeno de las células a los túbulos.

Transporte activo a través de capas celulares.

En este transporte es necesario cruzar la célula transportadora completa de extremo a extremo y se realiza mediante dos transportes: un transporte activo de la membrana celular en un extremo y posteriormente difusión simple o difusión facilitada a través de la membrana pero en el extremo opuesto, se puede realizar en el epitelio intestinal y a través de esto se absorben todos los nutrientes, los iones y otras sustancias, también se realiza en el epitelio de los túbulos renales, en el epitelio de todas las glándulas exocrinas y en algunos otros epitelios.

Potenciales de membrana y potenciales de acción.Potenciales de membrana provocados por concentración de iones.

Diferencias a través de una membrana permeable selectiva.

En el interior de la célula se encuentra una concentración mayor de potasio (+) que el exterior, esto hace que se difunda hacia el exterior y que lo haga positivo y la diferencia de iones entre el interior y exterior de la célula se llama potencial de difusión, en la célula nerviosa de los mamíferos la diferencia de potencial es aproximadamente de -94mV, cuando los iones de sodio (+) se difunden hacia dentro hace que el potencial dentro sea positivo +64mV; conjuntamente pueden crea un potencial de membrana.Potencial de Nernst: Es el nivel del potencial de difusión a través de una membrana que se opone a la difusión neta de un ion en particular a través de una membrana. Su magnitud va determinada por el número de la concentración de iones en ambos lados de la membrana, a mayor número mayor potencial de Nernst.

FEM (milivoltios)=+- 61 x log concentración interior

Carga eléctrica del ion Concentración exterior

Ecuación de Goldman: Cuando la membrana es permeable a varios iones diferentes, el potencial de difusión que se genera depende de: 1) Polaridad de carga eléctrica de los iones, 2) Permeabilidad de la membrana para cada ion y 3) Concentración de los iones en el interior y el exterior. Esta ecuación da el potencias de membrana calculado en el interior cuando participan los iones sodio (+), potasio (+) y cloruro (-) los más importantes para generar un potencial de membrana en las fibras nerviosas y musculares, el voltaje es proporcional a permeabilidad e membrana con cada ion, un gradiente positivo de concentración iónica desde el interior hacía el exterior de la membrana produce electronegatividad en el interior de la membrana y los cambios rápidos de permeabilidad al sodio y potasio son los responsables de la transmisión de señales en las neuronas.

Medición del potencial de membrana.

Se inserta una micropipeta en la membrana celular y se coloca un electrodo indiferente en el líquido extracelular y se mide la diferencia del potencial de membrana entre el interior y el exterior con un voltímetro.

Potencial de membrana en reposo de las neuronas.

Cuando la fibras nerviosas no transmiten señales su potencial es de -90mV más negativo que el líquido extracelular.

La bomba sodio-potasio es una bomba electrógena porque bombea más cargas negativas hacia el exterior que hacia el interior esto genera un potencial negativo en el interior.

Los canales de fuga de potasio permiten una mínima salida de algunos iones de sodio pero son muy permeables al potasio y esto ayuda a determinar el nivel del potencial de la membrana en reposo normal.

-Origen del potencial de membrana en reposo.

Los factores que establecen que el potencial de membrana en reposo normal sea de -90mV son: Mayormente la difusión de potasio aunque también contribuyen la difusión de sodio y la actividad de la bomba de sodio potasio.

Potenciales de acción de las neuronas.

Los potenciales de acción son los cambios rápidos del potencial de membrana el cual va de negativo (reposo) a positivo (despolarización) y regresa nuevamente a negativo (repolarizacion).

1. Fase de reposo: Esta fase ocurre antes del potencial de acción. La membrana esta polarizada con un potencial de -90mV.

2. -Fase de despolarización: En esta fase se permite que un gran número de iones de sodio se difundan hacia el interior del axón y el potencial aumenta positivamente si la fibra nerviosa es grande se sobreexcita (más allá de cero) y si es pequeña se acerca al cero pero no lo sobrepasa.

3. Fase de repolarizacion: Aproximadamente diezmilésimas de segundo después de haberse abierto los canales de sodio se cierran y los canales de potasio se abren más de lo normal esto produce que el potencial disminuya y se vuelva negativa nuevamente.

-Canales de sodio y potasio activados por voltaje: Son aparte de los canales de la bomba de sodio-potasio y de los canales de fuga de potasio, los de este tipo de sodio juegan papel importante en la despolarización y

repolarización de la fibra nerviosa y los de potasio solamente en la repolarización.

Los canales de sodio cuentan con dos compuertas una en el exterior que es la compuerta de activación se activa cuando el potencial de membrana esta entre -70mV y -50mV tienen un cambio conformacional y un aumento en el paso de los canales de sodio, y otra compuerta en el interior que es la compuerta de inactivación la cual se cierra cuando el potencial de membrana se acerca más a la positividad y este se abre nuevamente hasta que la fibra nerviosa se repolarize.

-Canal de potasio activado por el voltaje y su inactivación.

Durante el estado de reposo la compuerta del canal de potasio está cerrada y se haber cuando el potencial de membrana aumenta hacia cero y produce una apertura conformacional.

-Funciones de otros iones durante el potencial de acción.

Los aniones (-) no se pueden difundir a través de la membrana quedan en el interior del axón por lo tanto cuando los iones de potasio salen gracias a la carga negativa de los aniones el interior se vuelve negativo,

Los iones de calcio también contribuyen al potencial de acción esto es debido a que la bomba de calcio y a los canales de calcio activados por voltaje (canales lentos) que actúan en la fase de despolarización y en algunas células como las del musculo cardiaco y musculo liso por medio de estos canales se produce el potencial de acción, y en ocasiones el calcio ocupa el lugar del sodio, también se transporta conjuntamente con el potasio hacia el exterior.

Cuando hay carencia de iones de calcio en el líquido extracelular los canales de sodio se abren con una diferencia mínima de voltaje, non con la que regularmente se abre.

-Inicio del potencial de acción.

Un potencial de acción comienza con una retroalimentación positiva, esto es algún episodio que eleva el potencial de la membrana desde -90mV y así comienzan a abrirse los canales de sodio activados por voltaje, esto eleva adicionalmente la entrada de sodio, cuando el número de iones de sodio que entra en la fibra nerviosa supera el número de iones de potasio que salen aumenta la electronegatividad de -90mV hasta el umbral que es un vale de -65mV y posteriormente se genera un potencial de acción.

Propagación del potencial de acción.

Una vez que se ocurre un potencial de acción va excitando las porciones que se encuentran laterales a él, por donde se van propagando las cargas eléctricas positivas a una distancia de 1 a 3 um, hasta lograr despolarizar toda la membrana, si la célula está en condiciones adecuadas se propaga cuando se cumple con el factor de seguridad (cociente del potencial>1 respecto al umbral) de no ser así se disemina.

Restablecimiento de los gradientes iónicos de sodio y potasio tras completarse los potenciales de acción: La importancia del metabolismo de la energía.

Los iones de sodio que se difundieron hacia el interior de la célula y los iones de potasio que se difundieron hacia el exterior necesitan ser regresado, para esto se ocupa del sistema energético trifosfato de adenosina.

Meseta de algunos potenciales de acción.

La meseta es un lapso prolongado de despolarización, cuando la membrana no se repolariza rápidamente, termina hasta que los canales de

calcio-sodio se cierren y aumenta permeabilidad de los iones de potasio, se produce en la fibras musculares cardiacas dura entre ,3 y ,5 s.

La meseta se puede producir porque en el musculo cardiaco actúan dos tipos de canales, los canales de sodio y los canales de calcio-sodio activados por voltaje, quiere decir que es mayor la entrada de sodio en la célula, y también se produce los canales de potasio activados por voltaje se tardan más en abrir y se abren totalmente hasta el término de la meseta.

Ritmicidad de algunos tejidos excitables: Descargas repetitivas.

Las descargas repetitivas auto indicadas, producen el latido rítmico del corazón, peristaltis rítmico de los intestinos y también el control rítmico de la respiración.

Para que se produzca una ritmicidad espontanea debe ser lo suficientemente permeable a los iones de sodio.

Características especiales de la transmisión de señales en los trocos nerviosos.

Un tronco nervioso medio tienes el doble de fibras nerviosas medias no mielinizadas que mielinizadas.

La fibra nerviosa se encuentra en la siguiente disposición: En el centro se encuentra el axón dentro contiene axoplasma y por fuera la membrana que es la que conduce el potencial de acción, está rodeado por una vaina de mielina gruesa, esta es depositada en el por medio de las células de Schwann su membrana rodea el axón con varias capas, contiene esfingomielina que es un aislante eléctrico, entre dos de estas se encuentran los nódulos de Ranvier que son en los cuales se producen los potenciales de acción esto es la conducción saltatoria recorre los nodulos consecutivamente, esto hace que la propagación sea más rápida y se gaste menos energía, la velocidad de conducción varía entre ,25 m/s en fibras no mielinizadas pequeñas hasta 100 m/s en fibras mielinizadas grandes.

-Excitación: El proceso de generación del potencial de acción.

Este proceso se debe a un trastorno mecánico (presión nerviosa), efectos químicos (neurotransmisores químicos), o paso de electricidad (corriente eléctrica para transmitir señales entre las células musculares del corazón).

-Periodo refractario tras un potencial de acción, durante el cual no se puede generar un nuevo estimulo.

Después de un potencial de acción se inactivan los canales de sodio, y ninguna señal excitadora abre las compuertas de inactivación, solo hasta que llega al potencial de reposo y se espera un momento se pueden volver a abrir, el periodo donde no se genera ningún segundo potencial de acción en absoluto se llama periodo refractario absoluto.

Los factores estabilizadores de la membrana reducen la excitabilidad de la membrana entre estos se encuentran los anestésicos locales como la procaina y tetracaina

Contracción del músculo esquelético.

Fibras del músculo esqueléticos

El diámetro de las fibras varía entre 10 y 80 nm, la mayoría se extienden a lo largo de los músculos esqueléticos y se encuentran inervadas por una sola terminación nerviosa por lo regular en el centro de estas.

El sarcolema es una fina membrana que envuelve una fibra musculo esquelética compuesta a la vez por dos capas la membrana celular y una cubierta de polisacáridos que contienes muchas fibrillas de colágeno, en los extremos de la fibra muscular se fusiona con una fibra tendinosa y estas posteriormente forman los tendones.

En cada fibra muscular se encuentran miofibrillas que están formadas por aproximadamente 3000 filamentos de actina (bandas I) y 1500 miosina (Bandas A) estas son las responsables de la contracción muscular, los puentes cruzados son proyecciones que se originan de miosina son los puentes cruzados que conjuntamente con los filamentos de actina producen la contracción, la porción de la miofibrilla que está entre los discos z se llama sarcomero.

La titina es una molécula filamentosa que mantiene en yuxtaposición a los filamentos de actina y miosina, tiene un peso aproximadamente de tres millones, es muy elástica, un extremo elástica está unido al disco z y la otra al filamento de miosina.

El sarcoplasma es el fluido intracelular entre las miofibrillas, contienes grandes cantidades de potasio, magnesio y fosfato, tiene una gran cantidad de mitocondrias paralelas a las miofibrillas.

El retículo sarcosplamico está muy desarrollado en el musculo esquelético, es el que regula la liberación y absorción de calcio y así controla la contracción muscular.

Mecanismo la generación de la contracción.

Un potencial de acción viaja en la fibra motora hasta llegar a una fibra musculosa, el nervio secreta acetil colina en cada terminal y esta actúa en la membrana de la fibra muscular y abre canales de cationes activados por acetilcolina, así los iones de sodio se difunden hacia el interior de la membrana de la fibra muscular para provocar una despolarización local, se abren los canales de sodio activados por voltaje y entonces se comienza a producir un potencial de acción que viaja a lo largo de la membrana de fibra muscular despolarizándola, la electricidad producida estimula el retículo sarcoplasmatico a liberar grande cantidades de calcio, los cuales producen las fuerzas de atracción con los filamentos de actina y miosina, y posteriormente vuelven a ser almacenados en los iones de calcio en retículo sarcoplasmatico por medio de la bomba de calcio.

Mecanismo molecular de la contracción muscular.

La contracción muscular se produce por un mecanismo de deslizamiento de los filamentos, que es la tracción de los filamentos de actina que se deslizan hacia dentro entre los filamentos de miosina por la acción de las fuerzas de atracción que son activadas por lo iones de calcio que libera el retículo sarcoplasmatico, al igual que los discos z se acercan hacia los filamentos de actina.

-Característica moleculares de los filamentos contráctiles.

Los filamentos de miosina están compuestos por moléculas de miosina que tienen un peso molecular de 480000, las moléculas de miosina están formada por seis cadenas polipeptidicas dos cadenas pesadas que se enrollan en forma de doble hélice para formar la cola y cuatro ligeras las cuales se juntan en pares para formar la cabeza de la miosina una en cada extremo y un filamento está formado por 200 o más moléculas de miosina y mide 1,6 mm. La cabeza de miosina actúa como ATPasa +.

Los filamentos de actina están compuestos por una molécula de actina f bicatenaria en forma de doble hélice cada una de las hebras y cada una de

las hebras está formada por cada una de las moléculas de g-actina pilomeraza que tienen un peso molecular de 42000 y a cada una se le unen moléculas de ADP.

La molécula de tropomiosina también está presente en el filamento de actina, su peso molecular es de 70000 y mide 40nm se encuentran alrededor de la doble hélice de actina y su función es recubrir los puntos activos de las hebras de actina.

La troponina es una molécula proteica que se encuentra a lo largo de las moléculas de tropomiosina, cuanta con tres subunidades la troponina I tiene afinidad por la actina, la troponina T por la tropomiosina y la troponina C por los iones de calcio.

-Interacción de un filamento de miosina, dos filamentos de actina y los iones de calcio para producir la contracción

Un filamento de actina sin el complejo troponina-tropomiosina se une a las cabezas de miosina, el complejo troponina-tropomiosina es inhibidor de los puntos activos del filamento de actina y los iones calcio inhiben este complejo por lo tanto activa el filamento de actina.

Teoría de la cremallera de la contracción: El filamento de actina es activado por lo iones de calcio, las cabezas de los puentes activados de los puentes cruzados son atraídos hacia el punto activo del filamento de actina.

ATP como fuente de energía para la concentración: El efecto Fem se refiere que a mayor trabajo realice el musculo mayor cantidad de ATP se utiliza.

El efecto de la cantidad de superposición de los filamentos de actina y miosina determina la tensión desarrollada por el músculo en contracción.

A medida que el sarcomero se acorta el filamento de actina comienza a superponerse en al filamento de miosina la tensión aumenta y la longitud llega hasta 1,65 mm en este momento los filamentos de actina están superpuestos entre si.

Excitación del musculo esquelético: transmisión neuromuscular y acoplamiento excitación- contracción.

Transmisión de impulsos desde las terminaciones nerviosas a las fibras del musculo esquelético: La unión neuromuscular

Las fibras del musculo esquelético están inervadas por fibras nerviosas mielinizadas grandes que se originan en las neuronas posteriores antes en las astas anteriores de la medula espinal.

-Anatomía fisiológica de la unión neuromuscular: La placa motora terminal.

La placa motora terminal está formada por la unión de un complejo de terminaciones nerviosas ramificadas de una fibra nerviosa mielinizada que invaginan (gotiera sinaptitca) a la superficie de una fibra muscular esquelética, entre ambos componentes queda un espacio de 20-30nm llamado espacio sináptico.

En el citoplasma de la terminación axonica se sintetiza la acetilcolina que es un neurotransmisor, y en el espacio sináptico se encuentra la enzima acetilcolinesterasa que desintegra al acetilcolina.

-Secreción de acetilcolina por las terminaciones axonicas.

Cuando el impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, libera aproximadamente 125 vesiculas de acetilcolina desde las terminaciones al espacio sináptico. En la superficie interna de la membrana neural hay barras densas lineales y a cada lado de estas hay canales de calcio activados por voltaje, los iones de calcio activan la caldulina para que

fosforilen las proteínas sinápticas y así las vesiculas de acetilcolina liberen su contenido al espacio sináptico.

En la membrana postsinaptica hay canales iónicos activados por acetilcolina, se encuentran cerca de las aberturas de las hendiduras subneurales, debajo de las barras densa, Estos canales actúan como receptores y están compuestos por un complejo proteico que tiene un peso molecular aproximado de 275000, son cinco subunidades proteicas 2 α, una β, una Ѕ y una Y, están dispuestas en círculo para formar un canal tubular con un diámetro de ,65 nm (carga negativa) por él pueden pasar sodio, potasio y calcio.

A través de los canales activados por acetilcolina el ion sodio (+) es el que más fluye, va del exterior al interior y produce un efecto un cambio de potencial positivo local en la membrana de la fibra muscular el efecto se llama potencial de la placa terminal, este se propaga y logra la contracción muscular. Una vez cumplida la función de la acetilcolina el sobrante es desechado por dos vías una es la destrucción de acetil colina por medio de la enzima acetilcolinesterasa, y la otra es cuando se difunde hacia el exterior del espacio sináptico.

Cuando los canales activados por acetilcolina se abren permiten un flujo muy grande de iones de sodio al interior y provoca que el potencial eléctrico sea positivo 50-75mV generando un potencial local llamado potencial de la placa terminal y posteriormente se produce el potencial de membrana de la fibra muscular.

Fatiga de unión neuromuscular y la fatiga de sinapsis, sobre estimulan la fibra nerviosa y no hay suficientes vesiculas de acetilcolina para llevar a cabo los impulsos.

Fármacos que potencian la transmisión neuromucular: Metacolina, corbacol y nicotina.

Fármacos que inactivan la acetilcolinesterasa: Neostigmina, fosistigmina y flourofosfato de diisopropilo.

Los fármacos curariformes bloquean la transmisión en la unión neuromuscular.

Potencial de acción muscular.1. El potencial de membrana en reposo es de -80 a -90 mV 2. La duración del potencial de una membrana muscular es de 1 a 5 ms3. La velocidad de conducción es de 3 a 5 m/s

Para producir una contracción muscular máxima deben actuar los túbulos transversos (túbulos t) que cruzan toda la fibra muscular los cuales deben liberar iones de calcio en el interior y estos producen la contracción, el proceso es llamado excitación-contracción.

Acoplamiento excitación-contracción.

Los túbulos T son extensiones de la membrana celular en el interior de la fibra muscular, atraviesan la fibra de extremo a extremo y sus ramificaciones se enrollan en las miofibrillas, son los encargados que los potenciales de acción se propaguen internamente en la fibra muscular. El retículo sarcoplasmatico está compuesto por cisternas y túbulos longitudinales que rodean a las miofibrillas, cuando el potencial de acción llega a los túbulos T se genera un flujo hacia las cisternas del retículo sarcoplasmatico, el cambio de voltaje es detectado por los receptores de dihidropiridina ligados a los canales de liberación. Cuando sucede la contracción los iones de calcio están en alta concentración entre las miofibrillas y las bombas de calcio que están en el retículo sarcoplasmatico bombean el calcio al interior del retículo sarcoplasmatico, la liberación de los iones de calcio que realizan los túbulos T y el retículo sarcoplasmatico aumentan la concentración de calcio y ayudan a producir una contracción, esto seria un pulso que tiene una duración aproximada de 1/20 de segundo.

Excitación y contracción del musculo liso.

El musculo liso está formado por fibras que tienen un diámetro de 1 a 5 um y su longitud es de 20 a 500 um, existen dos tipos de musculo liso:

-Musculo liso multiunitario: Son fibras lisas separadas y discretas actúan de manera independiente y están inervadas por una única terminación nerviosa, en la superficie externa tienen una capa delgada de sustancia similar a la de la membrana basal compuesta por colágeno y glicoproteínas, cada fibra se contrae independientemente controladas por señales nerviosas, este tipo de tejido está localizado en ciliar del ojo, iris del ojo y en el musculo piloerector.

-Musculo liso unitario o monounitario: Es también conocido como musculo liso sincitial porque tiene interconexiones sincitiales o músculos liso visceral debido a su localización. Las fibras de este tipo de musculo se encuentran agrupadas y cuando sucede la contracción se contraen como única unidad es decir todas al mismo tiempo. Están dispuestas en láminas o fascículos y sus membranas están unidas por medio de uniones de hendidura, el flujo de iones o potenciales de acción viajan desde una fibra a otra rápidamente.

Mecanismo contráctil del musculo liso.

-Base química de la contracción del musculo liso.

El musculo liso también contiene filamentos de actina y miosina, aunque no contiene complejo de troponina, el proceso contráctil es activado por iones de calcio y por la escisión de la molécula de ATP que proporciona energía para la contracción.

-Base física de la contracción del musculo liso.

Los filamentos de actina salen desde los cuerpos densos y en los extremos de los filamentos de actina se superponen los filamentos de miosina que están localizados a la mitad entre dos cuerpos densos. Los filamentos de miosina tienen puentes entrecruzados esto quiere decir que ambos extremos tienen sentido contrario, esto permite que se contraigan hasta en un 80%.

-Comparación de la contracción del musculo liso con la contracción del musculo estriado.

El musculo liso realiza contracciones tónicas prolongadas a veces dura horas o días más lenta que el musculo estriado. El ciclado de los puentes de miosina puede ser lento debido a que cuentan con poca actividad de la ATPasa. La contracción del musculo liso puede durar des ,2 s hasta 30 s, la fuerza máxima de las contracciones del musculo liso es de 4 a 6 kg/cm2 de área transversal y el musculo esquelético solo de 3 a 4 kg,

Mecanismo de cerrojo: Es cuando la fibra muscular lisa a pesar de su bajo consumo de energía mantiene su fuerza de contracción.

Tensión-relajación del musculo: El musculo liso puede recuperar su fuerza segundos o minutos después de haberse alargado o acortado al máximo.

Regulación de la contracción por lo iones de calcio.

El estímulo que inicia las contracciones del musculo liso puede ser por estimulación nerviosa, hormonal o por cambios del ambiente químico de la fibra.

Los iones de calcio que estimulan la contracción, el mayor número entra desde el líquido extracelular, el retículo no aporta gran número de iones de calcio, el periodo latente es el tiempo necesario para difundir los iones al interior y tiene una duración de 200 y 300 ms, en el caso del musculo liso los iones de calcio se unen con la proteína reguladora calmodulina formando un complejo que después se une a la miosina cinasa de cadena ligera que es una enzima fosforiladora, que fosforila a una de las cabezas reguladoras de la miosina.

Para relajar el musculo liso se necesita que la bomba de calcio transporte el calcio al líquido extracelular, los canales de calcio se deben cerrar, cuando la concentración de calcio en el citosol disminuye actúa la enzima miosina fosfatasa y el proceso se realiza de manera inversa.

Control nervioso y hormonal de la contracción del músculo liso.

El musculo liso tiene muchos tipos de proteínas receptoras que pueden iniciar el proceso contráctil.

-Uniones neuromuculares del músculo liso.

Las fibras nerviosas autónomas son las que inervan el musculo liso, se ramifican y no se encuentra en contacto directo con las células, secretan las sustancias en la capa externa de la fibra y posteriormente la sustancia llega a las células, los axones de estas neuronas tienen extremos terminales delgados, con varicosidades distribuidas.

Las sustancias excitadoras e inhibidoras para el musculo liso son la acetil colina que excita pero mayormente inhibe y la noradrenalina que excita.

-Potenciales de membrana y potenciales de acción del musculo liso.

Los potenciales de membrana tienen un voltaje cuantitativo, en estado de reposo el potencial es de -50 a -60 mV.

Los potenciales de acción solo se producen en el musculo liso unitario, se producen de dos formas (según la duración):

1. Potenciales en espiga: Se producen en el musculo liso unitario y dura de 10-50 ms, se generan mediante estimulación eléctrica, hormonas y sustancias transmisoras de las fibras nerviosas.

2. Los potenciales de acción con meseta: En este tipo de potencial la repolarizacion se retrasa varios ms y esto da lugar a la meseta, se produce en algunos tipos de musculo liso.

En el musculo liso podemos encontrar mucho más canales de calcio activados por voltaje que en el musculo esquelético, y son los cuales tienen papel importante en el mecanismo de contracción.

-Despolarización del musculo liso multiunitario sin potenciales de acción.

El musculo liso multiunitario normalmente se contrae en respuestas estímulos nerviosos, las terminaciones nerviosa secretan acetilcolina y noradrenalina.No se producen potenciales de acción en las fibras porque son pequeñas.

El potencial de la unión: Es la despolarización que produce la sustancia transmisora, se propaga electrotónicamente y es lo único para producir la contracción mucular.