CANAL IONICO

POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO

POTENCIAL DE ACCION

CANALES INICOS

PROTEINAS DE MEMBRANA

Ion: partcula con carga elctrica. Canal Inico: es una protena de membrana a veces especfica que transporta iones y otras molculas pequeas a travs de la membrana por difusin pasiva o facilitada, es decir, sin uso de energa.

CUATRO TIPOS DE PROTEINAS EN LA

MEMBRANA DE LAS NEURONAS

CANALES DE FUGA

BOMBA SODIO POTASIO

CANALES ACTIVADOS POR VOLTAJE (SODIO, POTASIO)

CANAL IONICO ACTIVADO POR LIGANDO

CANALES DE FUGA

Permite que los iones crucen la membrana pasivamente (no requiere energa)

Son Iones selectivos (iones de sodio, iones de potasio etc)

Entre ms canales inicos aumenta conduccin/disminuye la resistencia

Situados a lo largo de la neurona

CANALES DE FUGA

CANALES DE FUGA

CANALES ACTIVADOS POR VOLTAJE

Se abren en respuesta al cambio de voltaje en la membrana (cambios por potenciales de membrana)

Canales activados por voltaje para Na+ y K+

Se encuentran en los axones y axones terminales (Ca++)

CANALES ACTIVADOS POR VOLTAJE

CANALES ACTIVADOS POR VOLTAJE

CANALES ACTIVADOS POR VOLTAJE

CANAL IONICO ACTIVADO POR LIGANDO

Se abre cuando se une a molculas especficas (ligandos)

Se encuentran en las regiones de entrada de la neurona (dendritas y soma)

BOMBA SODIO POTASIO

La Bomba de Sodio-Potasio corresponde a un tipo detransporte activo, porque va en contra de una gradiente de

concentracin, por lo tanto requiere energa (ATP) para su

funcionamiento.

Saca 3 iones de Na+ por 2 iones de K+

Localizado a lo largo de la nuerona

FENMENOS ELECTRICOS DE MEMBRANA.

POTENCIAL DE MEMBRANA

Todas las clulas del organismo mantienen una diferencia de potencial elctrico (VOLTAJE) a travs de la membrana.

Este potencial de membrana se debe a una pequea diferencia de distribucin de cargas a un lado y otro de la membrana.

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

Las neuronas utilizan seales elctricas

las seales elctricas se producen, en una grado u otro, en

todas las clulas; sin embargo, con ms importantes en los

miocitos y las neuronas.

Los iones transportan seales elctricas

El exceso de protones (+) o de electrones (-) en un tomo o

molcula produce iones.

Los iones con carga + como el Na y el K se llaman cationes, los de carga como el Cl y muchas protenas se llaman aniones.

Las cargas equivalentes se repelen +.. + -..-

Las cargas opuestas se atraen + - - + (catin/anin la

carga neta es cero )

Se necesita energa para mantener las cargas opuestas

separadas, una barrera que las mantiene separadas es un

aislante por lo que la MEMBRANA CELULAR es un

aislante y mantiene las cargas opuestas en sus lados

opuestos

La sealizacin elctrica depende del gradiente elctrico

Un gradiente elctrico refleja la diferencia en la cantidad de

aniones (-) y cationes (+) a cada lado de la membrana celular.

Existe en todas las clulas y es la base de la comunicacin

elctrica.

Este gradiente elctrico tambin se conoce como potencial

de membrana porque:

1) Existe en la membrana celular

2) Como una batera, es una fuente de energa potencial.

Si el citosol acumula un exceso de aniones (-) podemos

deducir que el lquido extracelular tiene un exceso de cationes

(+). Como resultado el citosol tendr carga negativa.

Por el contrario el resultado de un exceso relativo de cationes

(+) en el citosol y aniones (-) en el lquido extracelular, ser un

citosol con carga positiva.

El potencial de membrana

se mide en milivoltios (mV).

El valor de potencial de

membrana en neuronas o

clulas musculares

esquelticas en reposo (que no transmiten seales

elctricas) conocido como

potencial de membrana en

reposo, es de alrededor

-70mV.

El signo menos

(-70mV) indica que el

citosol contiene un

exceso de aniones (-)

El potencial de

membrana es

absolutamente

necesario para la

comunicacin elctrica

y muchas funciones

corporales (cardiacas,

respiratorias)

El potencial de membrana se

produce por el desequilibrio

elctrico entre el liquido

extracelular y el citosol.

Si los canales inicos estn

abiertos los iones atraviesan la

membrana.

El potencial de membrana

negativo (-70mV) se produce

debido a un exceso relativo de

iones (-) en el citosol. Si los

canales inicos estn abiertos, los

iones saldrn del citosol y los

iones positivos entrarn en l.

El potencial de membrana positivo se produce a causa de un exceso

relativo de iones (+) en el citosol. Si los canales inicos estn abiertos,

los cationes saldrn del citosol y los aniones entrarn en l.

La sealizacin elctrica tambin necesita

gradiente de concentracin bien definidos.

El liquido extracelular tiene una concentracin mayor de Na y una concentracin baja de K

DISTRIBUCIN DE IONES INTRA Y EXTRACELULARES

INTRACEL (mM) EXTRACEL

(mM)

K+ 139 4

Na+ 12 145

Ca2+

Si los canales inicos les permiten atravesar la membrana celular; el Na entrar en la clula por su gradiente de concentracin y el K saldr de la clula por su gradiente de concentracin.

Una seal elctrica de la clula es una onda de cambios en el

potencial de membrana.

El movimiento de unos pocos iones puede modificar el potencia de membrana

a la velocidad de un rayo y sin alterar significativamente el gradiente de

concentracin.

Las seales elctricas de las clulas se trasmiten como cambios breves en el

potencial de membrana, que se propagan de una regin a otra de la

membrana celular.

Esta onda de cambio temporal en el potencial de membrana es lo que

llamamos seal elctrica, el medio de comunicacin entre clulas.

Polaridad elctrica

Cuando nos referimos a la membrana celular, la membrana

polarizada es la que tiene un exceso de carga negativa en

un lado y positiva del otro lado.

Los cambios en el potencial de membrana pueden

clasificarse, segn el efecto en la fuerza de gradiente

elctrico (Un gradiente elctrico refleja la diferencia en la cantidad de aniones (-) y cationes (+)

a cada lado de la membrana celular).en tres tipos:

Despolarizacin: es cuando el interior de la clula es menos negativo,

p/e cambio de carga -70mV a -40mV. En ocasiones se puede pasar

algunas cargas positivas al interior de la clula p/e -70mV a +30mV

pero el proceso tambin se llama despolarizacin.

La entrada de Na+ en la clula provoca una despolarizacin del potencial graduado

Hiperpolarizacin: es cuando un cambio que produce que la

clula en su interior se ms negativa. Este cambio aumenta

la fuerza del gradiente elctrico. P/e un cambio de -70mV a

-80mV (se observa en la clula de marcapaso)

La salida de K+ o la entrada de Cl- provocan una hiperpolarizacin del potencial graduado.

Los potenciales graduados

Son cambios de corta

duracin en el potencial de

membrana que trabajan

localmente en una zona muy

pequea de la membrana

celular o citoplasma.

Transportan seales a

distancias cortas.

Ocurre en todas las clulas

pero es de mayor importancia

en las dendritas de las

neuronas, y provocan la

apertura de los canales

activados por ligando.

Los potenciales de accin son cambios grandes que

pueden recorrer grandes distancias.

El potencial de accin es un cambio grande en el potencial

membrana que se desplaza a lo largo de toda la clula

hasta alcanzar su extremo, sin importar la distancia.

Potencial de tiene cuatro fases

1.- Estado de reposo: El interior de la clula tiene carga

negativa. El voltaje negativo en reposo se mantiene porque

los canales de fuga de K+ estn constantemente abiertos.

Los canales de voltaje para K+ y Na+ estn cerrados.

2.- Potencial graduado: el potencial de accin comienza con un

potencial graduado. La despolarizacin de un segmento cercano

de la membrana provoca la apertura de los canales de Na+,

entrando el Na+ por su gradiente de concentracin y elctrico, y

as despolarizan levemente la clula. Los canales activados por

voltaje de K+ permanecen cerrados.

3.- Despolarizacin: a medida que el potencial graduado

despolariza la membrana, se abren ms canales de Na+

activados por voltaje y entra ms Na+ a la clula; a mayor

despolarizacin mayor apertura de canales de Na+,

provocando as temporalmente la carga positiva temporal

en el interior de la clula.

En el pico de la despolarizacin los canales de K+

activados por voltaje comienzan a abrirse.

La apertura de los canales de K+ y el cierre de los canales

de Na+ detienen la despolarizacin.

4.- Repolarizacin: cuando se abren los canales de K+

activados por voltaje los iones de K+ salen de la clula al

pasar los gradientes elctricos y de concentracin.

La membrana celular vuelve al potencial de membrana en

reposo (-70mV).

La entrada de los iones de Na+ causa la despolarizacin.

La salida de los iones de K+ de la clula causa la repolarizacin.

Ley del todo o nada

Cuando la despolarizacin est por debajo de un valor umbral,

las compuertas reguladas por voltaje estn cerradas; cuando la

despolarizacin alcanza un umbral (55mV), se produce un

cambio de potencial mximo (potencial de accin).

La intensidad de los potenciales de accin est codificado en

su frecuencia: una seal sensorial ms fuerte se reflejar por

medio de potenciales de accin muy frecuentes, mientras

que un estmulo ms dbil se utilizar potenciales de accin

menos frecuente.

Los potenciales de accin se autorregeneran

El potencial de accin despolariza las secciones

circundantes (apertura canales de Na+), el Na+ que entra

despolariza an ms la regin (hasta el umbral) e impulsa

el potencial de accin, que despolariza otra seccin de la

membrana hasta que la seal llega al extremo del axn.

La propagacin del potencial de accin en neuronas no mielinizadas (n.olfatorio) los canales de Na+ estn abiertos (rojo) y se est produciendo el potencial de accin. Transcurrido en 1ms, el potencial de accin ha comenzado a desplazarse por el axn. A los 5ms se ha desplazado a una corta distancia, a los 10 ms ha llegado un poco ms lejos.

La propagacin del potencial de accin en neuronas mielinizadas. La posicin del potencial de accin se indica 1ms, 5ms, 10ms. A los 5 ms y 10 ms el potencial de accin lleg muchos ms lejos en la neurona mielinizada que en la neurona no mielinizada. En las neuronas reales la seal se desplaza hasta 200 veces ms rpido en una neurona mielinizada que en una no mielinizada.

La sinapsis transmiten seales elctricas entre clulas.

Cuando una seal elctrica llega al extremo de la clula (axon

terminal) se produce la sinapsis, que es un lugar donde una

seal elctrica pasa de una clula a la siguiente.

La clula que transmite la seal se llama clula presinptica

El receptor se llama clula postsinpticas.

Hay dos tipos de sinapsis:

Sinapsis elctrica, que atraviesa el espacio intersinptico

directamente mediante conexiones comunicantes.

Sinapsis qumica utilizan un mensajero qumico

(neurotransmisor) para transferir el mensaje de una clula a

otra.

Sinapsis elctrica

En la sinapsis elctrica las membranas de las clulas pre y

postsinpticas estn unidas por una unin tipo gap, o unin

comunicante (son tneles acuosos de protenas)

Esta unin deja en su centro un canal de comunicacin a

travs del cual fluye la corriente inica de una clula a otra

de forma directa.

Estos canales de las uniones gap tienen una baja resistencia (o

una alta conductancia), por lo que el paso de corriente, sea de

carga positiva o negativa, fluye desde la neurona presinptica

ala postsinptica despolarizndola o hiperpolarizndola.

Un potencial local conducido as pasivamente puede propagarse

en ambos sentidos haciendo que la sinapsis sea bidireccional.

Las sinapsis elctricas no son exclusivas de las neuronas,

se encuentran tambin en el msculo cardaco, liso

(intestino, tero) y en los hepatocitos.

Es un tipo de transmisin rpida y estandarizada, que sirve

para transmitir seales sencillas.

La transmisin elctrica produce una activacin rpida y

sincronizada de las neuronas, lo cual en determinadas

situaciones presenta ventajas adaptativas, ya que permite a

las clulas actuar acopladamente al mismo tiempo.

Sinapsis Qumica

En la sinapsis qumica, no hay continuidad entra las neuronas la

clula presinptica y la postsinptica, la transmisin de informacin

se produce cuando la neurona presinptica libera una sustancia

qumica o neurotransmisor, que se une a receptores localizados en

la membrana postsinptica.

La unin neurotransmisor-receptor desencadena cambios

en la permeabilidad de la membrana que producirn un

potencial graduado, el potencial postsinptica o,

sencillamente, el potencial sinptico.

Elemento presinptico botn terminal o botn sinptico.

En la terminacin del axn se encuentran almacenadas las

vesculas sinpticas en cantidades variables. En el interior de las

mismas se acumulan las molculas de neurotransmisor

desde 10.000 a 50.000 por vescula, dependiendo del

neurotransmisor analizado

Hendidura sinptica o espacio extracelular espacio sinptico.

Existente entre las membranas de la neurona presinptica y

postsinptica. Este espacio puede ir desde los 20 nm hasta los

50 nm.

Elemento postsinptico

En la membrana de la neurona postsinptica se acumulan los

receptores para los neurotransmisores. La unin del neurotransmisor

con el receptor dar lugar a travs de diferentes mecanismos a

modificaciones del potencial de membrana de la neurona

postsinptica.

Secuencia de acontecimientos de una sinapsis qumica

En el desarrollo de una sinapsis qumica se diferencian tres etapas:

a) Liberacin del neurotransmisor.

b) Unin con el receptor.

c)Transduccin en la neurona postsinptica: potenciales

postsinpticos.