CLASE: 10 Universidad Nacional de PiuraFacultad de Medicina
Humana II ciclo 2011 Alumnos: Machacuay Zavala, Roger Meza Ibaez,
Franklin Estructura Celular Y Tisular I Docentes: Dra.Violeta Morn
Garrido Dr.Carlos Holgun Mauricio 1. RECEPCIN, TRANSDUCCION Y
AMPLIFICACIN DE US SEALES INTERCELULARES 1.1 Las seales externas
deben acceder al interior celular por uno de los dos mecanismos
posibles. 1.2 Las seales moleculares hidrofobicas difunden a travs
de la membrana 1.3 Las seales hidrofilicas deben unirse al dominio
extracelulares de receptores y los efectores. 1.4 La protenas G
como transductor intramembranoso 1.5La va de la fosfolipasa C-B 2.
TIPOS DE SEALES DE ACUERDO CON EL TIPO DE CONTACTO CELULAR 2.1
Sealizaciones neuronales2.1.1 Uniones nexo 2.2.2 Plasmodesmos 2.2
Sealizacin indirecta 2.2.1 Molculas de adhesin celular CAMs 2.2.2.
Inmunoglobulinas 2.2.3 Integrinas 2.2.4 Selectinas INDICE 3.- TIPOS
DE SEALES SEGN LA DISTANCIA QUE SE REALIZA POR MEDIOS MOLECULARES
SINTETIZADAS Y LIBERADAS AL EXTERIOR CELULAR3.1 Sealizacion mediada
por moleculas secretadas3.1.1 Paracrina 3.1.2Endocrina 3.1.3
Sinaptica 4.- TIPOS DE SEALES SEGN LA SOLUBILIDAD DE LA MOLECULA
5.- CLASIFICACION DE RECEPTORE SEGN SU SOLUBILIDAD 5.1 Receptores
internos 5.2 Receptores externos 5.3 Receptores esteroides 6.- LAS
SEALES HIDROFILICAS Y SUS MEDIOS PARA TRANSDUCCION DE SEALES 7.-
CLASIFICACION DE RECEPTORES EXTERNOS Y RECEPTORES DE LA
MENBRANACELULAR 7.1 Receptore canales regulados por
neurotransmisores 7.2 Receptores enzimaticos y relacines con
enzimas 8 TRANSMISION SINAPTICA 1. PLANTEAMIENTOS 2. TRANSMISION DE
IMPULSOS NERVIOSOS : ELECTRICA Y QUIMICA 3. TIPOS DE SINAPSIS SEGN
LA MORFOLOGIA 4. PROYECCIONES ESPECIALES DE LAS ZONAS ACTIVAS 5.
ORGANIZACIN MOLECULAR COMPLEJA EN LA MEMBRANA POST-SINAPTICA 1.
UNION MIONEURONAL 2. ACETILCOLINESTERASA 3. REEPTOR COLINERGETICO
6. TRANSMISION EXCITATORIA E INHIBITATORIA; POTENCIALES 7. SINAPSIS
EN CONTACTO CON UNA NEURONA 8. EL NUMERO DE SINAPSIS RELACIONADO
CON LA ESPINAS DENDRITICAS 9.VESICULAS
SINAPTICASYLALIBERACIONCUANTICA DENEUROTRANSMISOR 1. GENERALIDADES
2. MORFOLOGIA Y CITOQUIMICA DE LAS VESICULAS 1. VESICULASCLARAS
ESFERICAS 2. VESICULAS GLANULARES GRANDES 3. VESICULASELIPTICAS O
APLANADAS 4. VESICULAS GLANULARES PEQUEAS 3. MODELO DE
COMPARTIMIENTO: INTERNOY EXTERNO4. NEUROTRANSMISOR 8.
NEUROTRANSMISOR 9. ACETILCOLINA 10. NEUROPEPTIDOS TRANSMPORTE DE
NEUROTRANSMISORES MECANISMOS DE LIBERACION : EXOCITOSIS Y RECICLAJE
10. RECEPTORES SINAPTICOS Y RESPUESTA FISIOLOGICAACTUACION DE
DROGAS : AGONISTAS Y ANTAGONISTAS INTERACCION LIGANDO RECEPTOR:
SATURABILIDAD ALTAAFINIDAD REVERSIBILIDAD ESPECIFICIDAD RECEPTOR DE
ACETILCOLINA ACOPLADO A TRASLOCACION DE IONES DE SODIO YPOTASIO
CAMBIO DEL POTE3NCIAL DE LA MEMBRANA DEPENDE DE LOS IONES
TRASLOCADOS: POTENCIAL DE REPOSO PROTEINAS RECEPTORAS HIDROFOBAS,
INCLUIDASEN LAS MEMBRANAS REGULACION NEURONAL FOSFORILACION
PROTEICA SINAPSIS I 11. ORGANIZACIN GENERAL DELASFIBRASNERVIOSAS.
TRANSPORTE AXONICO GENERALIDADES VELOCIDADDECONDUCCIONENLAS FIBRAS
NERVIOSAS PROPAGACIONDELPOTENCIALDE ACCIONGENERALIDADES CANALES DE
SODIO, POTASIOYCALCIO RECEPTORES FISIOLOGICOS
SINAPTICOSEnestetrabajo las caractersticasquetienenlas
clulasalposeer un sistema de generacin, transmisin, recepcin y
respuesta; va a permitir que las clulas secomuniquen e
interrelacionen entre s, esto es gracias a la sealizacin
intercelular que permiten que las
clulasinfluyanenelcomportamientodeotras,son fundamentalmente
qumicas. Lascomunicacionesintercelularesseefectuarnmediante
contacto tanto directo como indirecto, lo cual se basa en coordinar
lasactividadesmetablicasentres.Conjuntamentelasclulas
debencomunicarseaporcontactodirectoadistanciasmucho
mayores,pormediodemolculasintetizadasyliberadasal
exteriordelaclula,dandopasoalasealizacinparacrina, endocrina y
sinptica. 1. RECEPCIN TRANSDUCCIN YAMPLIFICACIN DE LAS SEALES
INTERCELULARES 2. BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR DE LA COMUNICACIN
NEURAL 3. TRANSMISIN SINPTICA Y ESTRUCTURA DE LA SINAPSIS
4.VESCULAS SINPTICAS Y LIBERACIN CUANTCA DEL NEUROTRANSMISOR 5.
RECEPTORES SINPTICOS Y RESPUESTA FISIOLGICA 6. ORGANIZACIN GENERAL
DE LAS FIBRASNERVIOSAS COMUNICACIN MEDIANTE COMPUESTOS (SEALES) QUE
GENERAN RESPUESTAS DETERMINADAS EN CLULAS DIANA (DE ACUERDO A SU
MAQUINARIA) * POR MOLCULAS SECRETADAS * POR MOLCULAS UNIDAS A
MEMBRANA PLASMTICA Transduccion de seal QU ES TRANSDUCCIN? O La
transduccin de seal es el conjunto de procesos o etapas que ocurren
de forma concatenada por el que una clula convierte una determinada
seal o estmulo exterior, en otra seal o respuesta especfica.
TRANSDUCCIN DE SEAL INTRACELULAR O La seal de transduccin
intracelular est llevada a cabo en su mayor parte por molculas de
segundos mensajeros. la unin de una o de algunas molculas puede
activar la entrada de millones de molculas. La unin de una o varias
molculas puede inducir una reaccin enzimtica que afecta a muchas
rutas metablicas y a muchos sustratos.Recepcin de seal intercelular
Puede ser: Recepcininternacuandolasealcon
ayudademolculasquelatransportanpuedenatravesarlamembrana
plasmticayllegarhastalamolcula receptora de la seal
Recepcinexternalamolculaquelleva lasealnoatraviesaellamismala
membranaplasmticaparapenetraren laclulayenvalasealmediante
receptoresqueestnenlamembrana plasmticadelaclula,conunextremo
delreceptorfueradelaclula(dominio extracelular) y otro extremo del
receptor dentro (dominio intracelular). Cascadas de sealizacin El
mecanismo bsico requiere un ligando (molcula sealizadora) que se
une a su receptor (molcula receptora) que convierte la seal
extracelular en una seal intracelular (transduccin + molcula
efectora). Este proceso es denominado transduccin de la seal y
puede ocurrir de varias formas. Cascada de Sealizacin intracelular
y Transduccin Sealizadora +Transduccin de seales: la presencia de
una seal extracelular puede producir cambios en el estado
intracelular sin que la seal inicial pase a travs de la membrana
plasmtica. +Cascada de sealizacin permite la amplificacin,
modulacin, y la distribucin de la seal dentro de la clula.
SEALIZACIN Directa 2.Plasmodesmos 1.Uniones Nexos Indirecta CAMs
Por ContactocelularUniones NexoPermiten el intercambio directo de
molculas pequeas entre clulas adyacentes Uniones Nexo Comunicacin
intercelular directa mediada por uniones comunicantes (nexos) y por
protenas transmembranosas con afinidad dereceptor-ligando,
respectivamente Sellamaplasmodesmoacadaunadelas
unidadescontinuasdecitoplasmaque
puedenatravesarlasparedescelulares,
manteniendointerconectadaslasclulas contiguas en organismos
pluricelulares en los que existe pared celular, como las plantas o
los hongos. puedencoordinarlasactividades metablicas de las clulas
vegetales a travs de estos. Plasmodesmo CAMS
Coneltrminomolculasdeadhesincelular
(CAM:CellAdhesionMolecules)sedesignaa
ungrupodiversodeprotenasdemembrana
involucradasenprocesosbiolgicosdevital
importanciaqueimplicanelcontactoclula-clulaoclula-matrizcomolaproliferacin,la
migracin, la diferenciacin y la muerte celular.
LasCAMsparticipanenestosprocesos
reconociendoreceptoresespecficosque
suelenserotrasmolculasCAMssituadasen otras clulas o en la matriz
celular y originando unaseriedesealesquesetransducenal
interiordelaclularegulandolatranscripcin
celulardespusdelainteraccinconsus ligandos. anulada
LosCAMssonglicoprotenasubicadasenlasuperficie
celularqueconstituyereceptorescelulares,aunque
tambinseencuentranenlamatriztisular,ymediante
lascualesseefectanlasinteraccionesespecficas clula-clula y
clula-matriz. Estas glicoprotenas tienen
enunextremoungrupocarboxilo,elllamadocarboxi-terminal, que se
encuentra fijo en el citoplasma y en el
cito-esqueleto.Inmediatamentedespusdelcarboxi-terminalseencuentralaregintransmembrana,que
atraviesalamembranacelular.Elrestodela
glicoprotenaseubicaextracelularmenteyterminaen
ungrupoamino,elamino-terminalquedala especificidad a la molcula
para unirse a otras CAMS. Caractersticas Generales de los CAMs las
CAMs pueden ser : E Homoflicasaquellasqueseunen
especficamenteaotrasCAMsidnticasaellas mismas. E
Heteroflicaslasquelohacenconotros receptores o CAMS diferentes. Una
determinada CAM puede unirse en forma:E Homotpica, si lo hace con
receptores ubicados en el mismo tipo de clulas que en el que ella
se encuentra.EHeterotpica La unin de CAMs de clulasdiferentes
Estructuralmente existen cinco familias de CAMS: +Cadherinas
+Del supergen inmunoglobulinas +Integrinas
+Selectinas +Proteoglucano Las Cadherinas
Sonmolculasmonomricas,queconstituyen
receptoreshemoflicosqueseunenacadherinas
idnticasexpresadasenclulashomoo
heterotpicasparaestablecercontactoclula-clula.
Suaccinescalcioytemperaturadependiente.En
unaclulapuedeexpresarsemsdeunacadherina.
Seconocenalmenosdocedeellasperolasms estudiadas son tres:
CE-Cadherina:presenteenepiteliosdediferentestejidos como hgado y
rin.C N-Cadherina: propia del tejido neural, se expresa en el
cerebro pero tambin en el msculo cardaco.CP-Cadherina: encontrada
en la placenta.CADHERINAS Cateninas p120 a b { Citosol Filamentos
de actina Ca2+ Membrana plasmtica NH2 SUPER GEN INMUNOGLOBULINAS
LaFamiliaSuperGenInmunoglobulinason
receptorescelularesqueincluyenungrannmero
deprotenas,condiversasfuncionesydistribucin tisular. Todas ellas
comparten una regin de 60 a 100 aminocidosentredoscisternas,queestn
dispuestosendosbandasantiparalelasunidaspor puentes disulfuro.
Estas bandas forman un pliegue de
Inmunoglobulinaqueconstituyeundominio.Todos
losmiembrosdeestafamiliaposeenalmenosuno de estos dominios.
LamayorfuncindelaFamiliaSupergenIgesel
reconocimientoclula-clulaylauninconel
antgeno.EstasCAMsintervienenenprocesos
biolgicosvitales,comolasreacciones
inmunolgicasantgeno-dependientesyantgeno-independientes,enlanorfognesis,eneldesarrollo
neuronal,enelcrecimientoydiferenciacincelular
yenlainflacin.Algunassirvencomoreceptores
virales.glicosilfosfatidilinositol Dominios fibronectina tipo III
Dominios homologa IgG NH2NH2NH2NH2 COOH COOH
Lasintegrinassonunasuperfamiliadeglicoprotenasque
participanmayormenteenlaunindelasclulasconla
matrizextracelular.Aunquehayalgunasquetambin participan en la unin
clula-clula. Estnpresentesenlasuperficiecelularenelevadas
concentraciones. Las molculas se componen de dos cadenas
glucoproteicas, y,yformanheterodmerosqueseunendeformano
covalente.Las cadenas contienen aproximadamente entre 1000 y 1200
residuos, en cambio las cadenas tienen entre
760y790residuos.Sehandescubiertohastaelmomento 14 cadenas alfa y 9
, que en conjunto pueden formar unas 20 integrinas conocidas.
Citosol Membrana plasmtica Unin a talina/ vinculina Cadena a Cadena
b Catin divalente Dominios ricos en cistena Las SELECTINAS O
LEC-CAMs Son receptores de adhesin
monomricoscuyareginextracelularaminoterminal
contieneunaporcinsemejantealectina,undominio parecido al factor de
crecimiento epidrmico (EGF) y varias
estructurassemejantesaprotenasreguladoresdel
Complemento.DeahsunombreLEC-CAMsLpor
Lectina-smil,EporEGF-SmilyCporComplemento (protenas regulatorias)
smil. Se han descrito tres miembros en esta familia:
+L-Selectina+E-Selectina+P-Selectina Protenas de anclaje Dominio
EGF-like Dominio lectina Filamentos de actina P-selectina Modifican
su comportamiento: Diferenciacin Proliferacin Migracin Actividades
Metablicas Tipos de Sealizacin Segn la distancia Paracrina
Endocrina Sinptica Sealizacin mediada por molculas secretadas
PARACRINA CLULAS INMEDIATAS AUTOCRINA CLULAS DEL MISMO TIPO
ENDOCRINA TORRENTE CIRCULATORIO SINPTICA NEUROTRANSMISORES
SEALIZACIN PARACRINA De corto alcance, la clula reguladora elabora
y secreta las seales moleculares hacia el medio extracelular, donde
difunden y llegan a las diversas clulas sobre las que ejercen su
accin. Molculas (mediadores locales) liberadas por una clula,
difunden a travs de la MEC, y actan localmente sobre clulas dianas
vecinas. Factores de Crecimiento y Mediadores Inflamatorios
generalmente actan como molculas sealizadoras paracrinas.
Sealizacin Paracrina Clulas adyacentes Corto alcance Mediador
qumico SEALIZACIN AUTOCRINA SEALIZACIN AUTOCRINA
Enalgunasocasiones,el mediadorqumicoafecta nosloalasclulas
vecinassinoalapropia clulaproductoradela seal;sehablaentonces de
sealizacin autocrina. Molculassealizadoras(hormonas)son
transportadasatravsdelsistemacirculatorio
hacalatotalidaddelorganismoyactan
sobreclulasdianaslocalizadasadistancias
considerablesparaejercersuaccin reguladora sobre estas clulas
blanco o diana Molculas sealizadoras: -hormonas.
Lashormonassonreconocidasporprotenas
especficas(receptores)enlamembrana plasmtica o en citoplasma.
Sealizacin endocrina Clulas distantes Largo alcance Hormonas:
Seales Moleculares SEALIZACIN SINPTICA Es un caso especial de
comunicacin intercelular rpidaquedependedelasecrecindeseales
muyespecficas(neurotransmisoreso
mediadoressinpticos),dirigidaspuntualmente
apequeasreasdelamembranadeunaoms clulas blanco. La seal se
transmite a travsde axones como un impulsoelctrico que se convierte
en lasinapsis en una seal qumicaconocida como neurotransmisin.
Apesardequela secrecinsinptica seefectahaciaun espaciointercelular
estrecho(hendidura sinptica),los cuerposcelulares delasclulas
intervinientesse puedenencontrar muy alejados. Comunicacin
intercelular rpida Depende de Llegan a pequeas reas de membrana
Secrecin de seales Neurotransmisores Mediadores Sinpticos o
Sealizacin sinptica +Muchasmolculassealizadoresse
unenaprotenasreceptoras (receptores)enlasuperficiecelular
dondeconviertenlainformacin mediante el proceso de transduccin de
la seal. +Molculassealizadoreshidrofbicas
(testosterona)omolculassealizadores gaseosas(xidontrico,monxidode
carbono)puedenatravesarla membrana plasmtica. +
Lasmolculassealizadoresson hidroflicasynotienenla habilidad de
difundir a travs de la MembranaPlasmtica.Necesitan
deunreceptordesuperficie celularquegeneraunaseal intracelular en la
clula diana. + Algunasmolculassealizadores
hidrofbica(hormonas)pueden difundiratravsdelaMembrana
Plasmticayunirseareceptores intracelulareslocalizadosenel
ncleooenelcitoplasmadela clula diana. SEGN LA SOLUBILIDAD DE LA
MOLCULA DE SEALIZACINSeal Influye Transduccin de la Seal Citoplasma
SEAL HIDROFILICA Ncleo SEAL HIDROFOBICA MECANISMOS DE ACCESO DE LAS
SEALESCLASES DE RECEPTORES SEGN LA SOLUBILIDAD DE LA MOLCULA DE
SEALIZACINExternosSeales Hidrofilicas Tienen como ligando
receptores intracelulares Internos Seales Hidrofbicas Se unen a
receptores de la superficie y necesitan de segundos mensajeros
Denominados receptores intracelulares La seal molecular hidrofbica
en todas las molculas penetra en todas las clulas por difusin
simple a travs de la membranay ejerce su accin en aquellas que
poseen receptoresespecializados en el citoplasma. Ej. Oxido ntrico,
Hormonas esteroideas y tiroideas Producido en las clulas
endoteliales, por el estmulo de la liberacin de la acetilcolina en
las terminaciones nerviosas de los vasos. Difunde rpidamente por el
endotelio hasta alcanzar la musculatura lisa del vaso. Relaja la
pared vascular con el aumento del flujo sanguneo y [O2] en los
rganos (corazn,SNC). Receptor interno:xido ntrico (N2O5)FUNCIONES
PRINCIPALES DEL (N2O5)) O Responsable de la dilatacin de los vasos
sanguneos de las clulas permitiendo que la sangre fluya con mayor
libertad O Relajacin de los vasos sanguneos.O Regulacin de la
exocitosis de neurotransmisores.O Respuesta celular inmune.O Acta
activando en muchos casos la enzima gualinato ciclasa O Actuacin
paracrina OXIDO NTRICO NO= Enzimasoxido ntrico sintasa+ L-Arginina
+ O2 + NADPH Constitutivas Activada por Calmodulina Calcio
Inducibles Independiente del Calcio xido ntrico se une directamente
a una enzima intracelular (guanilato ciclasa) con respuesta rpida e
inmediata. El xido ntrico (ON) es un producto derivado de la
oxidacin de la L-arginina por accin de la xido ntrico sintasa
(ONS). HORMONAS ESTEROIDES UNIDAS A RECEPTORES SealesMoleculares
ClulasModifican el comportamientode la actividad
genticaReceptoresIntracelulares Protenas CitoslicasNucleares
Formacin DimricaReceptor -Segmentos Reguladores Especficos de Genes
Activadores Desativadores Va de Sealizacin de las Hormonas
Esteroideas +Hormonas esteroideas atraviesan la MP y se unen a
receptores intracelulares en el citoplasma. + El complejo
esteroide-receptor migra hacia el ncleo donde acta como un complejo
regulador del gen activando la transcripcin gnica. +Existen
receptores intranucleares para las hormonas esteroides.
+Esteroides, tiroxinas, vitamina D3 y cido retinico. +Actuacin
endocrina Lashormonastiroideascumplenfunciones
muyimportantesduranteeldesarrollo,
interviniendoenlamaduracindemuchos tejidos, como el SNC, el hueso o
el intestino. Adems, en el individuo adulto contribuye al
mantenimiento de la funcin de casi todos los
tejidos,peroespecialmentehgado,sistema
nerviosoycorazn.Tradicionalmenteseha considerado que se trata de un
mecanismo de difusinpasiva,debidoalanaturaleza hidrofbica HORMONAS
: T3 T4 Lasealmolecularhidrofilicanopuede
penetrarenlaclula,porlocualseunea un receptor tarnsmembranoso
Receptoresdesuperficiecelularo citoplasmticos reciben seales
externas Necesitandemediadoresosegundos mensajeros para transducir
la seal Ej.ReceptoresacopladosaProtenaG, acoplados a enzimas y a
canales inicos. SEALES HIDROFLICAS Y LOS RECEPTORES EXTRACELULARES
TRANSMEMBRANOSOS No pasan la membrana Son retenidas por receptores
Son Polipptidos Grandes Pequeos Hormonas Adenohipofisarias Insulina
Factores de crecimiento Molculas de matrices
extracelularesAdrenalina Histamina
Receptores de membrana celular
+Lasmolculassealizadorashidroflicasnecesitande receptores situados
en la MP. + Lasmolculasreceptoras(receptores)reconocen
especficamentecadaunadelasmolculassealizadoras
(agonistas/ligandos/mensajeros). +
Frmacosqueinhibenlaunindelosligandosconlos receptores se conocen
como antagonistas. CLASES DE RECEPTORES DE SUPERFICIE O
EXTERNOSRecept. Canales regulados por neurotransmisores Recept.
Enzimas o relacionados con enzimas Recept. Relacionado con la
Protena G 1. RECEPTORES CANALES REGULADOS POR NUEROTRANSMISORES
Conocidos como canales inicos regulados por
transmisor,actansimultneamentecomo receptoresycomocanalesinicosque
conviertenalassealesqumicasenseales elctricas a nivel de las
sinapsis. Elreconocimientodelligandoconllevaala
aperturaocierredecanalesinicosyla generacin de la seal. Receptores
canales regulados por neurotransmisoresActan Como Receptores
Canales Inicos Seales Qumicas Seales elctricas a nivel de la
SinapsisProtenas transmembranosas inactivas. Al unirse al ligando,
modifica su estructura y posibilitauna actividad enzimtica.
ProtenaPropagan Sealesintercelulares Cambio fsico ms comn
Fosforilizacin Desfosforilizacin Dominio Citoslico Protenas
Hormonas cuyos Receptores se asocian con Protein Quinasas
Interferon a, b y g Eritropoyetina Interleuquinas Leptinas Receptor
de clulas T Receptor de clulas B Familia JAK Familia Src (JUST
ANOTHER KINASE) ALGUNOS RECEPTORES ENZIMAS ASOCIADOS CON ENZIMAS
A).- RECEPTORES ASOCIADOS A QUINASAS DE TIROSINA B).- RECEPTORES
QUINASAS DE TIROSINA C).- RECEPTORES QUINASAS DE SERINA / TREONINA
(SUPERFAMILIA DE RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO TGF-) D).-
RECEPTORES FOSFATASAS ERECEPTORES GUANILATO CICLASA A. Receptores
Asociados a quinasas de tirosina ATP ADP P PP P P PP P P
LigandosQuinasas Fosforilan Sistemas B. Receptores Quinasas de
tirosina Naturaleza peptidicaRelacionados confactores de
crecimiento Ligandos Multiplicacin DiferenciacinCelular Unidad
Receptora-Ligando Dimrica, mutuamente Fosfatos Activas Son
inactivos Receptores tirosin-quinasa (RTK) ATP ADP P P P P P
Aminocido tirosina Fosforilan Aminocidos Serina Treonina Comprenden
receptorespara los factores de crecimiento TGF-B Estimula la
colagenizacinde matricas (fibrosas) Inhibicin del crecimiento CD45
d. Receptores Fosfatasas Activacin Linfocitaria Antigeno C Remueve
Fosfato de Tirosina 3. Receptores relacionados con protenas G Sus
ligandos son _Hormonas _Neurotransmisores _CAMs _MediadoresQumicas
( locales) Protenas Transmembranosas familia de protenas con
afinidad por nucletidos de guanina Heterotrimrica, subunidades a, b
y gunida a cara interna de membrana celular La unin
ligando-receptor cambia la estructura del segundo, ello permite
relacionarlo con la protena G. Protena G:Transductor
Intermenbranoso Heterotrmero:Subunidades peptidicas a b g Unida a
la molcula GDP = Protena G Tipos Gs: Estimulante Gi: Inhibidora
Inactiva Protenas G estimuladoras: Gs, activan adenilato ciclasa
Protenas G estimuladoras: Gq, activan fosfolipasa C Protenas G
estimuladoras: Gt, activan fosfodiesterasaProtenas G inhibidoras:
Gi, inhiben adenilatociclasa Proceso UnidadMembranaUnidad a
Unin a-GDP Se debilita a-GDP Se disociade b y g
BicapaActiva Adelimato Ciclasa Fosfolipasa C - SntesisAMP Cclico
AumentaCalcio Citoslico quinasas Receptor ligando Reemplazado por
GTP Activa Respuesta al estimulo externo Segundo Mensajero
Mecanismos de activacin y de accin de las protenas G. A. Estado
inicial. B. La unin de la seal molecular (primer mensajero) con su
receptor produce un cambio de configuracin de ste, que se pone en
contacto y activa a la protena G, que a su ve; cambia su GDP
asociado por GTP. C. La subunidad o de la protena G se disocia del
trmero y activa a la en/ma de membrana (adenilato ciclasa o
fosfolipasa C). D. La desfosforilacin fiel CTP a CDP produce, en
ausencia de ligando unido al receptor, la reasociacin del trmero
con retomo del sistema al estado inicial. Enzima La subunidadse
disocia de las otras subunidades, se difunde por la bicapa y se
activa a una de dos enzimas principales situadas en la membrana:
+Via 1:la adenilato ciclasa que genera AMP ciclico +Via 2:la
fosfolipasa Cactua sobre el sustrato fosfatidiliniditol difofato
(PIP2)que genera PI3 (Innositol trifosfato) y DAG (1,2
diacilglicerol) aAdelinato Ciclasa AMPc CATALIZA LA CONVERSIN DE
ATP EN AMPc Va 1 Adelinato Ciclasa Respuesta celular Complejo
receptor- ligando Rpida generacin de AMPc Quinasa Responsable
ActivadaTraduceActiva FosforilaActiva Diferentes sustratos
FUNCIONES DE AMPc ACTIVACIN INHIBICIN DE QUINASAS Ensamblaje,
desensamblaje de microtbulos Transporte a travs de membrana
Metabolismo de lpidos, carbohidratos Sntesis de DNA, RNA,
diferenciacin Sntesis de Protenas Quinasa A Tetrmero Dos
subunidades reguladorasDos subunidades potencialmente quinasicas En
presencia del AMPc Cadasubunidad se une a2 Molculas de nucletido
Cambia de estructura Deja subunidades catalticas libres Fosforilan
protenas Proceso reversible gracias aFosfodiesterasa citoslica
Fosfatasas proteicas Activacin de protein-quinasa A, dependiente de
AMPc AMPc SUBUNIDADES REGULADORAS SUBUNIDADES CATALTICAS ACTIVAS
QuinasaAinactiva Subunidades catalticas inactivas Fosfolipasa C-
bcalcio citoslico Va 2 Fosfolipasa C- bEnzima quinasa Citoslico
Calcio Segundo Mensajero ActivacinMayor Concentracin Conciderado
Recordemos: Concentracin de Calcio 10-7M = 4000 veces menor que el
espacio extramolecular Bomba de Calcio Sistema antiporte Ca+2 -Na+2
Compartimiento secuestrador de Calcio Proceso Activacin Protena G
(Gq) Unidad a Se disocia del trmero
GTP Activa Fosfolipasas c- b SustratoFosfolpido Hidrlisis
Innositol trifosfato 1,2 diacilglicerol IP3 DAG Receptor ligando
Citosol Canales de Calcio Fosfolipasas de membrana Fosfaditil
Inositoldi fosfato PIP2
Calmodulina SEGUNDOS MENSAJEROS ACTIVADOS POR LA FOSFOLIPAS C-B
FOSFATIDIL INOSITOL, UN GENERADOR DE SEGUNDOS MENSAJEROS IP3
(INOSITOS TRIFOSFATO) AZCAR FOSFATO DIFUNDE CON RAPIDEZ RECEPTOR EN
RETCULO ENDOPLASMTICO LISO INDUCE LA APERTURA DE CANALES DE CALCIO
LIBERACIN DE CALCIO INTRACELULAR CITOSOL RETCULOENDOPLASMTICOCa2+
Ca2+ El calcio como segundo mensajero y la activacin de la Quinasa
C (PKC): Amplificacin de la Seal Cadena Fosforilacones
Desfosforilaciones Cascada de reacciones Proveen amplia
Amplificacin de Seales Irritabilidad Clulas Nerviosas
RespondenRpido Eficaz RespuestaVariable Tejido especializado
Efectoras Controlado por neuronas eferentes Msculo Glndula Placas
elctricas rganos luminosos Mecanismo ms simple de accin nerviosa
Circuito Neuronal Formado por dos neuronas Sensorial Deferente
Motora Eferente Transmisin Sinptica Y estructura de la sinapsis
ElctricaUniones tipo nexo Qumica Frecuencia ms compleja, Se da
en:Membrana y dentro de terminaciones Vesculas Sinpticas
UnidadesCunticas detransmisin Transmisin Sinptica Se da por el
espacio sinptico Resulta de la interaccinNeurotransmisores y
Protenas receptoras Translocacinde iones ProduccinAMPc GMPc Es una
sinapsis en la que la transmisin entre la primera neurona y la
segunda no se produce por la secrecin de un neurotransmisor, sino
por el paso de iones de una clula a otra a travs de uniones gap. Se
establece entre clulas que estn separadas entre s por un espacio la
llamada hendidura sinptica. La liberacin de neurotransmisores es
iniciada por la llegada de un impulso nervioso (o potencial de
accin), y se produce mediante un proceso muy rpido de secrecin
celular en el Terminal nervioso presinptico Tipos morfolgicos de
sinapsis Los tipos de sinapsis se nombran segn las estructuras que
se ponen en contacto. a) sinapsis axodendriticas b) sinapsis
axosomaticas c) sinapsis axoaxonicas d) sinapsis seriadas e)
sinapsis reciproca f) sinapsis somatodendriticas g) Sinapsis
dendodentriticas Si las sinapsis ocurren en con las dendritas de
las neuronas.las cuales pueden establecerse directamente sobre la
dendrita, aunque en la mayora de los casos lo hacen por intermedio
de una espina (sinapsis axoespinosa). Si las sinapsis ocurren con
los somas o cuerpos neuronales. Que terminan sobre el pericarin.
Algunas pueden hacerlo sobre el cono inicial del axn; stas a veces
se denominan sinapsis del segmento inicial, y se piensa que ejercen
una accin inhibitoria sobre la neurona. Tales sinapsis son
importantes porque estn situadas en un sitio estratgico, donde
pueden influir en el disparo del impulso nervioso. Viaja de los
botones terminales al axn de la neurona siguiente. No suele ser a
los botones terminales, sino a otro punto del axn.en las que un
Terminal nervioso se pone en contacto con otro. Este tipo de
sinapsis parece estar involucrado en la inhibicin presinptica, dado
que por su ac-cin puede reducir la salida del neurotransmisor.
sinapsis seriadas en cual una de las partes de las sinapsis
axoaxnicas es presinptica en una sinapsis y postsinptica en la
otra. sinapsis reciproca en que una prolongacin neuronal puede ser
presinptica en un punto y postsinptica en otro Sinapsis
somatodendriticas en que el pericarin puede ponerse en contacto con
una dendrita Va el impulso de las dendritas de una a las dendritas
de otra.que se encuentran en diversas regiones del sistema nervioso
central y en las cuales las dendritas tienen grupos de vesculas
sinpticas opuestas a otras dendritas; algunos de estos contactos
pueden ser de tipo reciprocoTRANSMISIN SINPTICA
Lospotencia/essinpticos,ascomolos
potencialesgeneradores,songraduadosyno
sepropagan.Seextiendenelectrnicamente
soloporunacortadistancia,enlacualsu amplitud se reduce.
EnlaneuronaPseimplantandos microelectrodos,queseempleanpara
estimulacin(SOyregistro(R), respectivamente. En la neurona F se
coloca un microelectrodo(R)pararegistrarelpotencial
sinptico.Sepuedenencontrardostipos
principalesdeclulasP:unasproducen potenciales sinpticos
ex-citatorios en la clula F(J)yotrasunpotencialpost-sinptico
inhibitorio [2). POTENCIALEXCITATORIO:
Lospotencialesexcitatoriosdespolarizanlamembrana
post-sinpticahastaque,alllegaraciertonivelcrtico,
inducenalaneuronaadescargarunimpulso.El potencial post-sinptico
excitatorio (PPSE) se debe a la
accindeltransmisorliberadoporlaterminacinque
produceuncambioenlapermeabilidaddela
membranapost-sinpticaquepermiteelpasodeiones pequeos como Na+, K+ y
Cl + .POTENCIALINHIBITORIO:
Lassinapsisinhibitoriasinfluyensobrelamembrana
post-sinptica.Enestecasotienelugarunaumento
transitoriodelpotencialdemembrana,denominado
potencialpost-sinpticoinhibitorio(PPSI).Elefecto
hiperpolarizanteprovocaunadepresindela
excitabilidadneuronaly,porconsiguiente,ejerceuna accin inhibitoria.
Elnmerodesinapsisqueterminansobreelcuerpo
neuronalylasdendritasvaraconsiderablemente.Enla
sinapsiscaliciformedelgangliociliarhayunaenorme
sinapsisnicaporclula.Unagranmotoneuronapuede
recibir10.000contactossinpticos;unaneurona
piramidaldelacortezacerebralpuedetener40.000
contactossinpticos.yunagrancluladePurkinjedel
cerebelopuederecibir200000.Estascifrasdanuna
ideadelaextraordinariacomplejidaddelsistema nervioso.
Estaenormecantidaddesinapsistraeinformacinde
muchasneuronas,algunasdelascualespuedentener
unefectoexcitatorioyotrosinhibitorios.Porlotanto,la
neuronaesunverdaderocentrodecomputacindonde
seintegratodalainformacinyapartirdelacualse originan nuevos
impulsos. Engeneral,elnmerodesinapsisguardarelacinconel
nmeroylalongituddelasdendritassobrelascuales,
seproducelamayoradeloscontactos,Lasdendritas poseen finas
excrecencias sobre su superficie, llamadas espinas, donde se
realizan los contactos sinpticos.Una espina tpica es pedunculada,
tiene un dimetro de 0,5 a2,0um.enelextremoypresentaunejeestrechode
0,5 a 1 um. de largo. Elnmeroyeltamaodelasespinasdendrticaspueden
estudiarsefcilmenteenlasneuronasteidasconel
mtododeGolgi.Talesestudiossonimportantesen condiciones patolgicas,
ya que la reduccin del nmero de espinas puede indicar la
degeneracin de los axones y de las terminaciones aferentes.
Seobservquelospecescriadosentanquescomunitarios
tienenmayornmeroderamasdendrticasyespinasen
lasinterneuronasdelascapasprofundasdeltecum,en
comparacinconpecescriadossincontactovisualytctil
conotrosdelamismaespecie.Lostestigosnosolopre-sentanmsespinas,sinoqueenstaseltalloesms
corto.Taleshallazgossugierenquelaestimulacinsocial
inducelaformacinyelensanchamientodelasespinas.
Estoscambiosplsticospuedentenerprofundainfluencia
enlaeficaciadelatransmisinsinpticay,porlotanto,
puedenestarrelacionadosconlosprocesosde aprendizaje.
Dehecho,unadelasteorasdelaprendizajedemayor
aceptacinsebasaenelcrecimientoyfaramificacinde
lassinapsisespinosas.Estecrecimientosinpticoimplica el estmulo de
la sntesis de protenas y la transcripcin de
ARN;lainhibicindeestosprocesospuedeanularel aprendizaje y la
memoria de largo plazo. Vesculas sinpticas Y liberacin cuntica del
neurotransmisor Estructuras involucradas en la acumulacin, el
transporte y la liberacin de los neurotransmisores Morfolgicamente
se pueden distinguir cuatro tipos de vesculas sin aplicas:
Tienenundimetrode40a50nm.yuna membrana limitante de 4 a 5 nm Son
caractersticas delassinapsiscolinrgicasperifricasydelas
glutaminrgicas,quesonms(recuentesenel sistema nervioso
central.Sedistribuyenmsomenosuniformementeporel
axoplasmadelaterminacin,aunquecierta
proporcinhacecontactoconlamembrana
presinpticaaniveldelossitiosactivos.Comose dijo antes, en la placa
mioneural estos sitios activos
estnlocalizadosaambosladosdelasbandas
presinpticasEnestasinapsishayalrededorde1.000vesculas por u.m.3 y
un total de 3 x 10. De ellas, solo el 20% se hallan cerca de la
membrana listas para liberar el transmisor.
Seobservantantoensinapsiscentralescomo
perifricas(fig.7-19).Ensinapsiscolinrgicasy
adrenrgicasperifricashayunapequea
proporcindevesculasgrandesquellenenun
centrodenso.Sehapropuestoqueestasvesculas podran contener
neuropeptdos. Seobservanenciertassinapsiscentralesy
perifricasHansidorelacionadasconla
funcininhibitoria,yaquecontienenel neurotransmisor inhibitorio
-amino butirato (GABA). Descritasporprimeravezen1961porDe
RobertisyPellegrinodeIraldi,tienenun dimetrode 40 a 60 nm y
contienen un ncleo densoyunareginmsclaraomatriz. Utilizando agentes
farmacolgicos que liberan o aumentan la concentracin de
catecolaminas o empleandotcnicascitoqumicas,sedemostr que contienen
noradrenalina y en el caso di los
nerviospineales,tambin5hidroxitriptamina
(Serotonina).Recientementesepropusoun
modelodedoscompartimientosparaestas vesculas: a) uno ms laxamente
unido, de fcil liberacin, en el compartimiento externo o matriz
b)unofirmementeunido,msresistente,enel compartimiento del ncleo
Sustanciascapacesdeinfluirenlatransmisin sinptica por diferentes
mecanismos. Los principales criterios que se utilizan para definir
aunasustanciacomoneurotransmisorsonlos siguientes:
a)debeencontrarsedentrodelaterminacin nerviosa b) debe ser liberada
por estimulacin nerviosa c)susefectosdebenparecersealosproducidos
por estimulacin nerviosa. d)susefectosdebensermodificadospordrogas
especficas(agonistasyantagonistasenelmismo sentido y con igual
magnitud que en la situacin in vivo
e)debeserinactivadadespusdesuaccinenla transmisin
sinptica.Lamayorasonsustanciasdebajopeso
molecularquepertenecenalgrupodeaminas bigenas, aminocidos, purinas
y neuropptidos.Paradarunejemploconsideremosel
casodelsistemadelaacetilcolina
(ACh).Sinapsiscolinrgica,comoladelauninneuromuscular,quemuestralos
componentesdelsistemadelaacetilcolinaylospasosdelmecanismode
neurotransmisin.1,potencialdeaccinquellegaalaterminacin nerviosa;
2, entrada del Ca2' a la terminacin presinptica; 3, liberacin de
las molculas de acelilcolina contenidas en la vescula sinptica por
fusin y apertura en la hendidura sinptica; 4, difusin del
neurotransmisor dentro de
lahendidura;5,interaccinconelreceptor;6,aperturadelcanal
postsinptico; 7, corrientes de Na* y de K* a travs del canal; 8,
interaccin
delaacetilcolinaconlaacetilcolinesterasaehidrlisis,conrecaptacinde
la fraccin colina; potencial de accin postsinptico.El nmero de
sustancias producidas por las neuronas que
puedenconsiderarseposiblesneurotransmisores
aumentdemodoconsiderableentosltimosaos.. La mayora son sustancias
de bajo peso molecular que pertenecen al grupo de aminas bigenas,
aminocidos, purinasyneuropptidos.Algunosdelosintegrantesde
esteltimogrupoyaeranconocidoscomohormonas (por ejemplo, oxitocina,
vasopresina) o como sustancias
activasqueseencuentrantantoenelsistema
neuroendocrinodifusocomoenelencralo(por
ejemplo,colecistoquinina,sustanciaRetc.).Cabe
sealar,empero,quesloalgunasdeestassustancias
renentodosloscriteriosparaseridentificadas
totalmentecomoneurotransmisores.Oirsse
consideran,porelmomento,neuromoduladoras,es
decir,sustanciascapacesdeinfluirenlatransmisin sinptica por
diferentes mecanismos. Sehallaalmacenadaprincipalmentedentrodelas
vesculassinpticas,aunquetambinpuedeestar
disueltaenelcitoplasma.Despusdesu liberacin
hacialahendidurasinptica,laacetilcolina
interactaconelreceptorubicadoenlamembrana
post-sinpticayesdegradadaencolinayacetato
porlaacetilcolinesterasa,unaenzimahidroltica
presenteenlasmembranasdelosterminales
nerviosos.Segnseadvierteenlafigura7-21,la
colinaesluegoreincorporadaalterminalnervioso
pormediodeunmecanismodetransportedealta
afinidad.Elfraccionamientocelularpermite demostrar que los tres
componentes principales del
sistemacolinrgicocolinaacetiltransferasa.
Acetilcolinayacetilcolnesterasaseencuentran
enunafraccinespecialdelasterminaciones nerviosas del cerebro.
Unodelosadelantosimportantesenelcampodelos
neurotransmisoresfueeldescubrimientodenumerosos
pptidosenlasneuronas,quepuedenparticiparenla
transmisindelimpulsonervioso.Estosneuropptidos
comprendenmolculasquepuedencontenerdesde2(por ejemplo, la
carnosina) hasta 30 aminocidos. Se originan en los ribosomas del
pericarin como precursores ms grandes,
seacumulanenvesculasysontransportadoshastael
terminalnervioso,dondefinalmentesonfraccionadoscomo
pptidosmspequeosyliberados.Comoocurreconlas
catecolaminasylaserotonina,lospptidossoncaptados
nuevamenteporlaterminacinnerviosaoinactivadospor peptidasas.
Auncuandoalgunosneuropptidos,comolasustanciaP,eran
conocidosdesdehacemuchotiempo,indudablementeel descubrimiento por
Hughes de las encefalinas llev al primer plano de la neurobiologa
el papel de los neuropptidos.
Enlaactualidadsereconocentresgruposprincipales de pptidos
opioides:a)Elsistemadela-endorfina,queseencuentra principalmenteen
ellbuloanterior ylaporcinintermedia de la hipfisis, as como en un
nmero limitado de neuronas
delncleoarciformedelhipotlamo.Estasneuronas
poseenlargosaxonesqueseproyectanhacialas estructuras lmbicas, el
tlamo, el locus coeruleus, etc. Este
sistemaeslimitadoyenlla-endorfinacoexisteconla-melanotropina (
-MSH) y la -lipotropina ( -LPH).
b)Elsistemadelaencefalinatieneunadistribucinms
ampliaydifusaenelsistemanerviosocentralyengeneral se encuentra en
neuronas con axones cortos.c) El sistema de la dinorfina comprende
varios neuropptidos con cadenas de 8 a 32 aminocidos.
Laconcentracindelasdinorfinasenelencfaloes mucho menor que la de
las encefalinas; se localizan sobre todo en algunos ncleos bsales.
Aunquelasntesisdelneurotransmisorseproduceenforma predominante en
el terminal nervioso, tambin puede hacerse en el pericarin. Por lo
tanto, es posible que parte del transmisor
seatransportadoalossitiosdeliberacinporlasvesculas sinpticas. En la
figura 7-24 se indica en forma esquemtica el
posibleflujodelosdiversos,tiposdevesculas.Estasson
transportadasporunflujoaxoplasmticorpido,quepuede
comprenderalosneurotbulos,loscuales,enciertas condiciones, aparecen
asociados a las vesculas, aun dentro del
terminalnervioso.Lasdrogasquecomolacolechisinayla vinblastina
despolimerizan a los neurotbulos producen reduccin y hasta bloqueo
del transporte de vesculas. En la figura 7-24 se observa que la
mayora de las vesculas son transportadas en
sentidocentrfugo;sololasvesculasconcubierta,quese
originanporendocitosis,puedendeslazarseportransporte
retrgradohaciaelpericarin(paraladescripcindel transporte
microtubular) Exocitosis y reciclaje de las vesculas sinpticas. El
acoplamiento entre la despolarizacin, producida por la llegada del
impulso nervioso, y la secrecin de acetilcolina es mediado por el
influjo de iones calcio. El Ca2+ extracelular constituye un
requisito imprescindible para la liberacin de acetilcolina por el
terminal nervioso, ya que cuando el impulso nervioso llega al
terminal, la despolarizacin origina una entrada de calcio por
aumento de la permeabilidad a ste en la membrana pre-sinptica que
supuestamente tiene lugar por canales que dependen del voltaje. En
la figura 7-25 se muestra un esquema tentativo de este hipottico
mecanismo en la unin neuromuscular. La entrada de Ca2+ por los
canales genera un aumento local de la concentracin de Ca2* que
desencadena la apertura de la vescula. El papel del Ca2+ es muy
importante en muchas actividades de la sinapsis. En varios casos el
efecto del Ca2+ parece estar mediado por la protena fijadora del
calcio calmodulina. Por ejemplo, la calmodulina que se encuentra en
la terminacin nerviosa puede mediar:a) el efecto del Ca2+ en la
liberacin del neurotransmisorb) la interaccin de la vescula
sinptica con la membrana pre-sinptica c) la fosforilacin de las
protenas sinpticas y de la tubulina. Todas estas funciones son
inhibidas por inhibidores de la calmodulina, como por ejemplo la
trifluoperazina.La calmodulina est concentrada en la densidad
post-sinptica, donde se halla unida a una protena mayoritaria de 51
kDa. Adems activa la fosforilacin de esta ltima por una protena
quinasa. Receptores sinpticos y Respuesta fisiolgica a)
Saturabilidad b) Alta afinidad C) Reversibilidad d) Especificidad.
Porinteraccinligando-receptor muestralassiguientes caractersticas:
Dado que existe un nmero definido de sitios receptores en la
membrana, si aumenta la concentracin del ligando se alcanza un
nivel de saturacin de la unin; esto se expresa como unin mxima o
Bmx. Esdecir,elgradodeintensidaddelaunin
dependedelaconstantededisociacin
determinadacinticamenteoenequilibrio
(KD).Laafinidadestenrelacininversacon
KD.(Engeneral,losagonistastienenunakD
dentrodelmitesmicromolaresylos
antagonistasdentrodelmitesnanomolareso picomolares.)
Lainteraccinligando-receptorcomnmente no comprende una unin
covalente y puede ser disociada, sea diluyendo el ligando o por
accin de otras drogas. Lainteraccindebeserespecficaparaelligandoy
puedeserdesplazadaporloscorrespondientes agonistas y antagonistas.
d) Especificidad Tomandocomoejemplolainteraccindela
acetilcolinaenlauninneuromuscular(ola electroplaca), el efecto
sobre la translocacin inica puede expresarse mediante el siguiente
esquema:
EnelcuallaAChqueinteractaconelreceptor(Rc)formaprimerouncomplejo,queseencuentraen
estado cerrado y luego, en un segundo paso, pasa al
estadoabiertoAChRa(IceIacorrespondenalos ionforos cerrados y
abiertos,
respectivamente).Aqudebemossealarladiferenciaentreloscanales
axnicosqueanalizaremosmsabajoylos
relacionadosconestereceptordeacetilcolina.
MientrasqueenelaxnhaycanalesdeNa+ydeK+
separadosyreguladosporelpotencialde
membrana,enlamembranapost-sinpticaambos
ionesusanelmismocanalylacompuertaest
impulsadaporlainteraccinentreel neurotransmisor y la protena
receptora. Esquema de una sinapsis colinrgica, como la de la unin
ncuromuscular, que muestra los componentes del sistema de la
acetilcolina y los pasos del mecanismo de neurotransmisin. 1,
potencial de accin que llega a la terminacin nerviosa; 2, entrada
del Ca2' a la terminacin presinptica; 3, liberacin de las molculas
de acetilcolina contenidas en la vescula sinptica por fusin y
apertura en la hendidura sinptica; 4, difusin del neurotransmisor
dentro de la hendidura; 5, interaccin con el receptor; 6, apertura
del canal postsinptico; 7, corrientes de Na* y de K* a travs del
canal; 8, interaccin de la acetilcolina con la acetilcolinesterasa
e hidrlisis, con recaptacin de la fraccin colina; potencial de
accin postsinptico. Se ilustra, dentro de la terminacin nerviosa,
la sntesis de acetilcolina por la colinacelilasa. (Cortesa de O.
Uchitel.)
Enparticular,elempleodedelicadosmicroelectrodos
insertadosenlauninneuromuscularproporcion
unadelasmejoresevidenciasdelfuncionamiento
delosreceptoresanivelmolecular.Yaseha
comentadoqueenestapreparacinpueden
recombinarselosdenominadospotencialesdepla-caenminiatura(mtpp),espontneos,queposeen
unaamplitudaproximadade0,1mVyquerepre-sentanladescargadecuantosmultimolecularesy
aisladosdeacetilcolina.KatzayMilediobservaron
quecuandoseaplicaunadosismnimaperocon-tinuadeacetilcolinasobrelauninneuromuscular,
se producen fluctuaciones pequesimas del
poten-cialdemembranaquesesuperponensobreuna
pequeadespolarizacin.Laamplituddeestas fluctuaciones es varios
cientos de veces menor que el mepp, es decir, del orden de 0,3 |W,
y constituye el llamado ruido de la membrana.
Enelmsculodesnegadodarana,ene!quelos
receptoresaparecenmsalldelaunin
mioneural,esposibleregistrarlaaperturaye!
cierredeloscanalesindividuales.Lacorriente producida es equivalente
a la Ira mi oracin de 5 X 10*ionesunivalentes.Laenormeamplitudquese
produceenunasinapsisqumicasecomprende
fcilmente,yaqueunaodosmolculasde acetilcolina, al interactuar con
el receptor, pueden translocar ms de 10.000 iones. Diagrama del
experimento de Katz y Miledi para demostrar el ruido de la
membrana. Se aplica con una micropipeta una dosis continua de
acetilcolina. Esta difunde e interacta con el receptor, abre los
canales e interacta con la acelilcolinestcrasa. La apertura de los
canales produce corrientes de duracin variable segn la cintica de
apertura y cierre, n = 1, registro de un anal; n = 2, dem de dos
canales; n = 4, de cuatro canales; n = x, con el aumento de canales
se produce el ruido de la membrana. (Cortesa de O. Uchitel.)
El potencial de membrana en reposo o equilibrio (PMR)
estdeterminadoporelgradientedeconcentracinde las diferentes
especies inicas. En una neurona el PMR
variaentre-50y-100mVydependedeladistribucin de Na+, K+ y-CI+ a
travs de la membrana. Cada uno de estos iones tiene su propio
potencial de equilibrio (E), el potencial de Nernst
Encondicionesdereposopredominalapermeabilidad
alK+cuyaconcentracinesaltaenelinteriordela
clulayelPMRestmsprximoalE k+-.Enelcaso de la unin neuromuscular o
la electroplaca, cuando se abreelcanaldelaACh,tantoelNa+comoelK+se
muevenendireccionesopuestas.Elnuevoequilibrio
alcanzadoesintermedioentreE Na+E k+(porlo general) -15 mV, y la
membrana se despolariza. En este caso el potencial sinptico es
excitatorio. Enotrascircunstancias,cuandohayaumentodela
permeabilidadaunsoloin,elPMRestaralgoms
prximoalpotencialdeNernstdelin
correspondiente.Porejemplo,cuandoelcanal
translocaselectivamenteelCl-seproduceuna hiperpolarizacin(E Cl
=30mV).Estoesloqueocurre conelreceptordelGABAquedalugaraunefecto
inhibitorio. Enneuronasdemoluscossehanobservado
permeabilidadesselectivasalNa+,K+,Cl-yCa2+.
Adems,lapermeabilidadpuedeseraumentadao disminuida, lo que permite
numerosas combinaciones IonConcentracin extracelular (mM)
Concentracin intracelular (mM) Potencial de Nernst (mV) Na+14512E
Na+ +66 K+4155E k+-97 Ca2+1,5< 10-3 E Ca2+ > +97 Cl-1204E Cl-
-90 CONCENTRACIN DE IONES Y POTENCIAL DE NERNST
Enlosltimosaosfueposiblesepararlasprotenas
receptor,^comoentidadesqumicasyanalizarenformams
directasuinteraccinconeltransmisor.Suaislamientoes
difcilporquesetratadeprotenasintrnsecas,querequieren
tratamientosdrsticosparasepararlasdelesqueleto lipoproteico de la
membrana.Lasprotenasreceptorassonmuyhidrofbicasyestn
estrechamenterelacionadasconloslpidosdelamembrana.
Parasuaislamientoseempleandosprocedimientos;la extraccin con
solventes orgnicos y la accin de detergentes
fuertes.Sehanaisladoprotenasreceptorascolinrgicasa
partirdelaselectroplacasdeTorpedoydeElectrophorus, tejidos que
poseen una delas inervaciones colinrgicas ms
ricas,perotansolosehanobtenidoapartirdelmsculo
esqueltico,elmsculolisoyelcerebro.Delcerebro,la
cpsulaesplnicayelcoraznseextrajeronprotenas
receptorasadrenrgicas.Tambinseaislaronprotenas receptoras para los
aminocidos glutamato y -aminobutirato a
partirdelosmsculosdecrustceosque,comosesabe,
tienenunadobleinervacin:excitadora(pormediodel
glutamato)einhibidora(porely-aminobutirato).De
membranassinpticasdelaCortezacerebralsesepararon
protenashidrofbicasqueseunenconL-glutamato,L-aspartato y
y-aminobulirato (De Robertis, 1975). El empleo de microscopa
electrnica de alto poder de resolucin, de
inmunoelectromicroscopaydedifraccinderayosXyde
neutronesproporcionunavisintridimensionaldelreceptorde
acetilcolina(AChR)enlamembranapost-sinptica.Los
complejosAChRestndensamentedispuestosenlabicapa lipdica
(aproximadamente 104 /um2) y cada uno de ellos tiene un dimetro de
8,5 nm. El complejo tiene una altura total de 11 nm. y sobresale
ligeramente del lado citoplasmtico. Como se muestra en la figura
7-28, B, la extensinporencimadelabicapaselocalizaenellado
intersinptico de la membrana y tiene forma de embudo, con una
depresincentral.Existendossitiosdeunindela-bungarotoxinaqueseencuentranenestaextensin,peronoen
ladepresincentral.Cuandoseobservanendisposicinplanar, gran parte de
los complejos estn dispuestos en dmeros a causa
delpuenteS-Squeunelassubunidadesadecadacomplejo
Actualmentesedisponedealgunainformacinacercade!a posicindelas
subunidades,y en general se cree quedelimitan un canal inico
central de 0,7 nm aproximadamente.
Ladescripcindelainteraccinneurotransmisor-receptorahahechoreferenciaalatranslocacin
directa de iones. En el caso del receptor colinrgico nicotnico de
la unin mioneural ste es un fenmeno muy rpido, que se produce en el
trmino de uno o de pocos milisegundos
Anteriormenteenestecaptuloseexpliclaaccindeseales
molecularesqueinvolucrabanreceptoresespecficosylaenzima adenilato
ciclasa. Como se mostr en la figura 7-8, el receptor est
acoplado,pormediodelaprotenaG,conlaadenilatociclasa
dentrodelamembrana.Cuandoelligandointeractaconel
receptor,laenzimam-activayproduceAMPcclico(AMPc)a
partirdeATPDichonucletidoesconsideradounsegundo
mensajerocapazdetraducirmensajesextracelularesenuna respuesta
intracelular. Laprimeraindicacindequelaadenilatociclasapodaestar
involucradaenlafuncinsinpticafuedadaporDeRobertis,
Sulherlandycolaboradoresconlademostracindequeesta
enzimaseconcentrabaenlossinaptosomasaisladosyesencial-menteenlamembranadelsinaptosoma.Seobservquela
actividad de la enzima aumentaba despus del choque osmtico, lo
cualeraun-indiciodequelosgruposactivosdelaenzimase orientaban hacia
el interior del sinaptosoma.
Enelsinaptosomatambinhayfosfodiesterasacclica,que degrada al
AMPcinactivo. Enlaactualidadseconsideraquevariasdelasinteracciones
neurotransmisor-receptorquegeneranpotencialespost-sinpticoslentosde100a500mseg.involucranun
mensajero secundario con produccin de AMPc.
Sehaencontradoenelcerebrootromensajero,el
GMPcclico,queesproducidoporlaguanilato
ciclasa.Encontrasteconlaadenilatociclasa,esta enzima es
principalmente soluble en el citosol. Los niveles de AMPc y CMPc no
solo dependen de la activacindelasenzimasdesntesis,sinotambin
delafosfodiesterasa,queaparentementeescomn
aambosnucletidos.Siestaenzimaesinhibidapor las metilxantinas (como
la cafena) y otras drogas, los niveles de esos nucletidos cclicos
aumentan. Tanto lafosfodiesterasacomolaadenilatociclasason
tambinreguladasporelCa2+(porejemplo,la calmodulina). La relacin
entre el AMPc y la funcin sinptica pudo establecerse ms firmemente
cuando se observ que laaplicaciniontoforticadenoradrenalinaode
AMPcsobrelasclulasdePurkinjedelcerebelo
reducelafrecuenciadedisparodeestasneuronas.
Ademssedemostrquelaaplicacinde
noradrenalinaaumentaelniveldeAMPcdentrode estas clulas.
Variosneurotransmisoresyotrosagentes
reguladores,comolashormonasylaprostaglandina
E1alactuarsobrereceptoresespecficos,pueden
activarelsistemadeladenilatoodelguanilatoque
produceelaumentodelsegundomensajero correspondiente. Todos estos
mensajeros (es decir, AMPc, GMPc y Ca2+) pueden actuar por medio de
quinasas de protenas, que fosforilan ciertos sustratos. Como se ve
en la figura, el sistema de fosforilacin proteica comprende
asimismo fosfoprotena fosfatasas que pueden invertir la reaccin. El
sistema completo para la fosforilacin-desfosforilacin se encuentra
dentro del sinaptosoma, y se han purificado y clasificado las
diversas quinasas.En el caso de la quinasa dependiente del AMP
cclico, se Cree que el AMPc se une a la subunidad inhibitoria de
dicha enzima y hace que se disocie de la subunidad cataltica. De
esta manera la enzima activada puede transferir fcilmente grupos
fosfato del ATP al sustrato proteico endgeno. Utilizando un
antisuero contra la protena quinasa dependiente del GMP cclico se
hall que esta enzima est muy concentrada en el cerebelo y, sobre
todo, en las clulas de Purkinje, cuyas dendritas, pericarin (con
excepcin del ncleo) y axn aparecen coloreados por la reaccin
inmunohistoqumica. Delasdiversasprotenasquesonfosforiladashayunaque
esmsnotableporsuelevadaconcentracinysu
localizacinnicaenlosterminales(js.Cs).Eslallamada sinapsina I. Esta
protena es un dblete de dos subunidades,
sinapsinaIAyIBtienenrespectivamente86y80kDayse
encuentranenproporcin1:2molar.Otrascaractersticas
sonlaspropiedadesbsicasylaformaalargadadeestas
dossubunidades.LasinapsinaIeselsustratoms
sobresalientenosoloparalasprotenasquinasas
dependientesdelAMPcclico,sinotambinparalas quinasas dependientes
del Ca2+ calmodulina del cerebro. Son muy interesantes los estudios
sobre la localizacin de la
sinapsinaI,quesugierenquepodratenerunafuncin importante en las
sinapsis Se encuentra en la mayora de las
sinapsis,sinoentodas,incluidaslasperifricas(comola
uninneuromuscular).DentrodelTerminalnerviosola sinapsina I est
asociada a vesculas sinpticas. Esta protena es del tipo perifrico,
est unida a la vescula por uniones electrovalentes y puede ser
extrada con soluciones de gran fuerza inica, Es interesante sealar
que la vescula sinptica contiene tambin unas protenas quinasa
dependiente del Ca2+ que fosforila a la sinapsina I. En estado
fosforilado la sinapsina I tiende a disociarse de la vescula y al
parecer es posible que este proceso est sujeto a regulacin
fisiolgica. Mediante el uso de anticuerpos acoplados a la ferritina
se demostr claramente con el microscopio electrnico la localizacin
de la sinapsina dentro de la terminacin nerviosa y alrededor de las
vesculas sinpticas Si bien no se ha aclarado an el papel exacto de
la sinapsina I en la
funcinsinptica,varioshechossugierenquepodraejerceruna
importantefuncinenlatransmisindelimpulsonervioso.Algunos de ellos
son:
1) la localizacin especfica en todas las
sinapsis;2)elhechodequeesfosforiladatantoporuna
protenaquinasadependientedelAMPcclicocomoporotra dependiente del
calcio, y3)queelestadodefosforilacinesalteradomuy rpidamente (en
cuestin de segundos) por la despolarizacin y por
lainteraccindelreceptorconneurotransmisoresespecficos.Es
posiblequelasinapsinaI,localizadaenlaperiferiadelavescula
sinptica,puedainteractuarconcomponentesextravesiculares,
quizconprotenasdelcitoesqueletoodelapropiamembrana plasmtica, e
intervenir de tal modo en la translocacin y aun en la liberacin de
la vescula sinptica. Organizacin general de las fibrasnerviosas
Transporte axonico Conduccin Transmisin Almacena informacinNeurona
Impulsosnerviosos Instintiva adquirida Monopolares:
Tienenunasolaprolongacinde doblesentido,queactaalavez como dendrita
y como axn (entrada y salida).Bipolares: Tienen dos prolongaciones,
una de entrada que acta como dendrita y una de salida que acta como
axn A. LA SINAPSIS:transmisin del impulso nervioso E dendrita
Cuerpocelular El E no supera el umbral FIN El impulso supera el
umbral Potencial de accin axnico El impulso llega al botn terminal
del axn Liberacin de neurotransmisores Membrana presinaptica
Membrana postsinaptica E s p a c i o s i n a p t i c o Neurona 1
Neurona 2 Todo impulso nervioso debe tener determinada intensidad
para que seatransmitido . A est intensidad mnima la denominamos
umbral LA SINAPSIS: principios que rigen la transmisin del
POTENCIAL DE ACCIN PRINCIPIO DE TODO O NADA Sea cual fuere la
intensidad del estimulo que llega al cuerpo celular o al axn, estos
se descargan con la misma intensidad o no se descargan en absoluto
PRINCIPIO DE UMBRAL: Propagacin Del Impulso Nervioso
Cambiosdelapermeabilidaddelamembrana,
provocadosporestmulosumbrales,generanun
potencialdeaccindeacuerdoalaLeydeltodo o nada.
Despolarizacinyrepolarizacin:seabrenlos canales inicos Ingresan los
iones sodio Cambio del valor de potencial de reposo: -70mV a +35mV
Se produce la onda de despolarizacin. Se cierran los canales para
el sodio y se abren los del potasio
Repolarizacin:ActalaBombadesodioy Potasio Fenmenos elctricos de las
neuronas El funcionamiento de las neuronas est determinado por
alteraciones electroqumicas que ocurren en la membrana plasmtica
BombadeSodioyPotasio Lamembranaplasmticadelaneuronaeslaestructura
quepermiteelpasodelimpulsonervioso;ste
correspondeaunaondadedespolarizacin,enque
ionesSodioyionesPotasioentranysalesdela membrana a travs de Canales
inicos. Canales inicos Activados por Voltaje Activados por ligando
Canal activado Por Voltaje Canal activado Por ligando CANALES
IONICOS El potencial de accin: Es un fenmeno electroqumico
producido por cambios en la concentracin de iones Sodio y Potasio,
entre el medio extra e intracelular. Direccin Del Impulso
Nervioso
