Unidad 2.Capitulo 4: Transporte de sustancias a través de las membranas celulares.

Las células tienen una bicapa lipídica, esta contiene proteínas que ayudan al transporte de sustancias, no es miscible al LEC ni al LIC, pero es soluble a sustancias liposolubles. Los solutos que no son liposolubles tienen que atravesar la membrana por medio de proteínas transportadoras.

Existen dos tipos de transporte: Difusión y Transporte activo.

Difusión simple: En esta, las moléculas o iones pasan por aberturas de la membrana o espacios intermoleculares usando su energía cinética, el movimiento es aleatorio y la velocidad esta determinada por el soluto disponible, el movimiento y el tamaño de las aberturas.

Difusión facilitada: En este tipo de difusión la molécula necesita de una proteína transportadora, que se activa por voltaje (por potencial eléctrico) o por una activación química (unión de un ligando). Su velocidad esta limitada a un valor máximo denominado Vmax, a medida que aumenta la concentración de sustancia que se difunde.

El transporte activo, a diferencia que la difusión que busca mantener un equilibrio entre las concentraciones de solutos, esta busca mantener las concentraciones de los solutos en un flujo en contra de sus gradientes de concentración.

Transporte activo primario: En este tipo de transporte la energía que se utiliza proviene del ATP o de algún otro compuesto de fosfato con alta energía. Se utilizan proteínas transportadoras como mediadores que penetran a través de la membrana. Un ejemplo de transporte activo primario es la bomba de sodio-potasio que se encarga de mantener las diferencias de concentración de sodio y potasio a través de la membrana. Otro ejemplo seria la bomba de calcio y la bomba de hidrogeno.

Transporte activo secundario: Utiliza los gradientes de concentración de sodio dejados por el transporte activo primario. En este proceso la difusión del sodio hacia el interior de la célula se acopla otras sustancias que se pueden arrastras junto con el sodio a través de la membrana, por cotransporte o contratransporte.

Capitulo 5: Potenciales de membrana y potenciales de acción.

Un potencial de membrana es una diferencia entre las concentraciones de iones a través de la membrana.

Debido a la permeabilidad selectiva de la membrana, hay una diferencia de concentraciones en los iones a través de la membrana, debido a que el exceso de iones positivos difunde hacia el exterior de la membrana cuando en el interior hay mayor concentración de estos, en consecuencia, los aniones negativos no difusibles se quedan en el interior causando una electronegatividad en el interior. Esta diferencia de cargas produce el potencial de membrana.

La diferencia entre iones a través de la membrana puede establecer el potencial de membrana en reposo (-90mV), se dice que la membrana esta polarizada, esta fase ocurre antes del comienzo del potencial de acción. Si el potencial de membrana se torna más positivo (+35mV), se denomina despolarización. Si el potencial se vuelve mas negativo que el potencial en reposo, se le llama hiperpolarización. Para que un potencial de acción se inicie debe haber un aumento súbito en el potencial de membrana (de -90 mV a -65mV), el llamado umbral para la estimulación.

Las fibras nerviosas pueden ser mielinizadas o no mielinizadas. Las células de Schwann son las que forman la vaina de mielina, por la esfingomielina que es un aislante eléctrico.

Una fibra mielinizada típica, tiene un núcleo central que es el axón, la membrana del axón es la que conduce el potencial de acción. El axón contiene el axoplasma (liquido intracelular viscoso). Alrededor del axón existe una vaina de mielina, que frecuentemente es mas gruesa que el axón, aproximadamente una vez cada 1 a 3 mm a lo largo de la vaina existe un nódulo de Ranvier.

Conducción saltatoria: Los potenciales de acción se producen solo en los nódulos de Ranvier, en este tipo de conducción la señal salta de un nódulo a otro, excitando nódulos de manera sucesiva. En la conducción saltatoria, la velocidad de transmisión nerviosa aumenta de 5 a 50 veces gracias a los saltos que da entre los nódulos y se conserva energía porque solo se despolarizan los nódulos, haciendo que la perdida de iones sea menor a como seria en otra manera.

La velocidad de conducción de un potencial de acción en fibras nerviosas mielinizadas varia de 0.25 m/s en fibras no mielinizadas hasta 100 m/s en fibras mielinizadas.

Capítulo 6: Contracción del musculo esquelético.

En el cuerpo humano está formado por al menos un 40% es musculo esquelético y un 10% de musculo liso y cardiaco.

Los músculos esqueléticos están formados por fibras que se extienden a lo largo de toda la longitud del musculo y la mayoría están inervadas por una sola terminación nerviosa.

Las fibras musculares están formadas por: - Sarcolema: fina membrana que envuelve una fibra musculoesquelética. - Miofibrillas: formadas por filamentos de miosina y filamentos de actina, se encargan de la contracción muscular.- Sarcoplasma: LIC entre las miofibrillas (potasio, magnesio, fosfato y enzimas proteicas.- Retículo sarcoplásmico: Se encuentra en el sarcoplasma y se encarga de regular el almacenamiento, liberación y recaptación de calcio para la contracción muscular.

El mecanismo de contracción muscular se lleva a cabo de la siguiente forma:1.- El potencial de acción viaja a lo largo de una fibra motora hasta sus terminales en las fibras musculares.2.- En los terminales, se secreta acetilcolina (neurotransmisor)3.- La acetilcolina actúa en una zona local de la membrana de la fibra y abre canales a través de las moléculas proteicas que flotan en la membrana.4.- La apertura de los canales permite que iones sodio fluyan al interior de la membrana y se inicie el potencial de acción. 5.- El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular.6.- El PA despolariza la membrana muscular, y gran parte de la electricidad del PA fluye por el centro de la fibra muscular y hace que el retículo sarcoplásmico libere iones calcio almacenados.7.- Los iones calcio inician fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina, haciendo que se deslicen en sentido longitudinal unos sobre otros produciendo el proceso contráctil. 8.- Los iones calcio vuelven al retículo sarcoplásmico por una bomba de Ca de la membrana.

Las contracciones musculares se producen de dos formas:- Cuando el musculo no se acorta durante la contracción se conoce como contracción isométrica.- Cuando el musculo se acorta para la tensión permanece constante, se conoce como contracción isotónica.

Capítulo 7: Excitación del musculo esquelético: transmisión neuromuscular y acoplamiento excitación-contracción.

Las fibras del musculo esquelético están inervadas por fibras nerviosas mielinizadas grandes que se originan en las motoneuronas grandes de las astas anteriores de la médula espinal. Entran al vientre muscular, se ramifican y estimulan entre tres y varios cientos de fibras musculares esqueléticas. Cada terminación forma una unión neuromuscular.

Las fibras nerviosas forman terminaciones nerviosas ramificadas que se invaginan en la superficie de la fibra muscular formando la placa motora terminal. En la terminación axónica existen mitocondrias que proporcionan ATP que se utiliza para la síntesis de acetilcolina y esta a su vez excita la membrana de la fibra muscular. El espacio sináptico contiene acetilcolinesterasa que destruye la acetilcolina después de haber sido liberada.

Cuando un impulso llega a la unión neuromuscular, se liberan al menos 125 vesículas de acetilcolina desde las terminaciones hacia el espacio sináptico. En la superficie interna de la membrana neural hay barras densas lineales, a ambos lados de estas existen canales de calcio activados por voltaje. Cuando un PA se propaga por la terminación estos canales se abren y dan paso a iones de calcio desde el espacio sináptico hacia el interior de la terminación. Las vesículas al juntarse con la membrana neural vacían su acetilcolina por exocitosis.

Al abrirse un canal activado por acetilcolina su principal efecto es dar paso a iones de sodio al interior de la fibra, junto con ellos se desplazan cargas positivas, esto produce un cambio potencial positivo local en la membrana de la fibra muscular, denominado potencial de la placa terminal, este inicia un PA y produce la contracción muscular.

Una vez que se libera la acetilcolina sigue activando receptores de acetilcolina mientras persista en el espacio sináptico. Sin embargo, esta se elimina rápidamente por dos medios:1.- Eliminación por la enzima acetilcolinesterasa 2.2.- Una pequeña cantidad difunde hacia el espacio exterior y ya no puede actuar sobre la membrana de la fibra muscular.