UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA RIOJA2015
Tejidos Excitables
Prof. Dra.Cátedra de
Laura M. VincentiFisiología Humana
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Características generales de
tejidos excitables
•
los
Poseen una MEMBRANA que tiene un papelionespreponderante al separar físicamente
positivos yde voltaje oRespondenACCIÓN.
negativos, determinando diferenciasPOTENCIALES de REPOSO.a un estímulo con un POTENCIAL DE•
• Son el fundamento de procesos tales comoTRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN NERVIOSA,MOVIMIENTO y SECRECIÓN GLANDULAR.
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reposo y generar un potencial de acción cuando se
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Primera propiedad
EXCITABILIDAD: Capacidad de modificar el potencial de
aplica un estímulo adecuado.
MÚSCULONERVIO
SÓLO las células de los tejidos excitables
POTENCIAL DE ACCIÓN
TODAS las células delorganismo
POTENCIAL DE REPOSO O DE MEMBRANA
Membrana plasmática
glicoproteína
proteínas periféricas
fibras delcitoesqueleto
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Funciones de la proteínas
de lamembrana
Estructurales
celular
Enzimas
Transportadores
Receptores para hormonas y neurotransmisores
Canales iónicos Químicamente operados
Operados por voltaje
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Potencial de membrana o de reposo• Diferencia del potencial eléctrico entre los
compartimentos intra y extracelular, con ubicación delas cargas
negativas en el interior y positivas
en elexteriorde la membrana.
Equilibrio de Gibbs-DonnanLiquido extracelular
CI"
CI" CI ...
+ + + + + +membranalllÍllllll(l(ílillllllll
IVVJIVVIJIVllJVllVl111VI
...
CI"
..
.Cito sol
≈ -90 mV en células musculares
≈ -70 mV en neuronas fppt.com
ELECTRONEUTRALIDAD
Potencial de membrana o de
reposo•Generado por:
Difusión pasiva de• K
+•Equilibrio Gibbs-Donnan
•Mantenido por:
•Bomba de Na+-OUTSIOE OF CELL
K+ATPasa
000
Plasma membrane
K+
~~= K+ 8•• I ·A~
>:
04· 0-00 ~· .·
INSIOE OF CELL
--WtH; i.onw-, re
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Movimiento de iones a través de
la membranaLeyes de difusión: según gradiente de concentración y gradiente eléctrico
Cl-A-
K+
Na+ Na+
Na+
+NaK+
Cl-
A-
K+
K+
Cl-
A-+Na
A-
Na+
+K -CO3HCl-
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PERMEABILIDAD SELECTIVA PARACIERTOS IONES
K+ Cl- Na+> >
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Equilibrio Gibbs-Donnan
••
Resulta de la presencia de aniones nodifusibles, de un lado de la membrana .
Causa un desbalance en la distribución de losiones móviles.
Equilibrio de Gibbs-DonnanLiquido exlracelular
cr +
cr cr;+
+
+ + + + +membranallllllllllll(lllll(lílll
IVVllYVlllVllVVllVllllVIc
r
+Cito sol
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Equilibrio
de Gibbs-Donnan
Primer momento: NO haygradiente de concentración.
gradiente eléctrico pero SI hay
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A- 50Cl- 100
Cl- 50
K+ 100 K+ 100
IE
Equilibrio
de Gibbs-Donnan
Segundo momento: ya no hay tanto gradiente deconcentración para Cl-, pero se rompió la electroneutralidad a
fppt.comambos lados de la membrana.
A- 50Cl- 84
Cl- 66
K+ 100 K+ 100
IE
Equilibrio
de Gibbs-Donnan
Tercer momento: SI hay electroneutralidad a amboscelular
ladosestá
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de la membrana, pero ahora el interiorhipertónico.
A- 50Cl- 84
Cl- 66
K+ 84 K+ 114
IE
Consecuencias del equilibrio de Gibbs-Donnan:
A ambos de lados de la membrana hayelectroneutralidad.
INTRACELULARMENTE hay un ligeroexceso de cationes difusibles (K+).
EXTRACELULARMENTE hay un ligeroexceso de aniones difusibles (Cl-).
INTRACELULARMENTE hay un excesode partículas osmóticamente activas.Bomba Na+-K+ evita que la célula explote.
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Na+- K+Bomba deO Binding of cytoplasmic Na+to the protein stimulatu
ATPasaf) Phosphorylation causes the proteln to change its confonn11tion.phosphorytallon by ATP.
EXTRACELLULAR FLUID
(+)0 K• Is releas&d and Na• sites are
CYTOPLASM
(-)
receptiva agaln;cycte repeats.
the
0 8 K•blnding triggere release ot a phosphate group.
Lo,resto.ecnterm;
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Distribución de iones y potencialesequilibrio:
de
Potencial de equilibrio: potencial de membrana en el cual laentrada y salida de un ión es igual (equilibración entre las
fuerzas de los gradientes químicos y eléctricos)fppt.com
TABLE 8-2 Ion Concentrations and Equilibrium Potentials
ION EXTRACELLULAR FLUID (mM) INTRACELLULAR FLUID (mM) Eion AT 37º C
K+ 5 mM (normal range: 3.5-5) 150 mM -90 mV
Na+ 145 mM (normal range: 135-145) 15 mM +60 mV
c1- 108 mM (normal range: 100-108) 10 mM (range: 5-15) -63 mV
Ca2+ 1 mM 0.0001 mM see Concept Check question 6
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La permeabilidad de la membrana de los TEJIDOSEXCITABLES es modificable mediante estimulaciónquímica y eléctrica.
Los estímulos (E) pueden llevar el potencial demembrana al potencial umbral y provocar la aparicionde un POTENCIAL DE ACCIÓN
-D; iizt¡
~
~
=o -1111
E
----·--·
11
~~-------
-)---.jiltiiiií
11 1lllrt11111I.D
. .
/'~··• . Lr-T--.-""""IF'-r.,-"F"'..--r-r-r=!f-
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Figure 8-9 - Overview
Bases
iónicas del potencial de acción
e Resting membrane potential
Depolarizing stimulus
Membrane depolarizes to threshold. Voltage-gated Na+ channels open and Na+ enters cell. Voltage-gated K+ channels begin to open slowly.
Rapid Na+ entry depolarizes cell.
Na+ channels close and slowerK+ channels open.K+ moves from cell to extracellular fluid.K+ channels remaln open and additlonal K+ leaves cell, hyperpotarizing it.Voltage-gated K+ channels close, less K+ leaks out of the cell.
Cell returns to resting ion permeability and resting membrane potential.
T+30
>.§.+10
~
e:
o~o -10a.QI
..
..-30
.oE~ -50 Threshold
-70
o•o-90
o
Resting
1 2Time (msec) ---
3 4
Rislng Falllng,-,
After-hyperpolarization Resting
: '.-- Voltage~
11e:o
....
.._
o 41 2Time (msec) ---
3
Bases
iónicas del potencial de acción
Both ehan neis
closed
Both channels closed
Na+ channels reset to original positionwhile K+ channels remain open
Na+and K+
+30
L---~ Action potential
>~E
o.~:C«IG)
EG)Q.e:.Q
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Períodos refractarios....
A
E
_!\~-
--- R
lt>)
E
PerÍodo refractario RELATIVOR
-~- Rd)
_/\, PerÍodo refractario ABSOLUTOR
•)E
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2 m•
1 m•
1 ...
Períodos refractarios
Relative refoctory period
Absolute
refoctory
period--
-,-..-------+50 -
.....
_... -
o -
-------~1
)--- ·~ --------70
1
o131 2 4 5
msec
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Propagación del PA:
- - - - - -+ + + + + + + + + + + + + +
<:»~
- - - - ---++++ + + l~
'--1/~
Depolarized section of axon
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Local current flow
~ «>.- - - - - --++ + + + + - - - - - - ri
«>. ~
+ + + + + + + - - - - - -1+ + + + + + +
1
1
1
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Características del potencial de acción•Rápido, breve, transitorio (2-200 mseg).
Se mide en mV.Obedece a la “ley del todo o nada”.Se propaga.
••••Tiene período refractario absoluto y relativo.
físico de conducir la electricidad.
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Segunda propiedad
CONDUCTIBILIDAD: capacidad de un medio o espacio
Tejidos exci•
tables:NERVIO
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La neurona: transductor de
energíaDendritas Node of
Ranvier
Layers of myelin
AxonCuerpo celular
Cono axónico
Schwanncell Schwann
-cell
\i/~
~ --
NodesofRanvier
~
Botón terminalNucleus ofSchwann cell
Axon
Myelin sheath
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NEURONA4 zonas funcionalmente• Input
signal
importantes
• Receptora:
de génesis
dendritas
deCell
body•potenciales de acciónpropagados : cono axonal
Axon (initial segment)
---~Myelin sheath•de conducción: axón
•de transmisión: botonesOutput signalterminales
Synapse
Postsynaptic neuron
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Vaina de mielinaSNP: Células de Schwan cubrenneurona
de mielina en una sola
Nod/of Re•:::rs of
myelln
AxonSchwanncellr-A--.
:lc::)r-v
"1Nodes ofRanvierAxon/ Myelin sheath
SNC:Oligodendrocitoscubren de mielinamuchas neuronas
~~...,,i!!!llJt.1O-
ligodendrocyte"--"~
Axon
White matterAstrocyte1p¡.n.~u1n
ure 8-15 - Overview
Propagacióndel PA= Conducciónaxonal
Triggerzone
~ ;=;~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~J)
.; ::!/+++ +++++++++++ +++++++++++
+. ! +++++++++++++++++++++++~
9--....---"+-+-+--" + +--.:.._;,- - - - - - - - - - - -
- - - - - - - -osltlve charge flows lnto
xon by local currentflow.
djacentsections of the
- 0+ + + +0- - - - - - - - - - - - - - - - -- - -++ +-- - - ---= +_,++++++++++++++++++++
~ ... ...
c:---7"--r----------;n Local currentflow from theactive reglon causes new sectlons of the membraneto depolarize.
~ 9 ,,--:--¡~~~=~==~-+- +-~+:++:--~-~1-~--
~~~++:+: +: +: +: +:+: +: +:+:+:++:()
++++
+++:+++++y- - - -~+++++++++++++Refractory ; Active region
lnactiveregionregion
ORTODRÓMICO : ANTIDRÓMICFig
O :fppt.com
Conducción axonal
•A
Según el diámetro del axón:
mayormayor
diámetro de la fibra nerviosa,es la velocidad de conducción
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Conducción axonal
•Según el tipo de fibra
a) Amielínica
. }. + + + +
N~ ++++++++++++++++++++++++++N~
• •+ +K+K+ K+K+
N~ ++++++++++++++++++++++++++~·
Conducción continua: 1m/seg++
Third
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Firstaetion potential
jJj;•Xfh··-·.·-------- ~::..,n
i
+ +
+
+
*.
+fe
uctlo
n
potenti
el
+ +
e
Conducción axonalSegún el tipo de fibra1
1 b) MielínicaAction potential now here
Na+Myelin ,,------
+,/
_'"' ~Y' ----....
-----
'~---'
AxonNa+
c:::::::J =- =- =
resting potentialdepolarization repolarization Conducción saltatoria:
100m/seg
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Relación entre diámetro del axón y
velocidad demielínicasconducción en fibras amielínicas y
mis
120
10080
6040
20
~
amielfnica
4 8 ' 12
14 1 & 18
20 )lm
diámetro
Vel
ocid
ad d
e co
nduc
ción
Tipos de fibras nerviosas
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Tipo de fibra Función Diámetro(μm)
Velocidad de conducción (m/s)
A
Propiocepción, motoras somáticas
12 - 20 70 – 120
Tacto, presión 5 – 12 30 – 70
Fibras motoras al huso muscular
3 – 6 15 – 30
Dolor, temperatura, tacto
2 – 5 12 – 30
B Autónomas preganglionares
< 3 3 – 15
C
Dolor, temperatura, respuestas reflejas
0.4 – 1.2 0.5 – 2
Post-ganglionares simpáticas
0.3 – 1.3 0.7 – 2.3
Las Fibras A y B son mielínicas; las C amielínicas
Figure 8-6a
Célulasde la glíaEpendymal
cell
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Figure 8-5 – Overview (1 of 3)
Célulasde la glíaCentral nervous system
1contains
1
Peripheral nervous system1
contains1
@f-Ependymal
cells
~Satellite
cells Schwann cells Microglia (modified immune cells)
Oligodendrocytes Astrocytestorm
~form/ actas
\j Scavengers 1
create
LBa rriers
j Myelin sheaths 1
form
+Support for
central nervous system
help form
+ Blood- brain barrier
secrete secrete
1Neurotrophic
factors
take up
1..Support cell bodies
'
Neurotrophic factors
Source of neural
stem cellsK+
' between compartmentsneurotransmitters
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NeurotrofinasProteínas necesarias para el crecimiento y la supervivencia neuronal.Producidas por células musculares u otras células inervadaspor las neuronas y por los astrocitos.
Se unen a receptores en las membranas de las terminaciones nerviosas, luego se internalizan y viajan por tranporte axonal
•••
retrógrado en donde inducen la síntesis de proteínasal desarrollo, crecimiento y sobrevida neuronal.
Otras neurotrofinas van desde el soma neuronal terminal y a la célula post-sináptica.Ejemplos:
asociadas
••
al botón
•••
Factor de crecimiento nervioso (NGF).
Factor neurotrófico ciliar (CNTF), producido por lasSchwan y astrocitos.
células de
Factor derivado de la línea de células de la glía (GDNF): conservaneuronas dopaminérgicas del mesencéfalo.
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Transporte axoplásmico:
éRetrograde fast vesicle
jL¡"Synaptic vesicle
• Anterógrado: (CINESINAS)
Rápido (400 mm/día ) Lento (0.5-10 mm/día)
Retrógrado (DINEÍNAS)Ej: factor de crecimiento nervioso
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Peptides synthesized and packaged
Roughendoplasmic Fast axonal transport
reticulum along microtubule network
Soma---,!'~- Vesicle
contents released by exocytosis
SynapticLysosome---4---------1~ ~xonal transport
recycling
Old membranecomponents dlgested in lysosomes
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SINAPSIS
Figure 8-20
Estructura sinápticaPermite la conexión entre dos células nerviosas o una célula nerviosa y una muscular o glandular.
Presynapticaxon
Neurona presinápticaHendidura sináptica (20-40nm)Neurona postsinápticaVesículas sinápticas:o pequeñas con centro
denso (A y NA)o pequeñas claras (Ach,
glicina, GABA o glutamato)ograndes con centro denso(neuropéptidos)
..S.entid.o..del .im..pulso...nerv.io.s.o
Hendidura slniptlca
Synapticvesicle j /
Synaptic cleft
Postsynapticmembrane
Receptorprotein
+ +Neurona pHtll
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Clasificación(;
Soma
de sinapsis
Dendrite
Axon
a) Sinapsisaxodendrítica
b) Sinapsisaxosomática
c) Sinapsisaxoaxónica
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Clasificación de las sinapsis
SinapsisSinapsisSinapsis
eléctricaquímicamixta
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Sinapsiseléctrica
Se produce por el@C
D
®
paso de iones deuna célula a otra atravésgap
de uniones
1.2.3.
MitocondriaUnión gap (conexinas)Señal eléctrica
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Figure 8-21 - Overview
SinapsisAction ---- potential
químicaAn action potential depolarizes the axon terminal.----
The depolarization opens voltage-gated Ca2+ channels and Ca2+enters the cell.
Axonterminal
Calcium entry triggers exocytosis of synaptic vesicle contents.
Synapticvesicle ~
'W· Neurotransmitter diffuses across the
synaptic cleft and binds with receptors on the postsynaptic cell.
Neurotransmitter binding initiates a response in the postsynaptic cell.
Voltage-gated _Ca2+ channel
, Ca2+~
VDocking protein
Postsynaptic cell
Cell response ,\.
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Regulación de la actividadneurotransmisores:
de
® Enzymes inactivate~
Glial
• •
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Presynaptic Neurotransmitters cell
can be returned to axon terminals forreuse or transported
Synaptic into glial cells. vesicle
neurotransmitters.
cell ~
• • • • • • • • ••
• •
•
Neurotransmitters can diffuse out of
Postsynaptic the synaptic cleft.
cell
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Figure 8-25 - Overview
Divergenciay convergencia(b) In a convergent pathway, many(a) In a divergent pathway, one
presynaptic neurons converge topresynaptic neuron branchesinfluence a smaller number ofto affect a larger number ofpostsynaptic neurons.postsynaptic neurons.
1ppl.cum
Potenciales locales vspotenciales de acción
• El potencial de acción en una neuronapresináptica no siempre desencadena unpotencial de acción en la neuronapostsináptica.
Existen dos tipos• de respuestas:
ACCIÓNPOTENCIALES DE
POTENCIALES LOCALES (sinápticos,generadores o electrotónicos)
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Potenciales locales o electrotónicos•
•Son consecuencia de estímulos SUBUMBRALESNo cumplen con la LEY DEL TODO O NADA; larespuesta es proporcional al estímulo
No se AUTOPROPAGAN a lo largo de la membranaNo poseen PERÍODO REFRACTARIO
•
•
• Pueden SUMARSE ALGEBRAICAMENTEESPACIAL o TEMPORAL
en forma
• Modifican la excitabilidad de la membrana
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Fig. 153.
Potenciales locales o electrotónicos
Potencialesexcitatorios
postsinápticos(PPSE)
Potencialesinhibitorios
postsinápticos(PPSI)
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Acontecimientos eléctricos en
lamembrana postsináptica
Impulse.A_
AxonGeneraciónde PPSE Axon
terminal(a)
Postaynaptic dendnte
Neurotransmittermolecules
~Aeco<dVm
Na+ •
Na+
"~"SynapliC •cleft EPSP
f
Cytosol-65mV
o 2 4 6 8Transmrtter.gatedton channels
(b) (e) Time 11'0m presynapliC acoon potennat (msec)
a- el impulso que llega a la terminal presinptica origina la liberación del nt. b-las moléculas se unen a unreceptor activado por el nt de un canal iónico. Si entra Na+ la membrana se despolariza. c- el cambio resultanteen el potencial de membrana (mV) recogido por un microelectrodo en la célula es un PPSE.
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PEPS:
transmisión rápida
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Na+ Ca2+
Na+
Ca2+
PEPS:
transmisión rápida
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Na+ Ca2+
Na+
Ca2+
PEPS:
transmisión rápida
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Na+ Ca2+
Na+
-70mV
Na+
Na+
Potencial Postsináptico Excitatorio
Ca2+
PEPS:
transmisión lenta
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Na+ Ca2+
K+
Na+
K+
Ca2+
PEPS:
transmisión lenta
K+PPE pequeño
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Na+ Ca2+
x K+
-70mV
Na+
x
Ca2+
Acontecimientos eléctricos en
lamembrana postsináptica
¡;
lmpulse]l_/Alcon
Generaciónde PPSI/ Axon
terminal(a)
Postsynapticdendrita
Neurotransmirtermolecules
s~{
ooc1- c1- c1- ooº
o
o
o0o 0oo °
"o ocleft o 1
1
Cytosol
- 65 mV .••••••.•..•...••..•••.••••.....•....•••••.••.••.•..•.••.••.•.
o 2 4Transmítter-gatediOn channels
6 8(b) (e) Time lrom presynaptic action potential
(msee]a- el impulso que llega a la terminal presináptica origina la liberación del nt. b-las moléculas se unen a unreceptor activado por el nt de un canal iónico. Si entra Cl- o sale K+ la membrana se hiperpolariza. c- el cambioresultante en el potencial de membrana (mV) recogido por un microelectrodo en la célula es un PPSI.
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PIPS:transmisión rápida
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Na+ Ca2+
Na+
Ca2+
PIPS:transmisión rápida
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Na+ Ca2+
Na+
Ca2+
PIPS:transmisión rápida
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Na+ Ca2+
Cl-
-70mV
Na+
Cl-
PotencialPostsináptico
Ca2+
Inhibitorio
PIPS:transmisión lenta
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Na+ Ca2+
Na+
Ca2+
PIPS:transmisión lenta
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Na+ Ca2+
K+
Na+
K+
Ca2+
Sumación espacial
Action potential
_J..Presynaptic axon
y temporal-..L
..L
Record Vm
J.Vm
Record Vm
/EPSP
-65mV -65mV
Time Time(a) (b)Un potencial de acción presinápticoproduce un pequeño PPSE
-.
A_
Sumación espacial: cuando dos omás impulsos presinápticos actúanal mismo tiempo, sus PEPS sesuman.JL .A
_
Reccrd Vm
Sumación temporal: cuando la/EPSP
misma fibra presináptica dispara PAVm en sucesión rápida, los PEPS
individuales se suman.(e) Time
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Figure 8-27a - Overview
Sumación algebraica
de PPSThree excitatory neurons fire. Their graded potentials separately are al 1 below threshold.
Presynaptic(a)axon terminal
Graded potentialsarrive at trigger zone together and sum to create asuprathreshold signal.
An action potentialis generated.
}Trigger zone
eAction potential
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Figure 8-27b - Overview
Sumación(b)
algebraica
de PPS
One inhibitoryand two excitatory neuronsfire.
The summedpotentials are below threshold, so no action potentialis generated.
neuron
-+---+-} Triggerzone
actionpotential
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Figure 8-28 - Overview
Stimuli +30(X1
& X2)
os-E
a;;
-G)
eoc.G)ec..a
.
Threshold Threshold~ -55G);:¡¡:~-70~--
f!.e E G):¡:
X2 Time (msec) X1 X2 Time (msec)
(a) No summation. Two graded potentials willnot cause an action potential if they are far apart in time.
(b) Summation causing action potentia.l lftwo subthreshold potentials arrive at the trigger zone within a short period of time, they may sum and create an action potential.
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Inhibición presinápticainhibition, a modulatory neuron synapses on one collateral of the(a) In presynaptic
presynaptic neuron and selectively inhibits one target.
rel¡eas
e
No neurotransmitterlnhibitory neuron ,
Target cell
ºNo response
Action potential
An excitatoryneuron fires.
An action potentialis generated.
An inhibitory neuron fires, blockingneurotransmitter release at one synapse.
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Inhibición postsináptica(b) In postsynaptic inhibition, all targets will be inhibited equally.
oNo response
ºONo response
oe
No response
One excitatoryand one inhibitory neuron tire.
Modulated signal is below threshold.
No response occurs in anytarget cell.
No action potentialis initiated at trigger zone.
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Inhibición indirecta
GABA·o.
-·
·..
'
···
-..
.-
.: - - . .
..
Célula de Renshaw
Por célula de Renshaw. Retroalimentación negativa.
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Neurotransmisores
Synaptic
Precursorpeptlde
Active peptídeneu rotransmittar
11esícles
•3-----
Nucletl8 •
4
•Secretorygranules
Aibosome Golgi
apparatusRoughER
Precursor
(D i Synthotic onzyma
molecule
(a)Nourotransmlnor
molecule
a) Péptidos: 1-un precursor peptídico es sintetizado en el RER. 2- el precursor®peptídico es activado en el aparato de Golgi. 3,4- las vesículas con el Transporter protem
neurotransmisor son transportadas al axón terminal donde son almacenadas.b) Aminas y aa: 1- enzimas convierten el precursor en neurotransmisor en el
••••citosol del botón terminal. 2- proteínas de transporte llevan el ••••••
•
Synaptlcvesicla
neurotransmisor a vesículas sinápticas del botónalmacenadas.
terminal, donde son(b)
Neurotransmisores
CHEMICAL
RECEPTOR
RECEPTOR LOCATION
KEY AGONISTS, ANTAGONISTS,POTENTIATORS*
ANO
Acetylcholine(A Ch)
Cholinergic
ProvocanPEPS
ProvocanPIPS
Nicotinic Skeletal muscles,autonomic neurons, CNS
Nicotine: agonist; curare,c.x-bungarotoxin:
antagonists
Muscarinic
Smooth and cardiacmuscle, endocrine and exocrine glands, CNS
Muscarine: agonist; atropine:antagonist
Amines
Norepinephrine(NE)
Adrenergic(a, 13)
Smooth and cardiacmuscle, endocrine and
ex: Prazosin (Minipress);¡3: propranololexocrine glands
,CNS
Dopamine (DA) Dopamine (O) CNS
Antipsychotic drugs: antagonists;bromocriptine: agonist
Serotonin (5- Serotonergic(5-HT)
CNS
Sumatriptan: agonistLSD: antagonisthydroxytryptamine,
5-HT)
Histamine Histamine (H) CNS
Ranitidine (Zantac®) andcimetidine (Tagamet®):antagonists
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Table 8-4 (2 of 2)
Neurotransmisores RECEPTO
RLOCATION KEY AGONISTS,
POTENTIATORS*
ANTAGONISTS, ANOCHEMICAL RECEPTOR
Amino acids
Glutamate Glutaminergicionotropic
AMPA CNSCNS
NMDA
Glutaminergicmetabotropic
CNS
Glycine: potentiator
GABA (-y-aminobutyric a cid)
GABA (GABAA,GABA8)
CNS
Picrotoxin: antagonist; alcohol,barbiturates: potentiators
Glycine Glycine
CNS
Strychnine: antagonist
Purines
Adenosine Purine (P) CNS
Gases
Nitric Oxide(NO)
None N/A
N/A: no aplicablefppt.com
Receptores:Para cada ligando existen muchos SUBTIPOS de receptores:•ésto multiplica los posibles efectos de un ligando enparticular.
Existen RECEPTORES PRESINÁPTICOS o AUTORREGULADORES:en general realizan retroalimentación negativa.
•
• A pesar de la gran cantidad de receptores existentes, SEAGRUPAN EN FAMILIAS con estructura y función similar:receptores en serpentina, acoplados a proteína G y proteinquinasas, otros actúan directamente como canales iónicos.
Se CONCENTRAN en estructuras postsinápticas cercanas a lasterminaciones nerviosas que liberan NTs específicos.
Cuando son expuestos de manera prolongada a un ligando, disminuyen su respuesta: DESENSIBILIZACIÓN DEL RECEPTOR (down regulation).
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•
•
Figure 8-22 - Overview
Sinapsiscolinérgica
Acetylcholine (ACh) isMitochondrionmade from choline andacetyl CoA.
In the synaptic cleftACh is rapidly broken down by the enzyme acetylcholinesterase.
Acetylchollne
Synapticvesicle
Choline is transportedback into the axonterminal and is used to make more ACh.
Cholinergicreceptor
Deja pasar Na+, K+ o Ca++.Excluye Cl-
PostsynapticcellAcetylcholinesterase (AChE)
com
Sinapsis adrenérgicaPresynaptic neuron
p
Postsynaptic cell
......._
Tyrosine !==;~==:==;:~=::a:.....
t (+OH)DopaJ(-COOH) ,.tDopamine
Adrenergicreceptors[ (+OH)
JDopamine _ ..... ' E
Mitochondrion N~
~~NEMAO
Deactivation
1
J1
........,-~~: by~ethylation
Circu•lati
on
(b) fppt.com
Tejidos excitables:MÚSCULO
fppt.com
Tejido excitable =músculo
(a) Skeletalmuse le MÚSCULO
ESTRIADOMúsculo esquelético:-en musculaturasomática-control voluntario-fibras individualesMúsculo cardíaco:-en corazón-control involuntario(cél. marcapasos)-sincitio
[f~~~#::==~!!d-Nucleus
..._--Muscle fiber(cell)
Cardiacmuse le
(b)
Smoothmuse le
(e)
MÚSCULO LISOCopyright C2007 Pearson Education, lnc., publishing as Benjamín Cummings.
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Unión neuromuscular=motora
placa
.~:;:•··~---
Synaptlcveslcles
~...._.e'...; ~.~'il-·~~'.~1~~~~nf~~ ( contalnlngACh)
Basement membrane (contafning AChE)
¡;..;::.----SynaptJccleft
;,i::.:~~~
Active zone
Sarcolemma.==.!;;.:i~Reglonof-~--~sarcotemrna wUhACh receptora
Nucleus-- of muscle flber
~-----Junctionalfolds
Músculo esquelético: transductor químico, eléctrico, mecánicofppt.com
Fibra muscular = 1 célulaNuclei
Myofibril
Terminalcisterna
Myofibrils
Proteínas contráctiles
Thln filament
Thick filament
Copyfl9ht C 2004 P.a'80!1 Educaticn,lnc publietwis¡aa BenjamonClan~
fppt.com
Miofibrilla = proteínascontráctiles
Muscles
Sarco mere
,..l.,Myofibril
"'-,Dark band
Light·~band
// Á bond I bond
/ 1
Relaxed
Contracted
Muscle
http://www.blobs.org/science/article.php?article=38#6fppt.com
r~'--------- Sarcomere ---------•¡(a).------Aband-----~
¡--lband Hzone-----,::::======--'-b_a,nd>--_L-~
>---- ~ Thinfilament
-- ~ Thick fllament
tM line
t
(b)
-·--
_, __ ¡
• t~/Zdisk/
• •--------r-,
Z disk~--•
•••••••
------. •• •
•• • ••••••••••
•••
t--11•
••• • •••••••
••
••••••
••••••
••••
• • •
•••••••••• •••
•••••••••
• • • •••• • •
• • •
1 bandthin filaments
only
• •Outer
edge of A band
thick and thinfilaments overlap
H zone thick filaments only
M linethick filaments linked
with accessory proteins
Copyright© 2007 Pearson Education, lnc., publishing as Benjamin Cummings.
Filamentos(e)
gruesos: MiosinaM line
Thick filaments
/........
....
/.... ....
/....
....
....
/.... ....
//
/.... ....
/.... ....
ATP/
....
..../
.... ....................
Myosin
heads~-:-- /
..
...... .... .
... ....
/
Hingeregion
....
........ .... .... ....
Myosin tail.... .... ..
.. ........ ...
. ....
Myosin molecule
54% de las fibras muscularesfppt.com
/
ActividadATPasa
S...i. t..i..o.... d....e
uniónpara Actina
-Dos cabezas globulares y una cola larga.
-Cada cabeza tiene un sitio de unión con la actina y un sitio catalítico que hidroliza ATP.
-Varias moléculas de miosina se entrelazan formando los filamentos gruesos.
-Los filamentos cambian de polaridad en la línea M.
-Filamentos delgados compuestos poractinThaic,k tfilraomepnot
miosBianreazoynetropoTnhininfilaam. ent
-Actina: proteínas globulares que se enlazan en dos cadenas que forman una hélice doble.
-Tropomiosina: filamentos largos que se localizan en el surco entre las dos proteínas de actina. Tapan sitios de
-~(a) Myosin moleculeO BENJAMINICUMMINGS
(d) Longitudinal section of filaments within one sarcomere
uniónof aamcytofiibnrila-miosina.OBE"'-JAMIN/CUMMINGS
-Troponina: proteínas globulareslocalizadas a intervalos sobre latropomiosina con tres subunidades:
T: une troponina con tropomiosina;
I:' inhibe la interacción entre actina y
Myosin head --~(b) Portion of a thick filament
o Bl:NJAMIN/Cl)MM INGS
Troponin complex Tropomyosin G actin
FJgura 3-7. Inicio de la contracción muscular por el Ca". Cuando el Ca2+ se une con la troponina C, la tropomiosina se desplaza en sentido lateral,lo cual expone el sitio de unión en la actina para la miosina.(área oscura). Luego, ta cabeza de miosinase une, el ATP se hidroliza y cambia lamconfiiguoraciósn dienla reagión deyla cabeza y el cuello de la miosina. Para simplificarla figura se muestrasólo una de lasdos cabezas de la
molécula
de mlosina 11.
C: contiene sitios de unión para Ca++.
Otras proteínasDefectocongéni
to
ComplejoDistrofina-Glucoproteína
Distrofia muscular
Desmina(d) CAP Z Actina
Miosina
MyBPCTitina
Línea M Zona H Línea Z
ActininaBanda IBanda A
lill Oysb'Oglycan (DG) ~ex~l2J Sarcog}yéár'IJ (SG)
eompfe:t ~MyBPC: myosin binding protein C
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Otras proteínasJettrey Ehmsen,
Ellen
Poon and Kay Davies
Sarcoglycans
Sarcospan
c\.
a-Dystrobrevi
n
:r;,
nNOS
Desmin
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Unión neuromuscularo mioneural
Axonal terminalof a motor neuron
MitochondrionSynaptic vesiclescontaining acetycholineNT: acetilcolina
R: nicotínicos(curare)Placa motora oterminal: depresionesde membranaengrosada en dondeencaja el botónterminal
---
--- Synaptic cleftT tubule
.. "
~~e::;:::;,
• oo
o o•~
oºd>º
o
(b)C BENJAMl~UMMINGS
http://health.howstuffworks.com/human-body/systems/musculoskeletal/muscle2.htmfppt.com
Acoplamiento excitatorio-contráctil
at motor ~-+--to its receptor
pi ate sodium
(e)
Potencial deacción en
célulamuscular
Apertura deAcetilcolina(Ach) Na++canales de
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Axonal_,..- terminal
~==========1=1- Synaptic cleft
AChreceptor
Binding of
ACh
end opensthe
channel
O BENJAMJNA'.:UMMINGS
Contracción muscular
sarcolemma
=-;T-tUbule
Ca sarcoplasml
c reticulum
Acoplamiento excitatorio-contráctil
http://health.howstuffworks.com/human-body/systems/musculoskeletal/muscle2.htm
fppt.com
Somatic motor neuronreleases ACh at neuro-
Net entry of Na+through AChreceptor-channel initiates a muscle action potential.muscular junction.
(a)Axon terminal ofsomatic motor neuron
n-----ACh~~
i'ºº potentialMuscle fiber
~<:> ~[IDJCIIIIIDI:~ 1111111111111
e¡ Action potential
+++
• •
•••••
• Sarcoplasmic reticulumT-tubule ••••• • C•a2+
••••• •
•••
••
••• •+
+++
•••receptor • • •. • •
TropomyosinZ disk
Actin
M line ---Myosinhead
Myosin thick filament
Copyright© 2007 Pearson Education. lnc., publishing as Benjamin Cummings.
Action potential int-tubule alters conformation of DHP receptor.
DHP receptor opens Ca2+release channels in sarcoplasmic reticulum
ca2+ binds to troponin,allowing strong actin-myosin binding.and ca2+ enters cytoplasm.
+(b)
e-
• ••
•••
••+ • /e•/e • • ••Ca2+• •••
+ ca2+• ~. •~; •• • •
+ released~ • •••• • •
_= ·\~e
~=====================================:::)
+ • • •
G,~,
'1~-\,,
\ \
\ \\ \
\ \\ )
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L ..~~.,...._,,,~~,.--r~S"~-r:~:::!!"""~~~~~
Myosin thick filament
. ~_.I .M line Distance actin moves
Actin filament slidestoward center of sarcomere.
Myosin heads executepower stroke.
Copyright© 2007 Pearson Education, lnc., publishing as Benjamín Cummings.
Contracción muscular
lhlck fllamentTropomyosln
Troponln complex
Thln fllament/
1
Troponina T mantiene unido el complejo Troponina-Tropomiosina.Troponina I inhibe el sitio de unión de Miosina a Actina
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Contracción muscular
caleíum lons blnd to Troponln
cornplex
Se une Ca++ a Troponina C y hay un cambio conformacional en el complejoTroponina-Tropomiosina. Troponina I deja expuesto el sitio de unión deActina con Miosina.
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Contracción muscular
Se forma el complejo Acto-Miosina: se activa la actividad ATP asa de lacabeza de miosina.
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Contracción muscular
ADP
~P1
Las cabezas de Miosina traccionarán los filamentos finos para generar lacontracción. El desdoblamiento del ATP en ADP+Pi libera Energia que da lafuerza a Miosina para martillar hacia atrás y empujar el filamento de Actinahacia la línea M. fppt.com
Contracción muscular
La introducción de ATP hace que Miosina libere a Actina.
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Contracción muscular
ADP
El ATP se desdobla en ADP + Pi para que la cabeza de Miosina se enderece yprepare para una nueva contracción
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Neurotransmitter released d1ft~s acreas th& synap~ cieft ana anacnesto ACh receptora on the sarcctemrna
Serco1lernrna
A.xonal
./terminal
Synapllc eleu
T tubule
Q)Acii: ;lenllal '"" 1 ~---------------generaloo is propagated along tne sarcolemmaand down'*'1eT lubules
'SR
@Act1011 potemial lnggers Cal· relea$e trom termmal cestemae of SR
~lllllP'
(
@Tropomyos1n ~cka9e Ce2•restored bloci<l"g aC11n acUve sue: contrac11on ends and mvwe fiber retaxes
Ca2•
@ Calclum tans bmd lo troponm: tropomn changas shepe. rem(}Yll'lg lhe bloclung aclion of 1ropomyosm,scnn aclNe sitas exposed
Ca2~@Contraction; myosln cross bndges alternately o.t1aeh
to actin and detach, pul11ng lhu aet n hlarrlerlls towa.rd
ttw) centef ol the sarcemere: télease et energy by A TP t'tydrolysls pcwors trie cycllng precess
Copynght 02001 Bentamln C\Jmmlngs,
an ltnprtnt 01 Add.ison Wasley Longman. lnc.
Etapas de acoplamiento excitatorio-contráctil:Descarga de la motoneurona .
Liberación de acetilcolina en la unión neuromuscular. Unión de acetilcolina a receptores específicos (nicotínicos) en la membrana postsináptica.Apertura de canales de Na+.Despolarización del sarcolema y transmisión de la misma mediante el sistema T .
1.
2.3.
4.
5.
Ca++6. Liberación de de las cisternas terminales (retículosarcoplásmico) .
Ca++7.
8.Unión de a troponina C .
Desplazamiento lateral de la tropomiosina.
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9.
10.11.12.
Exposición de los sitios activos de actina.
Unión actina+miosina (puentes cruzados). Actividad ATPásica de la miosina e hidrólisis de ATP Dezplazamiento de filamentos delgadossobre los gruesos (acortamiento del sarcómero).
Separación actomiosina.(El ciclo 10-13 puede repetirse varias veces).
13.
14.15.17.18.
Ca++Recaptación activa de al retículo sarcoplásmico.
Cubrimiento de los sitios de unión actina-miosina.
Relajación muscular (proceso activo).
o aumentar la tensión al recibir un estímulo nervioso.fppt.com
Tercera propiedad
CONTRACTILIDAD: capacidad del músculo de acortarse
Fuentes de Energía para lacontracción muscular
Inmediata: ATP•ATP + H2O H3PO4 + 7.3
Kcal
• Mediatas: carbohidratos y lípidos- Ejercicio
fuerte: GLUCOSA + 2 ATPóGLUCÓGENO +
1 ATP
PIRUVATOGlucólisis aeróbica
Glucólisis anaeróbica
6 CO2 + 6H2O + 40 ATP
2 AC. LACTICO + 4 ATP
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Fuentes de Energía para lacontracción muscular
Inmediata: ATP•ATP + H2O H3PO4 + 7.3
Kcal
• Mediatas: carbohidratos y lípidos- Ejercicio leve o reposo
O2ACIDOS GRASOS
LIBRESCO2 + H2O+ ATP
Otra fuente inmediata: Ejercici
oFOSFORILCREATININA + ADP CREATININA + ATP
Reposo
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Fuentes de Energía para lacontracción muscular
ANAERÓBICOGlucosa + 2ATPGlucógeno + 1ATP Glucosa + 2ATPAc. Grasos + ATP
2 Ác.láctico + 4ATP2 Ác.láctico + 4ATP
6CO2 + 6H2O + 40ATP CO2 + H2O + ATP
ANAERÓBICO
AERÓBICO
AERÓBICO
Al final del ejercicio hay un consumo adicional de O2 (pararetirar el exceso de lactato, reponer reservas de
enATPque
yla la
fosfodreatina, etc.) proporcional ael
la magnitudesfuerzodemanda energética durante rebasó
capacidad de la vía aeróbica. Se genera una DEUDA DEOXÍGENO.
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Unidad motora: conjunto de una motoneurona ylas fibras musculares inervadas por ella
One muscle may have many motor units of different fiber types. • Cada motoneurona espinal inerva sólo un tipo de fibra muscular (unidades motorasrápidas y lentas).Cada fibra muscular esquelética está inervada por sólo una fibra nerviosa, es decir, no hay convergenciade señales múltiples.El tamaño de una unidad motora está en relación inversa con la velocidad y precisión de los movimientos a ejecutar por un músculo determinado: Músculos de movimientos finos: 3-6 fibras/neurona.Músculos posturales olargos: 120-165
•
Neuron 1
•
KEY
D D D
Motor unit 1
Motor unit 2
•Motor unit 3
fibras/neurona.fppt.com
Características de los tipos defibras musculares
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Contracción lenta; Contracción rápida; Contracción rápida;músculos rojos (I) músculos blancos (II) músculos rojos (III)
Tiempo de desarrollo de la Lento Rápido Intermedio tensión máxima
Actividad Miosin- ATPasa Baja Alta Alta
Diámetro Pequeño Grande Medio
Duración de la contracción Larga Corta Corta
Actividad Ca++ATPasa en RS Moderada Alta Alta
Resistencia a la fatiga Alta Baja Alta
Función Postura Mov. rápidos, intensos y Postura, marcha precisos
Metabolismo Oxidativo, aeróbico Glicolítico, anaeróbico Glicolítico pero se vuelve más oxidativo con entrenamiento
Densidad capilar Alta Baja Media
Mitocondrias Numerosas Pocas Moderadas
Color Rojo oscuro Pálido Rojo