2. fisiologia de la neurona (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Internacional de Cataluña (UIC)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Sistemas de integración
Año del apunte 2016
Páginas 11
Fecha de subida 03/05/2016
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Sistemas de integración – fisiología de la neurona 1. SEÑALES ELÉCTRICAS EN LAS NEURONAS Las neuronas son eléctricamente excitables. Características membrana plasmática de células excitables: - Presencia de tipos específicos de canales iónicos Existencia de un potencial de membrana en reposo Ser capaces de generar un potencial de acción o graduado Existen dos tipos de señales eléctricas: - - Potenciales graduados a. Intensidad variable b. Se realizan a cortas distancias, porque van perdiendo intensidad Potenciales de acción a. Intensidad constante b. Largas distancias sin perder intensidad La velocidad de los potenciales es variable, el potencial de acción tiene una velocidad más elevada y el potencial graduado menos porque la señal se origina en el citoplasma y este ofrece una resistencia.
2. POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO La membrana no es permeable a iones, la célula tiende a tener en el citoplasma un balance eléctrico (mismo número de cargas + y -, equilibrio eléctrico). Las neuronas tienen canales en la membrana por los cuales pueden pasar iones manteniéndose en balance. También existe un equilibrio osmótico donde la concentración del exterior e interior es la misma.
Sucede cuando la neurona no está conduciendo impulsos, es decir, está en reposo. En reposo, el potencial de membrana de la neurona se mantiene típicamente en alrededor de -70 mV.
Cuando este potencial está mantenido se dice que el potencial está en reposo.
Reposo: Intracelular (K) Extracelular (Na+) Activo: Intracelular (Na) Extracelular (K) Los mecanismos que producen y mantienen el PMR lo hacen creando un ligero desequilibrio iónico a través de la membrana plasmática de la neurona. Concretamente, estos mecanismos producen un ligero exceso de iones positivos en su superficie exterior. Si fallan cualquiera de estos se crea un potencial de membrana diferente.
Sistemas de integración – fisiología de la neurona 3. POTENIAL DE EQUILIBRIO El potencial de equilibrio de un ion es el potencial de membrana que se opone exactamente al gradiente de concentración de un ion La ecuación de Nernst tiene en cuenta la carga eléctrica del ion que analizamos y las cualidades de un ion dentro y fuera de la célula (esto es para un solo ion). Para dos iones tenemos la ecuación de Goldman.
4. MECANISMOS DE TRANSPORTE Según la necesidad de transportadores: - Transporte pasivo, es a favor de gradiente de concentración. El canal iónico es un canal acuoso por el que pasa iones y la permeasa encierra los iones y los libera Transporte activo, requiere energía y funciona en contra gradiente de concentración.
Sistemas de integración – fisiología de la neurona Según los componentes transportados: - Uniporte: una sola molécula atraviesa Simporte: atraviesan dos moléculas en la misma dirección Antiporte: mientras una molécula entra, la otra sale Según los estímulos: Hay canales que pueden abrirse cuando les llega un estímulo eléctrico y otros que se abren cuando se les junta algún ligando en el exterior y otros en el interior.
5. POTENCIAL DE ACCION 5.1. CONCEPTO La comunicación entre las neuronas se da mediante la generación de potenciales de acción (PA). Un PA es una respuesta activa generada por una neurona, que provoca un cambio breve (1 ms) del potencial de membrana en reposo (PMR) Los potenciales de acción se producen cuando se abren canales iónicos regulados por voltaje, lo que altera la permeabilidad de la membrana Na+ y al K+ Sistemas de integración – fisiología de la neurona 5.2. FASES 1) Cuando se aplica a una neurona un estímulo adecuado, se abren algunos de los canales de Na+ en el punto de estimulación. Na+ se difunde rápidamente dentro de la célula a causa del gradiente de concentración y del gradiente eléctrico, produciendo una despolarización local.
2) Si la magnitud de la despolarización local sobrepasa un límite conocido como potencial umbral (típicamente -59 mV), se estimula la apertura de más canales de Na+ dependientes de voltaje. Los canales dependientes de voltaje son canales iónicos que se abren en respuesta a fluctuaciones de voltaje. Existen muchos canales de Na+ y K+ controlados por voltaje de membrana de la zona de sumación de la neurona y la zona de conducción. El potencial umbral es la intensidad mínima que debe tener una fluctuación de voltaje para desencadenar la apertura de un canal iónico dependiente de voltaje.
3) Al precipitarse más Na+ en el interior de la célula, esta alcanza un potencial de +30mV. El valor positivo en el máximo del potencial de acción indica un exceso de iones positivos en el interior de la membrana. Si la despolarización local no supera el umbral de -59 mV, no se abren los canales adicionales de Na+ sensibles al voltaje y la membrana regresa simplemente al potencial de reposo de -70mV, sin producir un potencial de acción.
Sistemas de integración – fisiología de la neurona 4) Los canales del Na+ sensibles al voltaje sólo están abiertos 1 milisegundo hasta que se cierran automáticamente. Ello significa que, una vez estimulados, los canales de Na+ siempre dejan entrar al Na+ durante la misma cantidad de tiempo, lo que produce a su vez la misma magnitud de potencial de acción.
5) Una vez alcanzado el máximo potencial de acción, el potencial de membrana empieza a regresar al potencial de reposo (-70mV) en un proceso llamado repolarización. Al cerrarse los canales de Na+, también se abren los de k+. Una vez abiertos los canales de K+, difunde rápidamente K+ fuera de la célula por el gradiente de concentración. La influencia de K+ hacia fuera restablece el original exceso de iones positivos en la superficie exterior de la membrana, repolarizándola.
6) Dado que los canales de K+ suelen permanecer abiertos al llegar a la membrana a su potencial de reposo, salen de la célula demasiados K+. Ello da lugar a un breve período de hiperpolarización hasta que el potencial de reposo se restablece por la acción de la bomba sodio – potasio y el retorno de los canales de iones a su estado de reposo.
Cuadro resumen PA 1) Célula en reposo: los canales del K+ abiertos crean el potencial de reposo 2) Alcanza el umbral: algunos canales del Na+ se abren, despolarizando la célula hasta el umbral 3) Despolarización: se abren más canales de compuerta del Na+ dependientes de voltaje, causando una rápida espiga de despolarización: un potencial de acción.
4) Repolarización, hiperpolarización: Los canales del Na+ se inactivan, los canales de compuerta del K+ se abren repolarizando y aun hiperpolarizando la membrana.
5) Célula en reposo: todos los canales de compuerta se cierran. La célula regresa al potencial de reposo.
6. CANALES DE NA+ Como pueden los canales de na+ cerrarse cuando la célula esta despolarizada, si la despolarización es el estímulo para que se abran? Porque al mismo estimulo es el que abre y cierra el canal pero se cierra más lento de lo que se abre de manera que mientras se cierra sigue entrando Sistemas de integración – fisiología de la neurona 7. MOVIMIENTO IÓNICO DURANTE EL POTENCIAL DE ACCIÓN 8. PERÍODO REFRACTARIO El período refractario es el período en el que la membrana está volviendo al potencial de reposo. Se divide en dos:  Absoluto o Ningún estímulo provoca potencial de acción o Duración: 2 msg o Periodo de tiempo necesario para que los canales de Na+ vuelvan a la posición de reposo.
o Los PA no pueden superponerse ni viajar de forma retrograda Sistemas de integración – fisiología de la neurona  Relativo o Estímulos más intensos podrían provocarlos o Depende del nº de canales Na+ que están en reposo o PA de menor amplitud de lo normal por la permanencia de canales de K+ abiertos.
9. INTENSIDAD DEL ESTÍMULO La teoría del todo o nada, dice que si el estímulo es suficientemente fuerte se va a producir un potencial de acción, un potencial se genera o no, pero no se genera a medias.
10. POTENCIALES GRADUADOS Y DE ACCIÓN  Potencial de acción: o Se genera en canales iónicos de puerta de voltaje o Si superamos el umbral se genera o no se genera (todo o nada) o Es de corta duración o Se conducen  movimiento de alta velocidad del PA a través del axón. Cuanto mayor es el diámetro del axón mayor es la velocidad y esta depende de la resistencia de la membrana del axón al escape de iones hacia afuera de la célula (a. mielíticos y amielínicos) o Producen período refractario Sistemas de integración – fisiología de la neurona  Potencial graduado o Se genera en canales iónicos de puerta química, mecánica o voltaje o Depende de la intensidad del estímulo o Mayor duración o No se conducen o No periodo refractario El potencial graduado o escalonado va perdiendo la corriente debido a que tiende a recorrer el citoplasma (resistencia citoplasmática) y no al axón, por lo tanto va a disminuir la señal ya que el citoplasma genera una resistencia al movimiento de los canales. Este puede encontrase ene un estado de subumbral o supraumbral.
El citoplasma no se puede volver a repolarizar Sistemas de integración – fisiología de la neurona 11. PERÍODO DE CONDUCCIÓN El movimiento de alta velocidad de un potencial de acción a través del axón se denomina conducción El período refractario impide la conducción retrógrada. La pérdida de K+ desde el citoplasma repolariza la membrana La transmisión de los potenciales de acción podrán estar comparados a la caída de las piezas de domino donde cada pieza es una posición diferente de la transmisión.
Factores que influyen en la velocidad de conducción del potencial de acción: - El diámetro del axón (axón gigante calamar) La resistencia de la membrana del axón al escape de iones hacia fuera de la célula (axones mielíticos y amielínicos) La conducción será más rápida en axones de gran diámetro y mielíticos.
12. TIPOS DE FIBRAS   Fibras tipo A o Mielínicas o Gran diámetro o Alta velocidad de conducción o α motoras, β presión, γ tacto y tono muscular, δ dolor agudo y temperatura Fibras tipo B o Mielínicas o Diámetro intermedio o Autonómicas Sistemas de integración – fisiología de la neurona  Fibras tipo C o Amielínicas o Pequeño diámetro o Dolor difuso 13. CONDUCCIÓN SALTATORIA Los canales iónicos sólo se encuentran en los Nódulos de Ranvier porque la mielina no deja salir ni aniones ni cationes, por eso es más rápida en estas zonas con mielina.
Sistemas de integración – fisiología de la neurona 14. ENFERMEDADES DESMIELINIZANTES 14.1. Esclerosis múltiple Es la enfermedad desmielinizante más frecuente y mejor conocida. Es autoinmune y se debe a factores genéticos y ambientales. Los síntomas son: fatiga, debilidad muscular, dificultad para la deambulación y pérdida de visión.
Las neuronas al perder la mielina disminuye mucho la velocidad de conducción y acaban muriendo.
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