T2. Potencial de acción y Fisiologia muscular (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2016
Páginas 9
Fecha de subida 14/03/2016 (Actualizado: 28/04/2016)
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Tema 2. Potencial de acción y Muscular Las membranas de todas las células en situaciones de reposo son permeables a todos los iones menos al K. Hay canales específicos para el potasio. De manera que este se mueve a través de la membrana cel. K muy concentrado al interior y muy poco al exterior. El potasio mueve de dentro a fuera de la célula. Este movimiento se detiene en el momento en el que la fuerza electroestática que este produce llega a - 90mV (la cel se vuelve electro negativa) en este momento el ion se encuentra en equilibrio. Esto es un gradiente electroestático que impide que salga más potasio.
Nerst: el equilibrio de cada ión. Ex= 61/Z x Log (concentración exterior/conc. interior) 61=RT/F Esto provocará la entrada de sodio hasta que se alcancen los +60mV. Causando la entrada de cargas + dentro de la célula.
El potencial de reposo de las células se encuentra entre -90mV y -70mV viendo que el potencial de reposo casi es igual al del potasio. Esto lleva a pensar que en situación de reposo el potasio está en equilibrio y el sodio no.
Conductancia del canal: No todos los canales se abren en el mismo punto de conductancia eléctrica del canal, ni lo hacen a la misma velocidad y hay gran cantidad de subtipos y isoformas de canales.
POTENCIAL DE ACCIÓN: Se produce cuando un estímulo tiene la capacidad de, en una célula determinada, producir un cambio en su potencial de membrana y si ese cambio en el potencial de membrana sobrepasa un umbral determinado, se produce un potencial de acción.
Si el potencial de membrana supera el gradiente de potencial de -60mv se abren canales de voltaje dependientes, esto genera un potencial de acción abriendo canales de sodio.
Primero se produce una despolarización que se produce al abrir los canales de sodio voltaje dependientes. A unos +30mV se empiezan a inactivar aquellos canales de Na q habían iniciado el potencial de acción y empiezan abrirse los canales de potasio voltaje dependientes para repolarizar la membrana, la membrana es permeable al potasio hasta q se alcanza el equilibrio de -90 mV.
Hiperpolarización: cuando se llega a -90mV Despolarización: se abren cables de na+ voltaje dependientes. Se produce un proceso refractario en el q por mucho que llegue un estímulo no se va a producir una respuesta porque la membrana esta despolarizada y se está repolarizando (periodo refractario absoluto) pero si está produciendo la repolarización y se han empezado a cerrar canales de sodio y llega un estímulo de suficiente intensidad pueden volverse abrir los canales de sodio (periodo refractario relativo).
Las células nerviosas y las del miocardio (musculares) son las únicas que pueden tener un potencial de acción.
Meseta del potencial de acción: Se refiere a que el mensajero se mantiene, es decir que se produce la entrada de Na por canales dependientes de voltaje por sodio, abriendo canales de sodio y calcio. La despolarización de la fibra muscular cardiaca implica la abertura de canales de sodio y antes de que se abran los canales de sodio hay una apertura de canales lentos de sodio y de potasio de manera que la despolarización se mantiene formando una meseta. La repolarización implica el cierre de canales de sodio y calcio.
1 Las células cardiacas son las que tienen una meseta en el potencial de acción: esto consigue que la contracción sea larga y este hecho para bombear la sangre al sistema, es altamente eficaz. Por otra parte la meseta implica un periodo refractario absoluto muy largo respecto a otros tipos musculares. La musculatura cardiaca no sufre tetanía (acumulación de estímulos) por lo tanto no se fatiga. Cuando llegue un estímulo capaz de formar un potencial será en la fase 3. Por lo que no se solaparán los estímulos. Esto hace que el corazón no se fatigue.
No se puede volver a contraer hasta que la fibra muscular se está relajando.
En definitiva los tejidos excitables se caracterizan porque responden a un estímulo. Los potenciales de acción se pasan de cel a cel por los canales: Son propios de cel nerviosas y fibras musculares.
TEJIDOS EXCITABLES Capacidad para responder a un estimulo con la producción señales eléctricas que pueden dar lugar a un potencial de acción, los potenciales de acción se propagan por las células excitables al tener estas en su membranas canales dependientes de voltaje.
Un potencial de acción en una neurona libera neurotransmisores que permiten la comunicación con otras neuronas, con fibras.
Un potencial de acción en una fibra muscular, produce una contracción que da lugar a actividad motora, visceral o cardiaca.
Marcapasos rítmico. No necesita estímulo exterior, si no potencial de acción.
También las células de la musculatura Lisa gastrointestinal, tienen actividad eléctrica continua.
Hay tambíen ejemplos neuronales, como los grupos de neuronas del centro neurologico, del centro dorsal y ventral. Por liberación de neurotransmisores.
T2.1 FISIOLOGIA MUSCULAR Músculo esquelético: musculatura estriada, bajo el control de la corteza cerebral (Cortéx SNC)= músculo voluntario. Ejerce fuerza y movimiento.
Músculo cardíaco: ejerce fuerza y presión, control involuntario, regulado por el sistema nervioso autónomo.
Musculatura Lisa: recubre los órganos y las paredes de las vísperas = musculatura visceral. Es involuntaria, sistema nervioso autónomo.
La musculatura ejerce fuerza, movimiento y presión. Permite el movimiento y la expulsión del contenido de las vísceras. La contracción muscular genera calor.
Propiedades: excitable. Responde a un estímulo con un cambio de potencial de membrana, contráctil, extensible y elástico.
MUSCULATURA ESQUELÉTICA: La función de la contracción de la musculatura esquelética consiste en desplazar el tendón (tejido elástico) para desplazar el hueso (tejido duro) contra una articulación produciendo movimiento.
En cada músculo encontramos fascículos musculares, cada fascículo está formado por fibras, cada fibra está formada por miofibrillas y en cada una hay miofilamentos. En un miofilamento hay unos 1500 de miosina (gruesos) y 3000 de actina (finos).
Por cómo se ven estas fibras en la microscópia electrónica se le llama musculatura estriada.
2 Los sarcomero están formados por actina y miosina y su solapamiento. Cada sarcómero está rodeado de túbulos T (invaginaciones de la membrana de la fibra muscular) estos están asociados a las vesículas del R.endoplasmático que son muy ricas en calcio.
Hay una región libre del solapamiento de actina y miosina: Banda H.
La musculatura es muy compleja en proteínas para la contracción.
- Nebulina: entre el filamento de actina. Su longitud determina la medida del filamento de actina.
- Titina: une la miosina, en sus dos extremos, a las 2 bandas Z que delimitan el sarcómero. Es una proteína flexible que permite que cuando la musculatura se relaje, la míofibrilla recupere su forma.
La musculatura esquelética es neurogena, por que su excitación depende del sistema nervioso. Es la diferencia que tiene con la cardiaca y la lisa.
Cuando se dirige por el terminal axónico de la motoneurona. Se libera al espacio sináptico el neurotransmisor de la acétilcolina. Que se libera al espacio sináptico y se une a receptores colinergicos nicotinicos que son ionotrópicos. Estos receptores tienen 2 sub alfa 2, beta 1 y una gamma. Se tienen que unir dos moléculas de acetilcolina para activar al receptor, esto provoca la entrada de sodio. Si esta entrada es suficientemente grande se genera un potencial de acción que viaja en todas direcciones y penetra en el interior de la fibra muscular, gracias a la existencia de los Tubulos T. El potencial de acción viaja por el Tubulos T y permite o desencadena la abertura de los llamados receptores de Dihidropiridina (situados en el Tubulos T) estos están anclados a Rianodina (situados en el retículo endoplasmático). Cuando se estimulan los receptores de Dihidropiridima se abren los canales de rianodina, para que salga el calcio del retículo sacroplásmico al espacio celular que se unirá a la troponina para realizar la contracción.
El potencial de acción entra en profundidad en la fibra.
La troponina tiene 3 subunidades: Troponina C (receptor del calcio) Troponina I (tapa los puntos de unión de los puentes cruzados) y la troponina T que esta anclada a la tropomiosina.
Al salir el calcio del retículo se une a la trop. C que produce un cambio en su configuración, hace que se levante la trop.I arrastrando a la tropomiosina haciendo que la parte activa este libre (donde se unirán las cabezas de los filamentos). Unión del calcio, produce la contracción de la fibra muscular. A continuación se libera el calcio de la troponina.
Mediante bombas de sodio potasio se restablece el potencial de la fibra, transportando el Ca al retículo sacroplásmico gracias a bombas ATPasa.
1 motoneurona puede enervar varias fibras musculares. Pero cada fibra muscular esta enervada por una única motoneurona.
Unidad motora: Conjunto de motoneuronas y todas las fibras que enerva.
Movimientos muy precisos están producidos o regulados por unidades motoras pequeñas ( una moto neurona y decenas o centenares de fibras musculares). Músculos grandes poseen unidades motoras grandes.
Músculos pequeños que generan poca fuerza—> unidad motora pequeña.
EL MÚSCULO ES CAPAZ DE CONTROLAR LA FUERZA DE CONTRACCIÓN: Dos mecanismos no excluyentes.
- Sumación de fibras múltiples: Se van reclutando unidades motoras, de mayor a menor tamaño, primero las pequeñas y a medida que aumenta la fuerza a estas se le suman unidades motoras mayores. A medida que se produce la relajación se produce al revés, primero se relajan las grandes y luego las pequeñas.
3 - Aumento de la frecuencia: La contracción = aumento de la tensión respecto al tiempo. Se desarrolla en una curva prolongada, más prolongada que el tiempo que tarda en producirse la estimulación nerviosa. Esto quiere decir que cuando la musculatura se está relajando, si se produce una nueva estimulación de la musculatura, esta no se relaja sin no que se vuelve a contraer sin llegar a relajarse. Lo que significa que si se produce un tren de estímulos se da una contracción sostenida (—> tetania). Esta tetania causa que se agoten las reservas energéticas pq se fatiga el músculo.
ejemplo: si sostienes un objeto pensado durante un periodo de tiempo llega un momento que ya no podemos más y lo tenemos que soltar.
En posiciones de reposo el músculo conserva el tono muscular que es la resistencia que ejerce el músculo al estiramiento pasivo. Se opone a este estiramiento (todos los músculos pero sobretodo los antigravitatorios, hacen que estemos de pie, se opone a la gravedad) cualquier cambio de la musculatura esquelética se produce a partir de este tono muscular.
Contracciónes isotonicas: se mantiene el tono pero el músculo se acorta. (desplazar un objeto) Contracciones isomentricas: se mantiene la longitud del músculo pero se modifica el tono.
(Encargada del mantenimiento de la postura) En general todas las actividades de la musculatura se forman de la suma de contracciones isomentricas y isotonicas.
Energética de la contracción muscular.
La musculatura tiene una gran capacidad para adaptar el metabolismo celular a las necesidades energéticas. ATP es el substrato energético.
El ATP procede, primero del sistema de la fosfocreatina, sistema de los fosfagenos (empieza en los primeros segundos y se acaba a los 10-15s). En este sistema la disponibilidad de ATP es muy rápido. Por eso este es el origen del uso de ATP más rapido. Si se sigue necesitando ATP el sistema de glucógeno/lactato( a los 15 o 10 s de actividad y se agota a los 95 s) ayuda en la producción y si se necesitará más se recubre al sistema aerobico (ilimitado en teoría) Esfuerzo intenso y corto (<10s) mayoritariamente proviene del sistema de fosfagenos y un poco del sistema glicogeno/láctico y menos del sistema aerobico.
Si el tiempo es superior a 2 min, mayormente el ATP proviene del sistema aerobico y también bastante del sistema glicogeno/láctico.
La musculatura de tipo 1 (músculo rojo): muy irrigado y con mucha vascularización entre la masa muscular y con muchas míticondrias. Es un músculo de actividad continúa, no se fatiga. Se usa en la postura. Se contrae lentamente y a baja frecuencia. El tipo de contracción se denomina lenta y la tensión producida es pequeña y la excitación es continua.
Tipo IIa: se fatiga rápido Tipo IIb: se fatiga muy rápidamente, la tensión producida es alta, tiene pocas mitocondrias y poca irrigación.
Las IIa y IIb se utilizan en caminar y en correr.
Gastrognemio: 50% tipo IIa y Tipo IIb: Soleras: 80-90% Tipo I Dependiendo de las fibras el músculo es resistente a la fatiga o rápidamente fatigable.
Con el aumento de ejercicio, se aumenta la eficacia de los sistemas energéticos para obtener energía, aumento de la masa muscular por aumento de las proteínas.
4 SISTEMA NERVIOSO EN LA MUSCULATURA ESQUELÉTICA Sistema nervioso central y periférico diferenciados. Separados por la barrera hematoencefalica.
SNP: tiene dos grandes ramas: nervios sensoriales ( llevan la información al SNC) y motores (llevan la info desde el SNC hasta la periferia) La motora se subdivide en: - Somático: constituido por la musc. esquelética, es neurogeno ( funciona por la acetilcolina que se une a receptores colinergicos) - SN autónomo: regula la musculatura Lisa y cardiaca. Compuesto por: - Simpático: noerpinefrina+epidefrina (neurotransmisores finales) - Paraimpatico: acetilcolina MÉDULA ESPINAL: Contiene las astas con somas neuronales, estas astas se diferencian en astas dorsales y ventrales. En las astas dorsales se encuentran núcleos sensoriales somáticos y nervios que llevan la información somatosensorial, mientras que en la ventral se encuentran somas o núcleos motores y motoneuronas. En las porciones más laterales, de la medula,encontramos núcleos del sistema nervioso autónomo.
Des de la zona ventral va la información hasta los músculos.
A la zona dorsal llega información desde los órganos sensoriales.
Esta es la zona gris. A su al rededor y hacia fuera están los axones dando la substancia blanca.
Toda la porción dorsal está constituida por axones que llevan información sensorial desde distintas zonas hasta el sistema nervioso central.
En la zona ventral encontramos axones que llevan información des de el sistema nervioso central hasta las moto neuronas.
Estos axones que finalizan en moto y ínterneuronas provienen de la corteza motora primaria.
Envían axones desde la corteza a la médula formando un haz corticoespinal.
La corteza motora es una parte de la corteza cerebral y se encuentra en el lóbulo frontal y se encarga del movimiento y del lenguaje.
La área occipital (corteza occipital) se encarga de la actividad motora de los ojos.(visión) (NO SABER) En el lóbulo frontal se produce el control motor de todos los músculos esqueleticos y el lenguaje y en el parietal también hay para el lenguaje, en este se busca la para la adecuada y su forma gramatical correcta y finalmente toda esta info va a la corteza motora del lóbulo central que presenta una representación topográfica de todas las regiones corporales. La bocalización y la zona de la mano son las zonas que más ocupan en la corteza cerebral.Toda información va a las motoneuronas para que se produzca la bocalización. (NO SABER) SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO - Sistema simpático: cadena de ganglios que forman la cadena simpática. De estas zonas ganglionales parten terminaciones por los ganglios que finalizan en las diferentes vísceras.
Desde la zona más cefaliza ( glándulas) zona medial (corazón) lumbar (intestino) - Sistema parasimpatico: Dos acumulaciones: - Craneal: todas las visceras menos Colon y vejiga - Sacra: solo Colón y vejiga 5 Las glándulas sudoríparas, Musculos erectores, pelos de la piel, glándula suprarrenal, vasos sanguíneos. Solo sistema simpático.
Tallo del encéfalo recibe info del hipotalamo donde se encuentran los centros de regulación de la temperatura corporal, del hambre y la saciedad y de la sed. También recibe info de las zonas limbico (corteza limbica) y se elabora un patrón de señales que permite la actividad visceral acorde con la regulación de las distintas funciones vitales así como del estado emocional.
Ej. Desmayo frente un impacto.
El sistema nervioso simpático funciona como un todo, cuando se descarga el sistema simpático eso afecta a todas las visceral.
En cuanto nos preparamos para hacer ejercicio ya le llega al sistema nervioso autónomo ya se activan muchos de los sistemas que nos permitirá hacer ejercicio. Primero activa la pérdida de calor para que no varíe mucho la temp corporal, se cambia el ritmo cardiaco aumentando, aumenta la presión sobre los vasos sanguíneos, liberación de recursos para hacer las vías glucoliticas, se deja de producir saliva, se nos pone la piel de gallina por los músculos erectores, se inhibe la actividad digestiva puesto que no es una actividad vital, y el simpático es un sistema que permite al organismo enfrentarse a una situación de peligro. Sólo actúa sobre órganos que nos van a permitir la supervivencia. Por eso es bueno comer unas horas antes de hacer ejercicio puesto que los recursos energéticos que usamos son los conseguidos previamente.
Glándulas suprarrenales segregan catecolaminas que darán adrenalina y noradrenaina. Estas ultimas son sostenidas durante más tiempo por estipulación simpática.
MUSCULATURA LISA Su función es mantener una contracción sostenida, que da lugar a un tono que permite a la viscera estar hueca a la vez produce contracciones de esa viscera para que se vacíe.
hay dos tipos principales de musculatura lisa: - multiunitario: SN. autónomo - Unitario o sincitial: se contrae como un todo, esta controlado por conexiones nerviosas, hormonales o físicas. ej. la propia distensión de la fibra, durante la comida, desencadena su contracción.
ORGANIZACIÓN DE LA MUSCULATURA.
La musculatura lisa no tiene troponina. La actina y la miosina en la musculatura lisa no están distribuidos en sacomeros si no que están dispuestos en el citoplasma, se entrelazan formando una red, indeterminados puntos formando lo que se llaman cuerpos densos. En otros puntos se forman uniones GAP que permiten el paso rápido de iones, que permiten el paso rápido del potencial de acción.
Las fibras musculares lisas no tienen túbulos T.
Cuando a consecuencia de un estimulo adecuado se abren canales de calcio y estos entran desde el espacio extracel. (en forma de vesículas) esta entrada de calcio y su acumulación interior estimula la liberación por el retículo endoplasmatico de calcio, este se acumula y se une a la 6 calmodulina y la activan. La union calcio calmoduilina activada activan una de las cadenas ligeras de miosina, la activan fosforilandola lo que provocan el desplazmiento de esta, permitiendo la formación de los puentes cruzados.
En la lisa tiene que entrar calcio desde el exterior de la célula y en la esquelética el calcio provienen de los tubulos T.
MUSCULATURA CARDIACA Bombean la sangre.
Contienen un único núcleo, contienen reservas de mioglobina muchas mitocondrias y las células están conectadas por desmosomas y uniones GAP para el paso de iones.
Las fibras cardiacas se dice que son un sinfictio. Hay dos tipos de este, el auricular y el ventricular.
Esto se consigue gracias a los desmosomas y a las uniones GAP.
La musculatura cardiaca se diferencia en dos tipos musculares (todas las cel. cardiacas son excitables.) - contractiles: bombean la sangre - autoexcitables y conductoras: Generan el potencial de ación y lo conduce.
Estructura y contracción de la cel. cardiaca.
Tiene túbulos T menos profundos que en la esquelética.
7 Cuando lega un potencia de acción este desencadena la apertura de canales de calcio en el tabulo T, este calcio entra en la célula y abre canales de Rhianodina del retículo sarcoplasmático.
De este calcio más el que entra del exterior, se unen a la troponina y se produce el desplazamiento de los puentes cruzados, es de car de la miosina. Cuando se libera el calcio de la troponina se produce la relajación. El calcio se devuelve al sarcomero y las bombas de sodio potasio restablecen el potencial de reposo.
Las células autoexcitables poseen oscilaciones de membrana del potencial de reposo. Esto causa que se alcance el potencial umbral y que por lo tanto se libere el potencial de acción—> marcapasos cardiaco. Potencial en reposo mayor de lo normal, pero con ciertas oscilaciones que permiten un potencial de acción que se desarrolla en meseta, eso permite que se produzca lentamente y se produzca la sístole y la diástole.
8 Los receptores pueden ser activados por diferentes estímulos o por el mismo.
En función del numero de receptores y del tipo de receptores tendremos una reacción o otra.
9 ...

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