Estructura celular

Estructura de la membrana. Concentraciones iónicas o de iones. Ecuación de Nernst. Neuronas. Canales de sodio. Tipos de axones. Placa neuromuscular. Miastenia gravis. Hipersensibilidad. Efectos tróficos

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Membrana

Cubierta de la ceula que la limita, es parte de la celula.

Esta compuesta de lipidos, prot, y chtos.

--La membrana de los eritrocitos se purifica con centrifua y lavado con solucion salina isotonica. Luego se aplica solucion hipotonica, hasta reventar, el eritrocito y luego se centrifuga y se vuelve a lavar.

Lipidos

Son fosfolipidos y colesterol.

-Fosfolipido es una molecula de fosfato lineal, que contiene: amina, fosfato, glicerol, acidos grasos (14-20 carbonos).

--La glicerina es una alcohol polivalente.

El fosfato de la molecula, tiene carga negativa y la amina carga positiva, por lo que es la parte polar, de la molecula. Es un dipol.

El glicerol y los acidos grasos, no continen carga, entonces forman la parta apolar o no polar de la molecula.

--El agua es dipol.

-Colesterol: tiene una parte polar y otra apolar.

--Al suspender los fosfolipidos en agua, se forma una esfera, donde las partes polares, estan en la superficie, y las apolar en el interior.

--Si se colocan sobre el agua, la parte polar entra al agua y la apolar no.

Estructura de la membrana

Grendel

Estudio la estructura de la membrana, puso los fosfolipidos en agua y los acerco, para descubrir que eran 1.8A (A= superficie de celula), dando a pensar queeran 2 capas de fosfolipidos.

Overton

Trato con membrana de alga y descubrio que entre mas liposoluble una sustancia, mas es permeabla la membrana a ella.

Dansong y Danielli

Marcaron que era una bicapa, con proteinas, cubriendo ambos lados. Tambien marcaron los poros.

No se acepto porque:

-Las prot hacian a la membrana muy rigida y esta si se puede deformar.

-La fosfolipasa destruye a los fosfolipidos y si estubieran cubiertos por prot, no se podria lograr.

Singer y Nicholson o marco fluido

Marcan la bicapa, solo que las proteinas estan metidas entre los fosfolipidos.

La proteina tiene partes polares y otras no polares, asi que se acomoda deacuerdo a las partes de la membrana.

Paso atraves de la membrana

Se hace por medio de:

-Difucion simple: hidrosolubles por canales, liposoluble por membrana.

-Difucion facilitada: por tranportadores.

-Cotransporte: entra uno y otro sale.

-Transporte activo: se necesita gasto de energia.

-Pinositosis: se une una vesicula y se desase la membrana y entra la sustancia.

Difucion simple

Es el paso de mayor concentracion a menor concentracion.

Los factores que la afectan son:

-Gradientes (directamente proporcional)

-Area (directamente)

-Tamaño de particula (inversamente)

-Temperatura (directamente)

-Distancia (inversamente)

-Carga electrica (si esta cargada, y hay campo electrico ayuda)

Gradientes

Es una fuerza, es diferencia de concentraciones.

Tiene:

-direccion (de donde a donde)

-magnitud (diferencia de concentraciones)

--Puede tambien tener sentido (orientacion en el espacio).

Existen los gradientes de concentracion y los electricos.

Concentraciones ionicas (meq/l)

ION INTRA EXTRA

Na+ 10 142

K+ 140 4

Cl- 4 103

Ca++ .0001 2.4

Gradiente de concentracion

ION MAGNITUD DIRECCION

Na+ 132 de afuera a adentro

K+ 136 de adentro a afuera

Cl- 99 de afuera a adentro

Ca++ 2.3999 de afuera a adentro

Gradiente electrico

ION MAGNITUD DIRECCION

Na+ 145 de afuera a dentro

K+ 10 de afuera a dentro

Cl- 2 de adentro a afuera

Ecuacion de nernst

Es la utilizada para obtener el potencial de equilibrio para un ion.

Solo es para iones monovalentes.

P = R . T = Ln [ ]Ex P = R . T = 2.303 log [ ] Ex

Z . F [ ]In Z . F [ ] In

R= Constante de los gases (8.314)

T= Temperatura absoluta (273 + °C = °K) (293°K)

Z= Valencia del ion

F= Numero de faradei (96500)

Ln= logaritmo natural

log= logaritmo completo

Gradiente electrico

Una vez que se tiene el potencial de equilibrio, a este se le resta el potencial en reposo y se obtiene la magnitud del gradiente electrico.

--Ejm. PNa = 58v - (-79v) = 133v

Cambios en las concentraciones de los iones

El cloro esta en equilibrio, dado que lo que entra sale de la celula.

El potasio sale mas.

El sodio entra mas.

El potencial de reposo no se va hasta lo positivo con la entrada de sodio por la poca permeabilidad que hay para este, y por la bomba de Na-K.

Se gasta energia en la bomba de Na-K porque los gradientes tienen a meter al sodio y se necesita la energia para sacarlo.

Bomba de Na-K

Se describre la bomba en con los eritrocitos. Primero se les toma la concentracion de sodio (ejm. 12mM), luego se refrigeran por unas 12hrs, y se vuelve a tomar (ejm. 40mM), este aumento es por que la bomba necesita energia para trabajar y en el firio no hay energia.

Otra forma des con un axon de calamar (400-800 micras). Primero se pone de 2-4hrs en un liquido con Na24 (radioactivo), al rato en elaxon esta el Na24 y se separa del medio y se mide el Na que sale del axon. En la grafica se ve que va bajando la concentracion paulatinamente, pero al aplicar dinitrofenol (DNF) (bloqueador de produccion de ATP), baja drasticamente la grafica , al aplicar ATP vuelve a aparecer la bajada de Na24. Tambien se puede hacer con cianuro de potacio.

En la bomba o ATPasa de Na-K se sacan 3 Na y entran 2 K.

La bomba es importante porque:

-Las proteinas (-) meterian agua al interior porque afuera no hay, pero el sodio afuera contrarresta el efecto de las proteinas. (hay equilibrio osmotico por la bomba de Na-K).

-Ayuda a mantener el potencial de membrana.

--El 80% de la energia adquirida se gasta en la bomba de Na-K.

Potencial en reposo

--Si cambia [] Na: se mantiene estable el potencial.

--Si cambia [] Cl: se cambia poco el potencial.

--Si cambia [] K: se cambia mucho el potencia.

La concentracion de potasio es la responsable del potencial en reposo.

El potencial se debe a la constante salida de potasio al exterior (es una difucion de K al exterior fundamentalmente.

El potencia depende de:

-El potasio

-De las proteinas (-) (anion no difusible)

-De la bomba Na-K

-De la permeabilidad mayor para el K que para el Na

--Estos hacen que se carge la membrana.

--Los iones se mueven por la membrana debido a los gradientes y a la permeabilidad.

Si se cambian los gradientes, se cambia el campo (carga) del interior de la celula, tamien cambia el potencial en reposo.

--Na no se afecta.

Si se hace mas positivo el interior de la cleula solo se afecta el K (sale mas K).

--Ejm. -81 -(-79) = 2mv -81 -(-69) = 12mv Esto se da porque cambio la magnitud.

--Si cambia el gradiente, cambia el fluyo.

--Todas las celulas varian su potencial. (ejm. 10mv en celulas epiteliales, 120 en neuronas).

Para medir las diferencias de potencial, se pone un electrodo dentro y otro fuera de la celula. El electrodo se hace con una pipeta que se calienta y se estira hasta que se rompe obteniendo pontas hasta de una micra. Esta se llena de solucion electrolitica (KCl 3M, cloruro de potasio). como los medidores de energia consumen muchoa energia, se pone un amplificador para darle mas energia a la señal de la celula (aumentan la energia de la señal). La señal es visualisada en un osiloscopio de rayos catodicos.

--Osiloscopio de rayos catodicos:

--Tiene forma de cono de vidrio al alto vacio.

--Tiene un filamento que libera lo electrones luego atraviezan una pelicula de carbon, para finalmente chocar contra un papel con sales de fosfato que produce luz por el golpe de los electrodos.

--Tiene 2 electrodos en placa horizontalmente, para cabiar la direccion de arriba a abajo.

--Tiene 2 electrodos en forma vertical, que cambian los rayos en forma horizontal.

--Se mide el voltaje y los miliseg. en el plano (horizontal tiempo, vertical voltaje).

--Se puede ver como cambia el potencial con el tiempo.

Canales

Estan formados por proteinas y tienen carga en el interior.

Son canales especificos (solo para un ion).

--Esto se sabe, porque la tetrodotoxina (TTX) bloque solamente los canales de sodio.

Su numero en la membrana es variable (en partes puede haber muchos y en otras no).

Tienen diferentes estados:

-Reposo (cerrado)(no pasan iones)

-Activos (abiertos)(pasan iones)

-Inactivos (cerrados)(no pasan iones)

--Se necesita que se llegue al estado de reposo para poderse abrir de nuevo.

Se dividen en:

-Simples (solamente estan activos siempre) (entra Na y sale K siempre) (hay mas de K que de Na).

-Voltaje dependientes (cambian de estado dependiendo del potencial en reposo) (ejm. el canal de Na necesita que el potencial se haga 10 mv mas positivo para abrirse, el de K y Ca, necesitan un poco menos de voltaje).

-Quimio dependientes o receptores (necesitan sustancias para cambiar de estado, estas se llaman neurotramisores) (ejm. canal de acetilcolina, que necesitan que haya mucha para abrirse).

Exitabilidad

Es un cambio en el estado de reposo de una estructura excitable originado por un cambio en el contenido energetico de su medio ambiente. La respuesta es con gasto de enrgia de parte de la estructura que esta respondiendo.

--Respuesta: un cambio en el estado de reposo de una estructura exitable. Para dar la respuesta la estructura gasta energia.

--Estimulo: es un cambio en la energia del medio ambiente de una estructura excitable.

Para determinar la exitabilidad de las neuronas se mide con un axon de calamar.

--Estimulo electrico: es el flujo de una corriente atravez del axon, durante un tiempo determinado.

Dimenciones del estimulo:

1.-Intensidad: se mide en volts o en miliamperes.

2.-Duracion: es cuanto dura y se mide en microseg. (30-40) hasta en 1mseg. (el promedio es de 200microseg).

3.-Frecuencia: se mide en Hz y es el numero de estimulos por segundo (promedio 30).

4.-Polaridad: es positiva o negativa (hay 2 polos).

--El electrodo indiferente se pone en la parte lesionada y el activo en la parte sana.

--Si el electrodo (-) esta en el la parte sana es un estimulo catodico y si esta el (+) es uno anodico.

Tipos de respuestas en neuronas

Son dos tipos:

-Local o no propagado

-Propagado

La respuesta local tiene las siguientes caracteristicas:

-La amplitud es directamente proporcional a la intensidad del estimulo.

-No tiene umbral.

-No propaga.

-La polaridad de la respuesta depende de la polaridad del estimulo.

-Se pueden sumar las respuestas (de los estimulos).

La respuesta propagada tiene las siguietes caracteristicas:

-Tiene un umbral.

-La amplitud es constante.

-No se pueden sumar las respuestas (de los estimulos).

-Se considera como el potencial de accion.

El estimulo anodico no se propaga, porque se hiperpolariza la membrana y no se alcanza el nivel de disparo (umbral).

--Cuando dismiuye (menos negativo) el potencial de membrana es: depolarizacion.

--Cuando aumenta (mas negativo) el potencia de membrana es: hiperpolarizacion. (no hay potencial de accion)

--Se necesitan 10mv de positividad (depolarizacion) para que se alcanze el umbral del potencial de accion.

--Estimulos no propagados (ejm. potencial sinaptico, receptor, placa neuromuscular).

Cuando se alcanz un estimulo 3 veces umbral (30mv) el potencial se accion se presenta con un retraso y se marcan 2 periodos de tiempo:

-Periodo refractario absoluto: antes de que empieze el potencial (no se forma el potencial).

-Periodo refractario relativo: ya empezado el potencial (se forma un potencial incompleto).

El potencial sigue la ley del todo o nada.

El potencial simpre tiene la misma amplitud y simpre se propaga con la misma velocidad.

Partes del potencial de accion

1.- Potencial en reposo (antes de que se de el estimulo).

2.- Periodo de latencia (tiempo en que tarda en llegar el potencial al registro).

3.- Fase de depolarizacion (se hace positivo el potencial).

4.- Sobretiro o meceta (cuando el potencial esta invertido).

5.- Fase de repolarizacion (se hace negativo el potencial de nuevo).

6.- Fase de hiperrepolarizacion (se hace mas negativo que el potencial en reposo).

****Ver dibujo****

Potencial de accion

La fase de dpolarizacion es la mas rapida.

De 1-2mseg dura el potencial de accion, contando tambien la hiperpolarizacion.

La razon de la depolarizacion es porque entra Na (positivo). Esto se comprueba al quitar el Na del medio extracelular, baja la amplitud del potencial, hasta ser nulo. Tambien, si se pone Na radioactivo en el axon y se mide su radioactividad, luego se estimula y sube mas la radioactividad.

--El potencial de accion se acerca al potencial de equilibrio del Na, pero no llega.

La repolarizacion, se debe a la salida de K (positivo) esto se comprueba con K radioactivo, en la grafica se observa la bajada de la radioactividad y cuando se estimula, baja mas la radioatividad.

El potencial de accion se deba a corrientes de entrada de Na (depolarizacion) y corientes de salidad de K (repolarizacion).

Solo en la depolarizacion aumenta la permeabilidad de la membrana para el Na, esto se maneja por los canales de sodio voltaje dependiente.

--Los canales de Na voltaje dependiente, se habren, si el potencial de reposo se hace 10mv mas positivo.

Canales de sodio

En 1985 se marca que el canal de sodio esta formado por una proteina que pasa la membrana 16 veces y forma una especie de tubo con dos compuertas.

En reposo la compuerta externa esta cerrada y la interna abierta.

Si baja el potencial un poco, la externa se habre, y la interna empieza a cerrarse; en este tiempo es cuando entran los iones.

Fases de los canales de Na con relacion al potencial de accion

1.- Potencial en reposo: compuerta interna abierta

compuerta externa cerrada

2.- Depolarizacion (10mv): compuerta interna abierta

compuerta extena abierta

3.- Depolarizacion (>10mv): compuerta interna cerrada

y tiempo compuerta externa abierta

4.- Repolarizacion hasta: compuerta interna abierta

potencial en reposo compuerta externa cerrada.

--1 = reposo, 2 = activo, 3 = inactivo, 4 = reposo.

Periodo refractario absoluto

No hay respuesta, porque los canales de Na estan activos o inactivados.

Se da en la fase de depolarizacion.

Periodo refractario relativo

Se pueden ver 2 respuesta, porque ya algunos canales de Na estan en reposo.

Se da en la fase de repolarizacion y hiperpolarizacion.

--A la hiperpolarizacion, se le considera como periodo refractario relativo, aunque ya los canales de Na esten en reposo, porque por la hiperpolarizacion se necesita mas intensidad para alcanzar el disparo.

--En la repolarizacion, tambien se necesita mas intensidad para alcanzar el potencial.

Propagacion

El potencial propaga, porque donde empieza, se invierte la polaridad de la membrana (positivo adentro) y las cargas positivas de adentro se pasan a los lados.

La propagacion se debe a la difucion de cargas por la membrana o axon.

Velocidades de conduccion de los axones:

-120mts/seg (diametro: 20-30 micras)

-.2mts/seg (diametro: 1 micra)

Las velociedad varian, segun el diametro del axon (mayor area, mayor difucion y mas rapido).

--El potencial de accion se corta pormedio de lo helado, porque se corta la difucion de los iones (pierden energia cinetica).

Tipos de axones

Son los:

-Mielinicos: estan cubiertos por una celula de shwang (oligodendrocitos).

--La mielina es una especie de aislante (lipidos), que no deja que se condusca la corriente por ahi.

-Amielinicos: carecen de mielina.

Los axones mielinicos, estan cubiertos en ciertas partes, y donde no se cubren de mielina, se les conoce como nodo de rambier. Debido a esto, el potencial de accion, solo puede darse en los nodos de rambien, combierteiendo a la conduccion en una saltatoria y con velocidad mayor.

Clasificacion de los axones:

-Tipo A: alfa (mas rapidos), beta, delta.

-Tipo B:

-Tipo C: (mas lentos)

--Los A y B tienen mielina, los C no.

Potencial de accion compuesto

El potencial de accion de un enrvio, presenta en ocaciones una troba, debido a que algunos axones conducen mas rapido el potencial, que otros, aparte de que tienen diferentes umbrales. Realmente son dos potenciales los que se registran.

--El nervio es un conjunto de axones de diversos tipos.

Sinapsis

Es la forma en que pasa la informacion de neurona a neurona.

Es la aproximacion entre 2 neuronas.

La neurona presinaptica, contiene vesiculas de diversas formas (esfericas claras, esfericas de nucleo denso, ovoides), que sirven para clasificar a las sinapsis. Tambien presenta una membrana mas gruesa de lo normal (aveces no se ve).

La neurona postsinaptica, tiene un engrosamiento en la membrana (siempre se ve).

Entre las dos neuronas, esta la hendidura sinaptica (100-200 nanometros).

Las sinapsis pueden ser:

-Axodendriticas (axon + dendrita)

-Axosomaticas (axon + celula)

-Axoaxonica (axon + axon)

Pie o boton axon

Es la parte final del axon, y esta engrosado.

Placa neuromuscular

Se utiliza para explicar la sinapsis, devido a que se puede aislar.

La membrana del axon, es gruesa y presenta unos surcos, y en los bordes de los surcos se encuentran las vesiculas.

El musculo, tiene una membrana plegada para aumentar el area de superfice, y tiene mas gruesa la membrana.

Entre las dos membrans hay una sustancia gelatinosa incolor y amorfa.

--Se pude aislar el axon y la fibra muscular, para estimular al axon y registrar en el musculo.

Al estimularse el axon, por mas cerca que esto se haga a la fibra, hay un periodo de .1 a .5 mseg (promedio .2mseg) de retrazo, para que se presente el potencia en el musculo.

Teorias sobre el paso de la informacion atraves de la placa neuromuscular

Las teorias eran:

-Electrica: el potencial pasaba igual que en el axon, por las cargas que se iban difundiendo (se despolarizaba el axon y luego el musculo).

-Quimica: las vesiculas liberaban una sustancia y esa estimulaba al musculo.

Caracteristicas de la placa neuromuscular

-Retrazo sinaptico: periodo de tiempo que tarda en llegar el potencial del axon al musculo.

-Conduccion unidireccional: no se pasa el estimulo de musculo a axon, solo de axon a musculo.

-El curare paraliza a musculo (no pasa el potencial), solo que no afecta la conduccion del axon ni la del musculo. Esto porque bloquea a la placa neuromuscular.

-Presencia de hendidura sinaptica.

--Todas estas apoyan la teoria quimica de la placa neuromuscular.

--Se comprueba la teoria quimica mediante:

1.-Buscar el mensajero quimico de las vesiculas (neurotransmisor).

2.-Que el potencial de accion del axon libere la sustancia de las vesiculas.

3.-Que el neurotransmisor en el musculo produsca un potencial de accion.

Dale

Con la acetilcolina de los hongos.

La accion de esta es diferentes, en las distintas celulas.

Causa la bja de la frecuencia cardiaca, baja de la presion arterial y aumento del movimiento intestinal.

--Eserina aumenta el efecto de la acetilcolina.

--Atropina, bloque el efecto de la acetilcolina.

La estimulacion del vago, produce la misma que la actilcolina y era aumentado por la eserina y bloqueado por la atropina. Por eso se dice uq la acetilcolina es liverada por el vago.

Loews

Con dos corazones de rana.

Marca como se libera la acetilcolina, ya que esta difunde del primer corazon al segundo.

La prueba indica que la acetilcolina es el neurotransmisor de la placa neuromuscular.

--En estas fechas se descubre que la adrenalina es el nurotransmisor del simpatico.

Eventos basicos que deben ocurrir en la sinapsis

-Potencial de accion en terminal nervioso.

-Liberacion de nurotransmor.

-Cambio en el potencial de membrana celular o celula muscular.

-Regreso al reposo.

Como sale el neurotransmisor

El neurotransmisor deberia estar enb las vesiculas, si se aumenta la frecuencia del estimulo, las vesiculas desaparecen.

Ver el momento enque la vesicula se rompe, se hace con una congelacion y se ve como se livera el neurotransmisor.


Las vesiculas se adhiren a la ma membrana y se rompen porque: en la membrana hay canales de Ca voltaje dependientes, al levar el potencial de accion, se habren los canales y entra Ca. Este promueva que loas fibras de actina se corten y acerquen a las vesiculas a la membrana. Otras proteinas promueven que se adhiera la vesicula.

Si sube la concentracion de Mg se puede pensar que toma el lugar del Ca, porque no hecha a andar el mecanismo y se suspende la liveracion del neurotransmisor.

Cambio sde potencial de accion en la placa neuromuscular

La acetilcolina se une al receptor. Este receptor en la la fibra muscular, es una canal ionico quimiodependiente. Con la acetilcolina, se vuelve permiable a dos iones (K y Na), de estos entra mas Na, por el gradiente de concentracion y por ser mayores que los del K. Si el Na provoca que se legue al umbral, se propaga.

--El flujo de iones va de lo positivo a lo negativo. Se comienza a dispersarse.

Potencial de placa neuromuscular

Aqui no hay canales voltaje dependiente, aqui no hay potencial de acion, solo potencial de placa neuromuscular es una respuesta local.

--La concentracion de neurotransmisor o el numero de canales activos, es directamente proporcional a la intensidad del estimulo.

--Se suman.

--No tiene umbral, ni se propaga.

--La placa neuromuscular, transmite (-), ya que con cada potencial de accion, se crea un potencial de placa.

--Muchos toxicos actuan a nivel de receptores.

Regreso al reposo

Cuando se rompe la acetilcolina, si la concentracion, eleva gradiente, se difundiera a todos los sectores, pero en las criptas, de la hendidura, hay una acetilcolinesterasa que la rompe en acetato y el ion colina. Todas las moleculas de acetilcolina, se degradan. Aun se pueden unir a los receptores, pero es muy debil.

Miastenia gravis

Enfermedad de la placa neuromuscular.

La proteina del canal de acetilcolina es destruida por anticuerpos (destruye a los receptores).

El potencial de placa, baja de tamaño (normal 40mv) y luego se bloquea el movimeinto y llega a paralizarse los musculos. si se paralizan los respiratorios, hay muerte.

Durante las primeras horas del dia se mueve el paciente, pero en la tarde ya no, porque se acaba la acetilcolina del azon.

De tratamiento se usan los bloqueadores de la acetilcolinesterasa (ejm. eserina y sus derivados).

--Casi todos los medicamentos del snc trabajan a nivel de la placa neuromuscular (aumentan su funcion, la bajan, liberan acetilcolina o la bloquean, etc.). (Ejm. curare, se une a receptores y relaja musculo).

--Los toxicos tambien afectan la placa neuromuscular. (ejm. viudanegra, hace que se libere acetilcolina y se mantiene una contraccion prolongada).

--Los insectisidas, (ejm. organofosforados), bloquean los receptroes de acetilcolina, otros promueven la actividad y hay mucha contracicion.

Hipersensibilidad por denervacion

Normalmente solo hay receptroes de acetilcolina en la placa neuromuscular, pero si se corta el nervio, se crean mas receptores y se difunden por toda la celula.

Este musculo reaccionara con cualquier cantidad de acetilcolina e irregularmente.

--En las sinapsis del snc tambien pasa esto.

Efectos troficos

Son ejercidos por el snc.

Cambia cosas de los postsinapticos.

Se ve mas en placa neuromuscular, pero tambien estan en las sinapsis del snc.

1.- El axon se necesita para que eeste organizada la placa neuromuscular.

2.- Si se toma un musculo lento y uno rapido, y se cortan los nervios que los inervan y se invierten, despues de un timpo el musculo lento pasa a ser rapido y viceversa, esto lo hace el efecto del nervio (cambia genotipo).

--Los musculos lentos, son los que se contrain y se relajan lentamente (400mseg). Los rapidos, son los que se contrain y se relajan rapidamente, ya que degradan rapidamente al ATP (100mseg).