CÉLULAS EXCITABLES Y NO EXCITABLES. Este material es de propiedad del grupo de Biofísica de la Pontificia Universidad Javeriana

Transcripción

1 CÉLULAS EXCITABLES Y NO EXCITABLES Este material es de propiedad del grupo de Biofísica de la Pontificia Universidad Javeriana

2 Objetivos Recordar los mecanismos de transporte a través de la membrana. Distinguir entre células excitables y no excitables (Potencial de acción). Describir la física de la transmisión sináptica.

3 Recordemos... Cada ion tiene un potencial de membrana distinto del potencial de membrana de los otros iones. El potencial de membrana es un compromiso entre los distintos potenciales de membrana de cada ion y se describe por la ecuación GHK El potencial esta definido fundamentalmente por el comportamiento de restitución del K Un potencial de membrana permanentemente igual a cero implica muerte celular

4 Transporte pasivo Potencial electroquímico RT lnczfv 0 El movimiento de un soluto desde un compartimiento 1 al 2 solo puede ser considerado Transporte Pasivo si : 0 RT lnc 1zF 10 ln VRTCzF V RT lnc RT C 1 ln 2 2

5 Transporte activo Potencial electroquímico El movimiento de un soluto desde un compartimiento 1 al 2 solo puede ser considerado Transporte Activo si : Energía Metabólica Imposible Naturalmente

6 El modelo uniporte sólo transporta un tipo de molécula de un lado al otro de la membrana Extracelular Uniporte (Único) Un ejemplo son las bombas de H que tienen los Lisosomas de todas las células Intracelular H 1 2

7 Simporte (Acoplado-cotransporte) En el modelo Simporte se trasportan dos moléculas de distinta naturaleza, en el mismo sentido. Extracelular El trasporte de glucosa en el epitelio del intestino delgado se realiza gracias al transportador que lleva las dos moléculas en el mismo sentido. Intracelular Na Glucosa 1 2

8 Antiporte (Acoplado-contratransporte) El modelo Antiporte transporta dos moléculas de distinta naturaleza química, pero en dirección contraria. Extracelular 3 Na Bomba de Na / K ATPasa En contra del gradiente químico Intracelular 2 K

9 El porque de los diferentes mecanismos de transporte... Mantener el potencial de membrana Implica Equilibrio Iónico Flujo Iónico Potencial de Acción

10 Células Excitables y No Excitables Células Excitables Célula Nerviosa Cambios en el potencial de membrana Potencial de Acción Célula Muscular Células NO Excitables Cambios en el potencial de membrana No generan Potencial de Acción

11 Células Excitables Excitación Eléctrica Cambio de conductancia (permeabilidad) para algunos de los iones involucrados en el Potencial de Membrana G G 1 R G amperio Voltio R V I I V 1 Siemens Mensajero Químico Estímulo Eléctrico

12 Excitabilidad en la Neurona 4 mm 145 mm Na 120 mm Cl - 2 mm Ca 2 Extracelular K 150 mm 15 mm 5 mm 10-7 mm T. Activo Intracelular La existencia de distintas concentraciones de iones a ambos lados de la membrana celular La capacidad de transporte activo a través de estas membranas.

13 Células Excitables Calcular el P. de membrana en una célula excitable Ión [intra]mm [extra]mm Permeabilidad K Na Ca Cl p K i pna Na i pca Ca 1/ 2 i pcl Cl e K 1/ e p Na e p Ca e p Cl i K V 58Log 2 pk Na Ca Cl V 1/ 2 (1)100 (0.03)10 (0.001) (1)120 58log 1/ 2 (1)5 (0.03)140 (0.001)5 (1)5 V 79mV (Neuronas) V90mV (C. Muscular)

14 Potencial de Membrana (mv) Potencial de Acción Despolarización Repolarización Hiperpolarización negativa -55 Umbral Hiperpolarización positiva Potencial de Reposo Periodo Refractario Periodo de latencia Tiempo (ms)

15 Potencial de Acción Periodo de Latencia: tiempo transcurrido entre el momento de aplicar el estímulo y la respuesta de la célula a dicho estímulo Cambio del potencial de membrana inducido por un mensajero químico o un estímulo eléctrico se denomina despolarización Cuando la despolarización llega a un nivel crítico o umbral (cantidad de estímulo necesario para provocar la actividad de una C.E) se desencadena un cambio transitorio de conductancia al Na, posteriormente al K y eventualmente a otros iones

16 Potencial de Acción Repolarización: El potencial regresa con rapidez hacia el nivel de reposo. Hiperpolarización negativa: El potencial de membrana se hace aún más negativo que en reposo. Hiperpolarización positiva: El potencial de membrana regresa a su valor de reposo. Condiciones iniciales. Periodo Refractario: Periodo de tiempo mientras la membrana regresa a su estado de reposo, en el cual no se presenta respuesta a ningún estímulo.

17 Cambio de Conductancia Na - K Cuando se aplica un estímulo adecuado a la membrana de una C.E, se altera su permeabilidad, permitiendo la entrada de Na a favor de su gradiente de concentración. Cambio de conductancia Na 1 2 Tiempo (ms) p K i pna Na i pca Ca 1/ 2 i pcl Cl e K 1/ e p Na e p Ca e p Cl i K V 58log 2 pk Na Ca Cl

18 El flujo de Na... Este tránsito es tan intenso que la bomba de sodio resulta ineficaz y el flujo de sodio invierte la diferencia de voltaje pasando el exterior a ser negativo y el interior positivo (30 mv). Extracelular Na K 30mV Intracelular

19 Cambio de conductancia Na Na K Tiempo (ms)

20 La Neurona Modelo del Axón Modelo del axón Condensadores en paralelo

21 Función de las Neuronas Conducir señales de una parte del cuerpo a otra mediante fenómenos eléctricos y químicos Impulso Axón: Transmisión Nerviosa Impulso Neurona a otra, a través de una sinápsis: Transmisión Química

22 El impulso nervioso... V 1 =V 2 =V 3

23 El impulso nervioso...

24 El impulso nervioso

25 El impulso nervioso...

26 Pasos del Potencial de Acción Estímulo Células Excitables Cambios en la Membrana Celular Restitución a valores iniciales Variación del Potencial de Membrana El potencial interno cambia de (-) a () Aumenta la permeabilidad del Na y K Cambio de Conductancia