Células excitables.

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Células excitables.

  1. 1. Cátedra: Fisiología Humana Docente: Susana Leyes<br />
  2. 2. Susana Leyes - 2009<br />
  3. 3. Objetivos <br />Definir y describir los fenómenos eléctricos de las células excitables.<br />
  4. 4. Introducción <br />Todas las células: Potencial de membrana en reposo.<br />Algunas células: generan un potencial de acción propagado. Se las llama excitables.<br />Las células excitables son: las neuronas, músculo estriado, cardíaco y liso.<br />
  5. 5. Potencial de reposo en neuronas y células musculares estriadas<br />M. Plasmática: barrera semipermeable selectiva. <br />Posee mecanismos de transporte activo de iones (bombas) y canales químicos: de voltaje y de fuga de Na+ y K+ .<br />
  6. 6. Las características de permeabilidadselectiva y la presencia de canales y bombas en la membrana <br />Composición del LIC diferente a la del líquido extracelular LEC.<br />
  7. 7. Suma de aniones y cationes, intra / extra celular: 150 a 160 mEq/L.<br />Concentración de iones en reposo.<br />
  8. 8. Generación del potencial de reposo<br />Potencial difusivo de Na+; K+ y Cl –<br />Bomba de Na+/K+ <br />
  9. 9. Gradientes determinantes del movimiento de los iones Na+ y K* en células excitables<br />
  10. 10. Si bien la membrana en reposo es poco permeable al Na+, cierto número de estos cationes penetran a la célula siguiendo su gradiente eléctrico y de concentración.<br />
  11. 11. Generación del PMR: Bomba Na+/K+ ATPasa<br />LEC<br />LIC<br />
  12. 12. La suma de los movimientos iónicos descriptos da como resultado un valor de potencial de reposo de – 90mV, en axones de gran diámetro y fibras musculares de gran tamaño.<br />Este valor es diferente para axones pequeños o células musculares.<br />
  13. 13. Potencial de acción<br />Concepto de potencial local. Propiedades<br />Concepto de umbral<br />Propiedades del potencial de acción. Ley del todo o nada.<br />
  14. 14. Potenciales locales en células excitables<br />Su función se relaciona con alcanzar el valor umbral de voltaje de la membrana. En este momento se produce:<br />La apertura de canales de voltaje de Na+ y K+ permite que se produzca el<br />Potencial de acción. (Ley del todo o nada)<br />
  15. 15. Potenciales locales en neuronas<br />Las neuronas presentan dos tipos de potenciales locales:<br />Potencial postsináptico excitatorio (PPSE)<br />Potencial postsináptico inhibitorio (PPSI)<br />PPSE<br />PPSI<br />
  16. 16. Potencial postsináptico excitatorio<br /><ul><li> Disminuye el valor del PMR de la neurona postsináptica, y lo acerca al valor umbral, lo que permite que se desencadene el potencial de acción).
  17. 17. Mientras dura su acción la membrana postsináptica es más excitable y está hipo-polarizada (más cercana al valor umbral)PMR</li></li></ul><li>Sumación de estímulos: Umbral<br />
  18. 18. Potencial postsináptico inhibitorio (PPSI)<br />La unión de un neurotransmisor inhibidor a su receptor en la membrana postsináptica, abre canales para los iones K+ (que salen) o Cl- (que entran). <br />El PPSI aleja el valor de voltaje interior de la membrana del valor umbral, haciendo necesaria la presencia de un estímulo de mayor intensidad para llegar al umbral y descargar el potencial de acción. Esta situación se describe como hiperpolarización de la membrana<br />Los PPSI se suman en forma algebraica a los PPSE que se están descargando sobre una neurona.<br />
  19. 19. Potenciales locales en receptores periféricos sensoriales:Potencial generador o potencial de receptor.<br />
  20. 20. Propiedades de los potenciales locales <br />Amplitud y duración: aumentan con el aumento del estímulo (a diferencia del potencial de acción que tiene siempre la misma intensidad y duración).<br />Duran más que el potencial de acción y, si antes de desaparecer el primero, se produce otro, ambos se suman.<br />Los potenciales locales no tienen períodos refractarios.<br />
  21. 21. Potencial de acción<br />Para que se produzca un potencial de acción, el potencial de reposo de dicha célula debe incrementarse hasta un valor (umbral) en el que se abran los canales de Na+ y K+ dependientes de voltaje.<br />Estos canales están bloqueados en el reposo<br />
  22. 22. Canales de voltaje<br />
  23. 23. Ley del todo o nada<br />Una vez alcanzado el umbral, la apertura de canales iónicos de voltaje desencadena el potencial de acción. <br />Su magnitud del potencial de acción es independiente de la intensidad del estímulo que lo originó.<br />
  24. 24. Potencial de acción: secuencia de eventos<br />Potencial de reposo<br />Estímulo <br />Apertura de canales químicos de sodio+ <br />Despolarización (canales de voltaje de sodio)<br />Cierre de canales de sodio y apertura completa de canales de potasio<br />Repolarización <br />Potencial ulterior negativo<br />Regreso al estado de reposo<br />
  25. 25. Propagación del impulso nervioso<br />La función principal de las neuronas es recibir, procesar y transmitir información. <br />El “lenguaje” de las neuronas es el potencial de acción, que, luego de originarse en un punto del axón (cono axónico), se transmite a lo largo del mismo como impulso nervioso. <br />
  26. 26. Los axones constituyen fibras nerviosas.<br />Las fibras nerviosas del Sistema nervioso central (SNC) se denominan tractos nerviosos o vías, las fibras nerviosas en el S N Periférico se denominan nervios periféricos.<br /> En ambos hay dos tipos de fibras nerviosas: mielínicas y las amielínicas.<br />Corte transversal de <br />un axón mielinizado<br />
  27. 27. Generación y conducción del potencial de acción: axón no mielinizado<br />Fuente: Purves, D. Neuroscience Third Edition<br />
  28. 28. Generación y conducción del potencial de acción: axón mielinizado<br />Fuente: Purves, D. Neuroscience Third Edition<br />
  29. 29. Repasamos …Partes de una neurona: <br />
  30. 30. Comunicación entre neuronas(sinapsis)<br />
  31. 31. Tipos de sinapsis<br />
  32. 32.
  33. 33. Sinapsis química. Elementos constitutivos.<br />
  34. 34. Sinapsis químicas<br />
  35. 35. Neurotransmisión: secuencia de eventos<br />Potencial de acción<br />Apertura de canales de calcio<br />Las vesículas con neurotransmisor se fusionan a la membrana del botón axónico.<br />Liberación del neurotransmisor<br />
  36. 36. Neurotransmisión: repasamos la secuencia de eventos<br />
  37. 37. Sinapsis químicas inter neuronales<br />Axo-dendríticas<br />Axo-somáticas<br />Mixtas: Axo-axónicas<br />y axo-somáticas<br />
  38. 38. Pensamos… qué tipo de sinapsis es?<br />
  39. 39. Neuroglia <br />Conjunto de células no excitables más pequeñas y más abundantes que las neuronas.<br />Las superan en 5 a 10 veces en número.<br />Funcionalmente: no participan directamente en la interacción sináptica <br />
  40. 40. Neuroglia: tipos de células<br /><ul><li>Cuatro tipos principales gliales:
  41. 41. Astrocitos
  42. 42. Oligodendrocitos – células de schwan(forman mielina)
  43. 43. Microglia (fagocitosis)
  44. 44. Epéndimo (revisten ventrículos y conducto medular) y células coroideas (forman líquido cefalorraquídeo) </li></li></ul><li>Los neurotransmisores pueden tener efecto excitatorio o inhibitorio sobre la neurona siguiente.<br />
  45. 45. Tipos de neurotransmisores:<br />Aminas biógenas: acetilcolina, Noradrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina, histamina.<br />Aminoácidos: glutamato; GABA; aspartato, glicina, etc.<br />Péptidos<br />Lípidos: anandamida<br />Gases: óxido nítrico<br />
  46. 46. Principales Neuropéptidos aislados en el SNC<br /><ul><li>Péptidos Opioides: Proopiomelanocortina (POMC): </li></ul>β –endorfina y otros<br /><ul><li>Péptidos hipotalámicos
  47. 47. Péptidos Hipofisarios: ACTH, MSH</li></li></ul><li>
  48. 48. Qué ocurre luego de la liberación del neurotransmisor?<br />
  49. 49. Células excitables: músculo<br />Identificar la sinapsis para la transmisión neuromuscular .<br />Describir la secuencia de acontecimientos en la transmisión neuromuscular,<br />Distinguir la diferente naturaleza del potencial de placa motora y del potencial de acción muscular.<br />Describir las posibles acciones de al menos dos agentes que bloqueen la<br /> transmisión neuromuscular.<br />Explicar cómo trabajan los motores moleculares de la célula para generar<br /> fuerza y transportar las organelas y otras cargas.<br />OBJETIVOS<br />
  50. 50. Células excitables: músculo<br />OBJETIVOS<br />Describir la secuencia de eventos implicados en la contracción y relajación muscular.<br />Enumerar las fuentes de energía para la contracción muscular y ordenarlas respecto a su velocidad relativa y capacidad de proporcionar ATP para la<br /> contracción.<br />Explicar los conceptos de contracción isotónica e isométrica.<br />Comparar las relaciones fuerza-velocidad Y Tensión longitud del músculo esquelético<br />
  51. 51. Al finalizardebeestarfamiliarizado con:<br />La organización del músculo y lascaracterísticas de lascélulas del músculoesquelético.<br />Los componentesestructurales del sarcómero.<br />Los eventos de la unión neuromuscular.<br />Los principalesconceptosenvueltos en la contracción muscular y la producción de tensión.<br />Como lasfibrasmuscularesobtienen la energíapara la contracción.<br />La contracciónaerobia y la anaerobia, tipos de fibrasmusculares y desempeño muscular.<br />Las diferencias entre los músculosesquelétivo, cardiaco y liso.<br />
  52. 52. Produce el movimientoesquelético<br />Tendones y huesos<br />Mantienepostura y posición corporal<br />Tono muscular<br />Proveesoporte a los tejidosblandos<br />Sostiene y protége: 6 pack<br />Protejeentradas y salidas<br />esfinteres<br />Mantienetemperatura corporal<br />1ra ley de TD<br />Almacenaje de nutrientes<br />1ra, 2da, 3ra fuentes de energia?<br />Funciones del músculoesquelético<br />
  53. 53. Sinapsis neuro muscular<br />Los músculos esqueléticos están inervados por neuronas motoras cuyo cuerpo neuronal está en el asta anterior de la médula espinal y en los núcleos motores de los pares craneanos.<br />Estas sinapsis utilizan acetilcolina como neurotransmisor.<br />
  54. 54. 03/04/2011<br />Constitución muscular del organismo<br /><ul><li> 40% Músculo esquelético
  55. 55. 10% Músculo Liso y Cardíaco.</li></ul>FUNCIONES<br />1. Mantenimiento de forma y posición<br />2. Protección <br />3. Movimiento.<br />4. Generación de calor<br />TIPOS DE TEJIDO MUSCULAR:<br /><ul><li>Estriado (esquelético y cardíaco)
  56. 56. Liso.</li></li></ul><li>Caracteristicas del tejido muscular<br /><ul><li>Excitabilidad
  57. 57. Contractilidad
  58. 58. Extensibilidad
  59. 59. Elasticidad</li></li></ul><li>
  60. 60. Actina<br />Miosina<br />
  61. 61. Estructura de la sinapsis neuromuscular<br />mitocondrias<br />músculo<br />Pliegues de la hendidura sináptica<br />
  62. 62. La enzima acetilcolinesterasa es responsable tanto de la síntesis como de la inactivación de acetilcolina <br />
  63. 63. Acción de la acetilcolina<br />Actúa a través de su unión a receptores:<br />Los receptores nicotínicos están en el músculo esquelético. <br />Los receptores muscarínicos están en el músculo liso<br />
  64. 64. Unidad motora<br />Cerca de la unión neuromuscular el axón pierde su capa de mielina y se ramifica en miles de finas ramas terminales ensanchadas en el extremo, llamadas botón terminal.<br />Cada botón terminal hace sinapsis con una fibra muscular.<br />El axón y las fibras musculares inervadas por él se denomina UNIDAD MOTORA.<br />
  65. 65. <ul><li> 40% Músculo esquelético
  66. 66. 10% Músculo Liso y Cardíaco.</li></ul>Funciones:<br />1. Mantenimiento de forma y posición<br />2. Protección <br />3. Movimiento.<br />4. Generación de calor<br />Tipos de tejido muscular:<br /><ul><li> Estriado (esquelético y cardíaco)
  67. 67. Liso.</li></ul>Constitución muscular del organismo<br />
  68. 68. Tipos de músculos y fibras musculares<br />a. Según su localización y función:<br />Músculo estriado esquelético (locomoción y postura)<br />Músculo estriado cardíaco<br />Músculo visceral: forma la pared de los órganos internos (vísceras huecas) y vasos sanguíneos.<br />b.Según estructura microscópica: estriado y liso.<br />c. Según la regulación de su actividad: voluntarios o involuntarios.<br />
  69. 69. Características del tejido muscular esquelético<br />Excitabilidad <br />B. Contractilidad<br />C. Extensibilidad<br />D. Elasticidad<br />
  70. 70. Músculo estriado esquelético: funciones<br />El Pot. de acción contracción muscular. <br />La energía mecánica producida puede generar:<br /> a) movimiento b) fuerza c) presión d) calor<br />El SNC controla el movimiento muscular. <br />Recibe información relativa a la velocidad, fuerza y posición del músculo o del miembro. (aferencias de receptores musculares, articulares, tendinosos, visuales, auditivos. <br />Procesa la información y envía órdenes motoras a través de sus eferencias motoras: voluntarias (piramidales) e involuntarias (extrapiramidales)<br />
  71. 71. Fascículo muscular <br />Fibra muscular <br />Miofibrilla <br />Sarcómera <br />Actina <br />Miosina<br />Músculo estriado esquelético: estructura<br />
  72. 72. Músculo esquelético<br />La imagen estriada que le da su denominación se debe a que las miofibrillas se disponen paralelamente al eje de la fibra, con alternancia de líneas y zonas claras (I) y oscuras (A). <br />
  73. 73.
  74. 74. Microfotografía electrónica que muestra la organización de sarcómera.<br />
  75. 75.
  76. 76. Filamentos Delgados: Actina, tropomiosina y Troponina<br />Actina: <br />Actina G: forma globular, dos cadenas forman:<br />Actina F o actina fibrilar. Posee sitio activo de unión a la miosina<br />
  77. 77. Proteínas reguladoras<br />Troponina: Complejo de tres prot. Globulares (T, I, C)<br />Troponina T: Se une a tropomiosina<br />Troponina I: Junto con tropomiosina inhibe la interaccion Actina miosina<br />Troponina C: Se une al Calcio. Inicia la contraccion.<br />Tropomiosina: Prot. Filamentosa que, en reposo, bloquea los sitios activos de la actina. Bloquea el sitio de unión con miosina.<br />Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  78. 78. Miosina <br />Posee:<br />Un par de cadenas pesadas. Se enlazan y forman la cola de la molécula de miosina<br />Dos pares de cadenas ligeras: se enrollan y forman dos cabezas globulares (sitio de unión para la actina)<br />Cabeza (puente cruzado) unión de la actina e hidrólisis de ATP.<br />Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  79. 79. Miosina y actina<br />Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  80. 80. La sarcómera es la unidad estructural y funcional del músculo<br />
  81. 81. Acople electromecánico<br />Bomba de calcio<br />Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  82. 82. Mecanismo de la contracción muscular<br />Calcio + troponina C<br />Cambio conformacional del complejo tropomiosina /troponina<br />Se descubre el sitio activo de la actina. <br />La activación de la miosina se origina con la unión al ATP. La zona globular de la miosina sólo muestra actividad ATPasa cuando se une a la actina y la energía liberada por la hidrólisis del ATP se utiliza para realizar ciclos de giro, desunión y readhesión de la cabeza de la miosina sobre el filamento delgado, provocando el deslizamiento de este último con respecto al de miosina. <br />
  83. 83. Como esto ocurre simétricamente en los dos extremos de los filamentos gruesos, el sarcómero se acorta, y disminuye la longitud de la banda I y de la zona H, aunque los filamentos no cambian de longitud. Es la teoría del deslizamiento de los filamentos.<br />
  84. 84. Teoría del filamento deslizante.<br />Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  85. 85. Fenómeno contráctil<br />La fibra muscular aislada responde al potencial de acción con una respuesta mecánica llamada sacudida muscular que tiene 2 fases: contracción y relajación. La sacudida muscular aislada responde a la ley del todo o nada.<br />Las masas musculares pueden graduar la velocidad, tensión y grado de acortamiento muscular.<br />
  86. 86. Contracción muscular o sacudida<br />
  87. 87. Pero las masas musculares pueden graduar la fuerza de contracción…<br />
  88. 88. El grado de tensión desarrollado por una masa muscular depende de:<br />1. El número de fibras musculares estimuladas: Unidad motora. Características relevantes: <br />Tamaño (depende de la especificidad del movimimiento realizado)<br />Reclutamiento = fuerza<br />Asincronía: resistencia a la fatiga <br />2. El grado de tensión desarrollado por cada fibradepende de:<br />La frecuencia de estimulación.<br />Longitud inicial de la fibra<br />La carga<br />Susceptibilidad a la fatiga<br />
  89. 89. Unidad motora<br />Reclutamiento: permite graduar la fuerza contráctil<br />Asincronía: evita y/o retrasa la fatiga<br />
  90. 90. La propiedad de la contracción muscular esquelética de incrementar la intensidad de su respuesta mecánica frente a 2 o más estímulos sucesivos se llama ADICIÓN<br />
  91. 91. Frecuencia de estimulación: <br />Cuanto más lenta sea la contración, menor será la frecuencia de estímulos necesarios para tetanizar el músculo: Para músculos lentos: 30 estím./seg.<br /> Para músculos rápidos: 100 estím./seg<br />
  92. 92.
  93. 93. Mayor tensión cuando la longitud inicial de la sarcómera es de 2 a 2.2 micras<br />Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  94. 94. Relación carga/velocidad de contracción<br /> Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)<br />
  95. 95.
  96. 96. Hay tres tipos principales de unidades motoras: <br />lentas (L)<br />Rápidas-resistentes a la fatiga (RRF), y<br />Rápidas-fatigables (RF). <br />Hay tres tipos de fibras musculares que encajan con las tres unidades motoras:<br />Oxidativas Lentas (Tipo I) <br />Oxidativas Rápidas Glucoliticas (Tipo IIA)<br />Rápidas Glugolíticas(Tipo IIB). <br />
  97. 97. Músculos rojos <br />Músculos de respuesta lenta (Fibras tipo I).<br />Constituídos por fibras de respuesta lenta, que desarrollan contracciones de larga duración resistentes a la fatiga.<br />Son mas pequeños. <br />Inervadas por fibras nerviosas más pequeñas.<br />Muy vascularizados, para favorecer la llegada de O2.<br />Gran Nº de mitocondrias pora llevar a cabo el metabolismo oxidativo.<br />Gran [mioglobina], incrementa el almacenamiento de O2 mitocondrial.<br />
  98. 98. Unidades motoras rápidas (músculos blancos) – Fibras tipo II<br />Son músculos de respuesta rápida<br />Desarrollan contracciones de breve duración, se utilizan en ejercicios que impliquen fuerza y/o velocidad.<br />Son poco resistentes a la fatiga.<br />Masas musculares muy grandes.<br />Ret. Sarcoplasmico extenso, para liberación rápida de Ca++.<br />[] de Enz. Glucolíticos, para liberación rapida de energía.<br />Riego sanguíneo por del metabolismo oxidativo.<br />- Nº de mitocondrias por del metabolismo oxidativo.<br />-<br />
  99. 99.
  100. 100. Sistemas metabólicos musculares<br />Reservas de ATP intracelular.<br />Conversión de reservas de alta energía de fosfocreatina a ATP.<br />Generación de ATP mediante glucólisis anaerobia. <br />Metabolismo oxidativo del Acetil-CoA<br />
  101. 101.
  102. 102. Hipertrofia muscular:<br />Aumento de número y tamaño de las miofibrillas.<br />Aumento de la cantidad de proteínas contráctiles.<br />Aumento cuantitativo y de la resistencia de las tejidos conectivos, tendinosos y ligamentosos.<br />
  103. 103. El músculo esquelético puede desarrollar una tensión de 3 a 4 kg/m2 de área de sección transversal<br />
  104. 104. ACCIÓN MUSCULAR: TIPOS<br />Las acciones de los músculos pueden clasificarse en distintos tipos:<br />ISOTÓNICA<br />ESTÁTICA<br />CONCÉNTRICA<br />EXCÉNTRICA<br />ISOCINÉTICA <br />TETÁNICA <br />
  105. 105. ISOTÓNICA: es el tipo más común de contracción. En ella el ejercicio se realiza con una carga constante, aunque la resistencia varía dependiendo del ángulo de la articulación.<br />
  106. 106. ESTÁTICA (isométrica) : el músculo genera fuerza, pero su longitud permanece estática. También se llama isométrica. Ocurre, por ej. cuando sostenemos un peso o cuando la carga es muy pesada. En este caso la miosina y la actina se unen, pero no hay movimiento.<br />
  107. 107. CONCÉNTRICA: es la acción principal. <br />En ella el músculo se contrae al tiempo que ejerce la fuerza<br />
  108. 108. EXCÉNTRICA: el músculo genera fuerza pero se alarga. La fuerza externa supera a la del músculo. El movimiento está controlado . Ocurre por ejemplo cuando bajamos un peso. Los músculos son utilizados como freno <br />Es frecuente en:<br />Equitación<br />Bajar pendientes<br />Esquiar<br />
  109. 109. Bibliografía: <br />Guyton: Tratado de Fisiología Médica. Editorial Elsevier 11ª edición. 2006.<br />Best y Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. Ed. Médica Panamericana. 13° Edición. 2003. <br />
  110. 110. Preguntas, aportes, comentarios…<br />

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