biof practica

• Los siguientes son apuntes de los capítulos 1 al 5, que abarcan la membrana y el transporte de iones, los potenciales eléctricos celulares, la transmisión y conducción del potencial de acción, así como las propiedades del músculo esquelético.*

Lípidos Abundantes en la Membrana

• Los fosfolípidos, especialmente los que contienen colina (fosfatidilcolina y esfingomielina), son los más abundantes.
• Los glucolípidos, menos abundantes, sobresalen en la superficie externa y funcionan como receptores o antígenos.
• El colesterol mantiene la fluidez, determinada por la cantidad presente en la membrana.

Formación de Fosfolípidos

• Forman una bicapa lipídica anfipática.
• La cabeza hidrófila, que está en contacto con el citosol y el LEC, se compone de un fosfato de compuesto nitrogenado (colina o etanolamina).
• La cola hidrófoba, orientada hacia el interior, está formada por ácidos grasos.

Moléculas Proteicas en la Membrana

• Constituyen el 50% de la masa de la membrana celular.
• Las proteínas integrales o transmembrana atraviesan la membrana entera, formando canales proteicos o iónicos que permiten el movimiento pasivo de iones.
• Las proteínas transportadoras se unen a las moléculas a transportar, moviéndolas a favor de gradientes electroquímicos.
• Las proteínas son moléculas de adhesión, como las integrinas, lamininas y cadherinas.
• Algunas proteínas funcionan como bombas para el transporte activo de iones.
• Las proteínas actúan como receptores para neurotransmisores y hormonas, iniciando cambios fisiológicos al unirse.
• Las proteínas catalizan reacciones enzimáticas en la superficie de la membrana.

Transporte Pasivo

• Se basa en el movimiento aleatorio de moléculas (movimiento browniano) y se produce energía cinética.
• La difusión simple es el paso de moléculas o iones a través de la membrana o canales proteicos desde áreas de mayor a menor concentración.
• La difusión facilitada requiere una proteína transportadora que cambia de conformación para pasar la sustancia, con características de especificidad, competencia y saturación.

Clasificación de Canales Iónicos según Regulación

• Los canales pasivos o de fuga están siempre abiertos y no tienen compuertas.
• Los canales activos están regulados y pueden tener compuertas formadas por extensiones de las proteínas integrales, que responden a estímulos para abrirse o cerrarse.

Clasificación de Canales Iónicos según Estado Funcional

• Cerrado y activable (en reposo): el canal está cerrado sin estímulo presente.
• Abierto (activo): el canal está abierto por la presencia de un estímulo.
• Cerrado y no activable (inactivado): el canal está en estado refractario y un cambio impide el paso de iones.

Canales Iónicos Abiertos por Estiramiento o Presión Mecánica

• La apertura se debe a fuerzas mecánicas transmitidas a través del citoesqueleto.
• Ejemplos incluyen receptores del huso muscular y receptores de Paccini.

Canales Iónicos Abiertos por Ligando

• Las compuertas proteicas se abren al unirse una molécula a un sitio receptor.
• Un ejemplo es la acetilcolina que se une a un receptor y abre un poro para el paso de sodio y potasio.

Canales Iónicos Abiertos por Cambios de Voltaje

• La compuerta del canal responde al potencial eléctrico.
• Los canales de potasio y sodio dependientes de voltaje son importantes para la generación y conducción del potencial de acción en fibras nerviosas y musculares.

Canales Iónicos Asociados a Canalopatías

• Superfamilia: Sodio, Familia: SCN (10 genes), Ion: Nav, Función: Fase de despolarización del potencial de acción nervioso y muscular.
• Superfamilia: Calcio, Familia: CACNA (10 genes), Ion: Cav, Función: Fase de meseta del potencial de acción cardíaco.
• Superfamilia: Canal de epitelial de sodio, Familia: SCNN1A a SCNN1By ACCN (5 genes), Ion: Na, Función: Transporte de sodio en la célula principal de los túbulos colectores.

Transporte Activo

• Las moléculas se mueven en contra de su gradiente y requiere energía del ATP.
• En el transporte activo primario, las proteínas transportadoras son ATPasas y la energía proviene de la degradación de moléculas de ATP.
• El transporte activo secundario utiliza la energía potencial de los gradientes de concentración producidos por la bomba sodio-potasio, y un soluto se mueve a favor de su gradiente para permitir que otro lo haga en contra.
• Incluye el cotransporte, donde dos solutos se mueven hacia el mismo lado de la membrana, generalmente con sodio.
• También incluye el contratransporte, donde los solutos se mueven en sentidos opuestos, como el intercambio de Na-H en túbulos renales proximales y conductos pancreáticos.

Potencial de Estado Estacionario

• La diferencia de potencial entre el interior y el exterior de una célula viva en reposo.

Valores del Potencial de Estado Estacionario

• En una fibra muscular esquelética es de -90mV.
• En una célula nerviosa es de -70mV.

Permeabilidad de la Membrana

• La membrana celular es prácticamente impermeable a proteínas intracelulares y otros aniones orgánicos grandes, lo que confiere una carga interna negativa.

Orden Descendente de Permeabilidad de la Membrana

• K+ > Cl- > Na+

Difusión de Iones

• El K se difunde hacia afuera a través de canales pasivos siguiendo su gradiente de concentración.
• El Na y el Cl se difunden hacia adentro.

Bomba de Sodio-Potasio

• Transporta 3 iones Na hacia afuera y 2 iones K hacia adentro mediante transporte activo.

Potencial Local

• Es un cambio en el potencial de membrana en reposo ante un estímulo.

Características del Potencial Local

• Se encuentra en todas las células vivas.
• Puede causar hipopolarización si el estímulo aumenta la permeabilidad al ion Na.
• Puede causar hiperpolarización si el estímulo aumenta la permeabilidad al Cl- y K+.
• Decae exponencialmente en tiempo y espacio Se suman en tiempo y espacio.
• Su magnitud depende de la intensidad del estímulo.

Potencial Umbral

• Es el voltaje necesario para desencadenar cambios abruptos en la permeabilidad de la membrana (potencial de acción).

Eventos en el Potencial Umbral

• La entrada de sodio iguala la salida de potasio, causando inestabilidad y generando el potencial de acción.

Estímulo Umbral

• Produce una hipopolarización que lleva el potencial de membrana en reposo hasta el umbral, desencadenando un potencial de acción.

Estímulo Sub-Umbral

• De menor intensidad que el umbral, produce un potencial local, pero la estimulación continua puede sumar potenciales locales de hipopolarización hasta alcanzar el valor del umbral.

Estímulo Supraumbral

• Tiene mayor intensidad que el umbral, generando un potencial de acción con características similares al del estímulo umbral.

Potencial de Acción

• Serie de cambios abruptos y explosivos en la permeabilidad normal de la membrana ante un estímulo umbral o supraumbral.

Fases del Potencial de Acción

• Despolarización: una hipopolarización inicial alcanza el umbral:
• El canal de sodio dependiente de voltaje se activa y aumenta la entrada de sodio.
• El canal de potasio dependiente de voltaje abre lentamente su compuerta.
• La inactivación de los canales de sodio dependientes de voltaje ocurre cuando el potencial de membrana alcanza +35mV.
• Repolarización: la polaridad normal se recupera por la salida de potasio a través de canales de potasio dependientes de voltaje:
• Los canales de sodio se inactivan.
• La bomba sodio-potasio restablece el potencial.

Características del Potencial de Acción

• Sigue la ley del todo o nada.
• Siempre tiene la misma magnitud: 105 mV en números absolutos y dura 2 ms.
• No se suma debido a la presencia del período refractario absoluto.
• Se conduce sin decremento.
• Se propaga bidireccionalmente.

Períodos durante la Excitabilidad Celular

• Período refractario absoluto: ocurre durante la despolarización.
• La excitabilidad celular es nula, sin potencial de acción posible. Los canales de sodio están inactivos.
• Período refractario relativo la excitabilidad está reducida debido a canales de sodio inactivos y exceso de salida de K, requiriendo un estímulo mayor.

Hipokalemia

• Menos potasio en el LEC, por lo que la salida a través de canales pasivos es mayor.

Valores de Hipokalemia

• Es: aumenta
• Eu: igual
• Umbral de excitabilidad: aumenta
• Excitabilidad celular: disminuye

Hiperkalemia

Más potasio en el LEC del que hay condiciones normales, menos potasio sale de la célula y esta se carga menos negativamente.

Valores de Hiperkalemia

• Es: disminuye
• Eu: igual
• Umbral de excitabilidad: disminuye
• Excitabilidad celular: aumenta

Hipocalcemia

• La apertura de canales de sodio requiere cambios mínimos de voltaje debido a que el valor del potencial umbral aumenta debido a la unión de menos iones calcio de los canales VD de sodio.

Valores de Hipocalcemia

• Es: no cambia
• Eu: aumenta
• Umbral de excitabilidad: disminuye
• Excitabilidad celular: aumenta

Hipercalcemia

• El exceso de calcio disminuye el potencial umbral, disminuyendo la excitabilidad celular causando debilidad muscular e hiporreflexia.

Valores de Hipercalcemia

• Es: no cambia
• Eu: disminuye
• Umbral de excitabilidad: aumenta
• Excitabilidad celular: disminuye

Acidosis

• Las proteínas plasmáticas aceptan un hidrogenion y donan un ion calcio incrementando la concentración de calcio libre en sangre.

Valores de Acidosis

• Es: no cambia
• Eu: disminuye
• Umbral de excitabilidad: aumenta
• Excitabilidad celular: disminuye

Alcalosis

• Las proteínas plasmáticas donan un hidrogenion en su lugar dan un ion calcio lo que lleva a la disminución de calcio en sangre.

Valores de Alcalosis

• Es: no cambia
• Eu: aumenta
• Umbral de excitabilidad: disminuye
• Excitabilidad celular: aumenta

Valores Normales de Iones

• Na+: 135-145 mEq/l
• K+: 3.9-5.1 mEq/l
• Cl-: 98-108 mEq/l
• Ca++: 8.8-10.0 mg/dl (4.5-5.5 mEq/l, 2.0-2.5 mmol/l)
• Mg++: 1.5-2.5 mEq/l (0.75-1.0 mmol/l)
• HCO3: 24-26 mEq/l
• pH: 7.35-7.45

Conducción y Transmisión del Potencial de Acción

• Conducciónes la propagación del potencial de acción a porciones vecinas de la célula.
• Transmisión es el paso del potencial de acción de una célula a otra.

Características de la Conducción

• El flujo pasivo de corriente en los axones es pobre debido a la resistencia y la fuga de cargas positivas.
• Las corrientes activas dependen de la aplicación de un estimulo umbral y la activación de los canales de sodio y potasio dependientes de voltaje.

Tipos de Conducción

• Por circuitos locales: un circuito local ocurre entre las zonas de la membrana despolarizadas y en reposo, característico de las fibras musculares esqueléticas gracias a la apertura de canales VD.
• Saltatoria: en fibras mielinizadas, la despolarización salta de un nodo de Ranvier a otro.
• Bidireccional, ortodrómica y antidrómica: si se estimula el punto medio de un axón, la conducción ocurre en ambas direcciones.

Valor del potencial de acción saltatoria

• Aumenta la velocidad de conducción en fibras nerviosas porque la despolarización salta intervalos largos.
• Minimiza el trabajo de la bomba sodio-potasio y la cantidad de iones necesarios.
• Conserva la energía en el axón.

Nodos de Ranvier

• Son interrupciones en la vaina de mielina por las que saltan los impulsos.
• Usan canales iónicos donde no hay mielina y la densidad de canales de sodio dependientes de voltaje es mayor.

Factores que Determinan la Velocidad de Conducción

• Diámetro de la fibra: modificar la resistencia al axoplasma
• Grado de mielinización: Mientras más gruesa la vaina, mayor será la velocidad de conducción.
• Distancia internodal: A mayor distancia, mayor velocidad.
• Amplitud de corriente de entrada de sodio.

Anestésicos Locales

• Las fibras de dolor C son más susceptibles a los anestésicos locales que las fibras de tacto y presión AB.

Sinapsis

• Es la comunicación entre dos células permitiendo que los potenciales de acción sean transmitidos de una célula nerviosa a otra.

Anatomía de la Sinapsis

• Membrana Presináptica: Contiene neurotransmisores almacenados en vesículas.
• Espacio sináptico: Espacio entre células, mide entre 200 y 300 angstroms.
• Membrana postsináptica: Contiene receptores para neurotransmisores.

Clasificación de la Sinapsis según Estructuras Anatómicas

• Axosomática: axón de una neurona con el soma de otra.
• Axodendrítica: axón de una neurona con la dendrita de otra.
• Axoaxónica: axón de una neurona con el axón de otra.
• Unión neuromuscular: axón de una neurona con la fibra muscular.

Clasificación de la Sinapsis según Transmisión

• Eléctricas: Hay gap junctions, de latencia corta, el potencial de acción pasa directo.
• Químicas: Neuronas liberan un transmisor,de latencia más larga, necesita unirse a receptores y alterar el potencial de reposo.

Eventos de la Membrana Presináptica

• El potencial de acción despolariza la terminal, activa los canales de calcio dependientes de voltaje, y la entrada de calcio provoca la liberación del neurotransmisor.

Secuencia de Eventos en la Membrana Presináptica y Liberación de Neurotransmisores

• Despolarización de la terminal nerviosa.
• Apertura de canales de calcio dependientes de voltaje y entrada de calcio.
• Unión del calcio a la Calcio-calmodulina II y activación de Proteína kinasa.
• Fosforilación de la Sinapsina I, que une la vesícula al citoesqueleto.
• La fosforilación libera energía que moviliza la vesícula a la membrana presináptica.
• Acoplamiento de la vesícula a la membrana presináptica.

Proteínas de Enlace para el acoplamiento de la membrana presináptica.

• Proteínas de enlace de la vesícula: Sinaptobrevina (VAMP) y Sinaptotagmina (P65).
• Proteínas de enlace en la membrana presináptica: Neurexina y SNAP-25.
• Sintaxina inactivada por Munc18.
• Proteínas del citoplasma: Proteína sensible a la fusión (NSF) y Proteína soluble de fijación a la NSF (SNAP)
• La fusión depende de la proteína GTPasa Rab 3.

Eventos en la Membrana Postsináptica

• PPSE: Potencial postsináptico excitador, hipopolarización local por aumento de permeabilidad al sodio y potasio.
• PPSI: Potencial postsináptico inhibidor, hiperpolarización local por aumento de permeabilidad al cloro y potasio.

Unión Neuromuscular

• Unión entre el botón terminal de una fibra mielínica y una fibra del músculo esquelético.

Aumento en la Liberación de Acetilcolina

• Desencadenado por la entrada de calcio en la terminación presináptica.

Receptor Nicotínico de Acetilcolina

• Compuesto por 5 subunidades: dos alfa idénticas, una beta, una gamma y una delta/epsilon.

Potencial de Placa Motora

• Se activa por la unión de dos moléculas de acetilcolina que abre el conducto, un potencial local de hipopolarización.

Propiedades de la Sinapsis

• Retardo sináptico: el tiempo entre la llegada del potencial de acción y la respuesta postsináptica.
• Transmisión unidireccional
• Fatiga sináptica: agotamiento del neurotransmisor liberado por la estimulación alta y la disminución afecta a la neurona postsináptica.

Excitación e Inhibición en la Sinapsis

• Excitación postsináptica: hipopolarización derivada de la unión transmisor-receptor y la entrada de sodio.
• Inhibición postsináptica: hiperpolarización causada por la unión transmisor receptor y la entrada de cloro o salida de potasio.

Proteína Fijadora de Calcio

• Troponina.

Constitución del Músculo Esquelético

• Fibras musculares insertadas en tendones.

Constitución de la Fibra Muscular

• Miofibrillas con filamentos de miosina (gruesos) y actina (delgados).

Sarcómera

• Unidad funcional delimitada por líneas Z.
• Banda I: clara, contiene actina, tropomiosina y troponina.
• Banda A: obscura, contiene miosina y extremos de actina.
• Banda H: centro de la Banda A sin superposición de actina y miosina.
• Banda M: oscura, conexines dentro de la banda H de miosina.

La Miosina

• Proteína fijadora de actina, compuesta por 6 cadenas polipeptídicas (2 pesadas y 4 livianas).
• La cabeza globular contiene 2 livianas, y la actividad ATPasa confiere la unión a la actina.

Retículo Sarcoplásmico

• Dividido en túbulos longitudinales y cisternas terminales, almacena iones de calcio.

Túbulos T

• Invaginaciones internas de la membrana transversales a las miofibrillas.

Tríadas

• Relación entre dos cisternas terminales y un túbulo transverso.

Función del Complejo Distrofina-Glucoproteína

• Brindar apoyo y fuerza a la fibra muscular y se ve afectada con la distrofia muscular..

Distrofina

• Conecta los filamentos delgados con el sarcolema a través del distroglucano B.

Estados de la Contracción Muscular

• Energético: Miosina-ADP + Pi
• Activo: Miosina-ADP-actina
• Rigor: Miosina-Actina

Mecanismo de Contracción Muscular

• Generación de un potencial de actina que llega a la terminación nerviosa
• .Secreción de acetilcolina por la activación de canales de calcio dependientes de voltaje
• Ach actúa sobre los receptores nicotínicos y abre canales de iones ligando
• Apertura de los canales aumenta la permeabilidad al sodio y potasio con lo que que se despolariza la membrana de la fibra muscular
• El potencial musuclar se conduce por circuitos locales a lo largo de la membrana de la fibra muscular (sarcolema)
• el potencial de acción despolariza la membrana, penetra a la profundidad de la fibra
• Ciclo de los puentes cruzados

Acortamiento Muscular

• Resultante de la unión de la miosina con la actina y la separación del ADP, que mueve el filamento de actina.

Golpe de Fuerza

• Movimiento de la cabeza de miosina por el enderezamiento de las cadenas,ocurre cuando la miosina se une a la actina.

Acople Excitación-Contracción

• Despolarización de la fibra muscular que inicia la contracción.

Proceso del Acople Excitación-Contracción

Los túbulos T activan el retículo sarcoplásmico, mediante receptores de dihidropiridina.

Energía para la Contracción Muscular

• Proviene de la hidrólisis del ATP en ADP y Pi.

Vías para Regenerar ATP

• Fosforilación directa: velocidad larga, alcance limitado, 0 ATP.
• Glucólisis: rápida, alcance limitado, 2-3 ATP.
• Fosforilación oxidativa: en mitocondrias, genera 36 ATP, velocidad lenta.

Unidad Motora

• Nervio motor y fibras musculares que inerva, determinando el numero de fibras musculares.

Clasificación de Unidades Motoras

• Pequeñas: resistentes a la fatiga, poca fuerza, umbral bajo.
• Grandes: gran fuerza, no resistentes a la fatiga, axones inexcitables.

División de Fibras Musculares Esqueléticas

• Tipo I: músculos rojos, contracciones lentas, alta capacidad de oxidación.
• Tipo II: músculos blancos, sacudidas cortas, rápidos y hábiles bombeo de calcio, y glucólisis.

Propiedades del Músculo Esquelético

• Reclutamiento: activación secuencial de unidades motoras al aumentar la intensidad del estimulo.
• Tétano: contracción sostenida.
• Fatiga muscular: imposibilidad de mantener la tensión , causada por hiperkalemia, agotamiento de glucógeno, disminución de pH y flujo sanguíneo.

Proteínas Estructurales en el Muscular Esquelético y sus Funciones

• Titina: Proporciona elasticidad ayuda a la alineaciín
• Nebulina: Regula longitud y estabilidad de la acción
• Miomesina: Estabiliza los filamentos de miosina
• Proteína C: Organiza los filamentos y regula la interacción
• Tropomodulina: Modula la polimerización de filamentos de actina
• CapaZ: Estabiliza y previene la pérdida.
• Distrofina: Brinda estabilidad a la contracción muscular.
• a-Actina: disco Z que se une a moléculas de filamentos y titina

Contracción Concéntrica, Excéntrica e Isométrica:

• Concéntrica : genera fuerza para superar la resistencia externa y la fuerza es menor.
• Excéntrica: genera más fuerza que la concéntrica.
• Isométrica: genera una fuerza, pero es igual a la resistencia, creando una tensión constante.