Potencial de Acción - Resumen de Información PDF

# Potencial de Acción y Sinapsis ## 1. Introducción **Finales del XVIII**: primeros estudios sobre la bioelectricidad → nacimiento de la Neurofisiología **Aloisius Galvani**: primeros estudios sobre contracciones de ancas de rana por efecto de la electricidad Dedujo que el órgano encargado de g...

# Potencial de Acción y Sinapsis ## 1. Introducción **Finales del XVIII**: primeros estudios sobre la bioelectricidad → nacimiento de la Neurofisiología **Aloisius Galvani**: primeros estudios sobre contracciones de ancas de rana por efecto de la electricidad Dedujo que el órgano encargado de generan la electricidad necesaria para hacer contraer la musculatura voluntaria era el cerebro. Demostró asimismo que los "cables" o "conectores" que el cerebro utilizaba para canalizar la energía hasta el músculo eran los nervios. ## Introducción ### Células excitables - Células secretoras - Células musculares - Neuronas ...pero todas las células presentan un potencial eléctrico... ## La membrana como bipolo eléctrico ### Potencial de membrana se debe a: - La permeabilidad selectiva que presenta la membrana plasmática - La acción de la bomba Na+/K+ - La presencia de moléculas con carga negativa no difusibles en el interior celular. ### Membrana polarizada (potencial reposo) ## Distribución de iones a través de la membrana - La MP mantiene atrapadas moléculas orgánicas con carga negativa (aniones fijos) y permite una difusión limitada de iones inorgánicos (iones difusibles). - La difusión de los cationes ocurre a través de canales | | INTERSTICIAL (mmol/L) | INTRACELULAR (mmol/L) | |:--------:|:-----------------------:|:-----------------------:| | CATIONES | | | | Na+ | 145 | 12 | | K+ | 4 | 155 | | H+ | 3.8.10-5 | 1.3.10-5 | | PH | 7.43 | 6.9 | | otros | 5 | 4 | | ANIONES | | | | Cl- | 120 | 4 | | HCO3- | 27 | 8 | | otros (A-) | 7 | 155 | | POTENCIAL | 0 | -90 mV | Proteínas, moléculas con fosfato... ## Distribución de iones a través de la membrana - Los iones difusibles más importantes en el mantenimiento del potencial de membrana son el sodio, el potasio y el cloruro. - Son bombeados activamente para mantener las concentraciones constantes. - Existen canales de entrada: aumentan la permeabilidad ## Distribución de iones a través de la membrana - En condiciones normales, la MP es impermeable a aniones orgánicos, al Na+ y el Cl- (pocos canales abiertos) y algo más permeable al K+ (hay algunos canales abiertos...). ## El potencial de acción ### Células excitables: aquellas capaces de producir un potencial de acción - Células secretoras - Células musculares - Neuronas - Al recibir un estímulo, las células excitables "disparan" un potencial de acción - Tipos de estímulo: eléctrico, químico, mecánico, fotónico (luz) ## El potencial de acción - El potencial de acción es un cambio brusco y transitorio del potencial de membrana en reposo, al ser estimulada la neurona. En unos milisegundos el potencial se invierte de negativo (-70mV a -90mV) a positivo para posteriormente regresar al potencial de reposo. ## El potencial de acción a. El estímulo induce la apertura de canales Na+. Su difusión al citoplasma despolariza la membrana celular. b. Al alcanzarse el potencial umbral se abren más canales Na+. El aumento en la entrada de Na+ despolariza aún más la membrana. c. Cuando el potencial alcanza su máximo (valores positivos) se cierran los canales Na+. d. La apertura de los canales K+ permite la salida del catión y la repolarización de la membrana. Tras un breve periodo de hiperpolarización, la bomba Na+/K+ restablece el potencial de reposo. ## FASES DEL POTENCIAL DE ACCIÓN ## Propagación del potencial de acción - El potencial de acción se propaga hacia todas las direcciones, pero no retrocede, ya que lo canales de Na+ de la zona que se despolariza primero están inactivados. ## Características del potencial de acción 1. El potencial de acción o se produce o no (ley de todo o nada). 2. Una vez generado se automantiene y propaga por retroalimentación positiva: la apertura de canales de Na+ provoca la apertura de otros. 3. El tiempo que los canales dependientes de voltaje permanecen abiertos es independiente de la intensidad del estímulo. 4. Un estímulo supraumbral no aumenta la despolarización celular (la amplitud del pico). ## Morfología de la neurona Las neuronas presentan grandes diferencias en su morfología. **Dendritas (árbol dendrítico):** - Prolongaciones cortas - MP ricas en receptores - Actúan como una antena que detecta cambios en el entorno neuronal - Sinapsis con los axones de otras neuronas **Soma:** cuerpo celular central. El núcleo posee una elevada actividad transcripcional. **Axón:** prolongación larga que parte del cono axónico, desde el que se aleja el impulso nervioso. - Isodiamétrico (0,5-20 µm) - Longitud variable (hasta 1m). - Termina en ramificaciones (telodendrón) que contiene los terminales o botones sinapticos que contactan con otras neuronas - El citoesqueleto permite el tránsito bidireccional de orgánulos (mitocondrias) y vesículas de neurotransmisores ## Generación del potencial de acción - Las dendritas actúan como antena receptoras de señales: sinapsis de otras neuronas. - Estas señales pueden ser activadoras o inhibidoras (siguiente tema). - La despolarización se transmite a través del soma hasta el cono axónico. - Si la despolarización llega a un cierto umbral, se dispara un potencial de acción que se transmite por todo el axón hasta los contactos sinapticos ## Conducción del potencial de acción - El potencial de acción es conducido a lo largo de las fibras nerviosas (axones) sin reducir su intensidad. - La forma y la amplitud del potencial de acción es siempre la misma: para codificar información se utilizan variaciones de frecuencia. - La frecuencia máx. Está limitada por la duración del PRA (1 ms): 1000 impulsos por segundo. - La conducción se lleva a cabo por corrientes de circuitos locales: las regiones adyacentes a la zona despolarizada se acercan al umbral de disparo y desencadenan potenciales de acción (conducción electrotónica). ## Conducción del potencial de acción - La velocidad de conducción electrotónica depende de las propiedades eléctricas del citoplasma y de la MP. - A mayor diámetro de la fibra, mayor velocidad de conducción electrotónica... - ...a menor resistencia interna del axón, menor será la caída electrotónica con la distancia - Una fibra nerviosa de 10 micras conduciría a 0,5 m/s: 4 segundos para retirar el pie!!! ## Conducción del potencial de acción - Los axones están recubiertos de mielina - La cubierta de mielina aisla electricamente el axón, aumentando la resistencia eléctrica de la membrana: - Menor pérdida de señal conducida - Mayor velocidad de conducción - Los intercambios de iones ocurren en los nódulos de Ranvier. ## Conducción saltatoria del potencial de acción - El recubrimiento de mielina es llevado a cabo por los oligodendrocitos en el SNC y las células de Schwann en el SNP a intervalos regulares (entre 1 y 3mm). ## Conducción saltatoria del potencial de acción - El potencial de acción "salta" de un nódulo de Ranvier a otro. - Entre ellos la corriente sufre conducción electrotónica. - En la MP del nódulo es donde hay canales de Na+ y K+ y bomba Na+/K+ - La conducción saltatoria permite mayor velocidad de conducción 100 veces mayor, y con menor movimiento de iones y menor gasto energético. ## Conducción saltatoria del potencial de acción FACTORES QUE CONDICIONAN LA VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN - Edad - Temperatura Características propias de la fibra: - Presencia o ausencia de mielina - Diámetro ## Introducción ### Sinapsis - zona especializada de contacto entre las neuronas donde tiene lugar la transmisión de la información. - zona de contacto especializada entre una célula presináptica y una célula postsináptica (nerviosa, muscular o glandular), siendo el flujo de información de la 1ª a la 2ª. - Tipos: - Eléctricas: poco frecuentes en mamíferos - Químicas: la inmensa mayoría ## Sinapsis eléctricas - El potencial de acción se transmite a la neurona postsináptica por el flujo directo de corriente: continuidad entre citoplasmas. - La distancia entre membranas es de unos 3 nm. - El flujo de corriente pasa a través de uniones comunicantes (gap junctions formadas por conexinas. Es bidireccional. - El hexámero de conexinas forma el conexón. - Función: desencadenar respuestas muy rápidas. ## Sinapsis químicas - Liberación de un neurotransmisor (NT) cuando llega el potencial de acción al terminal presináptico - El NT difunde por la hendidura sináptica hasta encontrar los receptores postsinápticos - Unidireccional - Existe retraso sináptico (0,5 ms). - Distancia entre membrana pre y postsináptica: 20-40 nm ## Sinapsis químicas ### Liberación del NT: 1. Llega el potencial de acción a la terminación presináptica. 2. Activación de canales de Ca+2 voltaje dependientes. 3. El aumento del Ca+2 citosólico provoca la fusión con la MP de las vesículas de secreción preexistentes que contienen el NT. 4. Las vesículas liberan el NT a la hendidura sináptica (exocitosis). 5. Difusión del NT. 6. Unión a receptores postsinápticos. 7. Apertura de canales iónicos (Na+, K+ o Cl-): despolarización o hiperpolarización. 8. Potencial de acción postsináptico. ## Sinapsis químicas: unión del NT al receptor - El NT se debe unir a proteínas receptoras específicas en la membrana postsináptica. Esta unión origina un cambio de conformación del receptor. ### Dos principales categorías de receptores: - canales iónicos operados por ligando: receptores ionotrópicos - receptores acoplados a proteínas G: receptores metabotrópicos ## **CLASIFICACIÓN** ### Neurotransmisores - Aminas biógenas - Monoaminas - Catecolaminas - Dopamina - Noradrenalina - Adrenalina - Indolamina: Serotonina - Otras aminas: Acetilcolina - Aminoácidos - Glutamato - GABA y glicina ## Sinapsis químicas Los receptores median los cambios en el potencial de membrana de acuerdo con: - La cantidad de NT liberado - El tiempo que el NT esté unido a su receptor Existen dos tipos de potenciales postsinápticos: - PEPS - potencial excitatorio postsináptico: despolarización transitoria (apertura de canales Na+). Un solo PEPS no alcanza el umbral de disparo del potencial de acción. - PIPS – potencial inhibitorio postsináptico: la unión del NT a su receptor incrementa a permeabilidad a Cl y K+, alejando a la membrana del potencial umbral. ## Sinapsis químicas - Los receptores median los cambios en el potencial de membrana de acuerdo con: - La cantidad de NT liberado - El tiempo que el NT esté unido a su receptor - Existen dos tipos de potenciales postsinápticos: - PEPS - potencial excitatorio postsináptico: despolarización transitoria (apertura de canales Na+). Un solo PEPS no alcanza el umbral de disparo del potencial de acción. - PIPS – potencial inhibitorio postsináptico: la unión del NT a su receptor incrementa a permeabilidad a Cl y K+, alejando a la membrana del potencial umbral.