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FISIOLOGIA Dr. Adrián Martínez Alumno: Francisco Gael Torres Ríos – 389378 19/10/24 1 D Vespertino Evidencia de Estudio  Partes de la Neurona Soma (cuerpo celular): Contiene el núcleo y la maquinaria celular; es el centro metabólico de la neurona. Dendritas: P...

FISIOLOGIA Dr. Adrián Martínez Alumno: Francisco Gael Torres Ríos – 389378 19/10/24 1 D Vespertino Evidencia de Estudio  Partes de la Neurona Soma (cuerpo celular): Contiene el núcleo y la maquinaria celular; es el centro metabólico de la neurona. Dendritas: Prolongaciones ramificadas que reciben señales de otras neuronas. Axón: Fibra larga que transmite los impulsos nerviosos desde el soma hacia otras neuronas o músculos. Vaina de mielina: Capa que rodea al axón, acelera la conducción del impulso nervioso. Nodos de Ranvier: Espacios entre segmentos de mielina donde el impulso salta para aumentar la velocidad. Terminal sináptico: Extremo del axón que libera neurotransmisores para comunicar señales a otras neuronas. Célula de Schwann: Su función principal es formar la vaina de mielina alrededor de los axones de las neuronas. ¿Qué es la conducción saltatoria? Es el proceso por el cual los impulsos nerviosos "saltan" de un nodo de Ranvier al siguiente en los axones mielinizados. ¿Qué canales iónicos predominan en el Nódulo de Ranvier? Estos canales permiten la entrada de iones de sodio durante la despolarización, generando los potenciales de acción que se propagan rápidamente a lo largo del axón. También hay canales de potasio, pero en menor proporción, que ayudan a la repolarización del axón tras el impulso nervioso. Acetilcolina: Neurotransmisor clave en el sistema nervioso central y periférico. Funciones: Principal neurotransmisor en las uniones neuromusculares, involucrado en la contracción muscular. También participa en la regulación de funciones autónomas y en la modulación de la memoria y el aprendizaje en el cerebro. Dopamina: Neurotransmisor asociado principalmente con el control del movimiento y el sistema de recompensa. Funciones: Regula el tono muscular y la coordinación en los circuitos motores, influye en el sistema de recompensa (relacionado con la motivación, placer y adicción), y modula el estado de ánimo y algunas funciones cognitivas. Noradrenalina (Norepinefrina): Neurotransmisor y hormona clave en la respuesta al estrés, producido principalmente en el locus coeruleus. Funciones: Regula la atención, la alerta, la respuesta de "lucha o huida" (activando el sistema nervioso simpático), modula el estado de ánimo y la vigilia, y participa en la regulación de la presión arterial y la frecuencia cardíaca. Serotonina: Neurotransmisor que desempeña un papel importante en la regulación del estado de ánimo, producido en los núcleos del rafe. Funciones: Regula el estado de ánimo (relacionado con la depresión y la ansiedad), el sueño, el apetito, el ritmo circadiano, y tiene funciones en el control del dolor y la motilidad intestinal. Glutamato: El principal neurotransmisor excitador en el sistema nervioso central. Funciones: Implicado en la plasticidad sináptica, el aprendizaje, la memoria y la excitación neuronal. GABA: El principal neurotransmisor inhibidor en el sistema nervioso central. Funciones: Modula la inhibición sináptica, ayudando a regular la excitabilidad neuronal y manteniendo el equilibrio con los efectos excitadores del glutamato. Es clave en la reducción de la ansiedad, el control motor y la prevención de la sobreexcitación cerebral, que puede llevar a convulsiones. Potencial de membrana: Es la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de una célula, debido a la distribución desigual de iones. En las células excitables, como las neuronas, el potencial de membrana en reposo es normalmente negativo (alrededor de - 70 mV). Ecuación de Nernst: Es una fórmula que calcula el potencial de equilibrio de un ion específico, considerando su concentración dentro y fuera de la célula. Determina el potencial que balancea las fuerzas químicas y eléctricas de un ion. Ecuación de Goldman: Es una ecuación que calcula el potencial de membrana en reposo considerando la permeabilidad de la membrana a varios iones (como sodio, potasio y cloro). Es una extensión de la ecuación de Nernst, pero para múltiples iones. Fase de reposo: Es el estado estable de la célula cuando no está transmitiendo un impulso. Durante esta fase, la célula tiene un potencial de membrana negativo (alrededor de -70 mV) debido a la mayor permeabilidad al potasio y la actividad de la bomba sodio- potasio. Fase de despolarización: Es la fase en la que el potencial de membrana se vuelve menos negativo (se acerca a cero o incluso positivo) debido a la entrada rápida de iones de sodio (Na+) a través de los canales de sodio dependientes de voltaje. Fase de repolarización: Es el proceso en el que el potencial de membrana regresa a su valor negativo normal después de una despolarización. Esto ocurre cuando los canales de sodio se cierran y los canales de potasio dependientes de voltaje se abren, permitiendo la salida de K+. Activación por voltaje: Es el proceso en el que ciertos canales iónicos se abren o se cierran en respuesta a cambios en el potencial de membrana. ¿Qué es la meseta de potencial? Es una fase prolongada de despolarización en el potencial de acción que ocurre en ciertos tipos de tejidos excitables, como el músculo cardíaco. Permite que las células del músculo cardíaco tengan una contracción sostenida necesaria para un bombeo efectivo de la sangre. Se debe a la entrada prolongada de iones de calcio a través de canales lentos de calcio. ¿Qué tipo de tejidos tienen descarga repetitiva y a que se refiere esto? El nódulo sinusal en el corazón, las neuronas en el sistema nervioso central, y las células marcapasos del sistema digestivo. Se refiere a la capacidad de ciertas células para generar potenciales de acción de forma espontánea y rítmica debido a sus características iónicas, lo que es esencial para funciones automáticas como el ritmo cardíaco o la actividad intestinal. ¿Qué es el periodo refractario? Es el período durante y después de un potencial de acción en el que una célula excitable no puede generar otro potencial de acción o la excitabilidad está muy reducida. Periodo refractario absoluto: Durante esta fase, ningún estímulo, por fuerte que sea, puede provocar un nuevo potencial de acción. Esto ocurre porque los canales de sodio están inactivos. Periodo refractario relativo: Un estímulo más fuerte de lo normal puede generar un nuevo potencial de acción, ya que algunos canales de sodio han vuelto a su estado activo. Sinapsis química: Es el tipo más común de sinapsis en el sistema nervioso. En esta, la señal eléctrica de una neurona se convierte en una señal química a través de la liberación de neurotransmisores. Cuando un potencial de acción llega al terminal presináptico, provoca la apertura de canales de calcio dependientes de voltaje. El aumento de calcio desencadena la liberación de neurotransmisores desde las vesículas sinápticas hacia la hendidura sináptica. Estos neurotransmisores se unen a receptores en la neurona postsináptica, provocando una respuesta que puede ser excitatoria o inhibitoria. Características: Es unidireccional y permite una gran modulación de la señal. Ejemplo: Sinapsis entre neuronas motoras y fibras musculares. Sinapsis eléctrica: Es un tipo de sinapsis en la que la señal eléctrica se transmite directamente de una célula a otra a través de canales proteicos llamados uniones gap o de hendidura. Las corrientes iónicas fluyen directamente entre las células conectadas, lo que permite una comunicación rápida y bidireccional. No hay neurotransmisores involucrados. Características: Permiten una transmisión rápida y coordinada, especialmente en tejidos donde se necesita sincronización, como en el músculo cardíaco o ciertas neuronas del cerebro. Son más comunes en el desarrollo temprano del sistema nervioso y en algunas áreas específicas en adultos.  Tipos de sinapsis que existen (estructurales) Axodendrítica: Ocurre entre el axón de una neurona y las dendritas de otra. Es el tipo más común de sinapsis y generalmente es excitatoria. Axosomática: Tiene lugar entre el axón de una neurona y el soma (cuerpo celular) de otra. Puede ser excitatoria o inhibitoria. Axoaxónica: Se forma entre el axón de una neurona y el axón de otra. Este tipo de sinapsis puede influir en la liberación de neurotransmisores de la célula postsináptica, generalmente modulando la señal. Dendrodendrítica: Es menos común y ocurre entre las dendritas de dos neuronas. Se ha observado en algunas regiones especializadas del cerebro y puede ser bidireccional. Somasomática: Se da entre los somos de dos neuronas. Es un tipo raro de sinapsis. ¿Qué es un estado de excitación y cual es un estado de inhibición? Es el estado en el que una neurona recibe señales que aumentan su probabilidad de generar un potencial de acción. Esto ocurre cuando los neurotransmisores excitatorios, como el glutamato, se unen a los receptores postsinápticos, provocando la despolarización de la membrana. Es el estado en el que una neurona recibe señales que disminuyen su probabilidad de generar un potencial de acción. Esto ocurre cuando los neurotransmisores inhibitorios, como el GABA, se unen a los receptores postsinápticos, provocando hiperpolarización. Sumación temporal: Es el proceso mediante el cual varios potenciales postsinápticos excitatorios o inhibitorios (PEPS o PIPS) ocurren en rápida sucesión en una misma sinapsis, sumándose en el tiempo para alcanzar el umbral y generar un potencial de acción. Si los estímulos son lo suficientemente frecuentes, se suman antes de que la neurona vuelva a su estado de reposo, incrementando la probabilidad de disparar un potencial de acción. Sumación espacial: Es el proceso por el cual se suman potenciales postsinápticos que se generan en diferentes sinapsis al mismo tiempo en una misma neurona. Las señales de varias neuronas presinápticas se combinan para desencadenar un potencial de acción en la neurona postsináptica. La entrada simultánea de señales excitatorias de diferentes sinapsis puede hacer que la despolarización total alcance el umbral, disparando un potencial de acción. Acidosis: Es un estado en el que el pH de los tejidos, incluido el cerebro, disminuye por debajo de lo normal (7.45). La alcalosis aumenta la excitabilidad neuronal y puede provocar un aumento de la actividad sináptica, lo que puede resultar en hiperexcitabilidad, convulsiones o tetania. Hipoxia: La hipoxia es una condición en la que los tejidos, incluyendo el cerebro, no reciben suficiente oxígeno. Fármacos: Los fármacos pueden influir en la sinapsis de diversas formas, ya sea potenciando, inhibiendo o modulando la transmisión sináptica.  La importancia del Calcio con la liberación vesicular Cuando un potencial de acción llega al terminal presináptico, se abren los canales de calcio dependientes de voltaje en la membrana presináptica. Esto permite la entrada rápida de calcio al interior de la célula, lo que provoca un aumento de la concentración de calcio en el terminal presináptico. Este incremento de calcio es el desencadenante clave para que ocurra la liberación vesicular. El calcio se une a proteínas como la sinaptotagmina, que se encuentran en las vesículas sinápticas. Finalmente, tras la fusión, las vesículas liberan su contenido de neurotransmisores en la hendidura sináptica mediante el proceso de exocitosis. Los neurotransmisores luego se difunden y activan receptores en la célula postsináptica, lo que permite la propagación del impulso nervioso. Calmodulina: - Proteína reguladora que se encuentra en muchas células del cuerpo. - Tiene sitios de unión específicos para el calcio. Cuando se une al calcio, cambia de conformación y se activa. - La calmodulina activada por calcio regula diversas enzimas, como las quinasas de cadenas ligeras de miosina (en la contracción del músculo liso) y otras proteínas involucradas en múltiples procesos celulares, incluyendo la señalización intracelular. - En el músculo liso, la calmodulina reemplaza el papel de la troponina y, al activarse por el calcio, inicia la contracción al activar las quinasas que fosforilan la miosina. - A diferencia de la troponina C, la calmodulina no se encuentra solo en el músculo, sino en varias células donde regula procesos como el metabolismo, la división celular y la transducción de señales. Troponina C: - Proteína del complejo de troponina que se encuentra principalmente en el músculo esquelético y el músculo cardíaco. - Como la calmodulina, la troponina C también tiene sitios de unión para el calcio. Al unirse al calcio, induce un cambio conformacional en el complejo de troponina. - La troponina C es parte del complejo formado por troponina I y troponina T. Cuando se une al calcio, permite que la tropomiosina se desplace de su posición inhibidora en el filamento de actina, lo que permite que la miosina interactúe con la actina y se produzca la contracción muscular. - Existen dos tipos de troponina C, una en el músculo esquelético y otra en el cardíaco, con diferencias menores en su estructura y afinidad por el calcio. Partes del sarcómero: Línea Z: - Marca los límites del sarcómero. Dos líneas Z delimitan un sarcómero. - Las filamentos de actina se anclan aquí. Banda A: - Contiene los filamentos gruesos de miosina. - Incluye la región donde los filamentos de miosina y actina se superponen. Banda I: - Solo contiene filamentos delgados de actina y se encuentra entre dos sarcómeros. - Se acorta durante la contracción muscular. Zona H: - Está en el centro de la Banda A y contiene solo filamentos gruesos de miosina, sin superposición de actina. Línea M: - Se encuentra en el centro del sarcómero, en la mitad de la Banda A. - Es el punto donde los filamentos gruesos de miosina se conectan entre sí. Filamentos gruesos (Miosina): - Están formados por miosina y son responsables de la fuerza contráctil. - Tienen cabezas móviles que interactúan con la actina para generar la contracción. Filamentos delgados (Actina): - Formados por actina, tropomiosina y troponina. - Interactúan con las cabezas de miosina durante la contracción. Partes de la célula muscular estriada/esquelética: Sarcoplasma: - Es el citoplasma de la célula muscular, que contiene las miofibrillas, mitocondrias, glucógeno y otros componentes necesarios para la contracción y metabolismo celular. Miofibrillas: - Estructuras largas que se extienden a lo largo de la célula muscular, formadas por múltiples sarcómeros en serie, responsables de la contracción muscular. Membrana celular (Sarcolema): - Es la membrana plasmática de la célula muscular. El sarcolema está rodeado por una capa externa llamada lámina basal. - Tiene invaginaciones llamadas túbulos T que permiten la transmisión rápida de los potenciales de acción hacia el interior de la célula. Retículo sarcoplásmico: - Estructura especializada en el almacenamiento y liberación de calcio. Está muy desarrollado en las células musculares y rodea las miofibrillas. - Juega un papel fundamental en la regulación de la contracción muscular al liberar calcio cuando es necesario. Túbulos T (Transversos): - Invaginaciones del sarcolema que permiten la rápida propagación del potencial de acción desde la superficie de la célula hacia el interior, activando el retículo sarcoplásmico para la liberación de calcio. Mitocondrias: - Se encuentran en gran cantidad en las células musculares esqueléticas, proporcionando el ATP necesario para la contracción muscular. Núcleos: - Las células musculares esqueléticas son multinucleadas, lo que significa que contienen varios núcleos situados en la periferia de la célula, cerca del sarcolema. Estructuras especializadas Triada: Conformada por un túbulo T y dos cisternas terminales del retículo sarcoplásmico. Es esencial para el acoplamiento excitación-contracción, facilitando la liberación de calcio. Complejo de troponina-tropomiosina: Proteínas reguladoras asociadas con los filamentos de actina que controlan la unión de miosina a actina, regulando la contracción. Placa motora (Unión neuromuscular): Es la sinapsis entre una neurona motora y una célula muscular esquelética, donde se libera acetilcolina para iniciar el potencial de acción en la célula muscular. Organización del musculo esquelético: célula a musculo Miofilamentos Miofibrillas Fibra muscular Fascículo Músculo ¿Qué es el sistema de musculo transverso y como este compuesto? Son invaginaciones del sarcolema que penetran en el interior de la fibra muscular. Están compuestos por membrana celular y permiten la rápida propagación del potencial de acción desde la superficie hasta el interior de la célula muscular, activando el retículo sarcoplásmico para la liberación de calcio. ¿Cómo es la contracción muscular? Involucra la interacción de los filamentos de actina y miosina dentro de los sarcómeros, impulsada por la liberación de calcio y el consumo de ATP. La teoría del deslizamiento explica cómo los filamentos delgados (actina) se deslizan sobre los filamentos gruesos (miosina), acortando el sarcómero y provocando la contracción. ¿Qué son y como son los filamentos contráctiles? Son estructuras que participan en la contracción. Filamentos gruesos: Formados por miosina, con cabezas que se unen a la actina. Filamentos delgados: Formados por actina, junto con las proteínas reguladoras troponina y tropomiosina. ¿De dónde saca energía el musculo para contraerse? ATP: Principal fuente de energía. Fosfocreatina: Proporciona fosfatos de alta energía para la rápida regeneración de ATP. Glucólisis: Producción de ATP a partir de glucosa. Metabolismo oxidativo: Uso de ácidos grasos y carbohidratos en presencia de oxígeno para generar ATP en las mitocondrias. Tipos de contracción Contracción isométrica: El músculo genera fuerza sin cambiar su longitud. No hay movimiento visible, ya que los extremos del músculo no se desplazan, pero las fibras musculares sí generan tensión. Ejemplo: Sostener un objeto sin moverlo. Contracción isotónica: El músculo cambia su longitud mientras genera fuerza. Hay movimiento visible. Se subdivide en: - Concéntrica: El músculo se acorta mientras genera fuerza (ej. levantar un peso). - Excéntrica: El músculo se alarga mientras genera fuerza (ej. bajar un peso de manera controlada). Contracción rápida vs. Contracción lenta: ¿Qué es?: Contracción rápida: - Son fibras musculares de contracción rápida. - Se activan rápidamente, generan mucha fuerza pero se fatigan más rápido. - Están diseñadas para actividades explosivas y de corta duración, como el levantamiento de pesas o los sprints. Contracción lenta: - Son fibras musculares de contracción lenta. - Se activan más lentamente, generan menos fuerza, pero son más resistentes a la fatiga. - Son ideales para actividades de larga duración, como correr largas distancias o mantener la postura. ¿En qué escenario veo la diferencia?: Contracción rápida: En actividades que requieren fuerza explosiva, como el sprint, el levantamiento de pesas, o los saltos. Contracción lenta: En actividades de resistencia prolongada, como el maratón, ciclismo o natación de larga distancia. ¿Qué es la unidad motora? Es el conjunto de una neurona motora y todas las fibras musculares que inerva. Cuando una unidad motora es activada, todas las fibras musculares bajo su control se contraen al mismo tiempo. ¿A qué se refiere con tetanización y fatiga muscular? Tetanización: Es un estado de contracción sostenida del músculo que ocurre cuando los estímulos nerviosos son tan frecuentes que no hay tiempo para que el músculo se relaje entre uno y otro. Se da en situaciones de estímulo constante y rápido. Fatiga muscular: Ocurre cuando un músculo pierde su capacidad de generar fuerza después de un uso prolongado o intenso. Se debe a la depleción de ATP, acumulación de ácido láctico y otros factores. ¿Qué es atrofia, hipertrofia, hiperplasia muscular? Atrofia: Es la disminución del tamaño del músculo debido a la inactividad o pérdida de estímulos nerviosos, lo que provoca la reducción de la masa muscular. Hipertrofia: Es el aumento del tamaño de las fibras musculares debido a un entrenamiento o estímulo sostenido, como el ejercicio de resistencia. Hiperplasia muscular: Es el aumento en el número de fibras musculares. Es menos común que la hipertrofia y ocurre principalmente en condiciones especiales o anormales. ¿Qué es denervación, decorticación y descerebración? Denervación: Es la pérdida de la inervación nerviosa de un músculo, lo que provoca su atrofia progresiva debido a la falta de estimulación. Decorticación: Es la interrupción de las vías nerviosas que conectan la corteza cerebral con otras áreas del cerebro y la médula espinal. Se produce un estado de rigidez con flexión anormal de las extremidades superiores. Descerebración: Es una condición más severa en la que se dañan las conexiones entre el cerebro y el tronco encefálico, resultando en una rigidez corporal extrema con extensión de las extremidades. Distinciones de la célula muscular esquelética de la célula muscular lisa Célula muscular esquelética: 1. Forma: Alargada y cilíndrica. 2. Núcleos: Multinucleada, con núcleos en la periferia. 3. Control: Voluntario (regulado por el sistema nervioso somático). 4. Organización: Alto grado de organización en miofibrillas y sarcómeros. 5. Contracción: Rápida y generalmente potente. 6. Fuente de calcio: Principalmente del retículo sarcoplásmico. 7. Fatiga: Puede fatigarse con facilidad después de esfuerzos prolongados. 8. Localización: Músculos unidos a huesos (esqueléticos). 9. Contracción: Basada en la interacción de miosina y actina regulada por el complejo troponina-tropomiosina. 10. Túbulos T: Bien desarrollados, permiten rápida transmisión del potencial de acción. Célula muscular lisa: 1. Forma: Fusiforme, alargada con extremos puntiagudos. 2. Núcleos: Mononucleada, con núcleo central. 3. Control: Involuntario (regulado por el sistema nervioso autónomo). 4. Organización: No tiene sarcómeros ni un patrón estriado (no estriada). 5. Contracción: Lenta y sostenida, de baja potencia. 6. Fuente de calcio: Del retículo sarcoplásmico y el líquido extracelular. 7. Fatiga: Muy resistente a la fatiga. 8. Localización: Paredes de órganos huecos (intestino, vasos sanguíneos, vejiga). 9. Contracción: Regulada por calmodulina en lugar de troponina. 10. Túbulos T: Ausentes o muy poco desarrollados. Contracción lisa ¿Cómo es? La contracción del músculo liso es lenta, prolongada y controlada principalmente por la calmodulina y la fosforilación de la miosina, lo que permite una contracción eficiente y resistente a la fatiga.