Neurofisiología Canales iónicos BASES BIOLÓGICAS DE LA ACTIVIDAD PSÍQUICA Dr. Leonardo H. Hernandez
Canales ionicos <ul><li>Los canales iónicos son proteínas transmembrana que contienen poros acuosos y permiten el paso sel...
Características   <ul><li>están formados por glicoproteínas (proteínas con moléculas de azúcar adosadas). </li></ul><ul><l...
Propiedades de los canales iónicos relevantes para su función <ul><li>El transporte de iones a través de estos canales es ...
Mecanismos para la abertura o  cerrado de los canales iónicos <ul><li>Canales regulados por ligandos: abren en respuesta a...
Mecanismos para la abertura o  cerrado de los canales iónicos <ul><li>Canales regulados por voltaje: abren en respuesta a ...
<ul><li>Dependientes de voltaje (4 dominios con 6 alfahelices=24helices) </li></ul><ul><ul><li>canales Na </li></ul></ul><...
Canales sensibles a voltaje
Los &quot;estados&quot; de un canal voltaje dependiente
Canales sensibles a ligando
Canales sodio (voltaje) <ul><li>bloqueado por la tetrodotoxina; extraido de electroplaca: tres proteinas: glicoproteina  a...
Canales Calcio dependientes de voltaje <ul><li>inhibidos por dihidropiridinas (tubulos T sarcomera); grupo muy diverso </l...
Canales potasio (voltaje) <ul><li>los mas antiguos desde el punto de vista filogenetico (estan en bacterias) bloqueados po...
 
Cuando la membrana celular esta en su potencial de membrana de reposo, las compuertas de activación de los canales de sodi...
Los canales de sodio tiene sitios receptores para un ligando, la acetilcolina. Cuando los sitios receptor no estan ocupado...
 
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  • Neurofisiología Canales Ionicos

    1. 1. Neurofisiología Canales iónicos BASES BIOLÓGICAS DE LA ACTIVIDAD PSÍQUICA Dr. Leonardo H. Hernandez
    2. 2. Canales ionicos <ul><li>Los canales iónicos son proteínas transmembrana que contienen poros acuosos y permiten el paso selectivo de iones específicos cuando de abren. El paso de iones tiene lugar cuando la estructura molecular lo permite. </li></ul>
    3. 3. Características <ul><li>están formados por glicoproteínas (proteínas con moléculas de azúcar adosadas). </li></ul><ul><li>formados por la agregación de subunidades, </li></ul><ul><ul><li>Las subunidades pueden ser copias de la misma proteína o ser la combinación de proteínas totalmente diferentes. </li></ul></ul><ul><ul><li>En algunos casos las subunidades son formados por el plegado de una sola proteína, pero muy grande </li></ul></ul><ul><li>Los iones cruzan por diferencias en el potencial eléctrico o en las concentraciones, sin gasto metabólico de energía. La energía viene de las fuerzas químicas de difusión, osmosis y equilibrio electroquímico </li></ul><ul><li>Estos canales son selectivos de los tipos de iones que permiten que crucen. El tipo de ión que se le permite pasar depende de la configuración electroquímica de las subunidades de la proteína, especialmente del lado interior del poro. </li></ul><ul><ul><li>Es común que un tipo de canal iónico permitirá el paso de varios tipos de iones, especialmente si comparten la misma carga (positiva o negativa) </li></ul></ul><ul><li>La variedad y número de canales iónicos que una célula tiene, será determinado por su tipo. </li></ul><ul><li>Además la distribución dentro de la célula puede tener una gran variedad. </li></ul>
    4. 4. Propiedades de los canales iónicos relevantes para su función <ul><li>El transporte de iones a través de estos canales es extremadamente rápido. Más de un millón de iones por segundo puede fluir a través de ellos (10 7 -10 8 iones/seg.). Flujo mil veces mayor que la velocidad de transporte de una proteína transportadora. </li></ul><ul><li>Son altamente selectivos a un tipo de ión. </li></ul><ul><li>En algunos casos su apertura y cierre puede encontrarse regulada en respuesta a estímulos específicos. </li></ul>
    5. 5. Mecanismos para la abertura o cerrado de los canales iónicos <ul><li>Canales regulados por ligandos: abren en respuesta a la unión de determinados neurotransmisores u otras moléculas </li></ul><ul><ul><li>Por fosforilación y desfosforilación de la proteínas, se pueden lograr cambios estructurales </li></ul></ul><ul><ul><li>El acople de un mensajero (típicamente un neurotransmisor), provoca la abertura. Estos son llamados receptores activados directamente, o receptores ionotrópicos. </li></ul></ul>
    6. 6. Mecanismos para la abertura o cerrado de los canales iónicos <ul><li>Canales regulados por voltaje: abren en respuesta a cambios en el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática </li></ul><ul><li>Canales regulados por un impulso mecánico: abren en respuesta a una acción mecánica </li></ul><ul><li>papel fundamental de los canales iónicos regulados por voltaje  la transmisión de impulsos eléctricos </li></ul>
    7. 7. <ul><li>Dependientes de voltaje (4 dominios con 6 alfahelices=24helices) </li></ul><ul><ul><li>canales Na </li></ul></ul><ul><ul><li>canales K </li></ul></ul><ul><ul><li>canales calcio </li></ul></ul><ul><ul><li>canales cloro </li></ul></ul><ul><li>Dependientes de ligando (neurotransmisor) (neuroreceptores, tema 14) </li></ul><ul><ul><li>ionotropicos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>pentameros 4segm-trans (Ach-nicotinico, GABA, glicina) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>pentameros 3segm-trans (glutamato) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>trimeros (purinas, AMP, …) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>metabotropicos (con 7 segmentos transmembrana) (proteinas G) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>(Ach-muscarinico, beta adrenergico, glutamato </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>metabotropico) </li></ul></ul></ul>
    8. 8. Canales sensibles a voltaje
    9. 9. Los &quot;estados&quot; de un canal voltaje dependiente
    10. 10. Canales sensibles a ligando
    11. 11. Canales sodio (voltaje) <ul><li>bloqueado por la tetrodotoxina; extraido de electroplaca: tres proteinas: glicoproteina alfa 270KD, liga toxinas (veratridina y batracotoxina abren, saxitoxina, tedrodotoxinacierra); unidades beta1 39KD y beta2 37KD no ligadas a toxinas, unidas por puentes S-S a la unidad alfa) </li></ul><ul><li>subunidad alfa, polipeptido enorme de 260-300 KD, cuatro dominios (I,II,III y IV) con seis segmentos transmembrana (1,2,3,4,5,6) cada uno; segmento S4 es el sensor de voltaje (&quot;gating current&quot;); intersegmentos 5-6 forman el poro o canal para el sodio; zona intersegmento citoplasmico es la zona de &quot;inactivacion&quot; </li></ul><ul><li>subunidad alfa (8 genes), subunidades beta (3 genes) </li></ul><ul><li>estados: abierto, cerrado e inactivo (patch clamp); &quot;gating currents&quot; </li></ul><ul><li>conductancia: (patch clamp) paso de hasta 10E8 Na+/s (8 a 18x10E-12 Siemens o Mohs) </li></ul><ul><li>distribucion: 27 canales/micra2 en vago de conejo; 500 canales/micra2 en muchas neuronas (axon gigante) (1 canal por 400 mol de membrana); 5000 canales/micra2 en nudo de Ranvier </li></ul>
    12. 12. Canales Calcio dependientes de voltaje <ul><li>inhibidos por dihidropiridinas (tubulos T sarcomera); grupo muy diverso </li></ul><ul><li>muy sensibles a los cambios de voltaje y a la modulacion con neurotransmisores (abundantes en neuronas inmaduras: potenciales de accion de sodio) </li></ul><ul><li>canal formado por tetrameros-pentameros: </li></ul><ul><ul><li>subunidad alfa1, con 7 isoformas diferentes, 7 genes), y </li></ul></ul><ul><ul><li>subunidad beta (citoplasmica, 6 genes), </li></ul></ul><ul><ul><li>subunidad gamma (con 4 segmentos transmembrana) </li></ul></ul><ul><ul><li>subunidades alfa2 y delta (6 genes) (unidas con puentes SS) </li></ul></ul><ul><li>Tipos de canales Calcio </li></ul><ul><ul><li>2 grupos principales: HVA (high voltage activating) &quot;de umbral alto&quot; (tipos L,N y P) y LVA (low voltage activating) de &quot;umbral bajo&quot; (tipo T) </li></ul></ul><ul><ul><li>tipo T (&quot;transient&quot;) (-65mV) (reloj-oscilador de disparo ritmico) </li></ul></ul><ul><ul><li>tipo L (&quot;long lasting channel&quot;), bloqueado por nimodipina, n. ganglionares (conductancia alta, </li></ul></ul><ul><ul><li>tipo N , bloqueado por omega-conotoxina, (conductancia menor que los L, inactivado por depolarizacion) (20mV) (transmision sinaptica) </li></ul></ul><ul><ul><li>tipo P , neuronas de Purkinje, activacion-inactivacion rapidas (-15mV), no afectado por nimodipina ni omega-conotoxina </li></ul></ul>
    13. 13. Canales potasio (voltaje) <ul><li>los mas antiguos desde el punto de vista filogenetico (estan en bacterias) bloqueados por TEA (tetraetil amonio) y Cesio; conductancia tres veces mayor que la del sodio; muy abundante en glia (homeostasis de potasio, mantenimiento del potencial de reposo de neuronas) (70 canales/micra2) </li></ul><ul><li>muy variables; tres grandes familias de 2, 4 y 6 segmentos transmembrana (st): </li></ul><ul><ul><li>2 st: mas de 12 tipos, &quot;Kirs&quot; (K inward rectifiers) </li></ul></ul><ul><ul><li>4 st- mas de 11 tipos, &quot;leak channels&quot; </li></ul></ul><ul><ul><li>6 st- seis familias: Kv, KCNQ, eag-like, y tres tipos de ligand-activated </li></ul></ul><ul><ul><li>canal con cuatro subunidades alfa (oligomeros, con 6 segmentos transmembrana </li></ul></ul><ul><ul><li>cada una) y subunidad beta (citoplasmica, responsable de la inactivacion) </li></ul></ul><ul><li>variedades funcionales de canales K+: </li></ul><ul><ul><li>dos tipos principales: tipo A (rapidos activación-desactivación) y tipo &quot;delayed rectifiers&quot; (retardados, en axon gigante); </li></ul></ul><ul><ul><li>también otros tipos dependientes de Ca++ intracelular (en cono axonico), dependientes de serotonina, etc., y responsables de &quot;plasticidad&quot; (LTP, LTD) </li></ul></ul><ul><li>fosforilacion por protein quinasas, retardo en la repolarizacion al funcionar peor los c. K+ </li></ul>
    14. 15. Cuando la membrana celular esta en su potencial de membrana de reposo, las compuertas de activación de los canales de sodio dependientes de voltaje están cerrados y las compuertas de inactivación estas abiertas. Los canales de potasio dependientes de voltaje están cerrados La despolarización se inicia por un estimulo que vuelven al potencial de membrana mas positivo, provocando que los canales de sodio dependientes de voltaje empiecen a abrirse. Cuando el umbral es alcanzado, se abren muchos canales de sodio Los iones sodio (Na+) difunden a través de la membrana provocando despolarización. Los canales de potasio dependientes de voltaje empiezan a abrir pero mas lentamente Por lo tanto, la despolarización ocurre porque mas iones sodio difunden hacia dentro de la célula que iones potasio hacia afuera Cuando el potencial de membrana se acerca a la despolarización máxima, las compuertas de inactivación de los canales de sodio dependientes de voltaje empiezan a cerrarse y la difusión de iones sodio disminuye Los canales de potasio permanecen abiertos y los iones potasio continúan saliendo de la célula La permeabilidad incrementada de iones potasio dura un poco más que el tiempo necesario para llevar el potencial de membrana a su nivel de reposo La salida de potasio extra provoca que el potencial de membrana se vuelva ligeramente más negativo que el valor de reposo Después de que los canales de potasio dependientes de potasio activados por voltaje se cierran, el transporte activo de iones sodio y potasio reestablece el potencial de membrana de reposo
    15. 16. Los canales de sodio tiene sitios receptores para un ligando, la acetilcolina. Cuando los sitios receptor no estan ocupados por acetilcolina, los canales de sodio permanecen cerrados. Cuando la acetilcolina se une a su receptor, el canal se abre Por lo tanto el canal es llamado canal iónico regulado por ligando Cuando el canal se abre, los iones sodio (Na+) difunden y entran a la célula

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