1. Cátedra: Fisiología Humana Docente: Susana Leyes

2. Susana Leyes - 2009

3. Objetivos Definir y describir los fenómenos eléctricos de las células excitables.

4. Introducción Todas las células: Potencial de membrana en reposo. Algunas células: generan un potencial de acción propagado. Se las llama excitables. Las células excitables son: las neuronas, músculo estriado, cardíaco y liso.

5. Potencial de reposo en neuronas y células musculares estriadas M. Plasmática: barrera semipermeable selectiva. Posee mecanismos de transporte activo de iones (bombas) y canales químicos: de voltaje y de fuga de Na+ y K+ .

6. Las características de permeabilidadselectiva y la presencia de canales y bombas en la membrana Composición del LIC diferente a la del líquido extracelular LEC.

7. Suma de aniones y cationes, intra / extra celular: 150 a 160 mEq/L. Concentración de iones en reposo.

8. Generación del potencial de reposo Potencial difusivo de Na+; K+ y Cl – Bomba de Na+/K+

9. Gradientes determinantes del movimiento de los iones Na+ y K* en células excitables

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.

11. Generación del PMR: Bomba Na+/K+ ATPasa LEC LIC

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. Este valor es diferente para axones pequeños o células musculares.

13. Potencial de acción Concepto de potencial local. Propiedades Concepto de umbral Propiedades del potencial de acción. Ley del todo o nada.

14. Potenciales locales en células excitables Su función se relaciona con alcanzar el valor umbral de voltaje de la membrana. En este momento se produce: La apertura de canales de voltaje de Na+ y K+ permite que se produzca el Potencial de acción. (Ley del todo o nada)

15. Potenciales locales en neuronas Las neuronas presentan dos tipos de potenciales locales: Potencial postsináptico excitatorio (PPSE) Potencial postsináptico inhibitorio (PPSI) PPSE PPSI

18. Potencial postsináptico inhibitorio (PPSI) 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). 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 Los PPSI se suman en forma algebraica a los PPSE que se están descargando sobre una neurona.

19. Potenciales locales en receptores periféricos sensoriales:Potencial generador o potencial de receptor.

20. Propiedades de los potenciales locales Amplitud y duración: aumentan con el aumento del estímulo (a diferencia del potencial de acción que tiene siempre la misma intensidad y duración). Duran más que el potencial de acción y, si antes de desaparecer el primero, se produce otro, ambos se suman. Los potenciales locales no tienen períodos refractarios.

21. Potencial de acción 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. Estos canales están bloqueados en el reposo

22. Canales de voltaje

23. Ley del todo o nada Una vez alcanzado el umbral, la apertura de canales iónicos de voltaje desencadena el potencial de acción. Su magnitud del potencial de acción es independiente de la intensidad del estímulo que lo originó.

24. Potencial de acción: secuencia de eventos Potencial de reposo Estímulo Apertura de canales químicos de sodio+ Despolarización (canales de voltaje de sodio) Cierre de canales de sodio y apertura completa de canales de potasio Repolarización Potencial ulterior negativo Regreso al estado de reposo

25. Propagación del impulso nervioso La función principal de las neuronas es recibir, procesar y transmitir información. 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.

26. Los axones constituyen fibras nerviosas. 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. En ambos hay dos tipos de fibras nerviosas: mielínicas y las amielínicas. Corte transversal de un axón mielinizado

27. Generación y conducción del potencial de acción: axón no mielinizado Fuente: Purves, D. Neuroscience Third Edition

28. Generación y conducción del potencial de acción: axón mielinizado Fuente: Purves, D. Neuroscience Third Edition

29. Repasamos …Partes de una neurona:

30. Comunicación entre neuronas(sinapsis)

31. Tipos de sinapsis

33. Sinapsis química. Elementos constitutivos.

34. Sinapsis químicas

35. Neurotransmisión: secuencia de eventos Potencial de acción Apertura de canales de calcio Las vesículas con neurotransmisor se fusionan a la membrana del botón axónico. Liberación del neurotransmisor

36. Neurotransmisión: repasamos la secuencia de eventos

37. Sinapsis químicas inter neuronales Axo-dendríticas Axo-somáticas Mixtas: Axo-axónicas y axo-somáticas

38. Pensamos… qué tipo de sinapsis es?

39. Neuroglia Conjunto de células no excitables más pequeñas y más abundantes que las neuronas. Las superan en 5 a 10 veces en número. Funcionalmente: no participan directamente en la interacción sináptica

41. Astrocitos

42. Oligodendrocitos – células de schwan(forman mielina)

43. Microglia (fagocitosis)

45. Tipos de neurotransmisores: Aminas biógenas: acetilcolina, Noradrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina, histamina. Aminoácidos: glutamato; GABA; aspartato, glicina, etc. Péptidos Lípidos: anandamida Gases: óxido nítrico

48. Qué ocurre luego de la liberación del neurotransmisor?

49. Células excitables: músculo Identificar la sinapsis para la transmisión neuromuscular . Describir la secuencia de acontecimientos en la transmisión neuromuscular, Distinguir la diferente naturaleza del potencial de placa motora y del potencial de acción muscular. Describir las posibles acciones de al menos dos agentes que bloqueen la transmisión neuromuscular. Explicar cómo trabajan los motores moleculares de la célula para generar fuerza y transportar las organelas y otras cargas. OBJETIVOS

50. Células excitables: músculo OBJETIVOS Describir la secuencia de eventos implicados en la contracción y relajación muscular. Enumerar las fuentes de energía para la contracción muscular y ordenarlas respecto a su velocidad relativa y capacidad de proporcionar ATP para la contracción. Explicar los conceptos de contracción isotónica e isométrica. Comparar las relaciones fuerza-velocidad Y Tensión longitud del músculo esquelético

51. Al finalizardebeestarfamiliarizado con: La organización del músculo y lascaracterísticas de lascélulas del músculoesquelético. Los componentesestructurales del sarcómero. Los eventos de la unión neuromuscular. Los principalesconceptosenvueltos en la contracción muscular y la producción de tensión. Como lasfibrasmuscularesobtienen la energíapara la contracción. La contracciónaerobia y la anaerobia, tipos de fibrasmusculares y desempeño muscular. Las diferencias entre los músculosesquelétivo, cardiaco y liso.

52. Produce el movimientoesquelético Tendones y huesos Mantienepostura y posición corporal Tono muscular Proveesoporte a los tejidosblandos Sostiene y protége: 6 pack Protejeentradas y salidas esfinteres Mantienetemperatura corporal 1ra ley de TD Almacenaje de nutrientes 1ra, 2da, 3ra fuentes de energia? Funciones del músculoesquelético

53. Sinapsis neuro muscular 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. Estas sinapsis utilizan acetilcolina como neurotransmisor.

57. Contractilidad

58. Extensibilidad

60. Actina Miosina

61. Estructura de la sinapsis neuromuscular mitocondrias músculo Pliegues de la hendidura sináptica

62. La enzima acetilcolinesterasa es responsable tanto de la síntesis como de la inactivación de acetilcolina

63. Acción de la acetilcolina Actúa a través de su unión a receptores: Los receptores nicotínicos están en el músculo esquelético. Los receptores muscarínicos están en el músculo liso

64. Unidad motora 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. Cada botón terminal hace sinapsis con una fibra muscular. El axón y las fibras musculares inervadas por él se denomina UNIDAD MOTORA.

67. Liso.Constitución muscular del organismo

68. Tipos de músculos y fibras musculares a. Según su localización y función: Músculo estriado esquelético (locomoción y postura) Músculo estriado cardíaco Músculo visceral: forma la pared de los órganos internos (vísceras huecas) y vasos sanguíneos. b.Según estructura microscópica: estriado y liso. c. Según la regulación de su actividad: voluntarios o involuntarios.

69. Características del tejido muscular esquelético Excitabilidad B. Contractilidad C. Extensibilidad D. Elasticidad

70. Músculo estriado esquelético: funciones El Pot. de acción contracción muscular. La energía mecánica producida puede generar: a) movimiento b) fuerza c) presión d) calor El SNC controla el movimiento muscular. Recibe información relativa a la velocidad, fuerza y posición del músculo o del miembro. (aferencias de receptores musculares, articulares, tendinosos, visuales, auditivos. Procesa la información y envía órdenes motoras a través de sus eferencias motoras: voluntarias (piramidales) e involuntarias (extrapiramidales)

71. Fascículo muscular Fibra muscular Miofibrilla Sarcómera Actina Miosina Músculo estriado esquelético: estructura

72. Músculo esquelético 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).

74. Microfotografía electrónica que muestra la organización de sarcómera.

76. Filamentos Delgados: Actina, tropomiosina y Troponina Actina: Actina G: forma globular, dos cadenas forman: Actina F o actina fibrilar. Posee sitio activo de unión a la miosina

77. Proteínas reguladoras Troponina: Complejo de tres prot. Globulares (T, I, C) Troponina T: Se une a tropomiosina Troponina I: Junto con tropomiosina inhibe la interaccion Actina miosina Troponina C: Se une al Calcio. Inicia la contraccion. Tropomiosina: Prot. Filamentosa que, en reposo, bloquea los sitios activos de la actina. Bloquea el sitio de unión con miosina. Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

78. Miosina Posee: Un par de cadenas pesadas. Se enlazan y forman la cola de la molécula de miosina Dos pares de cadenas ligeras: se enrollan y forman dos cabezas globulares (sitio de unión para la actina) Cabeza (puente cruzado) unión de la actina e hidrólisis de ATP. Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

79. Miosina y actina Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

80. La sarcómera es la unidad estructural y funcional del músculo

81. Acople electromecánico Bomba de calcio Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

82. Mecanismo de la contracción muscular Calcio + troponina C Cambio conformacional del complejo tropomiosina /troponina Se descubre el sitio activo de la actina. 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.

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.

84. Teoría del filamento deslizante. Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

85. Fenómeno contráctil 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. Las masas musculares pueden graduar la velocidad, tensión y grado de acortamiento muscular.

86. Contracción muscular o sacudida

87. Pero las masas musculares pueden graduar la fuerza de contracción…

88. El grado de tensión desarrollado por una masa muscular depende de: 1. El número de fibras musculares estimuladas: Unidad motora. Características relevantes: Tamaño (depende de la especificidad del movimimiento realizado) Reclutamiento = fuerza Asincronía: resistencia a la fatiga 2. El grado de tensión desarrollado por cada fibradepende de: La frecuencia de estimulación. Longitud inicial de la fibra La carga Susceptibilidad a la fatiga

89. Unidad motora Reclutamiento: permite graduar la fuerza contráctil Asincronía: evita y/o retrasa la fatiga

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

91. Frecuencia de estimulación: Cuanto más lenta sea la contración, menor será la frecuencia de estímulos necesarios para tetanizar el músculo: Para músculos lentos: 30 estím./seg. Para músculos rápidos: 100 estím./seg

93. Mayor tensión cuando la longitud inicial de la sarcómera es de 2 a 2.2 micras Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

94. Relación carga/velocidad de contracción Fuente: Guyton, A: Bases fisiológicas de la práctica médica. (2005)

96. Hay tres tipos principales de unidades motoras: lentas (L) Rápidas-resistentes a la fatiga (RRF), y Rápidas-fatigables (RF). Hay tres tipos de fibras musculares que encajan con las tres unidades motoras: Oxidativas Lentas (Tipo I) Oxidativas Rápidas Glucoliticas (Tipo IIA) Rápidas Glugolíticas(Tipo IIB).

97. Músculos rojos Músculos de respuesta lenta (Fibras tipo I). Constituídos por fibras de respuesta lenta, que desarrollan contracciones de larga duración resistentes a la fatiga. Son mas pequeños. Inervadas por fibras nerviosas más pequeñas. Muy vascularizados, para favorecer la llegada de O2. Gran Nº de mitocondrias pora llevar a cabo el metabolismo oxidativo. Gran [mioglobina], incrementa el almacenamiento de O2 mitocondrial.

98. Unidades motoras rápidas (músculos blancos) – Fibras tipo II Son músculos de respuesta rápida Desarrollan contracciones de breve duración, se utilizan en ejercicios que impliquen fuerza y/o velocidad. Son poco resistentes a la fatiga. Masas musculares muy grandes. Ret. Sarcoplasmico extenso, para liberación rápida de Ca++. [] de Enz. Glucolíticos, para liberación rapida de energía. Riego sanguíneo por del metabolismo oxidativo. - Nº de mitocondrias por del metabolismo oxidativo. -

100. Sistemas metabólicos musculares Reservas de ATP intracelular. Conversión de reservas de alta energía de fosfocreatina a ATP. Generación de ATP mediante glucólisis anaerobia. Metabolismo oxidativo del Acetil-CoA

102. Hipertrofia muscular: Aumento de número y tamaño de las miofibrillas. Aumento de la cantidad de proteínas contráctiles. Aumento cuantitativo y de la resistencia de las tejidos conectivos, tendinosos y ligamentosos.

103. El músculo esquelético puede desarrollar una tensión de 3 a 4 kg/m2 de área de sección transversal

104. ACCIÓN MUSCULAR: TIPOS Las acciones de los músculos pueden clasificarse en distintos tipos: ISOTÓNICA ESTÁTICA CONCÉNTRICA EXCÉNTRICA ISOCINÉTICA TETÁNICA

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.

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.

107. CONCÉNTRICA: es la acción principal. En ella el músculo se contrae al tiempo que ejerce la fuerza

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 Es frecuente en: Equitación Bajar pendientes Esquiar

109. Bibliografía: Guyton: Tratado de Fisiología Médica. Editorial Elsevier 11ª edición. 2006. Best y Taylor. Bases fisiológicas de la práctica médica. Ed. Médica Panamericana. 13° Edición. 2003.

110. Preguntas, aportes, comentarios…