Fisiología de la membrana, músculo y nervio. Equilibrio de Iones Ca+

1. Fisiología de la Membrana, el Nervio, y el
Músculo

2. PALABRAS CLAVES
Proteínas de los Canales, Transportadoras,
Fosfolípidos, Colesterol, Glicolípidos, Iones,
Calcio, Sodio, Potasio, Membrana
Semipermeable, Osmosis, Osmolalidad, Voltaje,
Potencial de Membrana, Potencial de Acción,
Potencial de Difusión, Proteínas
Transportadoras, Canales Proteicos, Fibra
Muscular, Miosina, Actina, Nervio, Neurona,
Mielina, Fosfatos, ATP, ADP, Enzimas.

3. Transporte de Sustancias a
través de la Membrana
Celular

4. Matriz Citoplasmática
Retículo
Endoplasmático
Rugoso
Aparato de Golgi
Centriolo
Mitocondrias
Mirotúbulos
Microvellosidades
Lisosomas
Vacuola
Flagelo
Microfilamento
Retículo
Endoplasmático
Liso
Ribosomas
Citoplasma
Núcleo
Nucléolo
Cromatina
Endosoma
Perosixoma
La Célula Animal
Proteínas Periféricas
Esta Formada
3 Clases de Lípidos
Solamente sustancias liposolubles pueden atravesar la capa de Fosfolipidos
La Membrana
Celular o Matriz
Citoplasmática

5. Fosfolípido
Cabeza Hidrofílica Polar
Cola Hidrófoba Polar
Cabeza de Fosfato
Cola de Acido Graso
Sustancia Nutritivas
Sustancia de Desecho
O2, H2O, Iones,
Aminoácidos, Carbohidratos,
Ácidos Grasos
CO2, Exceso de H2O, Acido
Úrico, Urea, Iones
Proteínas de Membrana
Proteínas
Transportadoras
Proteínas de
Canales
Espacios
Acuosos en su
interior
Iones, Agua
Se unen a las
sustancias que se
van a transportar

6. Difusión Frente a Transporte Activo
Difusión Transporte
Activo
El Transporte a través de la Membrana
Se refiere a un
movimiento
Molecular
aleatorio
Movimiento de
Iones o de otras
sustancias
en combinación con una
Proteína Transportadora

7. o
travès
travès
transporte
DIFUSIÒN FRENTE A
TRANSPORTE ACTIVO
Membrana Celular
PROTEÌNASBicapa Lipìdica
Produce-dos procesos bàsicos
TRANSPORTE ACTIVODIFUSIÒN
Movimiento
molecular
aleatorio
DIFUSIÓN
Combinación-proteína
transportadora
Través-espacios
intermoleculares
Sustancias-molécula
a molécula
membrana
esENERGÍA-produzca-
difusión
ENERGÍA DEL MOVIMIENTO
CINÉTICO NORMAL DE LA MATERIA
Este movimiento
Con-proteína
Través
Movimiento de iones
TRANSPORTE
ACTIVO
Otras sustancias
Transportadora-hace
Membrana en
combinación
Sustancia-mueva-
contra-gradiente de
energía
Precisa-fuente de
energía adicional
Como: estado-baja-
concentración-a-estado-
alta-concentración
Además-energía
cinética

8. DIFUSIÓN
FACILITADA
Divide-dos subtipos
DIFUSIÓN A TRAVÉS DE LA
MEMBRANA CELULAR
DIFUSIÓN SIMPLE
interacción
Través-espacios
intermoleculares
Movimiento cinético-
moléculas o iones
DIFUSIÓN
SIMPLE
Produce-abertura-
membrana
Proteínas
trasportadoras-
membrana
ninguna
mediante o
Ayuda-paso
iones
Interacción-proteína
transportadora
moléculas
DIFUSIÓN
FACILITADA
Unión química
Dos rutas
Través-grandes proteínas
transportadoras
1.- través-intersticios-bicapa
lipídica-sustancia-difunde-
liposoluble
producirDifusión Simple-través-
membrana celular-
2.- través-canales
acuosos-penetran todo
grosor-bicapa
Difusión
Simple
Sin gasto de energía
Gradiente de menor a
mayor concentración
Movimiento de
partículas hasta obtener
el equilibrio
Difusión
facilitada
No requiere ATP
De mayor a menor
concentración
Ocurre con ayuda de
proteínas transportadoras
Transporte
Activo
Requiere ATP
De menor a mayor
concentración
Las proteínas integrales
funcionan como bomba
La mas importante es la
bomba sodio- potasio

9. Difusión de Sustancias Liposolubles a través de la Bicapa Lipídica
Liposolubilidad
Velocidad de Difusión
Son directamente
Proporcionales

10. Agua-insoluble-
lípidos-membrana
DIFUSIÓN DE AGUA Y DE OTRAS MOLÉCULAS
INSOLUBLES EN LÍPIDOS A TRAVÉS DE CANALES
PROTEICOS
Penetran-todo-espesor-
membrana
Pasa-través-canales-
moléculas proteicas
Pasa fácilmente
Agua-insoluble-lípidos-
membrana
Canales proteicos
través
Permeables forma selectiva ciertas sustancias (Na, K)
CARACTERÍSTICAS DE LOS
CANALES PROTEICOS
Abren o cierran por
compuertas
Voltaje (Na+, K+)
Potenciales-acción
nerviosa (conducción)
Química
(ligando)
genera
Canal de
acetilcolina
ejm
Transmisión de
señales nerviosas

11. Difusión a través de los Canales Proteicos
Características
Son permeables de
manera, selectiva
Se pueden abrir o
cerrar por compuertas

12. selectivos
PERMEABILIDAD SELECTIVA DE LOS
CANALES PROTEICOS
Canales proteicos
Transporte-uno o más iones o
moléculas específicos
Canales proteicos mas importantes
CANAL DEL SODIO
mide
0.3 por 0.5 nm
Superficies
internas
Este canal
Tienen-carga
Intensamente
negativa
Arrastrar pequeños
iones de sodio
Deshidratados-interior de
estos canales
Separando iones de
sodio
De moléculas de agua
Cargas negativas
intensas
Que lo hidratan
Iones de sodio-
difunden
Una u otra dimensión
Según leyes
habituales-difusión
Manera específica-paso
de iones de sodio
Canal-sodio-selectivo
Estando en el canal
Selectivo-transporte de
potasio
Canales proteicos
Canales-más pequeños
que los canales de sodio
0.3 x 0.3 nm
Enlaces químicos
diferentes
NO tienen carga
negativa
Arrastre iones de
potasio
NO hay fuerza de
atracción intensa
Hacia interior-canales
Iones de potasio NO
son separados
hidratanMoléculas de agua
Atraviesan fácilmente-pequeño canal
Rechazados-no permite-
permeabilidad selectiva
Iones de sodio
hidratados-mayor
tamaño
Para ion específico
Pequeños iones-potasio
hidratados

14. Activación de los Canales Proteicos
Se pueden abrir o
cerrar por compuertas
Activación Por Voltaje Activación Química
Unión de una
Sustancia Química
Ej. Células Nerviosas

15. ESTADO ABIERTO
FRENTE A ESTADO
CERRADO DE LOS
CANALES
ACTIVADOS

16. Registro-flujo
de corriente
principio
Cierre del canal
apertura y
Través-único
canal de sodio
Activado por
voltaje
«TODO O
NADA»
demuestra
Método
Canal proteico
único
De una
Membrana
celular viva
«parche»
Pinzamiento
zonal de voltaje
Registrar-flujo-
corriente
Realiza registro
través
Realiza-registro
Parche de
membrana
Separado-célula

18. Difusión Facilitada
Atraviesa
La membrana
celular
Glucosa
Aminoácidos
Proteína
Transportadora

19. Utiliza
canales
DIFUSIÓN
FACILITADA
Formados-
proteínas de
membrana
Permitir-moléculas
cargadas
Que de otra manera no
podían atravesar la
membrana
Difundan
libremente
Hacia afuera y adentro
de la célula
Estos canales son usados
por iones pequeños como K+, Na+, Cl-

20. Ósmosis A través de la membrana celular
Presenta
Permeabilidad Selectiva
Agua
En mayor
Cantidad
Agua
Puede
producir
Diferencias de
concentración de otras
sustancias

21. PRESIÓN OSMÓTICA
Es la presión necesaria para detener el flujo de
agua a través de una membrana semipermeable:
Fuerza necesaria para evitar la osmosis.
MEMBRANA
SEMIPERMEABLE
Moléculas grandes de la
SANGRE
Mientras-pequeñas de
solvente SÍ
NO pueden atravesar
la membrana
Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al
interior de la célula, contienen mayor cantidad de solutos
Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de
solutos y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de
agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo
Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos
OSMOSIS Flujo de agua a través de una
membrana semipermeable
Desde un
comportamiento
Mas baja
Donde-concentración
de solutos
Donde-concentración-mayor Hacia otro

22. Presión
Osmótica
Esta determinada Concentración
De la solución
En función del
Número de Partículas Concentración Molar

23. OSMOLALIDAD= EL OSMOL
osmoles por kilogramo de agua
OSMOLARIDAD
normal-líquidos
extracelular e
intracelular
aproximadamente 300 miliosmoles por
kilogramo de agua
Concentración
molecular
Todas partículas
osmóticamente activas
Expresada en osmoles o miliosmoles por kg de solvente
OSMOL: peso molecular-gramo de un soluto osmóticamente activo
Contenidas en una
solución

24. Osmolalidad Osmolaridad
Osmoles por litro de soluciónOsmoles por kilogramo de agua
Presión Osmótica

25. TRANSPORTE ACTIVO DE SUSTANCIAS A
TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS
Paso-sustancia-través-
membrana semipermeable
Desde-zona-menor
concentración
A-otra-mayor
concentración
Gasto de energía
MECANISMO DE
TRANSPORTE ACTIO
Cotransporte
Bombas ATP-
asa
Endocitosis
Exocitosis
transportaMembrana celular Moléculas o iones
O «contra
corriente»
Contra-gradiente
eléctrico o de presión
TRANSPORTE ACTIVOdenomina
hierro
cloruro calcio
Iones sodio
potasio
Sustancias-transportan activamente-
membranas celulares-incluyen:
urato hidrógeno
Mayor parte
aminoácidos
Diversos azúcares
diferentes
yoduro

26. Transporte Primario Transporte Secundario
Transporte ACTIVO
Energía Energía
Procede de
Escisión de ATP
Procede de
Concentración Iónica
de sustancias
Moleculares
Proteínas Transportadoras
Ejemplos
Glándulas
Gástricas del
Estómago
Porción
distal de los
túbulos
distales del
riñón.
Transporte Primario Activo

27. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
BOMBA SODIO-POTASIO
Proteína de membrana específica que transporta Na+ y K+ en contra de su
gradiente de concentración por transporte activo, es decir, con uso de energía
Los iones potasio tienden a salir debido a que la membrana es permeable a este
ión porque posee canales de potasio que están siempre abiertos cuando la
neurona esta en reposo.En el interior de la membrana existe una mayor concentración de iones potasio y proteínas
cargadas negativamente.
En el lado externo de la membrana hay
una mayor concentración de Na+ y Ca++.
El sodio que está fuera de la célula tiende a entrar, sin
embargo, los canales de sodio, durante el potencial de
reposo están generalmente cerrados.
Una proteína de membrana llamada Bomba de Sodio-
Potasio, transporta (“devuelve”) iones sodio hacia el
exterior de la célula nerviosa.
Existe una entrada de sodio y una salida de potasio por efecto de la
gradiente de concentración. Pero esto amenaza a la membrana
plasmática de sacarla de su estado de reposo.
Para conservar este potencial se requiere de la Bomba Sodio-Potasio, la
cual saca de la célula 3 iones sodio por cada 2 iones potasio que
ingresan, incrementando así la diferencia de potencial.

28. Mecanismo para controlar el Volumen Celular
Bomba de
Sodio y de
Potasio
Osmosis
Para impedir que
exploten
es
Electrógena
Genera un
potencial
eléctrico

29. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO DE IONES
CALCIO
Concentración-calcio-baja Dentro-célula 10.000 veces menor-
líquido extracelular
Existen dos bombas de calcio que funcionan
mediante transporte activo primario
Esta-membrana celular-
bombea calcio
Exterior-célula
Bombea iones calcio-
hacia uno o mas
Orgánulos vesiculares
intracelulares-célula
mecanismo
TRANSPORTE ACTIVO
PRIMARIO
Requiere ENERGÍA
Sustancias
disueltas
Través-membrana
transportar
célula
permiteEnergía-deriva-ruptura Trifosfato de Adenosina (ATP)
Otro fosfato-alta
Energía
sirve Hacer pasar Iones calcio
Requiere energía mecanismo
Membrana
celular
través
Región-baja
concentración-iones

30. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO
COTRANSPORTE
CONTRATRANSPORT
E
tiene dos procesos
Necesitan-establecimientos-gradiente-
concentración
SODIO deja fuerte
gradiente
Exterior-célula-porIones de sodio-
transportados
Transporte activo
primario
COTRANSPORTE
Concentración de
SODIO-fuera-membrana
celular
Esta energía Arrastra-sustancias Junto con el sodio
CONTRATRANSPORT
E
Ion de sodio
Entra-célula
Sustancia-que-
contratransportar
Exterior-célula encuentra Ion de sodio
Sustancia salga
Exterior-célula
Energía ocasionada
encuentra
interior-célula
provoca
COTRANSPORT
E
Transporte-dos iones o
moléculas-mismo tiempo
Uno-favor-gradiente-
otro-contra
CONTRATRANSPORT
E
Movimiento-moléculas
O iones-diferentes
sentidos

31. Cotransporte
Proteínas Transportadora
Puntos de Unión
Glucosa Aminoácidos
Iones de Sodio Cotransporte de Sodio y GlucosaIones de Sodio Cotransporte de Sodio y Aminoácidos
Ejemplo
Células del tubo
Digestivo y de los
Túbulos Renales

32. CONTRATRANSPORTE CON SODIO DE
IONES CALCIO O HIDRÓGENO
En riñones
Casi todas-
membranas celulares
Entra SODIO, sale
CALCIO
Entra sodio a célula
Contratransporte Sodio-calcio produce
Contratransporte Sodio-hidrógeno
Sale hidrógeno-hacia-luz
tubular

33. Transporte a través de las Capas Celulares
Epitelio
Intestinal
Epitelio
Túbulos
Renales
Epitelio
Glándulas
Exocrinas
Epitelio
Membrana del
Plexo Coroideo
Se Realiza por
Transporte Activo Difusión Simple o Difusión Facilitada

34. Potenciales de Membrana y
Potencial de Acción

35. FÍSICA BÁSICA
DE LOS
POTENCIALES
DE
MEMBRANA

36. POTENCIAL DE DIFUSIÓN PRODUCIDO POR UNA
DIFERENCIA DE CONCENTRACIÓN IÓNICAA LOS
DOS LADOS DE LA MEMBRANA
Membrana-
permeable-iones
potasio-NO otro ion
Concentració
n-potasio-
grande
Dentro-
membrana-
fibra nerviosa
Baja fuera de
la misma
Gradiente-concentración-potasio
Hacia fuera-
través-
membrana
Interior hacia exterior
Cantidades-
iones potasio
transportan cargas eléctricas positivas-hacia-exteriorGenerando electropositividad Fuera-membrana
Debido-aniones
negativos
Electronegatividad-interior
Permanecen
detrás Fuera-potasio
NO difunden
fuera-membrana
Concentración
elevada-iones sodio
Concentración
baja-sodio-dentro
Iones-carga
positiva
Membrana-permeable-
iones sodio
Impermeable-demás iones

37. Las Células
Nerviosas y
Musculares
Son capaces de
Generas
Impulsos
Electroquímicos

38. Potencial de Nernst
Determinada por
Gradiente de Concentración
FEM (Milivoltios) = + 61 Log
Concentración Exterior
Concentración Interior
-
El Potencial es (-) si el ion que difunde desde el interior hacia el exterior es (+)
El Potencial es (+) si el ion que difunde desde el interior hacia el exterior es (-)

39. Potencial de Difusión
Es el potencial eléctrico
a la difusión de iones
A favor
de un
gradiente
de
concentra
ción
Depende
1) Polaridad de la Carga Eléctrica
2) Permeabilidad de la Membrana
3) La Concentración de los Iones
En el Interior y el exterior

40. MEDICIÓN
DEL
POTENCIAL
DE
MEMBRANA

41. Pipeta pequeña-
llena-solución de
electrolitos
Coloca otro electrodo
(ELECTRODO
INDIFERENTE)
Utilizando-voltímetro
adecuado
Entre (interior y exterior) de
la fibra
Mide-diferencia potencial
Líquido extracelular
Pipeta-inserta-
membrana celular-
hasta-interior-fibra
Resistencia mayor de un
millón de ohmios
Diámetro luminal
menor de 1 um
Través-punta de la
micropipeta
Voltímetro-aparato
electrónico
Puede medir voltajes-
pequeños
Resistencia elevada-
flujo eléctrico
Distribución-iones
Liquido extracelular
Rodea-fibra nerviosa
Y-liquido-interior-fibra
Carga (Positiva y Negativa)
Largo-superficie
interna-membrana
Cargas negativas
Observa-alineación
Cargas positivas-largo-
superficie externa
Cambios súbitos de
potencial de membrana
muestra
Parte inferior
Producen-membranas de
los dos lados-fibra

42. Potencial de Membrana en Reposo de los Nervios
Potencial en
reposo de las
fibras
Nerviosas
Cuando no transmiten señales nerviosas
-90 mV

43. La Bomba de
Sodio y
Potasio
Membranas Celulares
Bombea
Interior Exterior
Na+K+
Tres Iones de Na+ por cada 2 Iones de K+

44. En la Fibra Nerviosa Normal la permeabilidad de la membrana de Potasio es
100 veces mayor que la permeabilidad al Sodio

45. POTENCIAL
DE ACCIÓN
NERVIOSO

46. Es un fenómeno electroquímico producido por cambios en la
concentración de iones Sodio y Potasio, entre el medio extra
e intracelular.
Potencial de membrana caracterizado por un medio extracelular positivo y un
medio intracelular negativo, dependiendo de los canales de potasio y la acción de
la bomba sodio-potasio. En este estado no se transmiten impulsos por las
neuronas.
• El potencial pasa a negativo en el
LEC y positivo en el LIC
• Se abren los canales de Na+
dependientes del voltaje, por lo
que ENTRA Na+ al LIC
• El potencial vuelve a ser
negativo en el LIC y positivo
en el LEC
• Esto se debe a la SALIDA de
K+
POTENCIAL DE ACCIÓN
POTENCIAL
DE REPOSO
DESPOLARIZACIÓN
REPOLARIZACIÓN

47. Potencial de Acción Nervioso
Las señales Nerviosas
Se transmiten
Potencial de Acción
Cambios rápidos del potencial de Membrana
al lo largo de la Fibra Nerviosa

48. Canales de Sodio y Potasio Activados
En la Despolarización y Repolarización
De la membrana Nerviosa
Es el canal de Sodio Activado por el Voltaje
Activación e
Inactivación
del Canal
Activación
del Canal de
Sodio
Inactivación
del Canal de
Sodio
Canal de Potasio Activado por el Voltaje
En reposo (Puerta Cerrada)
Final del Potencial de Acción
(Puerta Abierta)

50. Ritmicidad de algunos tejido excitables
Latido Rítmico
del Corazón
Peristaltismo
de los
Intestinos
Control
rítmico de la
Respiración

51. CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE LA
TRANSMISIÓN DE SEÑALES EN LOS
TRONCOS NERVIOSOS
Corte
transversal-
nervio pequeño
Fibras nerviosas
grandes
muestra
constituyen
Mayor parte-
área transversal

52. NÚCLEO central-
fibra
FIBRA
MIELINIZADA
membrana
Conduce-
potencial-
acción
Líquido
intracelular
viscoso
Contiene-
centro
AXOPLASM
A
alrededor
a lo largo
encontramos
Células de
SCHWANN
depositan
alrededor
1.- Membrana-célula de
SCHWANN rodea-axón
Célula de SCHWANN
rota-alrededor-axón
Deposita-sustancia lipídica
esfingomielina

53. Reexcitación necesaria para la Ritmicidad
Los Iones
de Sodio y
Calcio
Fluyen
hacia el
Interior
Aumento de
Voltaje
positivo en la
membrana -
Permeabilidad
Un Mayor
flujo de
Iones
Mayor
Permeabilidad,
hasta que se
genera un
potencial de
Acción
Al final del P.
de Acción, se
Repolariza la
Membrana, y
vuelve a
Despolarizar

54. Contracción del Músculo
Esquelético

55. El 40% del Cuerpo es
Músculo esquelético
y el 10% es Liso y
Cardiaco

56. Anatomía Fisiológica del Músculo Esquelético
Los Músculos
Esqueléticos
Formados
por
Numerosas
Fibras
10 – 80 µm
Inervadas
por una
Fibra
Nerviosa
Sarcolema
Formada por
Polisacáridos
Fibrillas de
Colágeno
Se fusionan con
Fibra
tendinosa
Agrupadas enHaces
Musculares
Tendones
Musculares

57. ¿ Qué mantiene en su lugar a los filamentos de Miosina y Actina?
Moléculas Filamentosas de Titina Filamentosa y Elástica
Actúan como un armazón
Que mantiene la posición

58. Sarcoplasma Retículo Sarcoplásmico
Es el liquido
intracelular
entre las
miofibrillas
Contiene
Potasio, Magnesio, y Fosfato
Función:
Controlar la
contracción
Muscular
Almacén de Calcio

59. Actividad ATPasa de la Cabeza de la Miosina
Actúa como una
Enzima ATPasa
Par obtener energía

60. Filamento de Actina
Formado por tres componentes proteicos
Actina Tropomiosina Troponina
F - Actina ADPG - Actina
Miosina
Contracción Muscular
Complejos de 3
Subunidades
proteicas
Troponina I Actina
Troponina II Tropomiosina
Troponina III Calcio

61. BIBLIOGRAFÍA
Páginas Web
1. Blogspot. (19 de Febrero de 2011). Fisiología. Recuperado el 10 de
Octubre de 2013, de Unidad III: Fisiología Muscular:
http://fisiologiajmv-hilda.blogspot.com/2011/02/unidad-iii-fisiologia-
muscular.html
Libros
2. Guyton, A. C., & Hall, J. E. (2006). Tratado de Fisiología Médica.
Fisiología de la Membrana, el Nervio, y el Músculo, 11ava Ed., Pag.45-
100. Elsevier.
Video
3. YouTube. (2012 de Mayo de 2012). La Contracción Muscular.
Recuperado el 7 de Octubre de 2013, de Nova Real:
http://www.youtube.com/watch?v=DwncW3Q1z7w