2. Fenómenos eléctricos de las neuronas Potencial de Reposo Potencial de Acción Potencial de Membrana Es el resultado de la diferencia de la diferencia de concentración de ciertos iones en el interior y exterior de la membrana de la neurona. Cuando la neurona esta en reposo , la superficie interna de su membrana esta cargada negativamente y la externa, positivamente . El lado externo tiene mayor concentración de iones Na+ y Ca +2 En el citoplasma se encuentra iones K+, así como una gran cantidad de proteínas cargada negativamente
4. Potencial de reposo Distribución de cargas que se produce durante el estado de reposo neuronal. Tipos de iones Concentración citoplasmática (mM) Concentración extracelular (mM) Equilibrio potencial (mV) K + 400 20 -75 Na + 50 440 +55 Cl - 52 560 -60 A - (aniones orgánicos) 385 - -
5. 1. Potencial de reposo. 2. Estímulo despolarizante. 3. La membrana se despolariza al llegar al umbral. Se abren los canales de Na+ voltaje-dependientes y el Na+ ingresa. Los canales de potasio comienzan a abrirse lentamente. 4. La rápida entrada de Na+ despolariza la célula. 5. Se cierran canales de Na+ y se abren lentamente los de K+. 6. El K+ sale hacia el fluido extracelular. 7. Los últimos canales de K+ se abren y el ion sale, provocando la hiperpolarización. 8. Cierre de los canales de K+ voltaje dependientes y algunos iones de K+ ingresan a la célula a través de canales. Acción de la bomba Na+ /K+. 9. La célula retorna a su estado de reposo, recuperando su potencial de reposo.
16. 1.- Propagación del PA en la neurona presináptica 2.- Entrada de Calcio 3.- Liberación del NT por exocitosis 4.- Unión del NT al receptor postsináptico 5.- Apertura de canales iónicos específicos en la membrana postsináptica Canales Na+,K+ o Cl- 5
17. Los receptores median los cambios en el potencial 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 : potencial que tiene lugar por apertura de canales iónicos no selectivos que no dan lugar a potenciales de acción. PIPS – potencial inhibitorio postsináptico: la unión del NT a su receptor incrementa la permeabilidad a Cl- y K+, alejando a la membrana del potencial umbral Ambos PEPS y PIPS son potenciales graduados ( locales) Potenciales postsinápticos
18. FIN DE LA TRANSMISIÓN SINAPTICA 1.- Difusión de la sinápsis 2.- Recaptación ( neurona pres. o glía) 3.- Degradación 3 2 1
26. Cada neurona del SNC puede recibir más de 10.000 contactos sinápticos. Integración Sináptica Integración: sumación continua de todas las señales sinápticas de entrada en una neurona postsináptica, que determina si ésta producirá o no un potencial de acción.
27. Potencial postsináptico excitador (PPE): cambio de potencial de membrana de una célula postsináptica a un valor menos negativo y de esta forma incrementa la probabilidad de que se genere un Potencial de Acción en la célula. Potencial postsináptico inhibidor (PPI): cambio de potencial de membrana de una célula postsináptica a un valor más negativo y de esta forma disminuye la probabilidad de que se genere un Potencial de Acción en la célula.
28. Suma espacial : Cuando las señales de varias sinapsis individuales se unen simultáneamente para cambiar el potencial de membrana en la célula postsináptica. (si me corto el dedo de una vez) Suma temporal : Cuando las señales de una misma sinapsis arriban en tiempos muy próximos entre si y se suman para cambiar el potencial de membrana en la célula postsináptica. (Si me corto el dedo de a poco)
29. Suma Espacial: se produce cuando hay la activación sincrónica de dos o más terminales nerviosos. Suma Temporal: se produce cuando una salva de potenciales de acción alcanza un terminal nervioso . Suma Espacial Suma Temporal Suma Espacial Excitatoria Inhibitoria Suma Temporal Excitatoria Inhibitoria
30. Consecuencia de los fenómenos de sumación 1 . Tres neuronas excitatorias descargan. Sus potenciales degradados separados están por debajo del umbral de descarga. 2. Los potenciales degradados llegan a la zona de descarga y se suman creando una señal supraumbral. 3. Se genera un potencial de acción. Integración sináptica
35. Algunas enfermedades relacionadas a la sinapsis química son: La enfermedad de Parkinson se vincula con la falta de dopamina en algunas partes del cerebro, esta enfermedad se caracteriza por rigidez muscular , temblor constante , bradicinesia (movimiento lento), dificultad en los movimientos voluntarios. La enfermedad corea de Huntington es hereditario, se inicia entre los 30 y 40 años de edad, se inicia con sacudidas de las articulaciones, que progresan a deformaciones graves, demencia y disfunción motora, se piensa que la enfermedad se relaciona con la pérdida de neuronas que sintetizan GABA (es un neurotransmisor inhibidor) Además se cree que la demencia que se produce se relaciona con la pérdida de células que secretan acetilcolina .
39. Secuencia de eventos durante la activación de la sinapsis neuromuscular Unión de acetilcolina al receptor nicotínico Entrada de sodio y Salida de potasio Apertura del canal (receptor nicotínico) Despolarización Activación de canales de sodio voltaje-dependiente Apertura de canales y flujo de Na+ al interior Despolarización Potencial de Acción en la fibra muscular
Sinapsis eléctricas Representan una pequeña fracción de la totalidad de las sinapsis existentes. Para que tengan lugar debe existir una continuidad entre los citoplasmas celulares. Esto es posible mediante la unión en forma de gap-junctions o uniones en hendidura o unione comuinicantes, las cuales dan lugar a la formación de un pequeño poro que permite el paso de iones. Este poro está formado por 6 proteínas, denominadas conexinas, cuyo agrupamiento es conocido como conexón. El paso de iones a través del conexón es bidireccional por lo que la transmisión de información se produce en ambos sentidos. Los canales de conexones no se encuentran permanentemente abiertos, se abren y se cierran, de hecho la entreda de H+ o de Ca2+ así como la despolarización de una o de ambas células facilita la apertura. Aunque estte tipo de sinapsis se encuentra distribuida por los sistemas nerviosos central y periférico de invertebrados y mamíferos este tipo de uniones no son restrictivas del tejido neuronal sino que también han sido observadas por ejemplo en riñón, hígado, estómago páncreas, corazón, células de músculo liso intestinal y células epteliales del cristalino..
Generalmente. si una sinapsis excitatoria es fuerte, un potencial de acción en la neurona presináptica iniciará otro potencial en la célula postsináptica. En una sinapsis débil, el potencial excitatorio postsináptico ("PEPS") no alcanzará el umbral para la iniciación del potencial de acción. En el cerebro, cada neurona mantiene conexiones o sinapsis con muchas otras, pudiendo recibir cada una de ellas múltiples señales. Cuando se disparan potenciales de acción simultáneamente en varias neuronas que se unen en sinapsis débiles a otra neurona, pueden forzar el inicio de un impulso en esa célula a pesar de que las sinapsis son débiles. Por otro lado, una neurona presináptica que libera neurotransmisores inhibitorios, como el GABA , puede generar un potencial inhibitorio postsináptico ("PIPS") en la neurona postsináptica, bajando su sensibilidad y la probabilidad de que se genere un potencial de acción en ella. Así la respuesta de una neurona depende de las señales que recibe de otras, con las que puede tener distintos grados de influencia, dependiendo de la fuerza de la sinapsis con esa neurona. John Carew Eccles realizó algunos experimentos importantes en los inicios de la investigación sináptica, por los que recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1963 . Las complejas relaciones de entrada/salida conforman las bases de la computación basada en transistores , y se cree que funcionan de forma similar en los circuitos neuronales.
Sinapsis químicas A diferencia de las sinapsis eléctricas, las químicas son mucho mas abundantes. La transmisión de la información se realiza mediante la liberación, por parte de la neurona presináptica, de un neurotransmisor químico. Esto implica que la transmisión de la información, a diferencia de las eléctricas, es: Unidireccional Existe retraso sináptico, ya que desde que se estimula la célula presináptica hasta la detección del efecto en la postsináptica debe de producirse la entrada de Ca2+ para que se estimule la liberación de las vesículas sinápticas, la liberación de neurotransmisor mediante exocitosis y la interacción del mismo con la neurona postsináptica. La distancia entre las membranas pre- y postsináptica está en el intervalo de 30 a 400nm. Existen diferentes tipos de sinapsis químicas. La mayor parte poseen una serie de características en común: Existen diferentes tipos de sinapsis químicas. La mayor parte poseen una serie de características en común: 1- En la terminación nerviosa de la célula presináptica hay vesículas con sustancias neurotransmisoras o neuromoduladoras. Las vesículas que contienen los clásicos neurotransmisores formados por pequeñas moléculas, como la acetilcolina o la norepinefrina, son de reducido tamaño (unos 50nm de diámetro) y se suelen acumular cerca de las áreas especializadas de liberación en la cara interna de la membrana presináptica. A estas zonas electrondensas se les denomina zonas activas. Las vesículas que contienen neuropéptidos son de mayor tamaño y se distribuyen por toda la terminación nerviosa. En muchas terminaciones pueden aparecer conjuntamente ambos tipos vesiculares. 2- El Potencial de acción en la neurona presináptica abre canales Ca2+ dependientes de voltaje concentrados cerca de las zonas activas. El aumento de Ca2+ en el interior celular es el desencadenante de la liberación del neurotransmisor mediante exocitosis en la hendidura sináptica (separación entre las células pre y postsináptica de entre 20 y 40nm de anchura). 3- la zona más próxima a la hendidura presináptica, se acumulas mitocondrias, las cuales generarán la energía necesaria para la exocitosis. 4- La sustancia neurotransmisora difunde a través de la hendidura sináptica hasta unirse a unas proteínas específicas, los receptores de neurotransmisor en la membrana postsináptica. La unión..........
1.1. Mecanismo de exocitosis: Hipótesis SNAP-SNARE Han existido diferentes hipótesis postuladas en referencia a como se produce el proceso de exocitosis. En la actualidad se acepta la hipótesis conocida como Snap-Snare. Según dicha hipótesis existen 2 proteínas citosólicas, a-SNAP y NSF (proteína que hidroliza ATP y sensible a la N-etilmaleimida, de ahí su nombre factor sensible a maleimida ) que se acomplejan formando el complejo SNAP. Junto a ellas la sinaptotagmina y la sinaptobrevina (V-SNARE) localizadas en la membrana de la vesícula secretora como receptores de SNAP. En la membrana plasmática 2 proteínas actúan como receptores de SNAP-25 y sintaxina 1ª, las cuales forman el receptor para SNAP y t-SNARE. Con estos componentes la interacción de SNAP-SNARE en el proceso de exocitosis es clave. Las fases que se suceden en el proceso de exocitosis son las siguientes: 1º Anclaje y docking de las vesículas próximas a los lugares de exocitosis. En este proceso pueden participar otras proteínas como canales Ca2+ dependientes de voltaje que aumentan la eficacia del proceso. 2º Fusión. La membrana vesicular y plasmática se unen y se produce el proceso de exocitosis. Aunque a nivel molecular no se han establecido las interacciones entre todas las proteínas que participan en el proceso secretor, la hipótesis mencionada parece ser capaz de explicar el proceso de exocitosis. De hecho, las toxinas botulínica y tetánica son capaces de bloquear la secreción del neurotransmisor acetilcolina por ruptura de la molécula de sinaptobrevina, sintaxina o SNAP-25 (según el serotipo de toxina), produciendo una clara sintomatología muscular.
La accion de la mayoria de los neurotransmisores no peptidicos concluye cuando son devueltos de forma activa a la terminacion nerviosa presinaptica mediante transporte activo secundario impulsado por Na+. En el caso de los neuropeptidos, su finalizacion tiene lugar por proteolisis o por difusion lejos de la membrana postsinaptica.
