1. Centro de Investigaciones
y Desarrollo Científico
(CIDEC-UNSA)
azael paz aliaga Ph.D
Director del CIDEC
Profesor Principal de Fisiología y
Biofísica
Facultad de Medicina - UNSA

2. EQUILIBRIO DONNAN-GIBBS
A CEC
_
B
CIC +
_ + KCl JnK=0
+ +
+ + 1. Difusión Cl-
+ +
_ 9+ 2. JnCl=0
+
+ + _ 9- 3. E equilibrio
+ + _ _
_
+ + + + _
Proteinato de K+ _
+ _
Condiciones:
1.Existe gradiente química para ión Cl y Pt
2.No existe gradiente eléctrica, A y B son neutros
3.No existe gradiente osmótico

3. EQUILIBRIO DONNAN-GIBBS
A CEC
CIC
B _ + +
_ + KCl JnK=0
+ +
-
+ + 1. Difusión Cl-
+ +
_ 9+ 2. JnCl=0
+
+ _ + 9- 3.
4.
E equilibrio
Difusión K+
- +
+ _ + _ 5. JnK=0
6. E equilibrio
+ + + _
+
Proteinato de K+ _ _
+
Condiciones:
1.La gradiente química para ion Cl lo moviiza
2.Se incrementa la gradiente eléctrica negativa interior
3.Movilización del ion K+

4. EQUILIBRIO DONNAN-GIBBS
CIC
B _ - +
A CEC
KCl JnK=0
_ +
+ +
+
+ + 1. Difusión Cl-
+ +
_ 6 Cl 2. JnCl=0
+
+ _ + 6K 3.
4.
E equilibrio
Difusión K+
+ -
+ _ + 5. JnK=0
6. E equilibrio
+ + + + 7. A-B (3Cl y 3K)
Proteinato de K+ _ 8. A [Cl]=6
+
[K]=6
B [Cl]=3
El producto de aniones y cationes difusibles a un lado [K]=12
de la membrana es igual al producto de aniones y [Pt]=9
Cationes difusibles al otro lado de la membrana. 9. Osmolalidad

5. EQUILIBRIO DONNAN
Para nuestro ejemplo, habrá tenido que difundir de A a B, 3 pares iónicos de
KCl (3 moléculas de Cl- y 3 moléculas de K+).
(Cl- = 6) x (K+ = 6) = (Cl- = 3) x (K+ = 12)
Además de las 9 moléculas de proteína que permanecieron inmóviles.
El producto de las concentraciones de aniones
y cationes difusibles a un lado de la
membrana, sea igual al producto de la
concentración de aniones y cationes
difusibles al otro lado de la membrana.

6. ACTIVIDAD ELÉCTRICA
DE LA CÉLULA
Diferencias en composición iónica LIC y LEC
Esta diferencia se debe fundamentalmente a:
• La membrana celular presenta una alta
permeabilidad selectiva para los iones K+ y Cl-.
• La membrana por el contrario, muestra una
relativa impermeabilidad a los iones Na+ y,
• Las proteínas cargadas negativamente se
encuentran confinadas, debido a su tamaño, en
el interior celular.

7. Variables LEY DE OHM R=P/I
Voltaje = Presión
Intensidad = Flujo
(caudal)
Resistencia = Resistencia
P=IxR

8. N canales suman sus conductancias
KSJ-F7.7-F7.8
Cada población de iones se representa del mismo modo:

9. Potencial de membrana en reposo
K + K+
Medio
Célula extracelular
Na +
Na +
K+
Na+

10. POTENCIAL DE REPOSO
•Producido por diferencias en la concentración de
iones dentro y fuera de la célula
•Por diferencias en la permeabilidad de la
membrana celular a los diferentes iones
•El potencial de equilibrio de Nernst relaciona la
diferencia de potencial a ambos lados de una
membrana biológica
•Iones del medio externo e interno y de la propia
membrana.

12. Los medios externo e
interno son buenos
conductores Un primer circuito ...
La membrana
actúa como un
condensador
Fluye corriente a través de las bombas Na/K
KSJ-F7.9-F7.10

13. EQUILIBRIO DONNAN
• Potencial de equilibrio.
• es el voltaje requerido para detener la difusión
de un ion permeable a través de la membrana
celular.
E = RT/zF . 2,303 log o/i

14. EQUILIBRIO DONNAN
• Cálculo del potencial de equilibrio para el ion K+
mediante la ecuación de Nernst.
• Concentración de K+ intracelular: K+ i = 155 mEq/l
• Concentración de K+ extracelular: K+ i = 4 mEq/l
• EK+ = 61 .log K+ o/K+ i = 61 .log 4/155 =-98,8 mV
• El potencial así calculado nos dice que un gradiente
eléctrico de -98,8 mV entre ambos lados de la
membrana, interior negativo, es capaz de
neutralizar la gradiente química de 4/155 logrando
de esta manera la inmovilización del ion potasio.

16. CÉLULAS NO EXCITABLES
POTENCIAL LOCAL
POTENCIAL ELÉCTRICO
0 mV
Despolarización Repolarización
-40 mV
TIEMPO

17. Cambios en el potencial de membrana
Resultado de un estímulo
• Potencial local (electrotónico) (Cél. No excitables)
– Variable
– Pasivo
– No se propaga (se extingue rápidamente)
• Potencial de acción (Células excitables)
– Siempre igual (“todo o nada”)
– Activo
– Se propaga sin cambios

18. POTENCIAL
DE ACCIÓN
ESTÍMULOS
•Mecánico
•Químico
•Eléctrico

21. Canales dependientes de voltaje
• Se abren cuando el potencial de membrana se hace
menos negativo (depolarización)
• De sodio:
– Muy rápidos
– Provocan más depolarización
– Se inactivan
• De potasio
– Menos rápidos
– Revierten la depolarización.

22. Hiperpolarización Depolarización

23. Tipos de neuronas
Multipolar Bipolar Unipolar

25. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na +

26. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na +

27. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na + Na +

28. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na + Na +

29. Velocidad de conducción
• Depende del diámetro del axón
– Ejemplo: axón gigante del calamar
• Mielina

30. Velocidad de conducción
Na+
Na+
mielina
Na+

36. Sinapsis
• Es la forma de
comunicación entre las
neuronas
CLASES:
» Eléctrica
» Química
 Rápidas
 Lentas
Constituye la base del funcionamiento
del sistema nervioso

37. Tipos de sinapsis

38. Sinapsis eléctrica

39. Sinapsis eléctrica

40. Sinapsis eléctrica

42. TRANSMISIÓN QUÍMICA
 La transmisión sináptica lleva el
impulso eléctrico de una neurona a
otra
 Cada neurona recibe o forma 1000
sinapsis y hay 1011 neuronas en el SNC
 Funciona con unos pocos
mecanismos
 Los transmisores son pocos, los
receptores originan variedad de
respuestas

43. Sinapsis
química

44. SINAPSIS QUÍMICA
Ciclo de las Vesículas Sinápticas
Endosoma inicial
H+
Brote Fusión a
Carga de NT Endosoma
Translocación Translocación
Anclaje
Prefusión Endocitosis
cebada Fusión
ATP
Ca++ Exocitosis Ca++ ?
Espacio
sináptico
Ca++

45. ¿Qué es un neurotransmisor?
• Criterios:
1. Es sintetizada en neuronas
2. Está presente en la terminal presináptica y se
libera en cantidad suficiente para ejercer una
acción definida en la neurona postsináptica u
órgano efector
3. Al darse exógenamente en concentraciones
adecuadas, replica la acción endógena
4. Existe un mecanismo específico para removerlo
de su sitio de acción
• Nueve sustancias aceptadas

46. Vías metabólicas principales
Glucosa
Glucosa-6-P Ribosa-5-P Xilulosa-5-P
Ciclo de las pentosas
Gliceraldeido-3-P Pseudoheptulosa-7-P
Alanina Piruvato Lactato
Membrana Piruvato Acetil-CoA Acetilcolina
mitocondrial
Oxalacetato Citrato
Aspartato
Ciclo
ATC
α-Cetoglutarato Glutamato
Succinato
αKGDH GAD
GABA

47. Neurotransmisores excitadores
Terminal
presináptico
• Metabolismo del NH3:
Síntesis y recaptación de Glutamina Astrocito
GLNasa
al LCR
Glu y Asp
Glutamato
• Regulación del sinápsis de Glutamina
Glu: interacción de
GS
terminal presináptico y
NH3
astrocito: Glutamato
Glutamato
“Tráfico Neurona –
Capilar
Capilar
Astrocito” “Ciclo Glutamato AMPA
– Glutamina” MD
A
KA
N
A
MP
ortador de aá excitadores neuronal A
ransportador de Glutamato 1 KA
Neurona
nsportador Aspartato-Glutamato postsináptica

48. Múltiples funciones
• Dependen de los receptores
• Excitadoras e Inhibidoras
• Modificaciones inmediatas y a largo plazo
• Amplificación de la señal
• Aumenta o disminuye su respuesta
dependiendo del estado de activación

49. Receptores
• 4 grupos
• Proteínas transmembranosas
• Sitio de unión específica a ligando (NT)
• Realizan una función efectora
• Grupos
– Ionotrópicos: Poseen canal iónico específico
– Metabotrópicos: Activador del “segundo mensajero”.
Tres sub grupos

50. Receptor ionotrópico
• Cambio conformacional al unirse ligando
• Apertura canal iónico específico
• Ejemplo
– Receptores nAChR y NMDA permeables a sodio y
calcio. Membrana despolarizada.
– GABAA y receptor de glicina son permeables a cloro.
Membrana hiperpolarizada.

51. Receptor ionotrópico
• Respuesta extremadamente rápida (mseg)
• No requiere segundo mensajero
• El canal se abre una fracción de mseg. Si el NT ya
no está presente el canal se cierra.
• La apertura y cierre de estos canales sirve para
activar o inhibir a la neurona postsináptica

52. Canales iónicos
• Canales de cationes:
– Permiten paso de Na+ o Ca++
– Rodeados de cargas negativas que atraen
cationes que ingresan cuando diámetro de canal
lo permite
– Excitan la membrana postsináptica
– Transmisor que abre estos canales:
“excitadores”

53. Canales iónicos
• Canales de aniones:
– Permeable a Cl- y pequeñas cantidades de otros
– Inhiben a la neurona postsináptica
– Transmisor que abre estos canales:
“inhibidores”

54. Receptor metabotrópico
• Activador del “segundo mensajero”
• Activa otras sustancias en el interior de la
membrana postsináptica
• Tipos
– Receptor con actividad guanilil ciclasa intrínseca
– Receptor con actividad tirosin quinasa intrínseca
– Receptor ligado a proteína G

56. Receptores inhibidores de la
membrana postsináptica
• Mecanismos de inhibición
– Apertura de canales iónicos: Ingreso de Cl-
– Aumento de la conductancia del K+: Facilita
salida de K+
– Activación de enzimas del receptor que inhiben
funciones metabólicas. Aumento de número de
receptores inhibitorios o disminución de
receptores excitatorios

60. Desde el punto de vista del tiempo que
tarda la transmisión, las sinapsis químicas
son:
• Rápidas
– En las sinapsis rápidas, la unión del neurotransmisor
(NT) causa un inmediato cambio conformacional que
abre el canal catiónico o aniónico
• Lentas
– Muchas de las funciones del sistema nervioso,
operan en un tiempo que va de segundos a minutos.
– En la mayoría de los casos, los receptores de los
neurotransmisores empleados en las sinapsis lentas
están acoplados a proteínas G.
– Las respuestas postsinápticas a estos receptores
son mas lentas pero tienen un tiempo de duración
mas largo.
– Los receptores de acetilcolina que operan a través
de proteínas G, son del tipo muscarínico.

61. Categorías de transmisión
sináptica
Transmisión rápida Transmisión lenta
Ac. Glutámico
Acetilcolina Aminas biógenas
GABA Péptidos
Glicina
Canales que funcionan Segundos mensajeros
con ligandos intracelulares

62. Trasmisores tipo neuropéptido de
acción lenta
• Sintetizados por
ribosomas del soma
neuronal y
trasladadas a las
terminales
• Se liberan por
potenciales de
acción
• No se reutilizan

63. Sinapsis lentas
• El neurotransmisor se une a un
receptor que activa una proteína G
que regula enzimas que producen
segundos mensajeros que actúan
directamente sobre canales
iónicos (⇑⇓ conductancia) o a
través de proteinquinasas →
fosforilan PTM.

64. Sinapsis lentas
• En otros casos, la proteína G
activada por receptor estimula a
la adenilato ciclasa o a la
fosfolipasa C para que se
incremente en el citosol AMPc o
de iones Ca2+ respectivamente,
los cuales afectan la
permeabilidad iónica de alguna
proteína canal.

65. Sinapsis lentas
• En ciertos tipos de sinapsis químicas, la
neurona postsináptica envía señales a la
presináptica. Estas señales retrógradas
pueden ser en algunos casos gases, como
el óxido nítrico (NO) y monóxido de
carbono o hormonas peptídicas los
cuales al llegar a la membrana
presináptica, modifican la habilidad de la
célula presináptica para enviar las
señales a la postsináptica lo cual puede
ser importante en muchos tipos de
aprendizaje.

66. Sinapsis lentas
• Algunos axónes terminales de una
neurona pueden hacer sinapsis en el
axón terminal de otra neurona
produciendo un efecto inhibitorio o
estimulante según el caso. De esta
manera, el segundo axón terminal
secreta su contenido de vesículas
sinápticas logrando alterar la señal
de la célula postsináptica.

67. Sinapsis lentas
• La mayoría de NT actúan sobre
ambos receptores, el de
compuerta de ligando y el
receptor acoplado a proteínas
G, el transmisor puede tener
una variedad de efectos.

68. Sinapsis lentas
• De otro lado, la activación de un
segundo mensajero puede
modificar otras proteínas
diferentes que las del canal como
por ejemplo proteínas
reguladoras de la transcripción
que afectan la expresión génica.

69. Sinapsis lentas
• La presencia de poliribosomas en
la base de las espinas
dendríticas, permite la síntesis
proteica en esa zona
ocasionando cambios
estructurales en las sinapsis
(facilitación).

70. Neurotransmisores

71. Neurotransmisores

72. Neurotransmisores

73. Neurotransmisores más importantes
Neurotransmisores Localización Función (Pequeños)
ACETILCOLINA Placa, glándulas, SNC Excitatorio, memoria
SEROTONINA Varias regiones del SNC Inhibitorio, sueño
ánimo y emociones
HISTAMINA Encéfalo Excitatorio, emociones,
temp, balance agua
DOPAMINA Encéfalo; SNA Inhibitorio, emociones
regulación control motor
EPINEFRINA Áreas del SNC y SNS Excitatorio o inhibitorio
NOREPINEFRINA Áreas del SNC y SNP Excitatorio o inhibitorio;
encéfalo, emociones
GLUTAMATO SNC Excitatorio (75%) SNC
GABA Encéfalo Inhibitorio + abundante
GLICINA Médula espinal Inhibitorio más común
ÓXIDO NÍTRICO Incierto Señal post-presináptica
ATP SNC Excitatorio

74. Neurotransmisores más importantes
Neurotransmisores Localización Función
(Grandes)
NEUROPÉPTIDOS
PÉPTIDO VASOACTIVO Encéfalo, SNA, retina, Función en el SN incierta
INTESTINAL tracto GI, sensoriales
COLECISTOQUININA Encéfalo; retina Función en el SN incierta
SUSTANCIA P Encéfalo;médula espinal, Mayormente excitatorio;
rutas dolor y tracto GI sensaciones de dolor
ENCEFALINAS Varias regiones del SNC; Mayormente inhibitorias;
retina; tracto intestinal opiatos bloquear dolor
ENDORFINAS Varias regiones del SNC; Mayormente inhibitorias;
retina; tracto intestinal opiatos bloquear dolor.

75. Transporte de los neurotransmisores
• Transportador de recaptación:
– Neuronas presinápticas y en las células plasmáticas
– Bombea los Neurotransmisores desde el espacio
extracelular hacia el interior (repone el
abastecimiento) ayuda a concluir su acción
– Para el glutamato, mantiene niveles debajo de tóxico
– La energía proviene del ATP
• Transportador de la membrana de las vesículas
– Estos transportadores son activados por el pH
citoplasmático y el gradiente de voltaje a través de la
membrana vesicular.
En la anoxia e isquemia, cambia el gradiente iónico transmembrana, y
el glutamato se transporta desde las vesículas hasta el citoplasma,
aumentando su concentración hasta niveles potencialmente tóxicos.

76. Receptores para glutamato
– Receptores NMDA es el más abundante SN.
– Participa numerosas funciones entre ellas: aprendizaje y
memoria, mecanismos de muerte neuronal o en enfermedades
como la epilepsia.
– Glutamato y aspartato son excitadores sobre la actividad
neuronal (CC, Cb y ME)
– En el hipocampo radican los mecanismos de la memoria y el
aprendizaje
– El Glutamato relacionado memoria a largo plazo, a nivel de la
sinapsis.
– Su receptor: N-metil-D-aspartato (NMDA) rol en la
transmisión
glutamatérgica.
Fármacos como anestésicos, ansiolíticos, anticonvulsivos,
actúan sobre los receptores de neurotransmisores.

77. Receptores para glutamato
• Sus receptores se clasifican en:
- Receptores ionotropicos: Las tres familias de
receptores ionotrópicos para glutamato
(AMPA, Kainato y NMDA), son complejos
macromoleculares que contienen tres dominios
transmembranales denominados M1, M3 y M4.
- Receptores metabotrópicos: Median los
efectos lentos del glutamato y estos a su vez
han sido clasificados en tres grupos distintos.
- El primer grupo esta integrado por el subtipo
mGluR1 y mGluR5, el cual activa a una fosfolipasa C,
- el segundo son (mGluR2 y GluR3) y
- el tercer grupo (mGluR4, , mGluR6 , mGluR7 y
mGluR8).

78. SUMACIÓN ESPACIAL
y TEMPORAL
PPSE = + 40mV
PPSI = - 125mV
PPSE = + 20mV
PPSI = - 110mV

79. Clasificación de las fibras nerviosas

80. Neurotransmisores

81. Neurotransmisores

82. LÍPIDOS OMEGA 3
Los lípidos omega-3 son críticos para el crecimiento y
mantenimiento de las células cerebrales,
especialmente de la membrana celular, en donde
transitan todos los neurotransmisores importantes, que
comunican entre sí a las células nerviosas.
Lo dramático es que cuando omega-3 no está
disponible, el cuerpo usa lo que tiene, típicamente
omega-6, el cual produce membranas menos
capaces de manejar el tráfico de
neurotransmisores.

83. Transmisión
neuromuscular

84. Conducción por receptor de
dihidripiridina

85. Transmisión Neuromuscular
ACETILCOLINA
• Se almacena en
vesículas en la botón
terminal
• Existen 500 000
quanta en cada
terminal
Ca++
• Se liberan por impulso Ca++
nervioso: Canales de
Ca++

86. Transmisión Neuromuscular
UNIÓN
• El contenido la vesícula
sale por exocitosis
• Se une a las “Zonas
Activas” de la
membrana sináptica
• Receptores:
– SNAP-25, Syntaxín,
VAMP/sinaptobrevina

87. Liberación del transmisor
• La membrana presináptica tiene gran número de
canales de Ca++ voltaje dependientes
• El potencial de acción despolariza la terminal y
abre los canales de Ca++
• Ca++ se une a proteínas en la superficie interna de
la membrana (zonas activas)
• Las vesículas del transmisor se unen a la
membrana y se libera el transmisor (exocitosis)

88. CONDUCCIÓN EN LA FIBRA
MUSCULAR

89. Estructura del m. esquelético

90. Conducción por receptor de
dihidripiridina

93. Distribución de las Pt. reguladoras

96. Conducción por receptor de
dihidripiridina

97. Receptor de Ryanodine

98. Dominios del receptor de ryanodine

99. Desplazamiento de las Pt.
contráctiles

104. Actividad del calcio en el retículo
sarcoplásmico

105. Clases de canales de calcio
1. Canales voltaje dependientes
2. Receptores de IP3 en RE liso
3. Receptor de Ryanodine en RES

106. Regulación intracelular
Bomba de calcio
Intercambiador Na+/Ca2+
Canales de ryanodine
Canales estimulados por IP3
Intercambiador Na+/Ca2+ en
mitocondria

109. CONTRACCIÓN MUSCULAR CARDIACA

112. Vasoconstricción

113. Proteína reguladora:
calmodulina

114. Vasodilatación

115. SEGUNDOS MENSAJEROS