Expo de Fisiologia

“FRANCISCO GARCIA SALINAS”Área de Ciencias de la Salud

Unidad Académica de Ciencias QuímicasQuímico Farmacéutico Biólogo

SINAPSIS Y NEUROTRANSMISORES

Anatomía y Fisiología de la sinapsis.

Sustancias químicas que actúan como transmisores.

Potencial de membrana y de acción.

Bañuelos Alonso M. Durán Ortiz F. De la Torre Ureño T.B. Alba Castruita K.I. Castañeda Cabral J.L. López Arellano A. López López R.I. Fisiología, 3º semestre, grupo E; P.E. de Q.F.B, UACQ, ACS, UAZ.E5, Aula 3 carretera Zacatecas-Guadalajara km 6 Ejido la Escondida, Zac.

SINAPSIS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

•IMPULSOS NERVIOSOS

Sin embargo cada impulso puede:

1.Quedar bloqueado en su transmisión de una

neurona a otra.

2.Convertirse en una cadena repetitiva.

3.Integrarse con los patrones muy intrincados en

las neuronas sucesivas.

Estas actividades pueden clasificarse como

funciones sinápticas de las neuronas.

TIPOS DE SINAPSIS: QUÍMICAS Y ELÉCTRICAS

LA SINAPSIS QUIMICA

Casi todas en el ser humano son químicas.

La primera neurona segrega un neurotransmisor

(sustancia transmisora ) a nivel de la terminación

nerviosa.

A su vez actúa sobre las proteínas receptoras presentes

en la membrana de la siguiente neurona para excitarla,

inhibirla o modificar su sensibilidad de otro modo.

ESQUEMA QUE MUESTRA UNA SINAPSIS QUÍMICA

LA SINAPSIS ELÉCTRICA Presencia de unos canales fluidos abiertos que

conducen electricidad directamente desde una

célula a la siguiente.

La mayoría consta de uniones en hendidura que

permiten el movimiento libre de los iones desde

el interior de una célula hasta el interior de la

siguiente.

Los potenciales de acción se transmiten a través

de ellas y otras uniones semejantes desde una

fibra muscular a la siguiente en musculo liso y en

cardiaco.

ESQUEMA DE UNA SINAPSIS ELECTRICA

1. Mitocondria

2. Uniones en

hendidura formadas

por conexinas

3. Señal eléctrica

CONDUCCIÓN UNIDIRECCIONAL EN LAS SINAPSIS QUÍMICAS

Las sinapsis químicas siempre conducen las

señales en un solo sentido:

Es decir desde la neurona que segrega la

sustancia(neurona presináptica) hasta la

neurona sobre la que actúa el transmisor

(neurona postsináptica).

Este es el principio de la conducción

unidireccional de las sinapsis químicas.

Importancia

Da la oportunidad de enviar señales dirigidas

hacia objetivos específicos.

Lo que permite llevar a cabo incontables

funciones de sensibilidad, control motor,

memoria y otras muchas.

ANATOMÍA FISIOLÓGICA DE LA SINAPSIS

Una típica moto neurona se compone de:

El soma, el axón, y las dendritas.

Sobre el soma y las dendritas se hallan entre

10,000 y 200,000 diminutos botones sinápticos

llamados terminales presinápticos

aproximadamente 80% a 95% en las dendritas y

solo 5% al 20% en el soma.

TERMINALES PRESINÁPTICOS

Posen variadas formas pero en su mayoría parecen

pequeños botones redondos ovalados.

El terminal esta separado del soma neuronal

postsináptico por una hendidura sináptica.

En el existen dos estructuras de importancia para la

función excitadora o inhibidora de la sinapsis:

Las vesículas transmisoras y las mitocondrias.

Cuando se libera a la hendidura sináptica la sustancia

transmisora, excita o inhibe la neurona postsinaptica.

Las mitocondrias aportan ATP que es energía para

sintetizar mas sustancia transmisora.

Cuando se propaga un potencial de acción por un

terminal presináptico, la despolarización de su

membrana hace que las vesículas viertan su

contenido;

El transmisor liberado provoca un cambio inmediato

en las características de la membrana neuronal

postsinaptica y esto origina la excitación o inhibición

de la célula.(en función del receptor)

MECANISMO POR EL QUE LOS POTENCIALES DE ACCIÓN PROVOCAN LA LIBERACIÓN DEL TRANSMISOR EN LOS TERMINALES PRESINAPTICOS:MISION DE LOS IONES CALCIO.

La membrana presináptica contiene gran abundancia de

canales de calcio dependientes de voltaje.

Cuando un potencial de acción la despolariza, estos

canales se abren permitiendo la entrada de iones Ca+.

La cantidad de sustancia que sale de el terminal es

directamente proporcional al total de iones que penetran.

Cuando los iones Ca+ llegan al terminal

presinaptico parecen unirse a los llamados

puntos de liberación

Este enlace sucita la apertura de los puntos

de liberación a través de la membrana y

permite que unas pocas vesículas suelten su

contenido hacia la hendidura después de

cada potencial de acción.

ACCIÓN DE LA SUSTANCIA TRANSMISORA EN LA NEURONA POST SINÁPTICA: FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS RECEPTORAS

La membrana de la neurona postsinaptica

contiene gran cantidad de proteínas receptoras.

Estos receptores poseen dos elementos

importantes:

1. Un componente de unión que sobresale fuera

de la membrana hacia la hendidura sináptica y

donde se fija el neurotransmisor.

2. Un componente ionóforo que atraviesa toda la

membrana postsinaptica hasta el interior de la

neurona postsinaptica, a su vez se desdobla en

dos clases:

Un canal iónico que permite el paso de

determinados tipos de iones a través de la

membrana ó:

Un activador de segundos mensajeros que

en vez de un canal iónico es una molécula que

protruye hacia el citoplasma celular y activa

una sustancia o mas en el seno de la neurona

postsinaptica.

A su ves estas sustancias actúan como

segundos mensajeros para aumentar o

disminuir determinadas funciones especificas

de la célula.

CANALES IÓNICOS

EXISTEN 2 TIPOS DE CANALES IÓNICOS

Canales cationicos: permite la entrada de iones sodio, a veces potasio y calcio al abrirse.

Canales anionicos: permite el paso de iones cloruro y poca cantidad de otros aniones

Al abrirse los canales cationicos , entra los iones sodio positivo dicha carga eléctrica excitara a la neurona.

Al abrirse los canales anionicos entran cargas negativas que inhiben a la neurona ( transmisores inhibidores)

A la sustancia capas de abrir canales cationicos se le denomina transmisor excitador .

Y a la inversa

SISTEMA DE SEGUNDO MENSAJERO EN LA NEURONA POSTSINAPTICA

Existen varios tipos de sistema de segundo mensajero

Proteína G; se encuentran unidas a la porción del receptor que sobresale al interior de la célula

PROTEÍNA G

La pretina g consta de tres elementos un componente alfa, que es la porción activadora y unos componentes beta y gama pegados al componente alfa

Al activarse por un impulso nervioso la porción alfa se separa de beta y gama para desplazarse por el citoplasma de la célula

El componente alfa desprendido ejecuta una de varias funciones posibles

Apertura de canales iónicos específicos atreves de la membrana celular postsinaptica; se caracteriza por su apertura prolongada.

Activación de monofosfato de adenocina cíclico AMPc o GMPc en la neurona; estos activan una maquinaria metabólica por lo tanto poner en marcha cualquier respuesta química.

Activación de una enzima intracelular o mas; la enzima estimula funciones químicas especificas en la célula

Activación de la transcripción genética; es de los efectos mas importantes ocasionado pos un sistema se segundo mensajero

MECANISMOS MOLECULARES EMPLEADOS EN LA EXCITACIÓN O INHIBICIÓN CELULAR

Excitación:1.Apertura de canales de sodio; eleva el

potencial de membrana en sentido positivo (hasta el nivel umbral). Para la excitación

2.Depresión de la conducción mediante canales de cloruro o potasio; reduce la difusión de iones cloruro al interior de la neurona. el efecto es volver mas positiva el potencial de la membrana interna

3.Diversos cambios en el metabolismo de la celula; incrementa el numero de receptores excitadores

Inhibición1.Apertura de los canales del ion cloruro en la

membrana neuronal; permite la difusión rápida de iones cloruro dotados con carga negativa del exterior al interior de la neurona

2.Aumento de la conducción de iones potasio fuera de la neurona; permite la difusión de iones positivos al exterior provocando una mayor negatividad dentro de la neurona. lo cual representa una acción inhibidora

3.Activación de las enzimas receptoras; inhiben la función metabólica celular.

SUSTANCIAS QUÍMICAS QUE ACTÚAN COMO TRANSMISORES

*Transmisores de acción rápida y molécula pequeña.

*Neuropéptidos.

Guyto

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TRANSMISORES DE ACCIÓN RÁPIDA Y MOLÉCULA PEQUEÑA

Guyton 2006

Se sintetizan en el citoplasma del terminal presináptico y las numerosas vesículas transmisoras presentes a este nivel los absorben por transporte activo.

Cada vez que llega un potencial de acción al terminal presináptico, las vesículas liberan su transmisor a la hendidura sináptica.

Esto suele suceder en milisegundos o menos.

Guyton 2006

ACETILCOLINA

Se segrega por las neuronas situadas en muchas regiones del sistema nervioso.

Posee un efecto excitador. Se sabe que ejerce acciones inhibidoras en

algunas terminaciones nerviosas parasimpáticas periféricas.

Guyton 2006

NORADRENALINA

Se segrega en los terminales de muchas neuronas cuyos somas están situados en el tronco del encéfalo y el hipotálamo.

Activa receptores excitatorios. En algunas zonas estimula receptores inhibidores.

Guyton 2006

DOPAMINA

Se segrega en las neuronas originadas en la sustancia negra.

El efecto que ejerce suele ser una inhibición.

Guyton 2006

GLICINA

Se segrega sobre todo en las sinapsis de la medula espinal.

Actúa como un transmisor inhibidor.

Guyton 2006

GABA (ACIDO GAMMA-AMINOBUTÍRICO)

Se segrega en los terminales nerviosas de la medula espinal, el cerebelo, los ganglios basales y muchas áreas de la corteza.

Se piensa que siempre causa una inhibición.

Guyton 2006

GLUTAMATO

Se segrega en los terminales presinápticos de las vías sensitivas que penetran en el sistema nervioso central.

Causa excitación.

Guyton 2006

SEROTONINA

Se segrega en los núcleos originados en el rafe medio del tronco del encéfalo.

En la medula actúa como inhibidor de las vías del dolor.

Ayuda a controlar el estado de animo de una persona.

Provoca sueño.

Guyton 2006

OXIDO NITRICO

Se segrega especialmente en los terminales nerviosos de las regiones encefálicas responsables de la conducta a largo plazo y la memoria.

Se sintetiza al instante según las necesidades, es liberado en paquetes vesiculares hacia las neuronas postsinápticas cercanas. En ellas no altera el potencial de membrana, sino que modifica las funciones metabólicas intracelulares que cambian la excitabilidad neuronal.

Guyton 2006

NEU

RO

PÉP

TID

OS

Guyton 2006

NEU

RO

PÉP

TID

OS

Sus acciones son mas lentas y diferentes a las que ejercen los de molécula pequeña.

Se forman en los ribosomas del soma neural ya como porciones integras de grandes moléculas proteicas.

Normalmente se libera una cantidad mucho menor que de los transmisores de molécula pequeña.

Poseen una potencia mil veces mayor que los transmisores de molécula pequeña.

Producen acciones mas duraderas.

Guyton 2006

POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

El potencial de membrana en reposo es la consecuencia de la pequeña acumulación de iones negativos en el citosol a la largo de la superficie interna de la membrana y iones positivos en el liquido extracelular a lo largo de la superficie externa de la membrana.

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Una célula que tiene una potencia de membrana esta polarizada. La mayoría de las células del organismo están polarizadas; los potenciales de membrana varían entre +5 y -100 mV en diferentes tipos celulares.

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

* EL POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO SE ORIGINA A PARTIR DE UNA DISTRIBUCIÓN DESIGUAL DE DIVERSOS IONES ENTRE EL LIQUIDO EXTRACELULAR Y EL CITOSOL.

LIQUIDO EXTRACELULAR Rico en Na+ y en Cl-

CITOSOL El catión principal en el K+, y 2 aniones predominantes es el Fosfato que se unen a distintas moléculas.

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

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BOMBA SODIO - POTASIO

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POTENCIALES GRADUADOS

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Cuando un estimulo causa la apertura o el cierre de un canal, regulado por ligandos se origina un potencial graduado

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Potencial graduada: es una pequeña desviación del potencial de membrana que hace que este se halle mas polarizada o bien menos polarizada.

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Potencial graduado hiperpolarizante: cuando la respuesta polariza aun mas a la membrana y lo vuelve al interior mas negativo.

Potencial graduado despolarizarte: cuando la respuesta torna la membrana menos polarizada.

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Tortora GJ y Derrickon B. 2006

POTENCIAL DE ACCIÓN

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

POTENCIAL DE ACCION (PA) O IMPULSO NERVIOSO

Consiste en una secuencia de procesos que suceden con rapidez y que se producen en 2 fases

Fase de despolarización Fase de repolarización

El potencial de membrana negativo se vuelve menos negativo, llega a cero y se vuelve positivo.

El potencial de membrana retorna a su estado de reposo de -70 mV .

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

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PERIODO REFRACTARIO

El tiempo durante el cual una célula excitable no puede generar otro potencial de acción se denomina periodo refractario.

Periodo refractario absoluto Periodo refractario relativo

Intervalo de tiempos durante el cual un segundo potencial de acción puede ser iniciado. Pero solo por un estimulo mas potente que lo normal.

Ni siquiera un estimulo muy intenso podrá iniciar un segundo potencial de acción.

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PROPAGACIÓN DE LOS IMPULSOS NERVIOSOS

Conductividad Continua y Saltatoria

Efectos del diámetro del axón

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Para transmitir los impulsos nerviosos deben trasladarse desde la zona gatillo, donde se originan, hasta los terminales axónicos.

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

EFECTOS DEL DIÁMETRO DEL AXÓN

Los axones de mayor diámetro transmiten los impulsos más rápidamente que los de menor diámetro debido a su mayor área de.

Se dividen en:

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

CODIFICACIÓN DE LA INTENSIDAD DEL ESTIMULO

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Esto depende principalmente de la frecuencia de los impulsos la cual se genera en la zona gatillo.

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COMPARACIÓN ENTRE SEÑALES ELECTICAS PRODUCIDAS POR CÉLULAS EXCITABLES

(células exitables-neuronas y fibras musculares)

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Producen señales eléctricas: Potenciales graduados

son funcionales en las comunicaciones a corta distancia.

Potencial de acción (impulsos)propagación de potenciales de acción que permite

comunicación a largas distancias

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CARACTERISTICAS POTENCIALES GRADUADOS

POTENCIALES DE ACCIÓN

ORIGEN En dendritas y cuerpo celular (algunos en acciones)

En la zona gatillo y se propagan a lo largo del axón

TIPOS DE CANALES Canales regulados por ligandos o accionados mecánicamente.

Canales de Na+ y K+ regulados por voltaje

CONDUCCIÓN No propagación; localizados y comunicación a corta distancia

Propagados; permiten la comunicación a larga distancia

AMPLITUD Depende de la intensidad del estimulo, varía entre menos de 1mV y mas de 50 mV

Del tipo todo o nada; alrededor de 100 mV.

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

DURACIÓN Mayor ,desde varios ms hasta varios min.

Menor, de .5 hasta 2ms

POLARIDAD Hiperpolarizantes o Despolarizantes

Fase despolarizante seguida por repolarizante y retorno a potencial de membrana de reposo

PERÍODO REFRACTARIO

No esta presente, se pueden producir sumaciones especial y temporal de los impulsos

Presente, no se puede producir la sumación de los impulsos

CARACTERISTICAS POTENCIALES GRADUADOS

POTENCIALES DE ACCIÓN

Tortora GJ y Derrickon B. 2006

Tortora GJ Y Derrickon B. Tejido Nervioso En Principios de Anatomia y Fisiología. 11ª edición, 421-428 p, Editorial Médica Panamericana, España, 2006.

Guyton AC y Hall JE. Organisación del sistema nervioso En Tratado de Fisiología Médica. 11ª edición, 559-564 p, Elsevier Saunders, España, 2006.