Difusión atreves de la membrana celular
La difusión se subdivide en dos tipos simple y facilitada
La simple corresponde al movimiento de moléculas atreves de los espacios o aberturas de la membrana. El ritmo de difusión lo determina primero la cantidad de sustancia disponibles segundo por la velocidad del movimiento y tercero por el numero de aberturas.
La difusión facilitada es por interacción de moléculas o iones con una proteína transportadora difusión simple atreves de la capa lipidica.
Difusión de sustancia liposolubles., la sustancia liposolubles son fácilmente difusibles por ejemplo: el oxigeno nitrógeno el dioxidodecarbono los alcoholes.
Podemos entender que a mayor liposolubilidad, mayor difusión. Transporte de agua y otras moléculas insolubles en lípidos el agua tiene la capacidad de pasar muy rápida mente atreves de la membrana o bien por los canales proteicos cree que es debido a su pequeño tamaño y a su energía cinética la sustancia que son insolubles en grasas solo pasara fácilmente si son muy pequeñas falta de difusión de ionice atreves de la bichaba lipidica. Los iones aun los mas pequeños penetran la membrana mas lentamente que como lo hace el agua.
La razón de la impenetrabilidad de la bicaa lipidica por lo iones, es:
1-la carga eléctrica de los iones que hace que estos se hidraten, aumenten su tamaño y no puedan pasar por la membrana
2-la interacción de la carga de los iones y de la bicapa lipidica ya que esta ultima esta cargada negativamente en su superficie, lo que le hace repeler los iones.
La reconstrucciones computarizadas de los canales de las proteínas han demostrado la existencia de canales tubulares y estos canales se distinguen por dos características importantes
1. son selectivamente permeables a ciertas sustancias pueden tener puertas que los abran y cierran .
permeabilidad selectiva de los diferentes canales proteicos la mayoría de los canales son muy selectivos debido a su diámetro forma o naturaleza de las cargas eléctricas atreves de las superficie interna uno de los canales mas importantes es el del sodio ya que el canal tiene una carga negativa y el ion es positivo se genera una atracción que le permite al ion ingresar mas rápidamente existe también canales para el potasio y otras sustancias.
Puertas de los canales proteicos son un medio para controlar la permeabilidad de los canales, son extensiones de la proteína que se puede cerrar sobre la abertura del canal o bien abrirse, la puerta para los canales del sodio están hacia la parte externa de la membrana, mientras que las puertas para el potasio están hacia
Interna, el cierre de estas puertas esta controlado
1.puertas que se mueven por voltaje, estas responden al potencial eléctrico
2.puertas que se mueven por ligando, están se abren por una unión química con alguna molécula que hace que cambie su conformación permitiéndole así abrir o cerrar.
los voltajes bajos pueden mantener cerradas las puertas los altos las pueden mantener abiertas y los voltajes intermedios hacen que abran y cierren intermitentemente.
Difusión facilitada
La difusión facilitada esta mediada por transportadores, el transportador facilita la difusión de las sustancias, tiene un menor ritmo de difusión, las sustancias que pasan por este medio son, la glucosa y los aminoácidos, en su mayoría.
FACTORES QUE AFECTAN EL RITMO NETO DE DIFUSION
Para la célula no es importante la cantidad total que difunde en ambas direcciones, si no la deferencia entre las dos, esto es el RITMO NETO DE DIFUSION. Los factores que lo afectan son:
1º Permeabilidad de la membrana
2ºDiferencia de concentraciones a ambos lados de la membrana
3º Diferencia de presión a ambos lados de la membrana
4º Diferencia de potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana
EFECTOS DE UNA DIFERENCIA DE CONCENTRACION
El ritmo con el cual una sustancia difunde hacia adentro es proporcional a la concentración de las moléculas del exterior. El ritmo de difusión hacia fuera es proporcional a la concentración interior. Por tanto el ritmo neto de difusión es proporcional a la concentración exterior menos la concentración interior.
EFECTOS DE UN POTENCIAL ELECTRICO SOBRE LA DIFUSION DE IONES.
La aplicación de una carga eléctrica sobre la membrana celular, hará que los iones se muevan de un lado al otro de la membrana aun sin haber una diferencia de concentración.
Si existe una gran diferencia de concentración de iones esto intentara mover los iones hacia el lado menos concentrado, y si al mismo tiempo se genera una carga eléctrica, esto hará que los iones se muevan hacia el lado opuesto, al que lo hacen los iones que son movidos por la diferencia de concentración, esto provocara un equilibrio de iones. Existe una formula que nos permite conocer la cantidad de iones univalentes que se encuentran a cada lado de la membrana, es la ecuación de Nerds.
Transporte activo
Es importante para la célula, mover iones, de un lado a otro de la membrana aun cuando las concentraciones son muy distintas y que el paso de estos iones debe hacerse desde una región menos concentrada a una de mayor concentración, en este caso hablamos de un transporte, contra corriente, lo que obliga a las células a buscar un mecanismo por el cual llevar esto a cabo, y este mecanismo es posible solo gracias, a un sistema de transporte que requiere un gasto de energía, esto se conoce como “Transporte activo”.
Los iones que son transportados de esta manera son : sodio, potasio, calcio, hierro, hidrogeno, cloro, yodo, urato, algunos azucares y casi todos los aminoácidos.
Transporte activo primario y secundario
Según la fuente de energía que se utiliza en el transporte este se subdivide en dos tipos: primario y secundario.
En el transporte activo primario la energía se toma directamente de las moléculas de ATP, o de algún otro compuesto de fosfato de lata energía.
En el transporte activo secundario, la energía se toma de gradientes de concentración iónica que han sido creados a partir del transporte activo primario.
Los dos tipos de transporte requieren de proteínas transportadoras que atraviesan la membrana.
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO: LA BOMBA DE SODIO
El mecanismo de transporte activo primario estudiado mayormente, es la bomba sodio-potasio.
Esta bomba esta presente en todas las células, es responsable de mantener, las diferencias de concentración de sodio y potasio a uno y otro lado de la membrana por medio de bombeo de iones sodio hacia fuera, y bombeo de iones potasio hacia adentro.
Las proteínas transportadoras se constituyen de dos proteínas, una grande y una pequeña, la proteína grande se une a los iones, tiene tres sitios receptores para el sodio en la parte que protruye al interior de la célula y dos sitios receptores para el potasio en la parte que protruye hacia afuera, y contiene en su parte interna una molécula de ATP, que se encarga de romper una molécula de ATP, que le proporcionara energía para los enlaces.
Naturaleza Electrogénica de la Bomba Na+ -K+.
La cantidad de iones de sodio y la cantidad de iones potasio que logran moverse, crea, positividad al exterior y negatividad al interior, por lo que se dice que la bomba sodio-potasio es electro génica.
LA BOMBA DE CALCIO
Existen dos tipos de bombas de calcio, una es la membrana que saca al calcio, lo mueve al exterior, y otra en las membranas de algunos organelos, que hace ingresar calcio, al interior de los mismos organelos, como en las células musculares el retículo sarcoplasmico. En este caso la proteína transportadora tiene un sitio de unión para el calcio: Y una porción de ATPasa.
TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO, CONTRANSPORTE Y CONTRATRANSPORTE.
El con transporté se refiere al transporte que utilizan algunos iones que pueden ser arrastrados junto al sodio, por medio de un mecanismo de acople, que se logra por medio de una proteína trasportadora en la membrana celular.
El contratrasnporte, se logra cuando el sodio intenta difundir hacia el interior debido al gradiente de concentraciones. El ion sodio se une a la porción de la proteína trasportadora que se proyecta hacia fuera y la sustancia que va a ser contra transportada, se une a su proyección interior cuando esto se da, hay un cambio conformacional y el ion sodio se mueve hacia el interior y la sustancia contratrasportadora lo hace hacia el interior.
El sodio puede contransportar sustancias como glucosa, aminoácidos, cloro.
(Dani Sánchez Martínez)
Nivel encefálico superior
Este nivel que corresponde a la corteza cerebral, tiene funciones complejas, la memoria, pensamiento, vigilia, integración de funciones, es la que nos permite interactuar con nuestro mundo.
Se considera al sistema nervioso central como una computadora aunque más compleja.
Sinapsis del sistema nervioso central
Estas sinapsis pueden tener los siguientes efectos:
1. Bloquear la transmisión de una neurona a la otra
2. Cambiar de un impulso único a impulsos repetitivos
3. Puede integrarse a otros impulsos y producir patrones de respuestas intrincados en neuronas sucesivas.
Tipos de sinapsis químicas y eléctricas
En el mundo animal existen básicamente dos tipos de sinapsis, la mayor parte de las señales en el sistema nervioso son por sinapsis química, en esta, la neurona secreta una sustancia denominada neurotransmisor, que actúa sobre las proteínas receptoras en la membrana de la neurona siguiente para inhibirla o excitarla, o para modificar su actividad.
Se conocen más de 40 sustancias neurotransmisoras. Acetilcolina, adrenalina, noradrenalina, histamina, ácido gabaaminobutírico (GABA).
Las sinapsis eléctricas son canales directos que conducen electricidad de una célula a otra.
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Conducción unidireccional a través de las sinapsis químicas
Las sinapsis químicas son muy convenientes para transmitir señales en el SN, y lo hacen siempre en una dirección.
Neurona presináptica Neurona postsináptica
Esto permite que las señales sean dirigidas a objetivos específicos. Que a su vez, permite al sistema llevar a cabo innumerables funciones sensitivas, de control motor, memoria y muchas otras.
Anatomía fisiológica de la sinapsis
Una neurona está compuesta de:
1. La soma
2. El axón
3. Las dendritas
4. Terminales presinápticos
Las neuronas difieren entre sí según donde se localicen en:
1. Tamaño del cuerpo celular
2. Longitud, tamaño y número de dendritas
3. Longitud y tamaño del axón
4. Número de terminales presinápticos
Estas diferencias les permiten llevar a cabo funciones diferentes.
Terminales presinápticos
Estos tienen diferentes formas, tienen botones pequeños que pueden ser redondos u ovales, se les denominan botones terminales, pie o botones sinápticos.
Entre las neuronas, existe una hendidura que es un espacio de entre 200 y 300 amstrongs de ancho, donde se vierte el líquido neurotransmisor, el cual está contenido en vesículas, localizadas en los botones presinápticos, que al ser estimulados, generan el rompimiento de estas vesículas, con lo que el líquido al ser liberado fluye hacia esta hendidura y se pone en contacto con los receptores de las neuronas postsinápticas y de esta forma esta neurona puede ser estimulada o inhibida según este neurotransmisor.
Acción de la sustancia transmisora en la neurona postsináptica
La membrana de la neurona postsináptica contiene un gran número de proteínas receptoras, las cuales tienen un componente de unión hacia afuera de la membrana, que se liga con el neurotransmisor y un componente ionófero que está hacia adentro de la membrana, este último es de dos tipos:
1. Un canal iónicamente activado
2. Una enzima que activa un cambio metabólico interno en el interior de la membrana.
Canales iónicos
Son de tres tipos
1. Canales de sodio (excitatorios)
2. De potasio (inhibitorios)
3. De cloruro (inhibitorios)
Receptores enzimáticos
La activación de un tipo de receptor enzimático produce otros efectos sobre la neurona postsináptica, como activar el metabolismo de la célula, producción de monosfato cíclico de adenosina (AMP), activa genes celulares que elaboran receptores adicionales para la membrana. Este tipo de cambios puede alterar la membrana por minutos, días, meses, años, estos efectos se conocen como moduladores.
Receptores excitatorios e inhibitorios
Algunos receptores postsinápticos cuando son activados producen la excitación de las neuronas postsinápticas y otros causan su inhibición, esto brinda otra dimensión al SN.
Los mecanismos moleculares para excitar o inhibir son:
Excitación
1. Apertura de los canales del sodio que eleva el potencial de membrana en la dirección positiva.
2. Disminución de la conductancia para el potasio, cloruro o ambos. Esto disminuye la salida de iones potasio o la entrada de iones cloruro.
3. Cambios metabólicos en el interior de la célula o aumento en el número de receptores excitatorios de membrana o una disminución en el número de los receptores inhibitorios de membrana.
Sustancias químicas que funcionan como transmisores sinápticos
Hay más de 40 neurotransmisores que se clasifican en dos grupos:
1. Transmisores de molécula pequeña y de acción rápida. Estos producen la mayor parte de las respuestas agudas.
2. Transmisores de tamaño molecular mayor y de acción más lenta, conocidos como neuropéptidos. Producen acciones de más duración, cambios prolongados en el número de receptores, cierre por más tiempo de ciertos canales iónicos y cambios de largo plazo.
Los de molécula pequeña
Se sintetizan en el citosol del terminal presináptico, pasa a las vesículas por transporte activo, y al generarse un potencial de acción las vesículas liberan el transmisor en la hendidura sináptica. Se une rápidamente a los receptores postsinápticos, esto general la conductancia del sodio, potasio o cloruro.
La acetilcolina es un neurotransmisor de molécula pequeña, obedece a los principios de síntesis y liberación, se forma a partir del acetal coenzima S y colina por medio de la enzima colina acetiltransferasa. Una vez en la hendidura se degrada a acetato y colina por medio de la enzima colinesterasa, se secreta en muchas áreas cerebrales, células piramidales, ganglios basales, motoneuronas, neuronas preganglionares del sistema autónomo, posganglionares del sistema parasimpático, normalmente tiene un efecto excitatorio, aunque en algunas áreas tiene acción inhibitoria.
La noradrenalina es secretada por muchas neuronas, en el tronco encefálico, hipotálamo, protuberancias, en el sistema simpático. Tiene principalmente efecto excitatorio.
http://fundacionannavazquez.files.wordpress.com/2007/08/adrenalinar.gifLa dopamina es secretada por neuronas de la sustancia negra, ganglios basales. Su efecto es inhibitorio.
La glicina se secreta en la médula espinal, es de acción inhibitoria.
El ácido gamaaminobutírico (GABA) se secreta en las terminaciones presinápticas de las vías sensitivas y áreas de la corteza. Es excitador.
La serótina se secreta en los núcleos del rafe medio del tronco encefálico, astas dorsales de la medula espinal, hipotálamo. Es inhibidor de las vías para el dolor, controla el humor de la persona y produce sueño.
Neuropéptidos
se sintetizan en los ribosomas de las células, se almacenan en los retículos endoplásmicos y luego se llevan al aparato de Golgi. Aquí degradan la molécula original por medio de enzimas, liberando así el neuropéptido o su precursor, este es envuelto por el aparato de Golgi en vesículas que se liberan al citoplasma, estas van hacia los botones presinápticos, se liberan menos cantidades que los de molécula pequeña, son más potentes, y de efecto más prolongado, algunos cierran los canales para el calcio, otros hacen cambios metabólicos, activan o desactivan genes celulares, cada neurona solo libera un tipo de neurotransmisor
BOMBESINAS: Alitensina, Bombesina, Neuromedina B, Neuromedina C.
CALCITONINAS: Calcitonina, Katascalcina, Péptido relacionado con el gen de la calcitonina.
FACTORES LIBERADORES: Factor liberador de corticotropina (CRF), Factor liberador de hormona del crecimiento (GHRF), Factor Liberador de Hormona Luteinizante (LHRF); Somatostatina, Hormona Liberadora de Tirotropina (TRF).
NEUROTENSINAS: Neurotensina, Neuromedina N.
PEPTIDOS ATRIALES: Atripeptina I, Atripeptina II, Atripeptina III, polipéptido natriurético atrial.
PEPTIDOS GASTROINTESTINALES: Caeralina, Colecistocinina, Factor de Crecimiento Insulínico (IGF), Galanina, Gastrina, Glucagón, Insulina, Insulina B, Péptido YY, Péptido intestinal vasoactivo (VIP), PHM-27, Polipéptido gástrico inhibidor, Polipéptido gástrico liberador, Secretina, Substancia P.
PEPTIDOS MISCELÁNEOS: Beta-csomorfina, Citorfina, Demorfina, FMRF, GAWK, Neuropéptido Y, Péptido activador de la cabeza, Péptido de la tolerancia morfínica, Péptido receptor de proctocolina, Urotensina II.
PEPTIDOS PRO OPIO MELANOCORTINICOS: Alfa-hormona estimulante de melanocito (MSH), Beta endorfina, Beta-hormona estimulante del melanocito, Beta-lipotropina, Gamma hormona estimulante del melanocito, Hormona adrenocorticotrópica (ACTH)
PEPTIDOS PITUITARIOS: Hormona del crecimiento (GH), Hormona estimulante del tiroides (TSH), Hormona folículoestimulante (FSH), Hormona luteinizante (LH), Oxitocina, Prolactina, Vasopresina.
PRECURSORES NEUROENDORFINICOS Y DINORFINICOS: Alfa-neoendorfina, Beta-neoendorfina, Dinorfina A, Dinorfina B (rinomorfina), Dinorfina 32, Leumorfina
PROENCEFALINAS: Adinorfina, Adrenorfina, BAM-12P, Leucoencefalina, Metilencefalina, Metorfinamida, Pëptido B, Péptido E, Péptido F.
TAQUICININAS: Eledoisina, Espantida, Filomedusina, Fisalaemianina, Kasinina, Neurocinina A, Neurocinina B, Substancia P, Uperoleína.
OTROS: ATP, Oxido nítrico, Substancia desplazadora de la clonidina.
se sintetizan en los ribosomas de las células, se almacenan en los retículos endoplásmicos y luego se llevan al aparato de Golgi. Aquí degradan la molécula original por medio de enzimas, liberando así el neuropéptido o su precursor, este es envuelto por el aparato de Golgi en vesículas que se liberan al citoplasma, estas van hacia los botones presinápticos, se liberan menos cantidades que los de molécula pequeña, son más potentes, y de efecto más prolongado, algunos cierran los canales para el calcio, otros hacen cambios metabólicos, activan o desactivan genes celulares, cada neurona solo libera un tipo de neurotransmisor.
Eliminación de la sustancia transmisora en la sinapsis
La sustancia transmisora una vez en la hendidura sináptica, se elimina de las siguientes formas:
http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/Avft/v23n2/Image136.jpg1. Por difusión hacia los líquidos circundantes.
2. Por destrucción enzimática, por ejemplo la colinesterasa que degrada la acetilcolina.
3. Por transporte activo hacia el propio terminal presináptico. Es decir, este regresa a las terminales presinápticas por medio de las bombas, sobre todo en el simpático.
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