UNIVERSIDAD ANDRS BELLO Facultad de Ciencias Biolgicas Departamento Ciencias Biolgicas Curso BIO 178

FISIOLOGA GENERAL

Dr. Jimmy Stehberg.

Equilibrio dinmico

Homeostasis y Control Variables Reguladas

Mecanismos regulatorios

Mecanismos regulatorios Estructura de las membranas biolgicas

Funciones de la membrana plasmtica Membrana Celular

Monocapa externa

Monocapa interna

Bicapa

Extracelular

Intracelular

Protenas de la membrana plasmtica

Integrales o perifricas

Glicoprotenas.

Funciones de las protenas de membrana Protenas Integrales: Transportadores de solutos y agua a travs de membrana Canales inicos Canales de agua Transportadores de iones y solutos orgnicos Protenas Perisfricas: Receptores a ligandos extracelulares Receptores para hormonas y neurotransmisores Molculas de adhesin celular Enzimas Sealizacin intracelular

Receptores extracelulares y sealizacin intracelular.

Mecanismos de transporte a travs de las membranas biolgicas

Existe una selectividad de la membrana para los distintos solutos

Difusin Simple

Flujo = Jx = cte * C Ley de FICK

Cul es la fuerza que genera el movimiento?

C

Flujo

Cte

Transporte mediado por estructuras

Transporte Facilitado Canales inicos

Transportadores

CANALES INICOS

El transporte se genera por la Gradiente Electroqumica

TRANSPORTE FACILITADO

Velocidad de transporte depende del tipo y nmero (finito) de transportadores (canales inicos)

Cintica de transporte

C

Jx Jmax

Jmax

[x] = Km

TRANSPORTE FACILITADO DE GLUCOSA

MODELO DE TRANPORTE UNIPORTE DE GLUCOSA (GLUT1)

Transporte facilitado

Glucosa

Glucosa

Cmo pueden activarse los canales inicos?

Potencial de membrana Ligandos externos

Mensajeros intracelulares

Deformacin de la membrana

Metabolitos intracelulares

TRANSPORTE ACTIVO TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO

Sodium gradient

Potasium gradient

BOMBA Na+/K+-ATPasa Na+

(mM)

145

12

K+ (mM)

5

140

TRANSPORTE ACTIVO TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

Cotransporte Na+ / Glucosa Na+ (nM)

145

12

Gluc (mM)

2 5

Por lo que, adems, los transportadores pueden clasificarse como...

Osmosis

Si dos compartimientos estn separados por una membrana permeable al agua pero no a solutos, osmosis ser el movimiento del agua desde el compartimiento con la mas baja concentracin de soluto al de mas alta concentracin.

Osmosis

Presin osmtica es la fuerza que hay que ejercer para frenar el flujo de agua a travs de la membrana semipermeable.

- Molaridad (M; mol/L), moles de soluto en 1 L de solucin - molalidad (m; mol/kg), moles de soluto en 1 kg de solucin - Osmolalidad (Osm, osmoles/L), expresin de la concentracin de un soluto en trminos de nmero de partculas libres en solucin. La osmolaridad de una solucin se calcula como:

Osm (osm/L) = [i x C (M)] i: nmero de partculas libres en solucin (concentracin osmticamente efectiva del soluto disuelto) C: concentracin Molar (mol/L) del soluto

cul es la osmolaridad del plasma?... ~0.3 Osm = 300 mOsm

Concentracin de soluto: Molaridad/molalidad osmolalidad

Concentracin de soluto: Molaridad/molalidad osmolalidad

Osm (osm/L) = [i x C (M)]

Tonicidad de soluciones La tonicidad de una solucin se define exclusivamente en trminos del impacto que esta tiene sobre el volumen celular. El calificativo de iso, hipo o hipertnica no dice relacin con su composicin. Isotonicidad: Una solucin isotnica NO altera el volumen celular. El flujo neto de agua a travs de la membrana es 0.

Tonicidad de soluciones Hipotonicidad: Una solucin hipotnica es aquella que produce un aumento del volumen celular. La entrada del soluto que forma la solucin genera un movimiento de agua en el mismo sentido que provoca el aumento del volumen celular. Una solucin muy hipotnica puede provocar lisis celular

Tonicidad de soluciones Hipertonicidad: Un solucin hipertnica es aquella

que reduce el volumen celular. La presencia de un soluto restringido al compartimiento extracelular produce una salida de agua desde el medio intra al extracelular (crenacin).

Ejemplo: eritrocitos (glbulos rojos)

Potencial de membrana, equilibrio o de reposo

Existe una selectividad de la membrana para los distintos solutos

La diferencia de cargas se establece por el flujo selectivo de iones a uno y otro lado de la membrana

El potencial de equilibrio es influenciado por la gradiente de concentracin y la diferencia de voltaje a travs de la membrana. En una neurona de mamfero es cercano a -90 mV.

Potencial de Membrana es generado por: La diferencia de concentracin de los iones a travs de la membrana. Permeabilidad de la membrana a esos iones. De manera que: Durante el estado de reposo (cuando la neurona no conduce un Potencial de accin). La membrana es mayormente permeable a K+. Durante el potencial de accin la membrana plasmtica de la neurona se vuelve permeable al Na+.

Ecuacin de Nernst

Potencial de membrana en reposo

Potenciales de membrana en neuronas estn principalmente gobernados por la permeabilidad de los cationes principales K+ y Na + Cuando una clula est en reposo su membrana es ms permeable al K +. Durante el potencial de accin gobierna la permeabilidad al Na +.

POTENCIALES DE EQUILIBRIO PARA ALGUNOS IONES CALCULADOS SEGN LA RAZN ENTRE SU

CONCENTRACIN EXTRA E INTRACELULAR Excitabilidad celular

Todas las clulas del organismo presentan una diferencia de potencial (voltaje) = potencial de membrana, porque la carga en el interior de la clula es negativa en relacin con la carga en el exterior. La excitabilidad es la propiedad de algunas clulas (neuronas, cardiomiocitos, clulas de msculo estrado) de modificar el potencial de membrana y de conducir estos cambios de potencial elctrico, como resultado de cambios transitorios de la permeabilidad de membrana en respuesta a un estmulo.

Osciloscopio. Permite registrar la actividad elctrica de las clulas excitables

Potencial de accin

Registro de seales elctricas en una neurona

Potencial de accin

El potencial de accin es un cambio rpido del potencial de membrana, debido a la activacin de canales activados por voltaje.

La amplitud y la forma de los potenciales de accin varia considerablemente de un tipo celular a otro. Y depender de los tipos de canales activados por voltaje que exprese un tipo celular.

La generacin y posterior propagacin del potencial de accin son muy importantes en la comunicacin neuronal y contraccin muscular.

2 3

4

5

2

3

4

5

Depolarizacin por apertura de canales voltaje Na+ Repolarizacin por cierre de canales voltaje Na+ y apertura de canales lentos de K+ Hiperpolarizacin por apertura de canales de K+ Cierre de canales de K+, leak de potasio. Devolucin a potencial de reposo.

La neurona u otra clula excitable produce un P.A. cuando su Em alcanza el potencial umbral. Corrientes despolarizantes: Producen despolarizacin proporcional a la intensidad del estmulo, en forma de una respuesta localizada. Una vez que se alcanza el umbral se desencadena el Potencial de accin.

El estmulo umbral Activacin e inactivacin del canal de sodio: Propagacin del potencial de accin

El Perodo Refractario Potenciales de accin poseen periodos

refractarios absolutos y relativos.

Es el tiempo que debe transcurrir entre dos estmulos sucesivos que generen un potencial de accin

El Perodo Refractario

Cmo aumentar la velocidad de propagacin del potencial de accin? Vaina de mielina permite acelerar la propagacin.

En las neuronas mielinizadas, el potencial de accin se propaga de manera saltatoria, es decir solo se produce la activacin de canales de sodio en los nodos de Ranvier.

Las clulas de Schwann y los oligodendrocitos, son clulas gliales que poseen un gran porcentaje de mielina (un tipo de esfingolipido) en su membrana plasmtica. Estas glias envuelven los axones de las neuronas, lo que aumenta la velocidad de propagacin de los potenciales de accin.

Mielinizacin Agonistas y antagonistas

1. Msculo liso 2. Msculo cardaco 3. Msculo esqueltico 4. Potencial de accin de la clula muscular lisa (registro intracelular) 5. Respuesta (contraccin) mecnica de la clula muscular lisa 6. Potencial de accin de la fibra muscular cardaca (registro intracelular) ventricular

7. Respuesta mecnica del ventrculo 8. Perodo refractario absoluto (elctrico) 9. Perodo refractario relativo 10. Potencial de accin de la fibra muscular esqueltica 11. Respuesta mecnica (sacudida) de la fibra muscular esqueltica 12. Escalas temporales, en milisegundos (ms)

Otros tejidos excitables y sus tipos de respuesta

Sinapsis Qumica

Sin embargo la seal no debe mantenerse por mucho tiempo

El neurotransmisor debe ser retirado del espacio sinptico para modular la respuesta

Degradacin enzimtica: Acetilcolina