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2.BIOEVOLUCIÓN III_NEURONA Y CANALES IÓNICOS

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Diana Martínez_Rangel

on 3 August 2017

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Transcript of 2.BIOEVOLUCIÓN III_NEURONA Y CANALES IÓNICOS

NEURONA y CANALES IÓNICOS
Componente Desencadenante
Canales iónicos
La señalización se organiza de la misma forma en todas las neuronas
Tipos de células gliales
Divergencia Neuronal
Las alteraciones rápidas del potencial de membrana se dan por canales iónicos.
Proteínas de membrana.

Componentes celulares del sistema nervioso
La
teoría reticular de la comunicación celular
: propuesta por Camillo Golgi, decía que cada célula nerviosa estaba conectada a sus vecinas por nexos protoplasmáticos, que formaban una red continua de células nerviosas.

Fue reemplazada por la
doctrina de la neurona
, los autores principales de esta nueve perspectiva fueron Santiago Ramón y Cajal y Charles Sherrington.

Ramón y Cajal propuso que las células nerviosas son entidades separadas y que se comunican entre ellas por medio de contactos especializados que Sherrington llamó
SINAPSIS
.

Fue hasta 1950, con ayuda de la microscopía electrónica, en que se resolvieron las dudas acerca de la separación de las neuronas.
Pudo establecerse que las
células nerviosas
son
unidades funcionalmente independientes
.
Las células del sistema nervioso pueden dividirse en dos categorías:
Neuronas
: especializadas en el señalamiento eléctrico en largas distancias (este conocimiento es uno de los éxitos de la biología moderna).

Las neuronas son células
excitables
especializadas en la recepción de
estímulos y en la conducción del impulso nervioso


Neuroglía
: No pueden efectuar un señalamiento eléctrico, pero tienen varias funciones esenciales en el encéfalo en desarrollo y del adulto.
La organización celular básica de las neuronas se asemeja a la de otras células, sin embargo, se distinguen por la especialización en la
comunicación intercelular
.

Esto
se manifiesta en
la morfología general de la organización de la membrana en el
señalamiento eléctrico
y en la complejidad de las estructuras y funciones de los
contactos sinápticos
entre neuronas.
Las
diferencias
entre neuronas y otras células se encuentran en la organización, fundamental en su estabilidad, como las prolongaciones neuronales y las uniones sinápticas:

Filamentos, túbulos, motores vesiculares y proteínas de andamiaje de las neuronas dirigen:

el crecimiento de axones y dendritas.
el tráfico y el posicionamiento apropiado de componentes de membrana, orgánulos y vesículas.
Procesos activos de exocitosis y endocitosis que subyacen a la comunicación sináptica.
El atributo más evidente de
especialización neuronal
para la
comunicación
a través del señalamiento eléctrico es la
ramificación extensa
.
Una neurona típica tiene
4 regiones morfológicas
:

El cuerpo celular:
centro metabólico de la neurona, contiene 3 orgánulos fundamentales:

Núcleo Celular, que en las neuronas es de gran tamaño.
Retículo endoplásmico: donde se sintetizan las proteínas de membrana y secretorias.
Aparato de Golgi: donde se realiza el procesado de los componentes de membrana y secretorios.
Dendritas:
son arborizaciones del cuerpo celular.
tienen el papel de principal zona receptora para la neurona.

Axón:
proceso tubular que alcanza grandes distancias.
actúa con la unidad conductiva de la neurona.
Rodeados de mielina, aislante, provista por las C. de Schwann en la periferia y por la Oligodendroglia en el SNC.
La vaina de mielina es esencial para la conducción de alta velocidad.
Se halla interrumpida en los nervios periféricos a intervalos regulares, por los nodos de Ranvier.
Los terminales axónicos:
elementos de transmisión, a través de ellos una neurona contacta y transmite información a la zona receptiva de otra neurona, o de una célula efectora(muscular).
Con base en el número de procesos originados en el cuerpo celular, las neuronas se clasifican en 3 grupos:
UNIPOLARES
BIPOLARES
MULTIPOLARES
Las
neuronas unipolares
son características de los invertebrados y presentan un único proceso primario que da origen a varias ramas.
Estas ramas desempeñan las funciones de axones o de dendritas.

En los mamíferos, la
neurona sensorial primaria de los ganglios de las raíces dorsales
es una variante de neurona unipolar y de denomida pseudounipolar.
Las
neuronas bipolares
dan origen a dos procesos, uno periférico (dendrítico) y otro central (axonal).


Las neuronas bipolares de la retina son un ejemplo de esta clase de neuronas.


Las
neuronas multipolares
son el tipo predominante en el SNC de los mamíferos.

Presentan arborizaciones dendríticas y en general un solo axón.

Son ejemplos de neuronas multipolares las células piramidales de la corteza cerebral, las motoneuronas espinales y las células de Purkinje del cerebelo.
Todas las neuronas comparten la misma estructura básica.
La
complejidad de la conducta
humana depende menos de la especialización de las neuronas individuales.
Está más relacionada con el hecho de que un gran número de ellas forma
circuitos anatómicos precisos
.
Uno de los principios esenciales de la organización del cerebro es: Neuronas con propiedades básicamente similares pueden producir
acciones bastante diferentes
, según la forma en que estén conectadas entre sí.
Para entender cómo el SN genera la conducta se exploran 4 características básicas del SN.
1
. Los mecanismos por los cuales las neuronas producen señales.

2
. Los tipos de conexión entre las neuronas.

3
. La relación entre los diferentes tipos de interconexión y los distintos tipos de conducta.

4
. Los medios a través de los cuales la experiencia modifica las neuronas y sus conexiones.
Células Gliales
Las células gliales superan en número a las neuronas.
Se encuentran rodeando los cuerpos celulares, los axones y las dendritas.
La glía no participa directamente en la elaboración de la información, pero si se le reconocen otras funciones:

1
. Las células gliales sostienen a las neuronas, dando estructura al encéfalo. Separan y a veces aíslan grupos neuronales y conexiones sinápticas entre sí.

2
.Dos tipos de células glía (oligodendrocitos y células de Schwann) producen la mielina que aísla los axones.

3
.Algunas son fagocitos, que eliminan los residuos tras las lesiones e impiden la muerte neuronal.

4
. Parte de la glía capta transmisores químicos liberados por las neuronas durante la transmisión sináptica.



5
. Durante el desarrollo cerebral, algunas como las células glía radial, dirigen a las neuronas que emigran y el crecimiento de los axones.

6
. En la sinapsis nervio-músculo de vertebrados, regulan activamente las propiedades de la terminal presináptica.

7
. Los astrocitos ayudan a formar el revestimiento de los capilares y vénulas del encéfalo,
la barrera hematoencefálica
, que evita que las sustancias tóxicas de la sangre penetren el cerebro.

8
. Algunas células gliales al parecer liberan factores de crecimiento.
Microglía
fagocitos que se movilizan después de lesión, infección o enfermedad como en crisis epiléptica.
Surgen de los macrófagos del exterior del SN.

Se cree que la microglía se activa en enfermedades como esclerosis múltiple, demencia relacionada con SIDA, así como en Parkinson y Alzheimer.
Macroglía
Oligodendrocitos
Células de Schwann
Astrocitos
Cada
oligodendrocito
, en el SNC, envuelve al menos 15 axones, mientras que las
células de Schwann
que están en el SNP sólo envuelven un axón.
Astrocitos
además de formar la barrera hematoencefálica, también ayudan a mantener la concentración correcta de iones K en el espacio extracelular entre las neuronas.
Regiones Funcionales de la Neurona
Tipo de conexión en el que una neurona activa muchas neuronas efectoras.
Es frecuente en las etapas de entrada de información al sistema nervioso.
Distribuyen su señal a muchas células efectoras.
Una única neurona puede ejercer una influencia amplia y diversa.
Convergencia Neuronal
Tipo de conexión típico en las etapas de salida del sistema nervioso.
Una neurona recibe señales de numerosas neuronas, por ejemplo: La neurona motora es capaz de integrar información diversa de numerosas procedencias.
La distribución desigual de iones de carga positiva se mantiene por la bomba sodio-potasio, manteniendo una concentración baja de sodio en el interior y alta de potasio.
La membrana de la célula en reposo es altamente permeable al potasio.
En reposo están
abiertos
y los iones K tienden a escapar al exterior.
A medida que los iones K se filtran al exterior, el interior se hace más negativo
Las células excitables: musculares y nerviosas.
Se diferencian de otras cél. en que su potencial de membrana se puede
modificar
.
Esta variación sirve como una señal.
La reducción del potencial de membrana en 10 mV (-65mV a -55mV):
Hace que la membrana sea mucho más permeable al Na que al K.
Este flujo de iones de Na de carga positiva al interior neutraliza la carga negativa del interior.
Tiene como consecuencia una reducción aún mayor del potencial de membrana: EL POTENCIAL DE ACCIÓN (PdeA).
El PdeA se conduce a lo largo del axón hasta las terminales axónicas que terminan sobre otras células.
Además de la
señal de largo alcance
como el potencial de acción, las neurona producen
señales locales
.
El Potencial Receptor
El Potencial Sináptico

No se propagan de forma activa y por lo tanto disminuyen en unos mm.
La amplitud y duración
depende del estímulo.
Tiene grados, su amplitud
depende de cuánto transmisor
químico se libere y cuánto tiempo esté activo.
Tanto señales de largo alcance como locales, son consecuencia de variaciones en el potencial de membrana, por disminución o incremento.
Despolarización
Disminución en el potencial de membrana.
Ir de -65 mV a -55mV.
Aumenta la capacidad de la célula de generar un PdeA: es EXCITATORIA.
Hiperpolarización
Aumento en el potencial de membrana.
Ir de -65mV a -75 mv.
Disminuye la probabilidad de que la célula genere un PdeA: es INHIBITORIA.
Los PdeA se generan por un flujo repentino de iones de Na al interior de las neuronas.
A través de CANALES sensibles al voltaje ubicados en la membrana
Cuando una señal de entrada despolariza la membrana


La variación del Potencial de membrana


abre canales iónicos de Na


Permite que el Na fluya siguiendo el gradiente de concentración
Potencial Receptor o Potencial Sináptico.
El PdeA es de tipo Todo o Nada
Los estímulos subumbrales no producen señal.
Todos los estímulos que superen el umbral:
PRODUCEN LA MISMA SEÑAL
Características de la señal que transmite información:
1. El número de PdeA: determina la intensidad de la sensación.
2. El intervalo de tiempo entre ellos: determina la duración de una sensación o movimiento.
El mensaje de un potencial de acción está determinado por la vía nerviosa que lo transporta.
Cuando se estira un músculo:
Las características del estímulo
Amplitud y duración
Se reflejan en la amplitud y duración del potencial receptor en la neurona sensitiva.
Si el potencial receptor excede el umbral se desencadena un PdeA: señal de todo o nada.
Cuanto más se supere el umbral mayor será la despolarización y esto aumenta la frecuencia de los PdeA.

Frecuencia y # de PdeA se transmite con exactitud a lo largo de todo el axón, esto determina cuánto transmisor se libera.
Neurona: Kandel cap. 2, Purves cap. 1, Snell cap. 2.
Los canales son con frecuencia el lugar de acción de fármacos, venenos y toxinas.
Poseen tres propiedades importantes:
1. Conducen iones

3. Se abren y cierran en respuesta a señales eléctricas, mecánicas o químicas específicas
2. Reconocen y seleccionan iones específicos
Por un canal pueden pasar hasta 100 millones de iones por segundo.
Este flujo de corriente es el que causa las rápidas variaciones del potencial de membrana que permiten la
transmisión de señales
.

Se habla de canales iónicos regulados cuando se abren y cierran en respuesta a diversos estímulos (cada canal es habitualmente más sensible a un tipo de señal).
Hay canales regulados:
Por voltaje: obedecen a variaciones en el voltaje
Por ligando: dependen de transmisores químicos
Regulados mecánicamente: responden a la presión o estiramiento
Regulado por fosforilación
Los canales no regulados, son canales de reposo, están normalmente abiertos con la célula en reposo.
la energía es suministrada por el movimiento de una región cargada de la proteína canal, el sensor de voltaje, a través del campo eléctrico de la membrana.
la regulación es impulsada por la variación de energía libre química que se produce cuando el transmisor se una al lugar receptor del canal.
La energía asociada con la distensión de la membrana se transfiere al canal a través o del citoesqueleto o de la tensión de la bicapa lipídica.
Bajo la influencia de los reguladores, los canales entran en uno de los tres estados funcionales:
Cerrados y activables (reposo)
Abiertos (activos)
Cerrados y no activables (refractarios)

Despolarización por distintos potenciales de membrana
Canales iónicos: Kandel cap. 6, Purves cap. 4.
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