Neurona: Potencial de Membrana y de Acción

Presentación del tema: "Neurona: Potencial de Membrana y de Acción"— Transcripción de la presentación:

1 Neurona: Potencial de Membrana y de Acción

2 Las características principales del sistema nervioso son: - Excitabilidad - Conducción

3 Excitabilidad Propiedad celular de los “tejidos excitables” : tejido muscular liso, estriado y cardiaco, y de las células nerviosas Consiste en un cambio en la diferencia de potencial bioeléctrico normal entre el espacio intracelular y extracelular. Este potencial normal de la célula excitable en reposo recibe el nombre de potencial de reposo Los cambios del potencial de reposo pueden ser: - Despolarización - Repolarización - Hiperpolarización

4 Membrana polarizada Potencial de acción

5 Cambios de potencial +++++++++ - ++++++++ + - - - - - - - -
Membrana polarizada Reposo Membrana despolarizada en la zona de estimulación Conducción del estímulo Repolarización Hiperpolarización

6 Composición ionica del LIC y del LEC
La diferencia entre aniones y cationes dentro (LIC) y fuera (LEC) de la célula tiene como consecuencia la polarización de la membrana Composición ionica del LIC y del LEC Concentraciones (mM) mV ión [ ] LIC [ ] LEC DV K+ 400 20 75 Na+ 50 440 +55 Cl- 52 560 -60 (-) 385 DV total = -80

7 Despolarización de la Membrana: El estímulo provoca la apertura de canales para el sodio (normalmente cerrados) y el cierre de los canales para el potasio. Interior Positivo/ Exterior Negativo Repolarización: Se inactivan los canales de sodio y activación de los canales de potasio. Interior Negativo/ Exterior Positivo. En este momento la neurona no puede recibir información.

8 Hiperpolarización: El interior (LIC) está más negativa que durante el potencial de reposo. La hiperpolarización es transitoria y se produce porque el K+ tiende a equilibrar su concentración interna y externa. El tiempo que demora el cambio de potencial de la membrana (despolarización) hasta volver al reposo nuevamente (repolarización / hiperpolarización) dura apenas una milésima de segundo.

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10 Conducción o Conductividad
Es la capacidad de las células de propagar un cambio de potencial desde el punto de estimulación a todo lo largo de la membrana celular Capacidad altamente desarrollada en las neuronas. La energía que implica el cambio de potencial excita el punto siguiente de la fibra, donde se repite el mismo proceso. Así se propaga el impulso a lo largo de la fibra con la velocidad que puede llegar a 100 m/seg. en forma de pulsos eléctricos

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13 conceptos Ion: partícula con carga eléctrica. Catión y Anión
Canal Iónico: es una proteína de membrana a veces específica que transporta iones y otras moléculas pequeñas a través de la membrana por difusión pasiva o facilitada, es decir, sin uso de energía. Bomba Sodio-Potasio: Proteína de membrana específica que transporta Na+ y K+ en contra de su gradiente de concentración por transporte activo, es decir, con uso de energía Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con características distintas. La membrana de la neurona posee carga positiva (+) externamente y negativa (-) internamente Potencial de Membrana: es el voltaje que le dan a la membrana las concentraciones de los iones en ambos lados de ella, es decir, es la diferencia de carga eléctrica entre las caras interna y externa de la membrana plasmática neuronal.

14 Potencial de Reposo: potencial de membrana caracterizado por un medio extracelular positivo y un medio intracelular negativo, dependiendo de los canales de potasio y la acción de la bomba sodio-potasio. En este estado no se transmiten impulsos por las neuronas. Potencial de Acción: Potencial de membrana que resulta de la estimulación del axón, y se caracteriza por presentar un medio extracelular (LEC) cargado negativamente y un medio intracelular (LIC) cargado positivamente. Impulso Nervioso: es el transporte de información a través de los nervios, y por medio de sustancias como el Sodio y el Potasio, y su interacción con la membrana.

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16 Los iones potasio tienden a salir debido a que la membrana es permeable a este ión porque posee canales de potasio que están siempre abiertos cuando la neurona esta en reposo. En el interior de la membrana existe una mayor concentración de iones potasio y proteínas cargadas negativamente.

17 En el lado externo de la membrana hay una mayor concentración de Na+ y Ca++.
Una proteína de membrana llamada Bomba de Sodio-Potasio, transporta (“devuelve”) iones sodio hacia el exterior de la célula nerviosa. El sodio que está fuera de la célula tiende a entrar, sin embargo, los canales de sodio, durante el potencial de reposo están generalmente cerrados.

18 En pocas palabras Existe una entrada de sodio y una salida de potasio por efecto de la gradiente de concentración. Pero esto amenaza a la membrana plasmática de sacarla de su estado de reposo. Para conservar este potencial se requiere de la Bomba Sodio-Potasio, la cual saca de la célula 3 iones sodio por cada 2 iones potasio que ingresan, incrementando así la diferencia de potencial. La bomba Na+/ K+ bombea 3 iones Na+ hacia fuera del axón por cada 2 iones K+ bombeados hacia adentro. El interior de la membrana está cargado negativamente con respecto al exterior. Esta diferencia de voltaje - la diferencia de potencial- constituye el llamado potencial de reposo de la membrana. Cuando el axón es estimulado, el interior se carga positivamente con relación al exterior. Esta inversión de la polaridad se denomina potencial de acción. El potencial de acción que viaja a lo largo de la membrana constituye el impulso nervioso.

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20 Axón en estado de reposo.

21 El potencial eléctrico a través de la membrana del axón se mide con micro eléctrodos conectados a un osciloscopio. Osciloscopio de rayos catódicos se utiliza para medir los sucesos eléctricos en el tejido vivo. a) Cuando ambos electrodos están fuera de la membrana, no se registra ninguna diferencia de potencial. b) Cuando un electrodo se coloca dentro de la membrana, el interior de la neurona es negativo con respecto al exterior y la diferencia entre los dos es de aproximadamente 70 milivoltios. Este es el potencial de reposo. c) Al estimular un axón, el impulso nervioso se propaga a lo largo de él; cuando alcanza la región en donde se encuentran los microelectrodos, el osciloscopio muestra una breve inversión de la polaridad: el interior se hace positivo en relación con el exterior. Esta breve inversión en la polaridad es el potencial de acción.

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23 Potencial de acción

24 Solo la neurona y la célula muscular presentan potenciales propagados o de acción (células excitables). El cambio de permeabilidad en el punto de excitación permite el movimiento de iones de un lado a otro de la membrana, provocando una variación en el potencial de reposo, lo que genera una nueva diferencia de potencial que da inicio a un potencial de acción. Cuando el axón es estimulado, el interior se carga positivamente con relación al exterior. Esta inversión de la polaridad se denomina potencial de acción. El potencial de acción que viaja a lo largo de la membrana constituye el impulso nervioso. Los potenciales de acción registrados para una misma neurona casi siempre son iguales. La única variación -aunque crítica- es la frecuencia, es decir, el número de impulsos nerviosos que se producen en un tiempo determinado; la frecuencia es directamente proporcional a la intensidad del estímulo.

25 Cuando el axón es estimulado, el interior se carga positivamente con relación al exterior. Esta inversión de la polaridad se denomina potencial de acción. El potencial de acción que viaja a lo largo de la membrana constituye el impulso nervioso. Los potenciales de acción registrados para una misma neurona casi siempre son iguales. La única variación -aunque crítica- es la frecuencia, es decir, el número de impulsos nerviosos que se producen en un tiempo determinado; la frecuencia es directamente proporcional a la intensidad del estímulo.

26 [El esquema muestra los canales iónicos involucrados en la generación de un potencial de acción en un axón. El proceso se inicia cuando los canales de sodio activados por voltaje se abren y los iones sodio ingresan al interior de la célula y esta se despolariza]

27 Potencial de acción El potencial de acción depende del potencial eléctrico neuronal, que, a su vez, es posible por las diferencias en la concentración iónica a cada lado de la membrana. En los axones, las diferencias críticas de concentración involucran iones potasio (K+) e iones sodio (Na+).

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30 Impulso nervioso: Potencial de acción que viaja a lo largo de la membrana
Si el estímulo es débil no se genera el impulso nervioso aunque haya potencial de receptor. Se necesita una intensidad umbral en el estímulo. Si la intensidad es igual o mayor al umbral de excitación se desencadena el impulso siempre con la misma magnitud (no es directamente proporcional a la intensidad del estímulo). Ley del todo o nada

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32 PROPAGACIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO
Esquema que muestra la propagación del impulso nervioso en el axón. Se indica además la dirección en que viaja el impulso dentro del axón]

33 INTENSIDAD, VELOCIDAD Y CONDUCCIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO
¿Se siente lo mismo al pincharse un dedo o rozar la piel con una pluma? La diferencia es la intensidad de la sensación Intensidad: depende de la frecuencia con que los impulsos se generan a > frecuencia, > intensidad

34 Ley del todo o nada Una vez que se genera un impulso nervioso alcanza siempre la misma magnitud. Es independiente de la intensidad o de la intensidad del estímulo

35 Velocidad de propagación
Depende del diámetro del axón y de la presencia o ausencia de la vaina de mielina Depende de la temperatura a > tº > velocidad a < tº < velocidad

36 Conducción del impulso nervioso
Conducción continua Conducción saltatoria

37 DESPOLARIZACIÓN Y REPOLARIZACIÓN DEL AXÓN con y sin mielina
Se compara la propagación del potencial de acción en una fibra sin mielina (a) y una fibra mielinizada (b). Se conoce como conducción saltatoria al hecho que el potencial de acción ocurre en las zonas no cubiertas con mielina o nodos de Ranvier]

38 Fibras con y sin vaina de mielina.
a) En una fibra sin vaina de mielina, toda la membrana del axón está en contacto con el líquido intersticial. Todas las partes de la membrana contienen canales y bombas de sodio-potasio. b) En una fibra mielinizada, en cambio, solo están en contacto con el líquido intersticial las zonas de la membrana axónica correspondientes a los nodos de Ranvier. Prácticamente todos los canales iónicos y bombas de sodio-potasio se concentran en estas zonas. Así, los potenciales de acción se pueden generar solo en los nodos y el impulso nervioso salta de nodo en nodo, acelerándose la conducción.

39 ¿Qué iones intervienen en el cambio de polaridad de la membrana?
¿Qué ocurre con los canales de sodio al estimular la neurona? ¿Con qué carga queda el interior y el exterior de la neurona? ¿Cómo se reestablece el estado de reposo?

40 Fin… Próxima presentación SINAPSIS