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POTENCIALES DE
MEMBRANA Y
POTENCIALES DE
ACCION
Dr. Johnny Fernando Quiñones Jáuregui
Membrana celular
CONFORMACION
NO MISCIBLE
BARRERA PARA SUSTANCIAS
LIPOSOLUBLES
TRANSPORTE A
TRAVÉS DE LA
MEMBRANA
CO
MP
OS
ICIO
N
QU
IMIC
A
LE
C Y
LIC
DIFUSIÓN
MOVIMIENTO ALEATORIO
ESPACIOS INTERMEDIOS O PROTEINAS PORTADORAS
USA ENERGIA DEL MOVIMIENTO CINETICO NORMAL
DIFUSION SIMPLE
DEPENDE DE :
CANTIDAD DE SUSTANCIA
VELOCIDAD DEL MOVIMIENTO
# DE ABERTURAS.
DIFUSION A TRAVÉS DE
CANALES DE PROTEINAS
PERMEABILIDAD SELECTIVA
FORMA, DIAMETRO,
CAMBIOS ELECTRICOS
PUEDEN ABRIRSE Y CERRARSE MEDIANTE “PUERTAS” VOLTAJE
QUIMICA
DIFUSION FACILITADA
MEDIADA POR PORTADORES
Vmax
DETERMINADO X VELOCIDAD CON QUE
LA PROTEINA TRANSPORTADORA
CAMBIA DE CONFORMACION
GLUCOSA, AMINOACIDOS,
GALACTOSA…
INSULINA PUEDE AUMENTAR 10-20
VECES LA TASA DE DIFUSION.
FACTORES QUE AFECTAN
LA TASA NETA DE DIFUSION.
PERMEABILIDAD DE MEMBRANA
ESPESOR
LIPOSOLUBILIDAD
# DE CANALES
TEMPERATURA
PESO MOLECULAR
COEFICIENTE DE DIFUSION
FACTORES QUE AFECTAN
LA TASA NETA DE
DIFUSION.
DIFERENCIA DE
CONCENTRACIÓN
POTENCIAL ELECTRICO
DIFERENCIA DE PRESION
OSMOSIS
• El agua es la sustancia mas abundante q
se difunde.
• Normalmente no hay movimiento neto de
agua VOLUMEN CELULAR
CONSTANTE
Proceso de movimiento neto de agua
producido por diferencia de concentración.
TRANSPORTE ACTIVO
• CONTRA UN GRADIENTE ELECTROQUIMICO
• REQUIERE ENERGIA
• PROTEINAS TRANSPORTADORAS
1RIO: RUPTURA DE ATP
2RIO: ENERGIA ALMACENADA EN FORMA DE DIFERENCIAS DE CONCENTRACION
BOMBA Na+/K+
• SE ENCUENTRA EN TODAS LAS CELULAS
• MANTIENE DIFERENCIAS DE CONCENTRACION
• AYUDA A ESTABLECER POTENCIAL ELECTRICO
NEGATIVO
• CONTROL VOLUMEN CELULAR
• 3 Na+ AL EXTERIOR
• 2 K+ AL INTERIOR
TRANSPORTE ACTIVO DE
Ca++ • IC > EC 10.000 VECES
• 2 BOMBAS
– MEMBRANA CELULAR
– ORGANELOS (RE, MITOCONDRIAS)
TRANSPORTE ACTIVO DE H+
CELULAS PARIETALES
1 MILLON
TUBULOS DISTALES Y COLECTORES
900 VECES
SATURACIÓN DEL
TRANSPORTE PRIMARIO
• SIMILAR A LA DIFUSION
FACILITADA
• Vmax DADO POR
–REACCIONES DE UNION
–LIBERACION
–CAMBIOS DE CONFORMACIÓN
TRANSPORTE ACTIVO
SECUNDARIO
GRADIENTE DE CONCENTRACION
DEPOSITO DE ENERGIA
COTRANSPORTE: ARRASTRE DE SUSTANCIA
CONTRATRANSPORTE: EN DIRECCION
CONTRARIA
COTRANSPORTE GLUCOSA
TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES
DE LAMINAS CELULARES
Intestino, túbulos renales, glándulas exocrinas, plexos coroideos.
POTENCIALES DE
ACCION • TRANSMISION DE SEÑALES
• CONTROL DE FUNCIONES
CELULARES ( GLANDULAS,
MAGROFAGOS, CELULAS
CILIADAS)
• CÉLULAS EXCITABLES
POTENCIALES ORIGINADOS
POR DIFUSION
POTENCIAL DE ACCION DEL
NERVIO
METODO DE TRANSMISION DE
SEÑALES
FASE REPOSO
FASE DESPOLARIZACION
FASE REPOLARIZACION
FASE REPOSO
• POTENCIAL DE REPOSO
• MOMENTO PREVIO A
PRODUCCION DE POTENCIAL DE
ACCION
• MEMBRANA POLARIZADA
FASE DESPOLARIZACION
• SÚBITO AUMENTO DE
PERMEABILIDAD AL Na+
• ENTRADA ABUNDANTE Na+
• POTENCIAL CAMBIA DE – 90
mv (+)
FASE REPOLARIZACION
• LOS CANALES DE Na+ EMPIEZAN A
CERRARSE
• LOS CANALES DE K+ SE ABREN
• DIFUSION RAPIDA DE IONES K+ AL
EXTERIOR
• SE REESTABLECE POTENCIAL
NEGATIVO
UMBRAL PARA INICIACION
DEL POTENCIAL DE ACCION
• ~ -65 mv: UMBRAL PARA
ESTIMULACION
• OCURRE CUANDO EL # DE IONES
DE Na+ QUE ENTRAN A LA FIBRA
ES MAYOR AL DE IONES DE K+
QUE SALEN.
ACOMODACION DE LA
MEMBRANA • INCAPACIDAD PARA
DESENCADENAMIENTO A PESAR DE
AUMENTO DE VOLTAJE.
• SI EL POTENCIAL AUMENTA
LENTAMENTE SE CIERRAN LAS PUERTA
DE INACTIVACION A LA VEZ QUE SE
ABREN LAS DE ACTIVACION.
• AUMENTA EL UMBRAL
PROPAGACION DEL
POTENCIAL
BIDIRECCIONAL
TODO O NADA
POT/UMBRAL > 1
RESTABLECIMIENTO DE LOS
GRADIENTES DESPUES DE LOS
POTENCIALES
ES REALIZADO POR LA BOMBA Na+/K+
PRODUCCIÓN DE CALOR
MESETA EN ALGUNOS
POTENCIALES DE ACCION • EL POTENCIAL PERMANECE EN UNA MESETA
ANTES DE QUE SE INICIE LA REPOLARIZACION
• MUSCULO CARDIACO 2/10 – 3/10 DE SEGUNDO
– CANALES RAPIDOS Na+ ACTIVADOS POR
VOLTAJE
– CANALES LENTOS Ca++ ACTIVADOS POR
VOLTAJE
– CANALES DE K+ CON APERTURA AUN MAS
LENTA
FIBRAS NERVIOSAS
MIELINICAS Y AMIELINICAS • Un tronco nervioso posee el doble de fibras
amielínicas.
• Las mielínicas presentan interrupción cada 1-3
mm. Nódulo de Ranvier.
• La mielina disminuye el flujo de iones 5000
veces.
• Velocidad de conducción:
– Mielinicas: 100m/seg
– Amielinicas: 0.25m/seg
•Mayor velocidad
•Conserva energía
•Despolarización solo en
nódulos
•Menor perdida de iones
•Menor requerimiento
metabólico para
restablecer
concentraciones iónicas
Fisiología del tejido
muscular
Dr. Johnny Fernando Quiñones Jáuregui
Aproximadamente el 40% del cuerpo es músculo esquelético
El 10% es músculo liso y cardíaco
SARCOLEMA
• Es la membrana celular de la
fibra muscular, está formado por
una membrana celular
denominada membrana
plasmática y una cubierta
externa que contiene numerosas
fibrillas delgadas de colágeno.
MIOFIBRILLAS: FILAMENTOS DE ACTINA Y
MIOSINA
• Cada fibra muscular contiene varios cientos a
miles de miofibrillas
• Cada miofibrilla está formada por 1500
filamentos de miosina y 3000 filamentos de
actina responsables de la contracción.
• Los filamentos se interdigitan y aparecen
bandas claras y oscuras
• Las bandas claras contienen solo filamentos
de actina denominadas bandas I.
• Las bandas oscuras contienen filamentos
de miosina denominadas bandas A.
QUE MANTIENE EN SU LUGAR A LOS FILAMENTOS
DE ACTINA Y DE MIOSINA
• Una proteína filamentosa y muy elástica
llamada titina.
que actúa como armazón que
mantienen en su posición a los
filamentos de actina y miosina, de modo
que funcione la maquinaria contráctil
del sarcómero.
SARCOPLASMA
• Los espacios entre las miofibrillas están
llenos de líquido intracelular denominado
sarcoplasma que contiene grandes
cantidades de potasio, magnesio y fosfato.
• También posee mitocondrias que
proporciona grandes cantidades de
energía (ATP).
RETÍCULO SARCOPLÁSMICO
• En el sarcoplasma que rodea a las
miofibrillas de todas las fibras
musculares, se encuentra un extenso
retículo sarcoplásmatico, que es muy
importante para controlar la contracción
muscular.
• Los tipos de fibras musculares muy
rápidas tienen retículos sarcoplásmicos
extensos.
MECANISMO GENERAL DE LA
CONTRACCIÓN MUSCULAR
1. Un potencial de acción viaja a lo largo de la fibra motora hasta sus terminaciones sobre las fibras musculares.
2. En cada terminal el nervio secreta acetilcolina.
3. La acetilcolina actúa en una zona local de la membrana de la fibra muscular para abrir múltiples canales “activados por acetilcolina”.
4. La apertura de los canales activados permite que grandes cantidades de sodio difundan hacia es interior de la membrana iniciando un potencial de acción.
5. El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular
6. El potencial de acción despolariza la membrana muscular y hace que el retículo sarcoplásmico, libere grandes cantidades de iones de calcio.
7. Los iones de calcio inician las fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y de miosina haciendo que se produzca el proceso contráctil.
8. Después de una fracción de segundo los calcio retornan al retículo sarcoplásmico hasta que llega un nuevo potencial de acción. Esta retirada hace que cese la contracción muscular
DESLIZAMIENTO DE LOS FILAMENTOS DE LA
CONTRACCIÓN MUSCULAR
En estado relajado: Los
extremos de los
filamentos de actina entre
dos discos Z sucesivos,
apenas se superponen
entre sí
En estado contraído:
Los filamentos de actina
son traccionados hacia
los filamentos de miosina,
de modo que sus
extremos se superponen
entre sí en su máxima
extensión
CARACTERISTICAS MOLECULARES DE LOS
FILAMENTOS CONTRACTILES
MIOSINA ACTINA
CONTRACCIÓN
ISOMÉTRICA
CONTRACCIÓN
ISOTÓNICA
Cuando el músculo
no se acorta durante
la contracción. No
hay movimiento
articular, es estática
Cuando se acorta pero
la tensión del músculo
permanece constante
durante la contracción.
Es dinámica
FIBRAS DE TIPO I
• Son fibras rojas
• Oscuras
• Aeróbicas
• Contracción lenta
• Tónicas
• Predominan en músculos del tronco
• Son fibras de resistencia
• FIBRAS LENTAS TIPO I
1. Fibras pequeñas inervadas por fibras
nerviosas más pequeñas
2. Vascularización y capilares mas extensos
para aportar cantidades adicionales de
oxigeno
3. Numerosas mitocondrias para mantener
niveles elevados de metabolismo oxidativo.
4. Fibras que contienen grandes cantidades de
mioglobina.
FIBRAS DE TIPO II
• Blancas
• Claras
• Anaeróbicas
• Contracción rápida
• Relacionadas con el movimiento
• Predominan en las extremidades
• Predominan en velocistas, levantadores
de pesas, lanzadores atléticos
1. Grandes para obtener gran fuerza de contracción
2. Retículo sarcoplásmico extenso para la liberación de calcio.
3. Enzimas glucolíticas para la liberación de energía mediante proceso glucolítico
4. Vascularización menos extensa.
5. Menos mitocondrias, porque el metabolismo oxidativo es secundario.
FIBRAS RÁPIDAS TIPO II
TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES
MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN DEL
MSCULO ESQUELÉTICO
• Unidad Motora.- Es el conjunto de
todas las fibras musculares que son
inervadas por una única fibra
nerviosa.
• Los músculos pequeños que
reaccionan rápidamente y cuyo control
debe ser exacto tienen más fibras
nerviosas para menos fibras
musculares.
• Los músculos grandes que no
precisan un control fino pueden tener
varios centenares de fibras
musculares en una unidad motora.
UNIDAD MOTORA
TONO DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO
• Incluso cuando los músculos están en reposo
habitualmente hay una cierta cantidad de
tensión, que se denomina tono muscular.
FATIGA MUSCULAR
• Producida por la contracción prolongada e intensa de
un músculo
• Aumenta en proporción directa a la velocidad de depleción del glucógeno muscular y por tanto hay incapacidad para seguir generando el mismo trabajo.
• La interrupción del flujo sanguíneo a través de un músculo que se está contrayendo da lugar a una fatiga muscular casi completa en un plazo de 1 a 2 min. debido a la pérdida de aporte de nutrientes, especialmente de oxígeno.
SISTEMAS DE PALANCA DEL CUERPO
• Los músculos actúan aplicando una
tensión a sus puntos de inserción en
los huesos, y éstos a su vez forman
varios tipos de sistemas de palanca
HIPERTROFIA Y ATROFIA MUSCULAR
Cuando se produce un aumento
de la masa total de un músculo se
denomina hipertrofia muscular.
Toda hipertrofia se debe a un
aumento del número de
filamentos de actina y miosina
en cada fibra muscular dando
lugar a un aumento de tamaño o
una hipertrofia de la fibra
Aparece cuando el músculo está
sometido a carga durante el
proceso contráctil y son necesaria
pocas contracciones intensas
cada día para producir una
hipertrofia significativa en un
plazo de 6 a 10 semanas
• Cuando un músculo no se utiliza durante
muchas semanas, la velocidad de
disminución de las proteínas contráctiles
es mucho más rápida que la velocidad de
sustitución. Por tanto, se produce atrofia
muscular.
AJUSTE DE LA LONGITUD MUSCULAR
• Es otro tipo de hipertrofia que se
produce cuando los músculos son
distendidos hasta una longitud
mayor de lo normal.
• Esto hace que se añadan nuevos
sarcómeros en los extremos de las
fibras musculares, donde se unen a
los tendones
HIPERPLASIA DE LAS FIBRAS MUSCULARES
Es el aumento del número de fibras
Cuando aparece, el mecanismo es la división
lineal de fibras que estaban previamente
aumentadas de tamaño
A.- Normal
B.- Hipertrofia
C.- Hiperplasia
D.- Combinación de ambas
RIGIDEZ CADAVÉRICA
• Varias horas después de la muerte,
todos los músculos del cuerpo entran
en un estado de contractura
denominado rigidez cadavérica,
debido a la pérdida de todo el ATP,
que es necesario para producir la
separación de los puentes cruzados
que se origina en los filamentos de
actina durante el proceso de
relajación.
• El músculo permanece rígido hasta
que las proteínas se deterioran (15 a
25 h) lo que probablemente se debe a
la autolisis que producen las enzimas
que liberan los lisosomas.
Tipos de Tejido Muscular
TEJIDO MUSCULAR CARDIACO TEJIDO MUSCULAR ESQUELETICO TEJIDO MUSCULAR LISO
Tejido Muscular Cardiaco
Células, con 1 o 2 núcleos y con apariencia estriada, interconectadas entre si.
Función
Movimientos involuntarios del corazón, impulsando la sangre al torrente sanguíneo.
Velocidad de contracción intermedia
Localización En las paredes del corazón. Las fibras musculares cardiacas son
estriadas como las esqueléticas pero más pequeñas.
Las fibras musculares están unidas por
los discos intercalares que permiten que un potencial de acción se propague rápidamente de unas células a otras
Tejido Muscular Esquelético
El 90% de la masa muscular es músculo esquelético y otro 5-10% corresponde a músculo liso y cardiaco. FUNCIONES BÁSICAS: •Movimiento y comunicación(lenguaje)
•Mantenimiento de la postura
•Mantenimiento de la estabilidad de las articulaciones
•Producción de calor
Descripción: Células cilíndricas alargadas, multinucleadas y con apariencia estriada Función: Movimientos voluntarios. Velocidad de contracción rápida Localización: En los músculos esqueléticos que se unen a los huesos y ocasionalmente a la piel
Tejido Muscular Liso Células fusiformes, con un núcleo central y no estriadas Función Movimientos involuntarios, lentos, semirrítmicos(oleaje). Impulsando sustancias u estructuras a traves de pasajes internos Localización En las paredes de la mayoría de los órganos huecos y de los vasos sanguíneos
Clases de contracción del músculo liso
• FASICA CONTRACCIÓN RÁPIDA. Aparato digestivo y genitourinario.
• TÓNICA CONTRACCIÓN PROLONGADA(horas o días). Paredes de los vasos sanguíneos, vías respiratorias y esfínteres.
• Control involuntario de la contracción: nervioso (SNA), hormonal y local
CLASIFICACION DE ACUERDO A LA
FUNCION
•AGONISTA: interviene activa y directamente en el movimiento
•ANTAGONISTA: opone al movimiento, realiza el movimiento contrario
• SINERGISTA: Grupo de músculos que intervienen activa y conjuntamente para realizar el mismo movimiento
Tipos De Contracción
•ISOTÓNICA: El músculo se acorta y
la tensión del permanece constante. Produce movimiento
•ISOMÉTRICA: El músculo no se acorta durante la contracción. No produce movimiento (bipedestación, sedestación, control postural…)
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