Sinapsis
Macarlupú B. José LuisDepartamento Académico de Ciencias
Biológicas y Fisiológicas.Laboratorio de Transporte de Oxigeno.
UPCH.
Potencial Post-sináptico (PPS)
• PPS desencadenado por unión de NT a receptores de la membrana post-sináptica
• NT:– pépticos– amino ácidos– catecolaminas
• en la neurona post-sináptica NT ocasionan:– inhibición (IPPS) – excitación (EPPS)
Inhibición y Excitación
• ACh posee doble acción: – excita células del músculo esquelético – Inhibe células del músculo cardiaco
• Inhibición = hiperpolarización
• Excitación = hipopolarización ó despolarización (PA)
Inhibición y Excitación
ACh ACh
IPPS Inhibitorio
EPPS Excitatorio
M. cadiaco
M. Esqueletico
Estructuras Funcionales de la Sinapsis
Vesiculas c/ NT
Receptores
para NT
IPPS
• Cuando la membrana del soma recibe una señal negativa se carga mas negativamente
(Ej. De –70mV a –75mV)-> proceso llamado IPPS
• El incremento en carga negativa es afectado por la entrada de Cl- a la neurona post-sináptica
• Durante el IPPS, la membrana post-sináptica esta– menos excitable – HiperpolarizadaPor lo cual no se genera el PA
IPPS (inhibición hiperpolarización)
Cl-
K+
NT
Vesiculas liberan NT
EPPS
• Cuando la membrana del soma recibe una señal excitatoria se vuelve mas positivamente cargada (Ej. de –70mV a –59mV).
• Esto es ocasionado por el ingreso de Na+ a la neurona post-sináptica…. NO cambia de – a +!!
• La señal procede hasta el cono axonal de la neurona
post-sináptica y conduce a la despolarización y por tanto a la generación del PA -> proceso llamado EPPS
EPSP (excitación despolarización)
Na+
K+
NT
Vesiculas liberan NT
Bases Biofísicas de laFunción Neuronal y Organización
de los Sistemas Nerviosos: Potenciales de Reposo y Acción Ia
Macarlupú B. José LuisDepartamento Académico de Ciencias
Biológicas y Fisiológicas.Laboratorio de Transporte de Oxigeno.
UPCH.
Voltaje Intracelular
• VoItaje intracelular (“ diferencia de potential electrico”) es el voltaje al interior de la celula en relación al exterior de la celula.
• El interior de cualquier celula animal tiene un volataje negativo con respecto al exterior celular ( -20 a -100 mV en reposo).
The Nernst equation
in
outX X
X
zF
RTE
][
][ln
valenciadel ion X
potencial eléctrico del ion X
concentración extracelular
concentración intracelular
i
oX X
X
zE
][
][log
058.0A 18° C, Em (en voltios) es:
RT/F es constante ( 0.058 a 18° C y 0.061 a 38° C)
Potencial de Equilibrio de Nernst para el K+
Calcular el potencial de equilibrio de Nernst para K+:
1. Asumir que [K+]i es 10 veces mayor que [K+]o
2. [K+]o/[K+]i =
)1.0log(058.0KE -58 mV
0.1
+1
i
oK K
K
zE
][
][log
058.0
3. Valencia =
)1(058.0KE -0.058Vi
oK K
KE
][
][log058.0
El número 0.058 es derivado de la pendiente de esta recta que es 58mV por cada 10 veces que se incremente la
gradiente de [ ]
Potencial de Equilibrio de Nernst para el Na+
Calcular el potencial de equilibrio de Nernst para Na+:
1. Asumir que [Na+]o es 10 veces mayor que [Na+]i
2. [Na+]o/[Na+]i =
)10log(058.0NaE 58 mV
10+1
i
oNa Na
Na
zE
][
][log
058.0
3. Valencia =
)1(058.0NaE 0.058Vi
oNa Na
NaE
][
][log058.0
Potencial de Equilibrio de Nernst para el Cl-
Calcular el potencial de equilibrio de Nernst para Cl-:
1. Asumir que [Cl-]o es 10 veces mayor que [Cl-]i
2. [Cl-]o/[Cl-]i =
)10log(058.0ClE -58 mV
10
-1
i
oCl Cl
Cl
zE
][
][log
058.0
3. Valencia =
1058.0ClE -0.058Vi
oCl Cl
ClE
][
][log058.0
Ecuación de Goldman ó de Goldman, Hodgkin, Katz
• Calcula el potencial de equilibrio cuando mas de un ion es permeable
• Incorpora los coeficientes de permeabilidad de cada ion (especifico de cada membrana)
oCliNaiK
iCloNaoKions
ClPNaPKP
ClPNaPKP
F
RTE
][][][
][][][ln
Es esto también válido para invertebrados?
• Estudios de Baker y col en el axon del calamar mostraron que estas predicciones también son validas pera invertebrados.
• Ademas mostraron:
• Participación del axoplasma en el potencial de equilibrio
• Si [K+]i varia se altera el Em se anula el Em
Determinantes del Potencial de Reposo (PR)
PR en TODA célula Magnitud variante (Células exitables ~ -70 millivoltios)
PR generado de: Na+/K+-ATPasa y Canales de K+
Transporte Activo:Na+/K+-ATPasa
Gradientes y Canales Ionicos:K+ posee mayor permeabilidad en estado de reposo y posee una gran gradiente de concentración.
Medición del voltaje intracelular
Determinantes del Potencial de Reposo (PR)
LIC[Na+] = 10[K+] = 140
[Ca2+] = 0.001[Cl-] = 4
LEC Proporción[Na+] = 120 12[K+] = 2.5 56 (0.018)[Ca2+] = 2 2000[Cl-] = 120 30
Na+/K+-ATPasa (Bomba de Sodio)
Problema: pequeña fuga (“leak”) de Na+ causaria perdida gradual de Em (despolarización)
Solución: mantener gradiente mediante transporte activo
Bombea 3 Na+ por cada 2 K+ (electrogenica), pero la contribución directa a Em es insignificante
Eckert (5e), Fig 5-15
Fotorreceptores:Visión
Planaria
Campbell, Fig. 49.4
Mamífero
F7-46
Vertebrados: Fotorreceptores
F7-48
Epitelio Pigmentado
Fotoreceptores
BASTONESluz baja
CONOScolores
Rojo Verde AzulUV
Vertebrados: Fotorreceptores
Fototransducción (1)
F7-53a
En la oscuridad existe una corriente de Na+ hacia el interior de la célula (CORRIENTE OSCURA)
El canal que permite el paso de la corriente oscura permanece abierto mediante GMP (cGMP)
extracelular
intracelular
F7-53a
La luz activa la rodopsina, produciendose un decremento en el cGMP
extracelular
intracelular
Esto detiene elingreso de la corriente oscura e hiperpolariza la membrana fotoreceptore
Fototransducción (2)
Na+
Ca2+
Na+
Ca2+
hv
Na+
Ca2+Na+
Ca2+
GC inactiva GC activa
Disco membranoso
3Na+
2K+
K+
Na+ y Ca2+[ ]
GTP
: rodopsina: cis-retinal + opsina : todo-trans-retinal : opsina
: transducina (proteína G)
: Fosfodiesterasa de GMPc inactiva y activa, respectivamente
: Guanilato ciclasa activa e inacticva, respectivamente
3Na+
2K+
: GMPc : GMP : canal de fuga de K+ : Bomba de Na+-K+
: potencial de reposo
: inhibición de potencial (hiperpolarización)
: recuperación del potencial de reposo
Membrana plasmática seg. ext. bastón retiniano
X XATP
ADP + PiCa2+
Ca2+ : Bomba de Ca2+
(1)
(2)
(4)
(3)
; ;
VISION
ESTRUCTURASABSORCION DE LUZ
retinalrodopsin
TRANSDUCINA proteina-GFOSFODIESTERASA cGMPCANALES DE SODIO
hiperpolarizaciónIMPULSO NERVIOSOCOLOR VISION
FOTORECEPTOR
Donde ocurre la reacción?
Membrana Discoidal
MOLECULA
RODOPSINA
CONVERSION a TRANS RETINAL ACTIVO
ESPECTRO DE ABSORCION DE LA RODOPSINA
500 nm
INTERMEDIARIOS EN LA FOTOLISIS DE LA
RODOPSINA EN EL PROCESO VISUAL
ESPECTRO DE ABSORCION DE LA RODOPSINA
Rodopsina
Transducina
T, transducinR, rhodopsinR*, photoexcited rhodopsinR*-P, multiply phosphorylated
rhodopsin
PDEi, inhibited phosphodiesterase
PDEi*, activated PDEA, arrestinRK, rhodopsin kinase
RK(PROTEINA G)CICLO DE LA TRANSDUCINA
Desde la luz/rodopsina hasta la disminución de
cGMP
Lo siguiente:Bajas [cGMP] cierran los canales de Na+ y causan HIPERPOLARIZATION DE LA MEMBRANA
LuzACTIVA rodopsina ACTIVA transducina ACTIVA PDE y genera reducción de [cGMP]
RESPUESTA CELULAR AL PULSO DE LUZUn pulso corto de luz produce
produces una hiperpolarization de la membrana celular que
persiste por 1 a 2 segundos
POTENCIAL DE REPOSO