CV 7 Transporte[6]

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TRANSPORTE A TRANSPORTE A NIVEL CELULARNIVEL CELULAR

Consultar un libro de Biología Consultar un libro de Biología como Solomon o Campbellcomo Solomon o Campbell

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Tema 7: TRANSPORTE

1. Nivel organismal y nivel celular

2. Citosis: fagocitosis, pinocitosis, exocitosis, endocitosis

3. Flujo masivo, difusión simple, difusión facilitada, transporte activo

4. Balance de agua: organismos marinos vs. acuáticos

5. Desechos nitrogenados

6. Pulmones, branquias

7. Potencial de acción, potencial de descanso, neurotransmisores

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Tema 7: TRANSPORTE








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Modelo del Mosaico Fluido

En la membrana plasmática, los lípidos forman una bicapa.

Las proteínas asociadas se intercalan en esa membrana de lípidos.

Existen dos tipos de proteínas según su disposición en la bicapa: Proteínas integrales Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana

Proteínas periféricas A un lado u otro de la bicapa lipídica.

MEMBRANAS BIOLOGICASMEMBRANAS BIOLOGICAS

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Modelo de una membrana plasmática de una célula

El modelo de mosaico fluido

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Las proteínas de membrana participan:

– En transporte;

– En adhesión (entre células);

– En transferencia de información y

– como enzimas

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Tema 7: TRANSPORTE




4. Balance de agua: organismos marinos vs. Acuáticos




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CitosisCitosis

Transporte Ing. Yolanda Nieto de León

Transporte por vesículas o vacuolas

ExocitosisExocitosis

• La célula EXPULSA productos de desechos o secreciones específicas – Hormonas

• La vesícula secretora se incorpora a la membrana celular y expulsa el contenido de la vesícula fuera de la célula

• Este es un mecanismo primario de crecimiento de la

membrana

• Repone porciones de la membrana que se han perdido durante la endocitosis

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10Transporte Ing. Yolanda Nieto de León

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Endocitosis

• La formación de una INVAGINACION en una membrana que produce una vesícula que contiene una sustancia.

• La célula lleva materiales a su interior.

• Puede ser de 2 tipos:

• Fagocitosis

• Pinocitosis

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Endocitosis: fagocitosis

• Ingestión de células. La célula engulle partículas sólidas grandes (bacterias, alimentos).

• Los pasos son:

1. Se forma vesícula,

2. Viene un lisosoma,

3. Se fusionan vesícula y lisosoma

4. Es degradada la partícula por las enzimas digestivas del lisosoma

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CitoplasmaCitoplasma Exterior célulaExterior célula


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Endocitosis: PinocitosisBebida celular. Vesicula encierra fluido extracelular. La célula absorbe materiales disueltos


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Endocitosis mediada por receptores

• Moléculas específicas se combinan con proteínas receptoras incluidas en la membrana plasmática

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Tema 7: TRANSPORTE

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FLUJO MASIVO

El flujo de varias sustancias todas en la misma dirección; flujo como de un chorro. Requiere una bomba.

Ejemplos: flujo sanguineo, entrada y salida de los pulmones de aire, orinar, movimiento de comida en el intestino.

Otro tipo es el ciclosis, producido por contracción de proteinas contractiles.

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DifusiónDifusión

Movimiento neto de partículas a favor de su propio gradiente de concentración

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La velocidad de difusión depende de:

1. Tamaño y forma de las partículas (inv)

2. Temperatura (direc)

3. Concentración de soluto (direc)

4. Carga de las partículas (direc)

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Tipos de Difusión

1. Ósmosis

Difusión del agua (solvente) a través de una membrana semipermeable y selectiva

2. Diálisis

Difusión de un soluto a través de una membrana semipermeable y selectiva

3. Difusión facilitada

Movimiento de moléculas grandes que no pueden pasar a través de la membrana plasmáticas y necesita ayuda de una proteína.

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Presión osmótica de una solución:

Diferencia de presión de una disolución

Es la presión necesaria para prevenir el paso del agua a través de una membrana semipermeable.

Osmosis

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Solución isotónicaSolución isotónica

La concentración de soluto está en igual equilibrio fuera y dentro de una célula

Ejemplo: El plasma sanguíneo humano y el resto de líquidos corporales en relación con las células.

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Solución hipertónicaSolución hipertónica

La solución tiene mayor concentración de soluto que el

interior de la célula presión osmótica > que la de la célula

La célula pierde agua y se contrae al colocarla dentro

de dicha solución.

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Ejemplo:

Glóbulos rojos: se chupan, arrugan (crenación)

Células vegetales: la membrana plasmática se separa de la pared celular plasmólisis

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Plasmólisis

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Solución hipotónicaSolución hipotónica

La solución tiene menor concentración de soluto que

el interior de la célula presión osmótica < que la de la célula

El agua tiende a entrar y hace que la célula aumentede tamaño.

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Ejemplo:

Glóbulos rojos: absorben agua y aumentan de tamaño, pudiendo reventarse “citolisis” (proceso cuando la célula se rompe)

Dos soluciones pueden ser mutuamente isotónicas entre sí, o una puede ser relativamente hipertónica y, la otra, relativamente hipotónica

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En vegetales, algas, bacterias, hongos, la pared celular les permite soportar, sin estallar, un ambiente externo muy diluido, con concentraciones muy bajas de soluto.

Presión de turgencia Al pasar el agua a las células por ósmosis se llenan las

vacuolas centrales y distiende la célula Estas se hinchan contra la pared rígida de celulosa

(que se estira muy poco) evitando un incremento adicional en el tamaño celular.

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Caso del Paramecium

Organismo unicelulares eucarióticos que se les conoce como protozoos ciliados. Forma de suela de zapato. Habituales en aguas dulces estancadas con abundante materia orgánica, como charcas y estanques

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TRANSPORTE DE SOLUTO MEDIADO POR PROTEINAS


2. Transporte activo mediado por portadores


• Se realiza a favor del gradiente de concentración [ ]– es un proceso espontáneo

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• La membrana puede volverse permeable a un soluto (ión o proteína) – por efecto de una proteína portadora o de

transporte específica

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2. Transporte activo mediado por portadores

• Se mueven en contra del gradiente de []

• Se necesita en la célula algunos solutos, los que hay que mover en contra del gradiente de concentración

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• Por ser las sustancias bombeadas de un área de [ ↓ ] a una de [ ↑ ] se necesita que el transporte sea acoplado a una fuente de energía – (ATP)

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Transporte activo

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Bomba de Sodio-Potasio

Actua en el transporte de iones de sodio y potasio en contra de la gradiente de concentración. Es una ATPasa, una proteína de membrana, porque rompe el ATP. El fosfato perdido del ATP combina con la proteína produciendo un cambio en su estructura terciaria, permitiendo el transporte transmembrana de cationes (iones positivos).

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Funciones de la Bomba de Sodio y Potasio

importante en el mantenimiento del volumen celular

potencial eléctrico de membrana bombea 3 iones (Na+) exterior de la célula e introduce 2 iones (K+) interior celular contribuye a generar un potencial eléctrico entre el

interior y el exterior de la célula

impulsos nerviososestablece el potencial de membrana cuando el impulso nervioso ya se ha transmitido

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TRANSPORTE ACTIVO:Bomba de Sodio y Potasio

Animacion: http://www.youtube.com/watch?v=7ZHFiwZEAlU

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Difusión facilitada (Proteína de canal)

Difusión (Capa bilipidica)

Comparación de transportes

Proteína transportadora

A B

Proteínas transportadoras son especificas – solo permiten que ciertas moléculas crucen la membrana

Transporta moléculas de diferentes tamaños

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Por lo tanto, los tipos de transporte celular incluyen

A. No requiere de energía metabólica ATP (también es llamado transporte pasivo)

1. Difusión1. Difusión facilitada 2. Osmosis3. Dialisis

B. Célula usa energía metabólica

1. Transporte activo 2. Citosis3. Flujo masivo

alto

bajo

Esto va a ser un trabajo duro!!

alto

bajo

Weeee!!!

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Tema 7: TRANSPORTE

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Peces de agua dulce

Viven en un ambiente hipotónico

Agua entra continuamente en su cuerpo por osmosis, y salen sales por difusión (absorben sales de manera activa a través de las branquias)

Estos tipos de peces excretan grandes cantidades de orina diluida (orina hipotónica), de manera que se desprenden de las grandes cantidades de agua almacenada

Hay que decir, aunque es lo mas lógico de pensar, que no beben agua.

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Peces marinos

Viven en un medio hipertónico (mar)

Pierden agua por osmosis

Ganan sales del agua que beben y también por difusión

Para compensar el pez bebe agua salada, excreta sal y produce un pequeño volumen de orina

La orina es isotónica y se pierde agua por las branquias

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Comparación de los dos tipos de peces

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Peces cartilaginosos (tiburones)

Sangre es isotónica (tiene urea).

Urea en concentración suficientemente alta para que sus tejidos se hagan hipertónicos respecto al medio circundante.

Como resultado, parte del agua entra en el cuerpo por osmosis y se excreta una gran cantidad de orina diluida (hipotónica).

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Amebas

Eucariota que carece de pared celular, y por su movimiento a base de pseudópodos

Vacuola digestivas • Agua dulce• Marinas

Vacuolas contráctilesPresentes en amebas de agua dulceAusentes en amebas marinas

¿¿Por que??

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Tema 7: TRANSPORTE

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DESECHOS NITROGENADOS

El mantenimiento de un medio interno constante (homeostasis) es el resultado de una variedad de procesos dentro del cuerpo.

Una de las funciones más críticas es la regulación de la composición química de los fluidos corporales.

Las sustancias que se deben eliminar varían por ej., derivados del nitrógeno producidos por alteración de

grupos amino resultantes del catabolismo (degradación) de las proteínas.

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La sustancia excretada puede ser:

1. AmoniacoEs muy tóxico pero, por su gran solubilidad y difusión, el agua circundante lo diluye y arrastra con rapidez Invertebrados acuáticos, peces óseos y larvas de anfibios

2. Urea Se produce en el hígado por transformación rápida del amoniaco, resultando ser mucho menos tóxico y más soluble, aunque se difunde con mayor lentitud.

Por esas razones puede acumularse en los tejidos sin causar daños y excretarse más concentrada Peces cartilaginosos, anfibios adultos y mamíferos

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3. Ácido úrico Característico de animales que ingieren H20 en poca cantidad.

Se forma a partir del amoniaco y otros derivados nitrogenados.

Se excreta en forma de pasta blanca o sólido dado su mínima toxicidad y baja solubilidad. Animales adaptados a vivir en un ambiente seco y poner huevos con cáscara y membrana impermeables al agua

Insectos, moluscos pulmonados, reptiles y aves

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Problemas de salud causados por el acido úrico:

La gota

Se origina por un exceso de ácido úrico en el organismo.

Este exceso puede deberse a:

1. Aumento en su producción

2. Eliminación insuficiente del ácido úrico por el riñón y/o

3. Exceso de ingesta de alimentos ricos en purinas (mariscos, sardinas, pavo, consomé, alcohol) que son metabolizadas por el organismo a ácido úrico.

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Con el transcurso del tiempo, los niveles elevados de ácido úrico en sangre (hiperuricemia), pueden ocasionar:

1. Depositarse en la vía urinaria formando cálculos, y también

2. Formación de cristales de ácido úrico en forma de aguja, que, si se depositan en las articulaciones, ocasionan los ataques de gota; cuando lo hacen en los tejidos por debajo de la piel, originan los tofos.

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6. Pulmones, branquias, función de glóbulos rojos y hemoglobina


Tema 7: TRANSPORTE

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1. Sistema respiratorio

2. Sistema circulatorio

3. Impulso nervioso

Importancia del transporte pasivo y activo de gases o moléculas esta relacionado con:

TRANSPORTE

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TRANSPORTE



3. Impulso nervioso

Importancia del transporte pasivo y activo de gases o moléculas está relacionado con:

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Intercambio de gases a nivel celular ocurre totalmente por difusión a través de membranas mojadas.

Tasa de difusión es: proporcional al área de la superficie donde la difusión ocurre inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que tienen que recorrer

Como resultado los sistemas respiratorios tienen que ser: superficies grandes, y delgadas

Además, todas las células vivas deben estar en un ambiente húmedo para mantener sus membranas plasmáticas. 1 millón de veces más rápido en aire que en el agua. En el agua debe usarse mucha energía

• Afuera el viento la seca, no habría difusión de medio húmedo a húmedo

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Branquias:Evaginación

Pulmones:Invaginación

Imp. bronquiolos,

alvéolos

Importancia de la ventilación

• Tanto peces como vertebrados terrestres dependen de la ventilación para mantener una [ ] alta de O2 y ↓CO2 en la superficie externa de intercambio de gases

• Agua: [ ↓ ] de O2 por lo que tiene que haber flujo contínuo de agua a través de las branquias 1 millón de veces más lentos

• Peces cartilaginosos (tiburones, rayas, etc.) casi siempre nadan sin opérculo

• Peces óseos tienen movimientos del opérculo que produce una corriente

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El caso especial del pez pulmonar

Viven en charcos relativamente anóxicos.

Colocan los huevos en un nido al fondo, cuidado por el macho

♂ tienen branquias (oxigenan) + pulmones ♀ tienen pulmones

¿Por que?

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Tubos traqueales: sistema respiratorio en insectos

El aire entra a unos orificios “espiráculos” luego a los tubos o tráqueas traqueolos y por difusión el Oxígeno pasa a las célulasTodo lleno de aire porque es más fácil que se difunda en e aire, las traqueolas están humedecidas (agua) arañas tienen pulmones en forma de libro y también espiráculos

S: espiráculoTr: tráqueas

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TRANSPORTE



3. Impulso nervioso


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El alto metabolismo de muchos organismos requiere el transportede grandes cantidades de O2 y CO2

¿ Cuál son las funciones de la hemoglobina (Hg)?

1. Aumenta significativamente la cantidad de O2 que puede ser transportado

2. Regular la concentración de O2 en la plasma. ¿Cómo? Yo encierro el o dentro deExplique su importancia en el transporte de O2 de los pulmones a la sangre y de la sangre a las células corporales

Mal de montaña

• Concentración de oxígeno es menor, flujo de o es menor, necesito más eritrocitos para disminuir cantidad de oxígeno en plasma y que entre

• Menor presión, menor oxigenación

• Baja presión nitrógeno entra a la sangre, al salir y reducir la presión, el n, sale y forma burbujas que tapan los vasos

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Hemoglobina

• En los vertebrados es contenida exclusivamente en glóbulos rojos. • Cuando se combina con el oxígeno se le llama “oxihemoglobina”• Es una proteína cuaternaria conjugada con el grupo HEMO• Está libre en la sangre en los anélidos (p.e. lombrís de tierra). Disuelta en la sangre, aumenta concentración de solutos en sangre Hb es mayor, menos moléculas

• Glóbulos rojos = eritrocitos

• No tienen núcleo ni organelos en nosotros.• Su citoplasma está ocupado casi en su totalidad por 200 a 300 millones de

• moléculas de hemoglobina, así proveiendo el color rojo a la sangre.• Tienen forma de disco bicóncavo, deprimido en el centro lo • que aumenta la superficie efectiva de la membrana, área de • contacto de Hb con la superficie• Mantienen el balance osmótico del individuo (¿Cómo?) • Tantas moléculas de Hb en la sangre sin estar en el • eritrocito causaría que se sale el agua de las células a la • sangre por osmosis. Al colocarlas en glóbulos rojos, efectivamente las • elimina de la plasma sanguínea, así manteniendo el balance osmótica.

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Feto Analogía entre la placenta y el pulmón al intestino “vellosidades” Difusión entre las circulaciones materna y embriónica provee de nutrientes, gases respiratorios y permite sacar productos de desecho del embrión.

Vasos capilares se proyectan (vellosidades) en porción maternal de la placenta

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Feto

↑ intercambio de gases:

1. Alto número de evaginaciones e invaginaciones en placenta?

2. Los vasos sanguíneos están estirados y tienen paredes delgadas

3. Hemoglobina fetal tiene mayor afinidad por el O2. diferente a la del adulto (otro gen Hb gamma)

Feto cordón umbilical unido a la placenta de la madre

Consta de muchísimos vasos sanguíneos para que por difusión pasen todos los nutrientes, Oxígeno, CO2 y desechos.

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Tema 7: TRANSPORTE

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TRANSPORTE



3. Impulso nervioso


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NEURONAS

Células nerviosas que se encuentran en todo el cuerpo.

Es el elemento fundamental de la estructura del sistema nervioso. Encargadas entre otras cosas de transmitir información en la forma de impulsos nerviosos. (hormonas en insectos)

Un cerebro humano contiene unas 100.000 millones de neuronas

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Del cuerpo de la neurona salen dos extensiones:

1. DendritasReciben información de otras neuronas

2. AxonTransmite la señal a otras neuronas o células efectoras algunos pueden ser de 1 m de largo (espina cordal a los

músculos del pie)

Otras partes importantes:

3. Pie Permite hacer sinapsis con otras células

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4. Células de Schwann Recubren el axón. Migran alrededor del axón, estirando su

membrana celular hacia atrás, recubriendo el axón en capas de membrana = mielína*.

*Mielina fosfolípido que permite la transmisión rápida y eficiente de impulsos a lo largo de las neuronas

La mielina funciona como aislante eléctrico. El aislante provoca que la señal eléctrica no pierda intensidad

por saltar entre los Nódulos de Ranvier.

Las células de Schwann también ayudan a guiar el crecimiento de los axones y regenerar ciertas lesiones de los axones periféricos.

5. Nódulos de Ranvier Bandas circulares a lo largo de los axones, sin mielina, que coinciden con el límite entre las células de Schwann.

¿Qué hace la poliomielitis?

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Potencial de Acción

En muchas neuronas, la despolarización de una membrana llega hasta cierto punto que se conoce como limite o umbral

Cuando el estimulo es muy fuerte y excede dicho limite produce un potencial de acción = impulso nervioso un fenómeno de “todo o nada” (no hay “pequeños” impulsos, la

magnitud es independiente de la fuerza del estimulo) lleva la información a lo largo del axón generalmente corto: 1-2 msec en duración se pueda producir con alta frecuencia

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Sinapsis químicas

En la mayoría de sinapsis, la información es pasada por el espacio sináptico a través de transmisores químicos llamados neurotransmisores

Moléculas neurotransmisores son liberados de las terminaciones de la célula pre-sináptica al espacio sináptico donde difunde hacia la célula post-sináptica (dendrita o efectora)

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Transmisión química en la sinapsis

1. Neurona pre-sináptica sintetiza y empaqueta vesículas sinápticas que son almacenadas en el terminaciones sinápticas

2. Cuando un potencial de acción llega a una terminación sináptica despolariza la membrana terminal abre canales de Ca2+ en la membrana

3. Iones de calcio se difunden a la terminación y ↑ [Ca2+] causa que algunas vesículas sinápticas se fusionen con la membrana terminal libera neurotransmisores por exocitosis

4. Las neurotransmisoras (por ej., acetilcolina) difunden por el espacio sináptico. 5. Combinan con una proteína receptora en la membrana post-

sináptica.

6. Esto causa un cambio en la estructura terciaria de la proteína receptora que causa que se abre un poro en la membrana.

7. Iones de sodio y potasio difunden por el poro, cambiando la polarización de la membrana, así produciendo un potencial de acción (impulso) que se autopropaga por la membrana.

8. Se libera colinesterasa en el espacio sináptico para eliminar la acetilcolina.

¿Qué pasaría si no se elimina la acetilcolina?

9. La entrada de potasio y salida de sodio corresponden a la fase ascendente del diagrama. Para poder mandar otro impulso, hay que regresar los iones en contra del gradiente de concentración. ¿Cómo? Esto corresponde a la fase descendente del diagrama.

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CONTRACCION MUSCULAR

El músculo consiste de varias fibras largas que corren paralelamente

Cada fibra es una célula con múltiples núcleos (fusión de muchas células durante el proceso embrionico)

fibra muscular

membrana celular sarcolema

citoplasma sarcoplasma

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Cada fibra muscular contiene varios cientos o millares de miofibrillas

A su vez, cada miofibrilla contiene miofilamentos gruesos (miosina) y miofilamentos finos (actina)

Miosina y actina son proteínas contráctiles

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Diferentes tipos de músculo:

1. Músculo esquelético (voluntario) (estriado)

2. Músculo liso (involuntario)

3. Músculo cardiaco (involuntario) (estriado)

(1) (2) (3)

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Músculo esquelético (voluntario)

Patrón regular de los miofilamentos crea una sección de bandas oscuras y claras (al verlo en un microscopio) = estrías

Cada unidad de repetición sarcómero: unidad básica de contracción

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El borde del sarcómero forma las “lineas Z”

Banda I: Región clara de la fibra donde solo hay miofilamentos finos (actina)

Banda A: corresponde al ancho de los miofilamentos gruesos (miosina)

Zona H: Centro de la Banda A donde solo hay filamentos gruesos

Re

gió

n o

scura

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Modelo del deslizamiento de filamentos

Explica como el músculo se contrae

Cuando el músculo esta en reposo: Microfilamentos delgados y gruesos no se traslapan completamente

Durante el movimiento: Filamentos delgados (actina) se deslizan sobre los filamentos gruesos (miocina) acortando el sarcomero

Esto no cambia el largo de los filamentos

El deslizamiento de las fibras cambia el largo de toda la miofibrilla

La fibra muscular únicamente se contrae cuando:

Los potenciales de acción se originan en el sistema nervioso central y viajan hasta llegar a la sinapsis mioneural (entre músculo y neurona).

El potencial de acción activa los canales de Ca+2, el cual fluye dentro de la neurona

Ca+2 hace que las vesículas conteniendo el neurotransmisor acetilcolina se unan a la membrana celular de la neurona

se libera acetilcolina por exocitosis en el espacio sináptico mioneural, que luego pasa a la membrana postsináptica donde combina con una proteína receptora, así despolarizando la membrana al abrir canales por donde pasan iones produciendo un potencial de acción. el impulso se autopropaga por el sarcolemaEl sarcolema se invagina formando túbulos t y la despolarización libera iones de Ca guardados en el retículo asociados a los túbulos T Iones de calcio activan las fuerzas de atracción en los filamentos y comienza la contracción

¿Por qué hay muchas mitocondrias en las fibras musculares?

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Sistema Nervioso: Proceso de información

La información es procesada por 3 tipos de neuronas:

1. Neuronas sensoriales. Transmiten información detectada por estímulos externos (luz, sonidos, calor, olor, y sabor) e internos (presión sanguínea, y niveles de CO2 en la sangre)

2. Interneuronas: En el sistemas nervioso central reciben la información de las sensoriales e integran (analizan e interpretan) el estimulo sensorial

3. Neuronas motoras: Reciben el estimulo de las interneuronas y comunican con los células efectoras (celular musculares o endocrinas)

Pueden producir respuestas automáticas en el cuerpo reflejos

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Acto y arco reflejo

Se denomina acto reflejo a toda respuesta automática, involuntaria e inmediata, frente a un estimulo.

El recorrido que sigue el impulso en un reflejo recibe el nombre de arco reflejo.

Se inicia a partir de: (1) la estimulación de un receptor y (2) llega a través de la neurona sensorial hasta (3) un centro reflejo

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Centro reflejo: conjunto de neuronas ubicadas en la medula y otros órganos del encéfalo, a excepción del cerebro, encargadas de recibir el impulso y elaborar las respuestas.

El nuevo impulso generado se transmite a través de una neurona motora hacia un órgano denominado efector:

un músculo respuesta: contracción muscular

o

una glándula respuesta: secreción

glandular

Corte de la médula espinal y órganos y células implicados en un arco reflejo

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Entonces el arco reflejo puede ser:

Respuesta involuntaria y automática a un estimulo como golpes, dolor, y cosas calientes

Por lo tanto, para que un reflejo se produzca es necesario de tres estructuras diferenciadas:

(1) receptores, (2) neuronas, y (3) efectores

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