Biofisica PRIMER PARCIAL PDF

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TEMA 1. POTENCIAL DE MEMBRANAIntroducciónLas células se caracterizan por tener compartimentación (mediante la formación de membrana las cuales nos han permitido diferenciarnos del ambiente) para poder generar gradientes que permiten obtener y acumular energía. Gradientes = energía.Esta compartimenta...

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TEMA 1. POTENCIAL DE MEMBRANA Introducción Las células se caracterizan por tener compartimentación (mediante la formación de membrana las cuales nos han permitido diferenciarnos del ambiente) para poder generar gradientes que permiten obtener y acumular energía. Gradientes = energía. Esta compartimentación se consigue mediante dos tipos de barreras: -

Canales (moléculas a favor de gradiente): proteínas transmembrana que se abren y se cierran dependiendo de la situación. La difusión es pasiva. Los canales suelen ser específicos para un tipo de ligando y también hay mecanismos físicos (sensibilidad al voltaje, luz, temperatura, presión…) y químicos (concentración…) para poder controlar su apertura.

-

Transportadores (necesitan energía en forma de ATP, para hacer el transporte porque suele ser a contra gradiente o carga eléctrica): proteínas que se encuentran en las membranas biológicas las cuales necesitan energía para llevar a cabo su función por lo que se necesita generar un gradiente.

- Difusión simple: se da el transporte directo de moléculas liposolubles a través de la bicapa lipídica. Se lleva a cabo para igualar las concentraciones de x a ambos lados de la membrana. Se da a favor del gradiente. - Ej: BSA → genera presión osmótica proteica (sangre más diluida) - Difusión facilitada: transportadores que no dependen de ATP ya que siempre se lleva a cabo un transporte a favor del gradiente (de mayores a menores ). - Ej: se almacena glucosa fosforilándola (fosfoglucosa); cuando se necesita glucosa esta se defosforila la glucosa, se genera un gradiente y sale al exterior gracias a la hexoquinasa. Órganos solidarios: hígado y riñones. - Ej2: Transporte sinporte, antiporte y uniporte. - Transporte activo: se lleva a cabo un transporte en contra del gradiente por lo que se necesita energía en forma de ATP. Primario y secundario y tiene acoplada una ATPasa.

- Ej: Bomba K/Na

Neurona Unidad funcional del sistema nervioso. Morfología: -

-

-

Soma → cuerpo neuronal (núcleo) Axón → transmiten el impulso Nódulos de Ranvier → son aquellos lugares que quedan libres de mielina. Por ellos es por donde correrá el impulso nervioso (PA) ya que disponen de proteínas canal y de trasportadores sensibles a voltaje (Conducción saltatoria) Células de Schwann → depositan en el axón una única vaina de mielina Oligodendrocitos → depositan más de una vaina de mielina a la vez aumentando así la velocidad de transmisión del impulso (se piensa que ayudan a guiar la reparación neuronal) Dendritas → una neurona tiene diversas y se encargan de recibir el impulso nervioso. Cono axonal -> de donde sale el axón que este mielinizado. Botón sináptico -> que es donde se conecta con otra, con músculo o con una glándula para hacer la sinapsis.

- El grado de mielinización dependerá del tipo de neurona. ↑ mielina cuanto más necesario sea transmitir la señal más rápido. El ser humano a potenciado su sistema nervioso con el objetivo de solucionar. Impulso nervioso Para generar el impluso nervioso necesitamos 3 proteínas transmembrana: -

Dos canales sensibles a voltaje: uno de K+ y otro de Na+ Bomba de K/Na para generar un gradiente electroquímico

Potencial de Membrana. Potencial de Acción Potencial de acción (impulso nervioso): onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular modificando su distribución de carga eléctrica Potencial de reposo: en todas las membranas celulares existe un potencial eléctrico de reposo. Los canales de Na-K se dedican a crear un gradiente electroquímico, este canal es sensible a voltaje. Creado un gradiente electroquímico sacando Na e introduciendo K, de manera que tiene una diferencia de potencial de -61 mV. Canales Na-K están cerrados.

Despolarización membrana (se producen por la sinapsis, información que viene de otra parte): la membrana se despolariza poco a poco hasta que llega a -40 mV, abriéndose los canles de Na, entra el Na y hace el interior mucho más positivo. Después se abren los de K, haciendo que este salga. Pasando a un potencial de + 40mV. Repolarización: momento en el que el potencial es +40mV, es decir, se ha generado el potencial de acción. El canal de Na se cierra, pero el de K sigue abierto. Volviendo todo a la normalidad (-70 mV). *Llega a -70 mV porque el canal de K sigue abierto, sino solo llegaría a –61 mV. Estado refractario (-70 mV): aunque viniera otro estímulo como es tan electronegativo no se llegaría a despolarizar la neurona, esto hace que haya direccionalidad en el impulso nervioso. Este proceso se va haciendo poco a poco, cuando pasamos un canal este se cierra y ya no volvemos atrás. Inicialmente se abran por un neurotransmisor. RESUMEN: En las dendritas entras las excitaciones y cuando estas son superiores el potencial de acción pasa por el cono y se producen los cambios de voltaje, avanzando hasta el final del axón despolarizando.

-La despolarización 1

es cuando el potencial de

membrana se vuelve más negativo en un punto particular en la membrana de la neurona. -La repolarización 2

es cuando el potencial de membrana se vuelve más positivo. -La hiperpolarización 3

1. Apertura de los canales que permiten

el flujo de iones positivos hacia dentro de la célula puede causar despolarización. (canales de sodio se abren para que estos iones entren de forma masiva). También las bombas de Na/K dejan de funcionar (bombas mantienen potencial de reposo). 2. Se cierran los canales de sodio. Los canales de

potasio se abren y el potencial del interior se va volviendo más negativo. 3. Potasio va saliendo hasta hiperpolarizarse. Se reactiva la bomba de sodio y potasio y se cierra el can -La despolarización 1

es cuando el potencial de membrana se vuelve más

negativo en un punto particular en la membrana de la neurona. -La repolarización 2

es cuando el potencial de membrana se vuelve más positivo. -La hiperpolarización 3

1. Apertura de los canales que permiten el flujo de iones positivos hacia dentro

de la célula puede causar despolarización. (canales de sodio se abren para que estos iones entren de forma masiva). También las bombas de Na/K dejan de funcionar (bombas mantienen potencial de reposo). 2. Se cierran los canales de sodio. Los canales de potasio se abren y el

potencial del interior se va volviendo más negativo. 3. Potasio va saliendo hasta hiperpolarizarse. Se reactiva la bomba de sodio y potasio y se cierra el can Transmisión del Impulso Nervioso Se trabaja con calamares porque éstos en vez de mielinizar sus axones lo que hacen es hacerlos más grandes para transmitir el impulso nervioso más rápido (d = 600 microm; vertebrados: d = 12 microm).

NEUROFISIOLOGÍA Se encarga del estudio funcional de la actividad bioelectrica del sistema nervioso

central, periféricp y autónomo. Conducción saltatoria Los axones están milenizados (+ milenizado + rápido impulso eléctrico). El impulso se conduce de nodo de Rambier a nodo de Rambier ( entre vaina de mielina y vaina de mielina). Son lugares ricos en canales iónico y proteínas transportadoras,

porque se tiene que polarizar y despolarizar el axón. Mediante las proteínas transportadoras, sodio-potaso atpasa. Los axones no mileniazados no aportan ningún tipo de ventaja evolutiva, es como una fibra óptica lenta no sirve. Las no milenizadas son más grandes, por tema de espacio las hay mielinzadas y no mielizadas, dependiendo de la zona buscamos tener de un tipo u otro. + rapidas + mielinizadas. Sistemas más rápidos: 1º Vías propioaceptivo (como están colocadas las extremidades) 2ª Vías motoras 3º Vías superficial (punto exacto golpe) 4º Vías profunda (dolor menos expecifico en la zona del golpe que dura más en el tiempo)

PRESENTACION ANTÓN FORNIÉS ALZHEIMER

Estudio alfa, plaforma de inestigación que busca características patológicas que puedan surgir antes de los síntomas, esta dividido en el estudio alfa y el alfa genómico (punto de vista genético). Antes del estudio hay que pasar unos criteríos de exclusion o inclusión, como el MMSE, MIS … También se hacían pruebas para determinar que ya no llevaban un problema fisiológico anterior.

Concretación proteína Tau Test cognitivos = Caide 1 sin factores genético y cadide 2 teniendo en cuenta los factores genéticos. Primer órgano afectado el hipocap GEN APOE, codifica la proteina apoe, que transporta colesterol y también regulación proteína betamiloide en el parenquima cerebral. 3 isoformas E4 (15%). E3(3,2%) E2(2,6%). En la E4 afecta más la placa de betamilodide.

Isoforma tau más problemática también afecta al colesterol.

PUNTOS DE CUALES DE REPENTE

CLASE EN LOS CAMBIA DE TEMA

*PROTEÍNA TAU (la metió al inicio de una clase) * Cuando hablamos de enfermedades metabólicas, empezamos a tener un riñon que no funciona (va poco a poco), hacemos una vida normal hasta que de los 2 solo funcionen el 25%, yo no notaré nada hasta ese punto.

*Microtúbulos son extremadamente importantes, en el alzheimer uno de los problemas principales esta asociado al ellos y a la proteíana tau, esta da estabilidad a los microtúbulos. Esta puede presentar diversas formas, ya que el gen que la codifica puede hacer diversas versiones de la proteína tau, unas funcionan mejor o peor, responden diferente a cambios de ph. * Cuando hablamos de cerebro hablamos de hemisferios cerebrales. Todo esta relacionado con el Alzehimer, es un enfermedad crónica, pero cuando empieza a presentarse avanza a pasos enormes. La enfermedad venía de atrás pero se ha visto cuando la capacidad de reserva del cerebro ya ha sido superada. La prevenión del Alzehimer es un tarea difícil, en clase aportan la idea de que hay un tipo de análisis de sangre, pero esta todo en camino. Detección del alzehimer por PET, es una prueba cara. *Hay que estudiar porque están silenciado algunos genes. *MicroARN, (21-22 pares de bases) decubrimiento BOMBA. Es el cuarto tipo de Arn descubierto. Ciertas plantas tenían Arn que regulaba la expresión, todo un sistema enzimatico que se encargaba de activar un sistema que se carga el ARNm cuando la expresión de una determinada proteína ya era suficiente. Por tanto, esta implicado en el controlo en el expresión del ARNm. Esta presente en todos nosotros, por tanto son actor principla de la expresión. Hacen más funciones pero esta es con la cual se descubrió. Son complementarios a la proteína y cuando se expresean al salir del nucleo se unen a la proteína (mas o menos) el sistema enzimatico los engancha y se carga el ARNm. *Cuando hay trozo de ARN pequeños por el citoplasma la arenasas se los come. Para no desencadenar un respuesta inflamatoria. *Estudio no de la cadena de ADN sino de cosas que se le ponen encima o se enganchan que modifican su expresión (metilizacion o acilicitilaciones de histonas), de ahí que dos gemeleos puedan tener una genética tan diferente.

TEMA 4. SINÁPSIS Sinapsis Espacio de comunicación intercelular. Se de entre neurona-neurona, músculo o glándula (músulo liso). Hay dos tipos de sinapsis:

- Eléctrica → se utilizan uniones GAP mediante las cuales se comparte membrana y se ponen en contacto los citoplasmas de dos neuronas. Es más rápida, menos modulabe (menos neuroplasticidad) y la señalización es intracelular. No es la más común. - Química → se utilizan neurotransmisores y receptores específicos para éstos acoplados a canales de iones en la membrana postsináptica para la transmisión de PA.

- PA llega a la zona presináptica del axón - se abren canales de Ca por la despolarización de la membrana por el PA - el Ca se une a unas vesículas que contienen el neurotransmisor -Ca actúa como unión con la membrana plasmática → liberar neurotransmisores en hendidura - NT + receptores postsinápticos → apertura canales Na en botón postsináptico → PA - PA de la primera célula termina cuando los NT son liberados - NT que sobran vuelven primera célula mediante endocitosis para reutilizarlos mediante maquinaria recaptadora de NT.

*Otto Levi

→ Utilizó el nervio vago de la rana; este nervio esta conectado directamente con el corazón y hace que éste vaya mas lento. → Adrenalina: estimula el sistema simpático por lo que el corazón se acelera. → Hizo dos preparaciones diferentes con dos corazones de rana. Estimuló el nervio vago del primer corazón y esto hizo que se ralentizará este corazón. Cuando conectó las dos preparaciones, el segundo corazón –el nervio vago del cual no habia sido estimulado- también se ralentizaba. → descubrió la acetilcolina (neurotransmisor)

Neurotransmisores

Sustancias químicas que se encargan de emitir señales desde una neurona mediante un proceso llamado sinapsis. Criterios de definición: - Presentes en la neurona presináptica. - Liberación dependiente de voltaje y Ca+2. - Receptores específicos en la neurona postsináptica. Existen dos grandes tipos de neurotransmisores: - Los de molécula grande → neuropéptidos → se sintetizan en el soma (núcleo → RE → aparato de Golgi) y viajan en vesículas hasta el botón presináptico. - Los de molécula pequeña → se sintetizan alrededor de la terminal presináptica (se sintetizan en la perifería y van hacia el centro del botón).

Feedback negativo: en la membrana presináptica tambien hay receptores de neurotransmisores los cuales, después de la sinapsis, recuperan los neurotransmisores que han quedado en la hendidura sináptica. Cuando hay muchos neurotransmisores en la hendidura, estos receptores lo detectan y provocan que pare la secreción de neurotransmisores. La zona que se ve más oscura (flecha negra) es la membrana donde se encuentran los receptores específicos

TED-TALK

Qué es especial en el cerebro humano? Suzana Herculano ¿Qué tiene de especial el cerebro humano? ¿Por qué estudiamos otros animales en lugar de que ellos nos estudien? ¿Qué es lo que tiene o hace un cerebro humano que otros cerebros no hacen? Cuando me interesé por estos temas hace 10 años, los científicos pensaban que sabían cómo estaban formados los diferentes cerebros. Aunque se basaban en muy poca evidencia, muchos científicos pensaban que los cerebros de todos los mamíferos, incluyendo el cerebro humano, estaban formados de la misma manera, con un número de neuronas que era siempre proporcional al tamaño del cerebro. Esto significa que dos cerebros del mismo tamaño, como estos dos, con un peso respetable de 400 gramos, deberían tener un número similar de neuronas. Ahora, si las neuronas son las unidades funcionales de procesamiento de la información del cerebro, entonces, los dueños de estos dos cerebros deberían tener habilidades cognitivas similares. Sin embargo, uno es de un chimpancé, y el otro es de una vaca. Ahora, quizás las vacas tienen una vida mental interna y son tan listas que no nos permiten darnos cuenta, pero nos las comemos. Creo que la mayoría de la gente estará de acuerdo en que los chimpancés son capaces de manifestar comportamientos más complejos, elaborados y flexibles que las vacas. Por lo que este es el primer indicador de que el postulado de "todos los cerebros se forman de la misma manera" no es del todo correcto. Pero sigamos. Si todos los cerebros estuvieran formados del mismo modo, y si comparáramos animales con cerebros de distinto tamaño, los cerebros más grandes deberían tener más neuronas que los cerebros más pequeños y, a mayor tamaño, mayor capacidad cognitiva debería tener su usuario. De modo que el cerebro más grande que existe debería ser también el de mayor capacidad cognitiva. Y aquí vienen las malas noticias: Nuestro cerebro no es el más grande que existe. Parece ser un poco desconcertante. Nuestro cerebro pesa entre 1.2 y 1.5 kg, pero los cerebros de elefante pesan entre 4 y 5 kg, y los cerebros de ballena pueden alcanzar los 9 kg, y es por esto que los científicos solían decir que nuestro cerebro era especial al explicar nuestras habilidades cognitivas. Debe ser realmente extraordinario, una excepción a la regla. El de ellos puede ser más grande, pero el nuestro es mejor, y podría ser mejor, por ejemplo, en que parece más grande de lo que debería ser, con una corteza cerebral mucho más grande de la que tendríamos por el tamaño de nuestros cuerpos. De modo que nos daría una corteza extra para realizar cosas más interesantes que solo operar el cuerpo. Eso se debe a que el tamaño del cerebro normalmente acompaña al tamaño del cuerpo. Por lo que la razón principal para decir que nuestro cerebro es más grande de lo que debería, en realidad proviene de compararnos con otros homínidos. Los gorilas pueden ser dos o tres

veces más grandes que nosotros, de modo que sus cerebros deberían ser también más grandes que los nuestros, sin embargo, ocurre lo opuesto. Nuestro cerebro es tres veces más grande que el de un gorila. El cerebro humano también parece especial en cuanto a la cantidad de energía que utiliza. Si bien pesa apenas el 2% del cuerpo, él solo utiliza el 25% de toda la energía que el cuerpo requiere para funcionar diariamente. Eso es 500 calorías de un total de 2000, solo para mantener tu cerebro en funcionamiento. Entonces, el cerebro humano es más grande de lo que debería, utiliza mucha más energía de la que debería, por lo tanto, es especial. Y es aquí donde la historia comenzó a molestarme. En biología, buscamos reglas que se apliquen a todos los animales y a la vida en general. ¿Por qué habrían de aplicarse las reglas de la evolución a todos excepto a nosotros? Quizás el problema estaba en la suposición básica de que todos los cerebros estaban hechos del mismo modo. Quizás dos cerebros de un tamaño similar podrían estar hechos, en realidad, de una cantidad muy diferente de neuronas. Quizás un cerebro muy grande no necesariamente tiene más neuronas que un cerebro de tamaño modesto. Quizás el cerebro humano tiene la mayor cantidad de neuronas que cualquier otro cerebro, sin importar su tamaño, especialmente en la corteza cerebral. Por lo que esto se convirtió en una pregunta importante a responder: ¿cuántas neuronas tiene el cerebro humano, y cómo se las compara con otros animales? Ahora, Uds. pueden haber escuchado o leído en algún lugar que tenemos 100 mil millones de neuronas, por lo que, hace 10 años, le pregunté a mis colegas si sabían de dónde provenía esta cifra. Pero nadie sabía. Estuve buscando la referencia original del número en la bibliografía, pero nunca logré encontrarla. Parece que nadie contó en realidad el número de neuronas en el cerebro humano, o en cualquier otro cerebro para el caso. Por lo que ideé una forma para contar las células del cerebro, y esencialmente consiste en disolver el cerebro hasta hacerlo sopa. Funciona así: Tomas un cerebro, o partes de él, y lo disuelves en detergente, lo cual destruye las membranas celulares pero conserva el núcleo celular intacto, de modo que te quedas finalmente con una suspensión de núcleo libre que se parece a esto, como un caldo. Esta sopa contiene todos los núcleos que una vez fueron un cerebro de ratón. Ahora, la belleza de una sopa es que, como es sopa, puedes agitarla y hacer que todos esos núcleos se distribuyan homogéneamente en el líquido, de modo que ahora al mirar en el microscopio solo cuatro o cinco muestras de esta solución homogénea, puedes contar los núcleos, y por lo tanto saber cuántas células tenía ese cerebro. Es simple, sencillo, y realmente rápido. Entonces, utilizamos ese método para contar neuronas en docenas de diferentes especies, y resulta que los cerebros no están hechos del mismo modo. Consideremos a los roedores y los primates, por ejemplo: En los cerebros más grandes de los roedores, el tamaño promedio de la neurona aumenta; de modo que el cerebro se infla muy rápidamente y aumenta su tamaño de forma mucho más rápida de la que obtiene neuronas. Pero los cerebros de los primates obtienen neuronas sin que la neurona promedio se haga más grande, lo cual es una forma muy económica de agregarle neuronas al cerebro. El resultado es que el cerebro de un primate tendrá siempre más neuronas que un cerebro de roedor del mi...