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República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del poder popular para la educación SuperiorUniversidad Nacional Experimental Rómulo GallegosFacultad de medicinaSede Valle de la pascuaFisiología de la membrana, elnervio y el músculoGloriannys Guedez CI: 26799236Wismar Duran CI: 27429096Fatima Tovar CI:...

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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la educación Superior Universidad Nacional Experimental Rómulo Gallegos Facultad de medicina Sede Valle de la pascua

Fisiología de la membrana, el nervio y el músculo

Gloriannys Guedez CI: 26799236 Wismar Duran CI: 27429096 Fatima Tovar CI: 28586498 Sorialex Rodríguez CI: 30363315 2 Año sección 1 Facilitador: Dr. David Elimelec Figuera Acosta

MEMBRANA CELULAR CON FORMACIÓN. PASO DE SOLUTOS Y SOLVENTES La membrana celular regula el paso de materiales hacia dentro y fuera de la célula, una función que hace posible que la célula mantenga su integridad estructural y funcional. Esta regulación depende de interacciones entre la membrana y los materiales que pasan a través de ella. El agua y los solutos se encuentran entre las principales sustancias que entran y salen de las células. La dirección en la cual se mueve el agua está determinada por el potencial hídrico; el agua se mueve desde donde el potencial es mayor hacia donde es menor. El movimiento de agua ocurre por flujo global y por difusión. La ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable. Las moléculas cruzan la membrana celular por difusión simple o son acarreadas por proteínas de transporte embutidas en la membrana. Las proteínas de transporte permiten el pasaje de sustancias a través de la membrana mediante distintos mecanismos. Se pueden distinguir dos tipos principales de proteínas de transporte: las llamadas proteínas transportadoras o "carrier" y las proteínas formadoras de canales iónicos. Las sustancias también pueden moverse hacia dentro y hacia fuera de una célula por procesos de transporte que involucran vacuolas o vesículas formadas por porciones de la membrana celular. Estos procesos son la endocitosis, la exocitosis y la transcitosis §. Existen tres formas de endocitosis: la fagocitosis, en la cual las partículas sólidas son incorporadas a la célula; la pinocitosis, en la cual son incorporados líquidos; y la endocitosis mediada por receptor, en la cual las moléculas o iones que serán transportados al interior de las células están acoplados a receptores específicos de la membrana celular. PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LAS MEMBRANAS La membrana plasmática representa una barrera física entre el interior celular y su medio circundante. Diversos mecanismos permiten la transferencia de cargas eléctricas, principalmente iones, a través de la membrana, haciendo posible no sólo la comunicación entre ambos espacios, sino la generación de determinadas señales biológicas. En este capítulo se estudiarán las principales propiedades generales de carácter biofísico y eléctrico que poseen las membranas celulares. Los fenómenos eléctricos celulares pueden considerarse equivalentes a los observados en circuitos eléctricos, ya que responden a las mismas leyes físicas; sin embargo, como la mayoría de los fenómenos biológicos, la capacidad de regenerar y modular esos procesos físicos requiere del consumo de energía química. Todas las células poseen una diferencia de potencial entre el interior y el exterior celular que se denomina potencial de membrana y que se debe a la existencia de gradientes de concentración iónica a ambos lados de la membrana y a diferencias en la permeabilidad relativa dela membrana celular a las distintas especies iónicas presentes. Además, las células eléctricamente excitables (células musculares, células secretoras y neuronas) ejercen sus funciones generando señales eléctricas en términos de cambios del potencial de membrana. Estas señales

eléctricas pueden ser: señales breves y de gran amplitud (potenciales de acción),cuya función es transmitir la información rápidamente y a grandes distancias; respuestas más lentas y de menor voltaje que controlan la excitabilidad y, por lo tanto, tienen una importante función integradora; y señales de bajo voltaje (potenciales sinápticos),resultantes de la acción sináptica. Estas modificaciones del potencial de membrana resultan de cambios conformacionales de proteínas estructurales de la membrana plasmática, llamados canales iónicos, que provocan variaciones de la permeabilidad selectiva de la membrana a los iones. Las señales eléctricas en la célula se pueden propagar de forma pasiva como resultado de las propiedades eléctricas de la membrana. Este tipo de actividad eléctrica (que se denomina pasiva, por contraposición a las respuestas activas que entrañan cambios de la permeabilidad de membrana) es de extremada importancia funcional por cuanto determina la extensión espacial y el curso temporal de las señales subumbrales.

DISTRIBUCIÓN DE SODIO Y POTASIO, CLORO Y CALCIO. Los electrólitos son minerales presentes en la sangre y otros líquidos corporales que llevan una carga eléctrica. Los electrólitos afectan cómo funciona su cuerpo en muchas maneras, incluso:  La cantidad de agua en el cuerpo  La acidez de la sangre (el pH)  La actividad muscular  Otros procesos importantes Usted pierde electrólitos cuando suda y debe reponerlos tomando líquidos que los contengan. El agua no contiene electrólitos. Los electrólitos comunes incluyen:  Calcio  Cloruro  Magnesio  Fósforo  Potasio  Sodio Los electrólitos pueden ser ácidos, bases o sales. Se pueden medir por medio de diferentes exámenes de sangre. Cada electrólito se puede medir por separado, como: o Calcio ionizado o Calcio sérico o Cloruro sérico o Magnesio sérico o Fósforo sérico o Potasio sérico o Sodio sérico Nota: el suero es la parte de la sangre que no contiene células.

Los niveles de sodio, potasio, cloruro y calcio también se pueden medir como parte de un grupo de pruebas metabólicas básicas. Un examen más completo, llamado panel metabólico completo, puede examinar estos y varios químicos más. El examen de electrólitos urinarios mide los electrólitos presentes en la orina. Mide los niveles de calcio, cloruro, potasio, sodio y otros electrólitosl.

. FÍSICA ELEMENTAL DEL POTENCIAL DE MEMBRANA: POTENCIALES DE MEMBRANA CREADOS POR DIFUSIÓN Diferencia de potencial entre el interior y exterior suficiente para bloquear la difusión adicional neta de potasio hacia el exterior. La Membrana permeable solo a iones K+. La concentración de K+ es grande dentro de la membrana de la fibra pero muy baja fuera de la misma. Debido al gran gradiente de concentración desde el interior al exterior hay una intensa tendencia a que los iones difundan hacia afuera. Generando electro positividad fuera de la membrana y positividad dentro. Concentración elevada de iones Na+ fuera de la membrana y concentración baja de Na+ dentro. Permeables a iones Na+. Difusión de Na+ hacia el interior crea un potencial de membrana de polaridad opuesta. Potencial de membrana suficientemente alto para bloquear la difusión neta de Na+ hacia el interior.

DEFINICIÓN DE REPOLARIZACIÓN DE LA MEMBRANA En un plazo de algunas diezmilésimas de segundo después de que la membrana se haya hecho muy permeable a los iones sodio, los canales de sodio comienzan a cerrarse y los canales de potasio se abren más de lo normal. De esta manera, la rápida difusión de los iones potasio hacia el exterior restablece el potencial de membrana en reposo negativo normal, que se denomina repolarización de la membrana. Para explicar más en detalle los factores que producen tanto la despolarización como la repolarización se describirán las características especiales de otros dos tipos de canales transportadores que atraviesan la membrana nerviosa: los canales de sodio y de potasio activados por el voltaje. CAUSAS DE LA POLARIZACIÓN DE LA MEMBRANA En el exterior de la membrana, la acumulación de iones positivos sea mayor que la de iones negativos y, a la inversa, internamente la acumulación de iones negativos sea mayor. Por lo tanto se genera a ambos lados de la membrana una distribución de cargas eléctricas, es decir una diferencia de potencial eléctrico que consiste en una mayor electropositividad exterior y una mayor electronegatividad en el interior. En este estado se dice que la neurona tiene un potencial de membrana o que está en reposo, inactiva o polarizada.

ORIGEN DEL POTENCIAL NORMAL DE LA MEMBRANA EN REPOSO El potencial de reposo de membrana está determinado por la distribución desigual de iones (partículas cargadas) entre el interior y el exterior de la célula, y por las diferencias en la permeabilidad de la membrana hacia diferentes tipos de iones.

A. Producido totalmente solo por la difusión del K. B. Producido por la difusión de los iones Na y k C. Producido por la difusión de Na y k más el bombeo de estos 2 iones por la bomba de Na-K. POTENCIAL DE ACCIÓN FIBRA NERVIOSA El potencial de acción tiene un carácter de todo o nada. La velocidad de propagación de un potencial a lo largo de una fibra nerviosa es una función del tamaño de la fibra. Existe una relación directamente proporcional con el diámetro de la fibra y la velocidad de conducción. ETAPA DE REPOSO, ETAPA DE DESPOLARIZACIÓN Y ETAPA DE REPOLARIZACIÓN En respuesta a un estímulo apropiado, la membrana celular de una célula nerviosa pasa a través de una secuencia de despolarización desde su estado de reposo, seguido de la repolarización a ese estado de reposo. La secuencia del potencial de acción es esencial para la comunicación neuronal. Los canales de sodio dependientes de potencial son proteínas transmembranales que permiten el paso de iones sodio a través de la membrana celular. En células excitables, tales como neuronas y cardiomiocitos, los canales de sodio son responsables de la fase ascendente del potencial de acción (despolarización) 2,3. CANALES DE SODIO – POTASIO La bomba sodio-potasio, es una bomba electrógena por que bombea más cargas positivas hacia el exterior. Realiza transportaciones de Na+ hacia el exterior. Se escapan iones de k+ incluso en una celula en reposo, también se pierden algunos iones de Na. Genera potencial negativo en el interior de la membrana. Genera grandes gradientes de concentración.

POTENCIALES ULTERIORES Hay células excitables donde se observa que al período de repolarización, le sigue un potencial mal denominado “potencial ulterior positivo”, dónde la membrana tiene un potencial de reposo más negativo que al inicio. Se debe a que los canales de K, continúan abiertos por algunos milisegundos más. La conductancia de la membrana al K, hace que se mantengan cerrados durante la repolarización, prolongando el potencial ulterior negativo. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN Impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular modificando su distribución de carga eléctrica. Se trata una única onda eléctrica que se va a transmitir por la membrana celular hasta llegar al final del axón, provocando la emisión de neurotransmisores o iones a la membrana de la neurona postsináptica, generando en ella otro potencial de acción que a la larga acabará llevando algún tipo de orden o información a alguna área del organismo. Su inicio se produce en el cono axónico, cercano al soma, donde pueden observarse una gran cantidad de canales de sodio. El potencial de acción cuenta con la particularidad de seguir la llamada ley del todo o nada. Es decir, o se produce o no se produce, no existiendo posibilidades intermedias. Pese a ello, que aparezca o no el potencial puede verse influido por la existencia de potenciales excitatorios o inhibitorios que lo facilitan o dificultan. ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO

Un músculo esquelético está constituido por fascículos musculares formados, a su vez, por un conjunto de fibras musculares. Cada músculo se inserta en el hueso por medio de los tendones, que están constituidos básicamente por tejido fibroso, elástico y sólido. Envoltura de tejido conjuntivo Un compartimento muscular comprende un grupo de músculos rodeados por un tejido que los recubre: la aponeurosis. Las aponeurosis carecen de elasticidad, sujetan las células musculares y las obligan a contraerse en un determinado eje. Están unidas a los tendones que conectan los músculos a los huesos. La rotura de la aponeurosis provoca una hernia muscular. Inervación y vascularización del músculo Los músculos, además de estar constituidos por fibras musculares y tejido conjuntivo, están recorridos por vasos sanguíneos y fibras nerviosas. La actividad normal de un músculo esquelético depende de su inervación. Cada fibra muscular esquelética está en contacto con una terminación nerviosa que regula su actividad. Las fibras nerviosas motoras (o nervios motores) transmiten a los músculos las órdenes emitidas (impulsos nerviosos) por el sistema nervioso central. Los músculos se activan entonces de manera consciente (por ejemplo, el bíceps que dobla el brazo) o inconsciente (músculos respiratorios). La vascularización, que se realiza a través de las arterias y las venas, es

esencial para el funcionamiento muscular. Las arterias proporcionan al tejido muscular los nutrientes y el oxígeno necesarios para su funcionamiento. Las venas siguen el camino inverso al de las arterias. La circulación de retorno elimina del músculo los residuos que proceden del trabajo muscular (ácido láctico, dióxido de carbono o CO2). La acumulación de ácido láctico es perjudicial para conseguir el esfuerzo muscular.

Excitabilidad Es la facultad de percibir un estímulo y responder al mismo. Por lo que se refiere a los músculos esqueléticos, el estímulo es de naturaleza química: la acetilcolina liberada por la terminación nerviosa motora. La respuesta de la fibra muscular es la producción y la propagación a lo largo de su membrana de una corriente eléctrica (potencial de acción) que origina la contracción muscular. Contractibilidad Es la capacidad de contraerse con fuerza ante el estímulo apropiado. Esta propiedad es específica del tejido muscular. Elasticidad La elasticidad es una propiedad física del músculo. Es la capacidad que tienen las fibras musculares para acortarse y recuperar su longitud de descanso, después del estiramiento. La elasticidad desempeña un papel de amortiguador cuando se producen variaciones bruscas de la contracción. Extensibilidad Es la facultad de estiramiento. Si bien las fibras musculares cuando se contraen, se acortan, cuando se relajan, pueden estirarse más allá de la longitud de descanso. Plasticidad El músculo tiene la propiedad de modificar su estructura en función del trabajo que efectúa. Se adapta al tipo de esfuerzo en función del tipo de entrenamiento (o de uso). Así, se puede hacer un músculo más resistente o más fuerte. Los velocistas, tienen en los miembros inferiores un predominio de fibras musculares de tipo «rápido», mientras que en los corredores de maratón, prevalecen las fibras musculares de tipo «lento».

MIOFIBRILLAS La parte fundamental del citoesqueleto muscular está constituida por miofibrillas que son los elementos contráctiles de las células de los músculos esqueléticos. Cada miofibrilla está formada por una cadena de unidades contráctiles repetitivas, los sarcómeros.

FILAMENTOS DE ACTINA Forma los filamentos delgados. Una molécula de actina es una proteína globular. En general, múltiples moléculas de actina G, se polimerizan para formar cadenas largas o filamentos, denominados actina F. Cada molécula por su parte de actina G, tiene un sitio de unión para una cabeza de miosina. MIOSINA

Es una proteína fibrosa, cuyos filamentos tienen una longitud uniforme de 1,6 micrómetros y un diámetro de 15 nm, que conjuntamente con la actina, permiten principalmente la contracción de los músculos e interviene en la división celular y el transporte de vesículas. MECANISMO GENERAL DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Una contracción muscular se desencadena cuando un potencial de acción viaja desde los nervios a los músculos. La contracción muscular comienza cuando el sistema nervioso genera una señal. La señal, un impulso denominado potencial de acción, viaja a través de un tipo de célula nerviosa llamada neurona motora. La contracción muscular ocurre porque las cabezas de la miosina se insertan en los filamentos delgados de ambos extremos de la sarcómera y caminan sobre ellos, tirando progresivamente de los filamentos delgados hacia la línea M. Al ocurrir este deslizamiento los discos Z se acercan y la sarcómera se acorta. MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR La estructura de los filamentos gruesos de músculo estriado en el estado relajado ha sido finalmente comprendida a nivel molecular. La estructura revela interacciones intra- e intermoleculares que mantienen las cabezas de miosina unidas formando hélices adosadas a la superficie del filamento grueso. La fosforilación de las cadenas ligeras reguladoras de la miosina induce el debilitamiento de estas interacciones permitiendo la activación de los filamentos gruesos, produciendo el desorden y la liberación de las cabezas de miosina, y permitiendo su interacción con los filamentos delgados. Estos resultados abren las puertas para la comprensión del mecanismo molecular de la regulación ligada a miosina de la contracción muscular, de relevancia ya que las mutaciones asociadas a la cardiomiopatía hipertrófica medio ventricular están ubicadas cercanas al sitio de fosforilación en las cadenas ligeras reguladoras de miosina.

FILAMENTOS DE ACTINA E IONES DE CALCIO PARA PRODUCIR LA CONTRACCIÓN MUSCULAR Para que ocurra la interacción entre la actina y la miosina que produce la contracción, debe haber calcio, que después de la contracción debe ser eliminado y la entrega y eliminación de este ión se lleva a cabo por el trabajo combinado del sistema tubular-T y el RS. CARACTERÍSTICAS DE LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO COMPLETO

Cuando una contracción se produce sin acortamiento se denomina isométrica. Si hay acortamiento se denomina isotónica o isocinética. La fuerza de contracción depende de la carga y de la distancia a la que se espera que se produzca la contracción. Las células musculares cardiacas poseen un potencial de acción diferente al músculo esquelético, por ejemplo, el músculo ventricular tiene un valor de voltaje muy negativo, de unos - 85 milivoltios, en cada latido el potencial de membrana se eleva hasta un valor positivo de 20 milivoltios.

CARACTERÍSTICAS DEL POTENCIAL DE ACCIÓN DEL MÚSCULO CARDIACO

El potencial de acción cardíaco es un potencial de acción especializado que tiene lugar en el corazón, que presenta propiedades únicas necesarias para el funcionamiento del sistema de conducción eléctrica del corazón. El potencial de acción cardíaco difiere de forma significativa en diferentes porciones del corazón. MÚSCULO LISO. ESTRUCTURA. POTENCIAL DE ACCIÓN DEL MÚSCULO LISO. TIPOS DE MÚSCULO LISO. El músculo liso constituye las paredes de casi todos los órganos huecos del cuerpo, excepto el corazón. Como tal, la función y el control de la contracción del músculo liso variarán dependiendo del órgano en el cual se ubique y la función de ese órgano o sistema. El músculo liso está formado por células uninucleadas, delgadas y fusiformes. Tienen formas y longitudes muy variables (10 μm [endotelio], 500 μm [útero]. El diámetro oscila entre 2 y 10 μm). ⇒ El músculo liso está inervado por el sistema nervioso autónomo, es de contracción involuntaria. La membrana de la célula muscular lisa tiene muchos más canales de calcio activado tiene pocos canales de sodio activados por el voltaje. el flujo de iones calcio hacia el interior de la fibra es el principal responsable del potencial de acción. Posee dos tipos: • Multiunitario, Fibras musculares lisas separadas y discretas. • Unitario, Masa de cientos a miles de fibras que se contraen juntas....