Clase N3 fisio

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Clase N°3: Fisiología de la transmisión sináptica y unión neuromuscular
1) Fisiología de la sinapsis y la neurotransmisión 
a) Defina el concepto de sinapsis. → Neuronas
Es la región especializada entre dos membranas celulares yuxtapuestas a través de la cual se envían señales eléctricas (información). 
La comunicación entre células en una sinapsis puede ser eléctrica o química. Las sinapsis eléctricas proporcionan una continuidad eléctrica directa entre las células mediante uniones en hendidura (Gap), mientras que las sinapsis químicas comunican dos células gracias a un neurotransmisor químico liberado desde una de las células (presináptica) y que difunde hacia la otra (postsináptica). 
Está constituida por tres elementos: el terminal presináptico, la célula postsináptica y un espacio o hendidura sináptica. La primera célula es la presináptica separada por una distancia a la segunda célula o postsináptica. Además, la sinapsis es un punto especializado de contacto entre las membranas de dos células diferentes pero conectadas. 
b) Complete en el siguiente cuadro las diferencias entre una sinapsis eléctrica y una sinapsis química. Discuta las implicaciones fisiológicas.
	
	Sinapsis Eléctricas
	Sinapsis Químicas
	Comunicación entre membrana pre y postsináptica
	Membranas unidas a través de uniones de hendidura 
	No hay unión entre las membranas, están más alejadas por un espacio sináptico. 
	Dirección (donde se genera el impulso)
	Bidireccional, puede ser unidireccional 
	Unidireccional
	Retardo
	<0,1 mseg  (más rápidas)
	+/- 0,5 mseg 
	Fatiga
	Teoría si, práctica no 
	Si, se produce cuando no hay más neurotransmisor (se satura)
	Neurotransmisor
	No hay, hay un flujo de iones 
	Si 
	Inhibición
	Rara
	Común
	Fenómenos postsinápticos
	Potencial de acción pasa directo de una célula a otra 
	-PEPS y PIPS (receptores ionotrópicos)
-Segundos mensajeros que se unen a receptores metabotrópicos. 
	Ejemplos
	Miocardio, retina
	Músculo esquelético
PEPS: Potencial excitatorio postsináptico, genera que el PM se acerque más al umbral
PIPS: Potencial inhibitorio postsináptico, aleja al potencial del potencial umbral
Una sinapsis eléctrica es una conexión estructural verdadera formada por los canales del conexón de las uniones en hendidura que conectan el citoplasma de dos células (fig. 8-1). De este modo, 
La sinapsis eléctrica es una conexión estructural entre las membrana de dos neuronas comunicantes que se aproximan a unos 3nm mediante una especialización intercelular llamada uniones Gap que son canales apareados y alineados con precisión formados por conexones (cada uno formado por 6 conexinas) que permiten la unión de ambos citoplasmas y el pasaje de iones y moléculas de mayor tamaño entre ellas.
 Es una continuidad eléctrica directa entre ambas células mediante uniones en hendidura. También se conectan físicamente las dos células mediante múltiples canales acuosos. 
Estos canales proporcionan una vía de baja resistencia que permite que las señales del voltaje (corriente iónica) fluyan con una atenuación escasa y sin retraso entre dos o más células acopladas → Transmisión Rápida 
Transmiten cambios de voltaje directamente de una célula a otra. 
Permite sincronizar la actividad eléctrica entre poblaciones de células, pudiendo coordinar la señalización intercelular y el metabolismo de las células acopladas. 
La sinapsis química se da entre dos células en las cuales el espacio entre ellas es mayor, es la hendidura sináptica. 
La neurona presináptica presenta vesículas sinápticas en sus terminaciones que son pequeños gránulos limitados por membrana que contienen en su interior neurotransmisores que son moléculas que actúan como mensajeros entre las neuronas comunicantes. 
En esta comunicación existe un retraso de aproximadamente 1 ms en la señal del voltaje postsináptico tras la excitación de la célula presináptica. Son uniones inherentemente rectificadoras o polarizadas ya que propagan la corriente en una dirección desde la célula presináptica que libera el transmisor a la célula postsináptica que tiene receptores → Unidireccionales. 
Cuando llega un potencial a las terminales axónicas se produce un cambio en el PM que genera la apertura de canales de Ca2+ dependientes de voltaje, esto produce un aumento en la concentración de Ca2+ intracelular que lleva a la fusión de las vesículas sinápticas con la membrana de la célula presináptica que las contiene. Esta fusión permite la liberación de los neurotransmisores al espacio sináptico que irán a unirse en las membrana de las células postsináptica a sus correspondientes receptores generando la apertura de diferentes canales iónicos. (ingresan iones a la célula).
c) Indique en el siguiente esquema la secuencia de acontecimientos involucrados en la transmisión en una sinapsis química típica. Dar ejemplos de estas sinapsis. 
I. Indique cuales son los mecanismos que ponen fin a la transmisión de la señal nerviosa. 
Los neurotransmisores deben ser eliminados pasado un tiempo para así poder terminar su interacción con el receptor y dar por finalizada la sinapsis.
Los mecanismos involucrados son tres: 
· Recaptación: Se inactiva por recaptación la noradrenalina, dopamina, serotonina y las aa glutamato, GABA, glicina y colina. Los neurotransmisores son reincorporados a las terminaciones nerviosas presinápticas y a las células gliales circundantes por mecanismos de alta afinidad que involucran molécula trasportadoras
· Degradación por enzimas específicas: La acetilcolinesterasa ubicada en la hendidura sináptica entre la terminaciones presinápticas y las membranas de las células musculares (postsináptica) hidroliza la acetilcolina generando colina y acetato. La coluna es receptada y se reutiliza. Los péptidos se inactivan por difusión y por proteólisis de peptidasas extracelulares.
· Difusión al torrente sanguíneo.
También la acetilcolina difunde hacia el exterior del espacio sináptico y ya no esta disponible para actuar sobre la membrana de la fibra muscular.
II. Identifique 1 fenómeno necesario y suficiente y 1 fenómeno necesario, pero no suficiente para la exocitosis de un neurotransmisor. 
 Necesario y suficiente→ apertura de canales voltaje dependientes de Ca2+ regulados por el potencial de acción y como consecuencia el aumento de su concentración. 
Necesario, pero no suficiente→ despolarización de la membrana.
III. Describa los fenómenos postsinápticos en la neurotransmisión química.
El neurotransmisor liberado por la terminal nerviosa presináptica ante la llegada de un PA difunde por el espacio sináptico y se une a los receptores ubicados en la membrana de las células postsinápticas. Estos receptores son proteínas que tiene un sitio de unión a los NT extracelular y su interacción con ellos puede provocar cambios en la conductancia iónica. 
La función de la sinapsis química es la de trasmitir el impulso nervioso de una célula a otra, por lo que, los NT pueden actuar abriendo/cerrando canales que están cerrados/abiertos durante el potencial de reposos de membrana. 
 
Hay dos tipos de receptores:
· Receptores ionotrópicos: contienen dos dominios, uno atraviesa la membrana formando un canal iónico y otro es donde se van a unir los NT que van a producir un cambio conformacional del canal. El canal se abre, ingresan los iones a la célula y se puede dar tanto la despolarización como la hiperpolarización de la membrana.
Estos receptores actúan como mediadores de respuestas sinápticas iónicas rápidas que ocurren en una escala de milisegundos y la duración depende de la intensidad del estímulo.
· Los receptores metabotrópicos: están acoplados a proteína G en su dominio intracelular. Su activación da lugar a la producción de subunidades α y βγ activas que inician una gran variedad de respuestas celulares mediante la interacción directa con canales iónicos o con otros efectores que actúan como segundos mensajero. Son mediadores de respuestas lenta y de duración más prolongada en el rango de segundos a minutos, asociadas con cambios bioquímicos. Además,los distintos receptores están unidos a diferentes tipos de proteínas G. 
Es importante que los NT se almacene en las vesículas sinápticas ya que ante la necesidad de una respuesta rápida no es conveniente que el NT empiece recién su síntesis, lo cual llevaría mucho más tiempo.
También se requiere de un mecanismo rápido de señalización ya que el estímulo es corto y localizado, como así también mecanismo de degradación o de reciclaje del NA. 
Como se mencionó, los cambios en la conductancia iónica resultante determinan variaciones en el potencial de la membrana postsináptica que se denomina potenciales electrotónico. Estas variaciones pueden ser de dos tipos:
· Potencial postsináptico excitatorio aumentando la probabilidad de que es desarrolle un potencial de acción por la despolarización de la membrana ya que se abren canales de Na+ dependiente de voltaje aumentando el potencial de membrana 
· Potencial postsináptico inhibitorio donde disminuyen la probabilidad de que se desarrolle un potencial de acción ya que, de hiperpolarización de la membrana, debido a la apertura de canales de Cl- o K+ que generan una disminución del potencial de membrana.
Los potenciales postsinápticos alteran la probabilidad de que un potencial de acción se produzca en la célula postsináptica, en el caso de la neuromuscular nomas aumenta la probabilidad de un potencial de acción. 
 d) Defina y describa las estructuras que forman parte de la placa motora. Describa la secuencia de eventos que permiten que se produzca la correcta sinapsis química en esta estructura. (Boron página 209)
Los elementos que componen la placa motora son: Motoneurona alfa, Acetilcolina (neurotransmisor) y los receptores nicotínicos. 
Las motoneuronas con sus somas neuronales ubicados en el asta vertebral de la medula espinal, tienen axones largos que se ramifican ampliamente en la zona próxima al punto de contacto con el musculo diana. El conjunto de fibras musculares inervadas por el axón de una motoneurona es la unidad motora. 
La unión neuromuscular o placa motora es la región sináptica especializada donde el axon establece un único punto de contacto sináptico con una fibra muscular esquelética. Una placa motora individual consta de una pequeña porción final del axón que se ramifica en procesos terminales nerviosos amielínicos en forma de árbol, denominados arborizaciones terminales. Las terminaciones en forma de bulbo que finalmente contactan con las fibras musculares se denominan botones.
La membrana postsináptica de la fibra muscular esquelética presenta extensas invaginaciones que son pliegues postsinápticos que aumentan el área de superficie de la membrana plasmática muscular en la región postsináptica. El espacio entre la neurona y la fibra es la hendidura sináptica relleno de una malla de proteínas y proteoglucanos que forman parte de la matriz extracelular. La lamina basal sináptica contiene una enzima acetilcolinesterasa que hidroliza rápidamente a la acetilcolina y libera colina que es receptada por la neurona y acetato.
Los acetilcolina es un neurotransmisor que actúa en el corazón y distintas células dianas del sistema nerviosos central y periférico, predominando en la unión neuromuscular de los muscular estriados y en el sistema motor visceral. Se sintetiza en la terminal nerviosa, fuera de las vesículas, a partir de colina y acetil coenzima A, por la acción de la enzima colina-acetiltransferasa. La acetilcolina entra a la vesícula por un intercambiador de acetilcolina-H+ que acopla la energía de la salida de protones de la vesícula con la entrada de la acetilcolina. 
El proceso de fusión entre la vesícula y la membrana generando la liberación de acetilcolina se da en regiones diferenciadas de membrana que son las zonas activas.
El receptor de acetilcolina es un receptor nicotínico que es de tipo ionotrópico. Es un canal catiónico no selectivo que permite el pasaje de iones de carga q(+) que elevaran el potencial de membrana a valores más positivos permitiendo así que supere el umbral y se genere un potencial de acción. Se incrementa la permeabilidad al Na+. La permeabilidad de la membrana plasmática muscular para el potasio en reposo es normalmente alta con respecto a la del sodio y disminuye cuando se abre el receptor nicotínico.
La excitación fisiológica del músculo esquelético siempre supone una activación química mediante la liberación de acetilcolina (ACh) desde el terminal nervioso motor. La unión de la ACh al receptor nicotínico da lugar a un potencial de placa motora despolarizador escalonado. Un potencial de placa motora de la magnitud suficiente eleva el potencial de membrana hasta el umbral de disparo y activa a los canales de Na+ voltaje-dependientes (Nav) en la vecindad de la placa motora, desencadenando un potencial de acción que se propagará a lo largo de la membrana superficial.
El proceso de la transmisión química puede resumirse en la siguiente serie de pasos: 
Paso 1: Las moléculas del neurotransmisor (Ach) se sintetizan y se empaquetan en vesículas sinápticas en el terminal nervioso. Los transportadores vesiculares concentran el neurotransmisor en el interior de la vesícula utilizando la energía de un gradiente electroquímico de H+. (La Ach ingresa a la vesícula sináptica mediante un intercambiador específico de Ach-H que acopla la entrada de Ach con el flujo de salida de los H+)
Paso 2: Un potencial de acción, que implica a canales de Na+ y K+ voltaje-dependientes, llega al terminal nervioso presináptico.
Paso 3: La despolarización abre los canales de Ca2+ voltaje-dependientes, lo que permite que el Ca2+ entre en el terminal presináptico.
Paso 4: El aumento de la concentración intracelular de Ca2+ desencadena la fusión de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica. El Ca2+ se une a la CAM quinasa que fosforila a la sinapsina, haciendo que la vesícula se desprenda de la malla de actina. Esa vesícula ya está lista para acercarse a la membrana y fusionarse con ella. La sinaptobrevina y la sinaptotagmina junto al complejo SNAP forman el complejo SNARE para unir las membranas. El Ca2+ que ingresa se une a la sinaptotagmina calcio dependiente, y el complejo sinaptotagmina-calcio cataliza la fusión de la membrana vesicular con la membrana plasmática, liberando el neurotransmisor. Como resultado, paquetes (cuantos) de moléculas del transmisor son liberados a la hendidura sináptica.
Paso 5: Las moléculas del transmisor difunden a través de la hendidura sináptica y se unen a receptores específicos en la membrana de la célula postsináptica. [receptores nicotínicos (canal catiónico no específico)]
Paso 6: La unión del transmisor activa al receptor que a su vez activa la célula postsináptica. En el caso del receptor ionotrópico (nicotínico), la apertura del canal AChR da lugar a un incremento transitorio de la permeabilidad al Na+ y al K+, lo que produce directamente una breve despolarización que activa la fibra muscular. 
Paso 7: el proceso finaliza mediante: a) una destrucción enzimática del transmisor (p. ej., hidrólisis de la ACh por la acetilcolinesterasa); b) captación del transmisor en el terminal nervioso presináptico o en otras células por sistemas de transporte dependientes del Na+, o c) difusión de las moléculas del transmisor más allá de la sinapsis (hacia vasos sanguíneos).  
En el caso de la Ach, la eliminación se produce mediante destrucción enzimática donde la enzima acetilcolinesterasa degrada a la acetilcolina a colina y acetato.
La sinapsis entre las neurona motoras y las células del músculo esquelético son sencillas, grandes y de localización periféricas, y se da en zonas especializadas que son las placas terminales.
Un potencial de acción en la neurona motora presináptica provoca una despolarización transitara de la fibra muscular postsináptica que se denomina potencial de placa terminal que es un cambio en el potencial de membrana que es suficientemente grande (normalmente) para elevar el potencial por encima del umbral y producir un potencial de acción postsináptico. Hay una demoraentre el momento en que la neurona es estimulada y el momento en que ocurre el potencial de placa terminal. 
2) Complete el siguiente cuadro, comparando las principales diferencias entre los distintos tipos de tejidos musculares.
	
	Músculo Esquelético
	Músculo Cardiaco
	Músculo Liso
	Función
	Responsables de los movimientos coordinados, voluntarios y del tono
	Exclusivo del corazón. Bombear sangre (movimiento involuntario)
	Control mecánico de sistemas orgánicos como el digestivo, urinario, reproductor (involuntario). Esta en las paredes de las vísceras.
	Regulación nerviosa
	SN motor somatico
	SNA simpático y parasimpático
	SNA
	Regulación Humoral
	No
	Si
	Si
	Composición del aparato contráctil
	-Filamentos finos: actina
-Filamentos gruesos: miosina
-Proteínas reguladoras: tropomiosina, troponina I,C y T
	-Filamentos finos: actina
-Filamentos gruesos: miosina
-Proteínas reguladoras: tropomiosina, troponina I,C y T
	-Filamentos finos: actina
-Filamentos gruesos: miosina
-Proteínas reguladoras: caldesmon y calponina
	Sarcolema y Túbulos T (están en contacto con el RS)
	Si
	Si
	No
	Retículo sarcoplásmico
Función: almacenar y liberar Ca+2
	Almacena y libera Ca+2 al citosol cuando hay cambio
conformacional del canal DHP (dihidropiridina)
	Almacena y libera Ca+2 ante un aumento en la concentración de Ca+2 en el citosol
	Almacena y libera Ca+2 ante estímulo
	Acoplamiento excitocontráctil
	Canal Ca+2 de tipo L (DHP) en membrana del túbulo T, activa canal de liberación Ca+2 del retículo (canal RyR). Canales RyR y L juntos
	Entrada de Ca+2 por canal Ca+2 tipo L (DHP) y desencadena liberación Ca+2 del retículo por canal RyR.
Liberación de Ca+2 inducida por Ca+2. Canales RyR y L separado
	Entra Ca+2 por canales voltaje dependientes, liberación de Ca+2 mediado por Ca+2 a través del canal RYR3 en la membrana del RS
Entrada de Ca2+ a través de SOC por canales Orai y TRP
	Fuente de calcio
	Intracelular
	Extracelular
	Extracelular
	Mecanismo de relajación
	Bomba Ca+2 ATPasa SERCA ingresa a retículo calcio
	-Bomba Ca+2 ATPasa SERCA ingresa a retículo.
-Sale al extracelular por intercambiador Na+/Ca+2. sodio sale por bomba Na/K ATPasa
-Proteína fosfolamban activa/inactiva SERCA
	-La miosina fosfatasa desfosforila a la cadena de miosina,
- El complejo Ca+2-calmodulina se disocia,
-Ca+2 ingresa al retículo y sale por intercambiador Na/Ca
	Modulación de la fuerza
	Frecuencia y sumación multifibra
	Regulación entrada Ca+2
	Equilibrio entre fosforilación y
desfosforilación de miosina
La troponina o el complejo de la troponina es un heterotrímero que consta de: 
1. Troponina T (TnT o TNNT), que se une a una molécula de tropomiosina. 
2. Troponina C (TnC o TNNC), que se une al Ca2+. La troponina C está íntimamente relacionada con otra proteína de unión al Ca2+, la calmodulina.
3. Troponina I (TnI o TNNI), que se une a la actina e inhibe la contracción
 El caldesmón y la calponina, inhiben tónicamente la interacción entre la actina y la miosina.
3) Realice un análisis secuencial del acoplamiento excito contráctil para el músculo liso, esquelético y cardíaco. 
a) Analice la secuencia de eventos que se ponen en juego durante el proceso de contracción muscular. Para cada caso, identifique los receptores, canales y/o transportadores que intervienen en este proceso 
El proceso mediante el cual la «excitación» eléctrica de la membrana superficial desencadena una elevación de la [Ca2+]i en el músculo se conoce como acoplamiento excitación-contracción
Musculo estriado esquelético 
El acoplamiento EC en el músculo esquelético abarca la totalidad del proceso que va desde la despolarización de la membrana del túbulo T hasta el inicio del ciclo de entrecruzamiento de la contracción.
1. Un potencial de acción viaja a lo largo de una fibra motora hasta sus terminales nerviosas sobre las fibras musculares. En cada terminal el nervio secreta una pequeña cantidad de acetilcolina (neurotransmisor) que es almacenada en vesículas sinápticas. 
2. La acetilcolina es liberada al espacio sináptico y actúa en la membrana de las fibras musculares sobre los receptores ionotrópicos de tipo nicotínicos N1 (específicos para la Ach). Esta interacción permite la apertura de estos canales catiónicos (Activados por ligando (acetilcolina))
3. La apertura de estos canales cationes permite la difusión al interior de la célula de grandes cantidades de Na+ que van a generar la despolarización local que conduce a la apertura de otros canales de Na+ activados por voltaje → Se genera un potencial de acción.
4. El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular generando su despolarización y se extiende hasta los túbulos T (invaginaciones de la membrana de las fibras musculares asociados a dos cisternas del RS)
5. La propagación del potencial de acción en los túbulos T de la miofibrilla despolariza a la región de la tríada de los túbulos T, activando de este modo a los canales de Ca2+ de tipo L (DHPR). Estos canales voltaje-dependientes se encuentran en grupos de cuatro llamados tétradas y desempeñan un rol crucial como sensores del voltaje del acoplamiento EC. Estos canales están acoplados directamente al canal de liberación de Ca2+ del RS llamado Recepto de rianodina (RYR1). Por lo que, la activación de los canales de Ca2+ de tipo L genera un cambio conformacional (activación mecánica) del canal RYR1 que permite la salida de cantidades de Ca2+ almacenados en el retículo.
6. La liberación de Ca2+ al citosol de la célula genera una elevación de la [Ca2+]i que activa a la troponina C, iniciando la formación de puentes cruzados entre los miofilamentos.
7. Luego de la contracción los iones Ca2+ son bombeados de nuevo hacia el RS por la bomba de Ca2+ SERCA que esta en la membrana del RS. 
A diferencia del músculo esquelético, el flujo de entrada de Ca2+ en el músculo cardíaco y liso a través del canal de Ca2+ voltaje-dependiente (tipo L) activa directamente a una isoforma RYR2, dando lugar a la liberación de Ca2+ desde el RS y elevando la [Ca2+]i . Este mecanismo de acoplamiento EC conocido como liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ (CICR)
Musculo estriado Cardiaco 
En el miocito ventricular los potenciales de acción en miocitos adyacentes despolarizan a la célula diana a través de uniones en hendidura (v. pág. 483) y generan por tanto un potencial de acción.
1. El potencial de acción generado por las células marcapaso viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular y la despolariza.
2. La despolarización avanza hacia los túbulos T, y activan los canales de Ca+2 voltaje-dependiente que permite el ingreso de Ca2+ a la célula, el cual va a interaccionar con canales de Ca2+ del RS dependientes de Ca+2 (RYR2) generando la liberación de Ca+2 al citoplasma y así un aumento en la [Ca2+]→liberación de Ca2+ inducida por calcio. 
Además, hay actividad del intercambiador Na+/Ca+2 que permite la entrada de Ca+2 en contra del gradiente y salga Na+ a favor. Este funcionamiento del intercambiador es su modalidad investida.
3. Tras el aumento de la [Ca2+]i el Ca2+ se une a la isoforma cardíaca de la troponina C (TNNC1) formando el complejo Ca2+-TNNC1 que libera la inhibición de la isoforma cardíaca de la troponina I (TNNI3) sobre la actina. Como resultado, los filamentos de tropomiosina (TPM1) unidos a la troponina T cardíaca (TNNT2) en el filamento fino se desplazan permitiendo que la miosina interaccione con sitios activos en la actina. 
El ATP sirve de combustible para el ciclo posterior de puentes cruzados. Como el corazón no puede descansar nunca, los miocitos cardíacos poseen una densidad de mitocondrias muy alta y de este modo tasas de fosforilación oxidativa (y por tanto de síntesis de ATP) muy altas. 
4. El ciclado de puentes cruzados hace que los filamentos gruesos se deslicen sobre los finos generando tensión. 
5. La relajación real de las proteínas contráctiles depende de cuatro procesos: 
1) Extrusión de Ca2+ hacia el líquido extracelular (LEC) que puede ocurrir por dos vías: 
a) un intercambiador de Na-Ca sarcoplásmico(NCX1) que funciona a valores de [Ca2+]i relativamente altos. El Ca2+ sale en contra del gradiente utilizando la energía del trasporte de Na+ a favor del gradiente hacia el interior de la célula →Modalidad directa del intercambiador
b) una bomba de Ca sarcolémica (PMCA) que puede funcionar a valores más bajos de [Ca2+]i. PMCA solo contribuye de forma modesta a la relajación
2) Recaptación de Ca2+ desde el citoplasma por parte del RS mediante la bomba de Ca2+ SERCA.
3) Captación de Ca2+ desde el citoplasma hacia la mitocondria. La membrana mitocondrial interna contiene canales de Ca2+ sumamente selectivos y de gran conductancia (MiCas) que son rectificadores de entrada.
4) Disociación del Ca2+ de la troponina C. El Ca2+ se disocia de la troponina C a medida que disminuye la [Ca2+]i bloqueando las interacciones de actina y miosina y provocando relajación.
Musculo liso 
El acoplamiento excito-contráctil del ML se puede realizar de dos formas: como consecuencia de una despolarización de una membrana (acoplamiento electromecánico) o como consecuencia de la interacción de un agonista (acoplamiento Farmacomecánico)
· Acoplamiento electromecánico: 
1. La fase despolarizante del potencial de acción refleja la apertura de canales de Ca2+ de tipo L voltaje-dependientes. La corriente de entrada inicial de Ca2+despolariza a la célula, y por tanto provoca que se abran más canales de Ca2+ voltaje-dependientes siguiendo un patrón de retroalimentación positiva
2. El Ca2+ se une a la calmodulina (CaM) que se encuentra en el citosol. La relación es 4 Ca2+ - 1 CaM
· Acoplamiento Farmacomecánico: 
1. Distintos agonistas pueden activar a Gαq, pueden unirse a receptores RTK o a canales de Ca2+ tipo L voltaje-dependientes o por canales iónicos no específicos.
2. La subunidad α de la proteína G activa la PLCβ1 quien cliva un fosfatidilinositol difosfato (PIP2) en diacilglicerol (DAG) e inositol trifosfato (IP3).
3. El IP3 va al receptor de IP3 en el RS (IP3R) produciendo la liberación de Ca2+ a favor de gradiente de concentración. 
4. El Ca2+ a su vez puede inducir la liberación de más Ca2+ uniéndose al receptor de rianodinas o canal de Ca2+ activado por Ca2+ (RyR)
5. Aquí el aumento de la [Ca2+]i inicia una secuencia lenta de acontecimientos bioquímicos que finalmente incrementan la actividad ATPasa de la miosina.
La repolarización de la célula del músculo liso es relativamente lenta, ya que los canales Cav de Ca2+ de tipo L muestran aperturas prolongadas y se inactivan lentamente. Además, la lentitud de la repolarización refleja la activación tardía de los canales de K+ voltaje-dependientes, y en muchos casos de los canales de K+ activados por Ca2+, que dependen de una elevación significativa de la [Ca2+]i.
Obsérvese que en el músculo liso la contracción no puede comenzar hasta que la MLCK aumente la actividad ATPasa de la miosina, lo cual es un proceso dependiente del tiempo y relativamente lento. Por el contrario, la actividad ATPasa de la cabeza de la miosina en el músculo esquelético y cardíaco es constitutivamente alta y el ciclo de entrecruzamientos comienza en cuanto la tropomiosina se sale de su ruta
Aparte de activar a los filamentos gruesos del músculo liso, el complejo Ca2+-CaM actúa indirectamente sobre los filamentos finos para eliminar la inhibición tónica de las interacciones entre la actina y la miosina que se deben a su inhibición estérica.
Proteínas reguladoras del musculo liso: 
Dos proteínas, caldesmón y calponina, inhiben tónicamente la interacción entre la actina y la miosina. Ambas son proteínas de unión de Ca2+-CaM y ambas se unen a la actina y la tropomiosina. 
La calponina, que está en una estequiometria fija con la tropomiosina y la actina (una calponina, dos tropomiosinas y siete monómeros de actina), inhibe tónicamente la actividad ATPasa de la miosina. El complejo Ca2+-CaM no solo activa a la MLCK sino que tiene dos efectos sobre la calponina. En primer lugar, el complejo Ca2+-CaM se une a la calponina. En segundo lugar, el complejo Ca2+-CaM activa a la CaMKII, que fosforila a la calponina. Ambos efectos mitigan la inhibición de la actividad ATPasa de la miosina ejercida por la calponina.
El caldesmón parece actuar como la calponina, inhibiendo tónicamente a la actividad ATPasa activada por actina de la miosina en el músculo liso.
b) ¿Cuál es el estímulo que inicia la contracción? (Página 209, Boron)
c) ¿De qué forma se acopla el estímulo a nivel del sarcolema con el aumento del calcio citoplasmático? (Para el músculo liso analice el acoplamiento electromecánico y farmacomecánico). 
Sarcolema: Membrana celular
d) Analice el origen del calcio que participa en el proceso de contracción muscular en el músculo liso, esquelético y cardíaco. ¿De dónde proviene este ión: ¿del espacio extracelular, de algún reservorio intracelular o de ambos? 
Musculo Cardíaco: 
· Calcio que entra por los canales de DHPR, que activan a los RyR del retículo sarcoplásmico. El ion proviene del medio tanto extra como intracelular 
Músculo Esquelético: 
· Calcio liberado del retículo sarcoplásmico por los RyR, activados por un cambio conformacional dado por los canales DHPR en los túbulos T. Ion proviene del medio intracelular 
Músculo liso: 
· El retículo sarcoplásmico que está poco desarrollado en la mayor parte del músculo liso. Por ende, los iones Ca2+ requeridos para iniciar el proceso de contracción muscular ingresan desde el medio extracelular a través de canales de Ca2+ voltaje-dependiente.
El aumento de la concentración de Ca depende del acoplamiento excitocontráctil que se tenga en cuenta: en el Farmacomecánico proviene de la liberación del Ca del RS y en el electromecánico depende de la entrada de este al medio intracelular
e) ¿Cuál es el papel del calcio en la contracción muscular? 
La señal intracelular decisiva que desencadena y mantiene la contracción de las células musculares esqueléticas es una elevación de la [Ca2+]i. El Ca2+ puede entrar al citoplasma procedente del espacio extracelular a través de canales iónicos voltaje-dependientes, o bien puede ser liberado al citoplasma desde el reservorio intracelular de Ca2+ del RS. 
f) ¿Cómo se produce el deslizamiento de los filamentos delgados sobre los gruesos? ¿Cuál es el papel del ATP?
(imagen de la pagina 236, Boron)
Las proteínas contráctiles convierten la energía de la hidrólisis del ATP en energía mecánica durante el ciclo de entrecruzamiento 
El proceso fundamental de la contracción del músculo esquelético consta de un ciclo bioquímico denominado ciclo de entrecruzamiento.
Empezamos el ciclo en ausencia de ATP y ADP, con la porción cefálica de la miosina unida rígidamente a un filamento de actina. 
1. Unión del ATP: La unión del ATP a la porción cefálica de la MHC reduce la afinidad de la miosina por la actina, lo que hace que la cabeza de la miosina se libere del filamento de actina. Si todos los entrecruzamientos en un músculo estuvieran en este estado, el músculo estaría completamente relajado. 
2. Hidrólisis del ATP: La degradación del ATP a ADP y fósforo inorgánico (Pi) ocurre en la cabeza de la miosina; los productos de la hidrólisis son retenidos en el interior de la zona activa de la miosina. Como resultado de la hidrólisis, la cabeza/ cuello de la miosina gira hacia una posición «erguida». Este giro provoca que la punta de la miosina se mueva unos 11 nm a lo largo del filamento de actina, de modo que se alinea con un nuevo monómero de actina.
3. Formación de entrecruzamientos débiles: La miosina erguida se une entonces débilmente a una nueva posición en el filamento de actina, buscando una zona de unión idónea. Recuérdese que seis filamentos de actina rodean a cada filamento grueso.
4. Liberación de Pi de la miosina: La disociación del Pi de la cabeza de la miosina provoca un aumento de la afinidad del complejo miosina-ADP por la actina, dando lugar al estado de entrecruzamiento fuerte. 
5. Golpe de fuerza: Un cambio conformacional provoca que el cuello de la miosina rote alrededor de su cabeza, la cual permanece firmementefijada a la actina. A nivel macroscópico, esta actividad tracciona de las líneas Z y las aproxima, acortando el sarcómero y generando fuerza.
6. Liberación de ADP: La disociación del ADP de la miosina completa el ciclo y el complejo actomiosina queda en un «estado acoplado» rígido. Las posiciones relativas de la actina frente a la cabeza de la miosina no varían hasta que se une otra molécula de ATP y vuelve a iniciarse otro ciclo.
g) ¿Cómo se produce la relajación muscular? 
Una vez que ha acabado el potencial de acción en el músculo, el Ca2+ debe eliminarse del sarcoplasma para que la contracción cese y el músculo se relaje. 
En el musculo esquelético la eliminación de Ca2+ del sarcoplasma ocurre mediante dos mecanismos. El Ca2+ puede expulsarse a través de la membrana plasmática celular o bien secuestrarse en el interior de los compartimentos intracelulares como en el RS por medio de la bomba ATPasa SERCA.
La relajación real de las proteínas contráctiles en el musculo cardiaco depende de cuatro procesos: 1) extrusión de Ca2+ hacia el líquido extracelular (LEC); 2) recaptación de Ca2+ desde el citoplasma por parte del RS; 3) captación de Ca2+ desde el citoplasma hacia la mitocondria, y 4) disociación del Ca2+ de la troponina C. 
Para que el músculo liso se relaje se necesita la desfosforilación de las cadenas ligeras de la miosina (MLC) por la fosfatasa de la cadena ligera de la miosina (MLCP)
h) Indique las principales diferencias en el acoplamiento excitocontráctil de los tres tipos musculares.
Las diferencias van a radicar en las invaginación de la membrana que conducen la despolarización al interior de la célula y en la fuente de la cual proviene el Ca2+.
En cuanto a la primera diferencia: 
Musculo esquelético
La combinación de la membrana del túbulo T y sus dos cisternas vecinas se denomina tríada; esta estructura desempeña un papel crucial en el acoplamiento excitación-contracción en el músculo esquelético.
Musculo Cardiaco 
Los miocitos cardíacos tienen un entramado de túbulos T similar al de las miofibrillas del músculo esquelético, salvo que una cisterna terminal aislada del RS forma una unión de díada con el túbulo T en lugar de unión de tríada. Además, los túbulos T de los miocitos cardíacos se localizan en las líneas Z que separan los sarcómeros, en lugar de estar en uniones de la banda A-I
Musculo Liso
 tiene invaginaciones más rudimentarias y superficiales de la membrana plasmática llamadas caveolas ricas en glucoesfingolípidos y colesterol y están implicados en la transducción de la señal. Un compartimento del RS periférico del músculo liso rodea a la membrana plasmática en íntima proximidad con las caveolas. Un entramado más grande del RS central discurre a lo largo del eje largo de la célula. El RS periférico está implicado en la liberación de Ca2+ local y en la interacción con los canales iónicos de la membrana plasmática que actúan como mediadores de la excitabilidad eléctrica, mientras que el RS central tiene un cometido más importante en el aporte de Ca2+ a los miofilamentos intracelulares para la contracción.
Y en cuanto a la fuente de Calcio: 
Musculo esquelético: 
El canal de Ca2+ de tipo L en el músculo esquelético en el túbulo T se acopla directamente al canal de liberación de Ca2+ del RS, da lugar a liberación de Ca2+ desde el RS y por tanto a una elevación de la [Ca2+]i. 
Músculo cardíaco y liso:
El flujo de entrada de Ca2+ en el músculo cardíaco y liso a través del canal de Ca2+ voltaje-dependiente activa RYR2, dando lugar a la liberación de Ca2+ desde el RS y elevando la [Ca2+]i. Este mecanismo de acoplamiento EC conocido como liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ (CICR)
ACTIVIDADES
1) Sinapsis 
a) ¿Cómo define el término sinapsis? 
Se define sinapsis como la región o el espacio de conexión entre dos células especializadas para la transmisión del impulso nervioso (información).
Es la región especializada entre dos membranas celulares yuxtapuestas a través de la cual se envían señales eléctricas (información). 
b) Analizando las imágenes que se muestran a continuación, indique cómo se clasifican las sinapsis, enumere las principales características de cada una. ¿Cuáles son las principales diferencias entre los tipos de sinapsis? Mencione ejemplos de cada una.
Sinapsis eléctrica→ Tipo de sinapsis en la cual la transmisión sucede por el paso de iones de una célula presináptica a una postsináptica a través de uniones de hendidura (GAP). Las sinapsis eléctricas transmiten cambios de voltaje directamente de una célula a otra a través de la continuidad de baja resistencia proporcionada por los canales de conexón. Al ser un traspaso de iones, las sinapsis son rápidas. Ej: miocitocardiaco, musculo liso unitario. 
Sinapsis Química–> Los pasos clave en este tipo de sinapsis son la liberación del neurotransmisor desde las vesículas sinápticas al espacio sináptico, la difusión del transmisor a través de la hendidura sináptica y la activación de la célula post sináptica por la unión del neurotransmisor a una proteína receptora específica ubicada en la membrana de la célula post sináptica.
La principal diferencia además del mecanismo que sigue cada una en particular es el tiempo que tarda la trasmisión, en la sinapsis eléctrica se da una trasmisión rápida ya que las uniones gap proporcionan una continuidad entre ambas células permitiendo que las señales de voltaje fluyan sin atenuaciones ni retrasos. Mientras que, en las sinapsis químicas los receptores son canales iónicos o acoplados a proteína G que precisan de un mayor tiempo para traducir la señal y generar una respuesta, son de trasmisión lenta. 
IMAGEN A: Sinapsis eléctrica: en la imagen se pueden observar el pasaje de iones a través de uniones en hendidura desde la célula presináptica a la postsináptica
IMAGEN B: sinapsis química con receptores ionotrópico en la imagen se observa la liberación de un neurotransmisor desde la neurona presináptica que impacta en receptor ligando dependientes que provoca la apertura de canales iónicos nicotínicos y la despolarización o hiperpolarización. Ej; receptor nicotínico de Ach
Imagen C: Sinapsis química con receptores metabotrópicos. En la imagen se observa la liberación de un NT desde la neurona presináptica que impacta en un receptor metabotrópico. Este receptor es un receptor acoplado a proteínas G que modula la actividad de canales iónicos. 
Ej: miocito auricular de receptor muscarínicos 
c) Analice la siguiente imagen. Identifique y explique los mecanismos que ponen fin a la transmisión de la señal nerviosa. 
Para que una sinapsis sea eficiente se requiere tanto de la liberación del neurotransmisor para que interaccione y active a su receptor en la membrana de las células postsináptica como también mecanismos eficientes y rápidos para eliminar ese receptor. Esos mecanismos pueden ser: 
Difusión del neurotransmisor por el espacio sináptico → El neurotransmisor difunde a los vasos sanguíneos. Difusión de neurotransmisores fuera de la hendidura sináptica y se dispersan en el líquido extracelular, lo que reduce su concentración y su capacidad para activar la célula postsináptica.
Degradación enzimática→ Sistema colinérgico. Cuando el NT es la acetilcolina va a actuar la Acetilcolinesterasa que es una enzima presente en la unión neuromuscular, que inactiva al NT (lo hidroliza en acetato y colina). La colina luego es recupera mediante un sistema de captación de alta afinidad acoplado al Na+ y se utiliza para la síntesis de ACh. 
Los péptidos se inactivan por difusión y proteólisis por peptidasas extracelulares. 
Recaptación→ NT son reincorporados a los terminales nerviosas presinápticos por mecanismos de alta afinidad que involucran moléculas transportadoras. Estos sistemas de transporte activo secundarios utilizan normalmente gradientes iónicos de Na+ , K+ , H+ o Cl− para lograr una captación capaz de concentrar al transmisor y están localizado en la membrana plasmática presináptica y las células gliales circundantes. Cada neurona tiene su mecanismode recaptación
Recaptación de iones→ Después de que un potencial de acción llega al terminal presináptico, los iones como el calcio (Ca2+) entran a través de canales iónicos específicos para desencadenar la liberación del neurotransmisor. Una vez que se ha producido la liberación del neurotransmisor, estos canales iónicos se cierran y los iones son expulsados del citoplasma por bombas iónicas para mantener el equilibrio iónico.
d) Analicen la siguiente figura e identifiquen el tipo de sinapsis representada, justificando su respuesta. (Página 296, Boron)
La imagen pertenece a la SINAPSIS QUIMICA.
La información neural fluye de la dendrita→ soma→ axón→ sinapsis. Las dendritas son las principales zonas de aferencia sináptica, si bien pueden observarse sinapsis en el soma, en el cono axónico o incluso directamente en los axones.
Si la neurona recibe sus aferencias a partir de una célula vecina a través de una sinapsis química, los neurotransmisores desencadenan corrientes activando canales iónicos. Si la célula es una neurona sensorial, los estímulos ambientales activan canales iónicos y producen un flujo de corriente. El cambio en el potencial de membrana (Vm) causado por el flujo de la carga se denomina potencial postsináptico (PPS) si se genera en la membrana postsináptica por un neurotransmisor, y potencial del receptor si se genera en una terminación nerviosa sensorial por un estímulo externo.
Los potenciales sinápticos (o receptores) generados en los extremos de la dendrita se transmiten al soma, normalmente con una atenuación sustancial de la señal. 
Cuando un PEPS alcanza el soma, puede combinarse también con otros PEPS que llegan a través de otras dendritas; este comportamiento es un tipo de sumación espacial.
La sumación temporal ocurre cuando los PEPS llegan en una sucesión rápida; cuando aún no se ha disipado el primer PEPS, un nuevo PEPS tiende a añadir su amplitud a la residual del PEPS precedente.
Anotaciones: 
· La duración e intensidad del estímulo va a condicionada a donde llega el potencial. 
· La sumación ocurre en el cono axónico donde es más fácil superar el umbral. 
· Cuanto mayor sea la intensidad del estímulo, mayor será la frecuencia de los potenciales de acción. (potencial de acción → Despolarización→ Apertura de canales de Ca2+ → liberación del neurotransmisor)
e) Considerando los conceptos previamente vistos de potencial graduado y potencial de acción, observe la Figura 1 y responda las siguientes preguntas: 
i. ¿Qué ocurre a nivel de la zona de gatillo? ¿Qué características presenta esta zona? 
. 
El axón es una proyección que surge del cuerpo celular. Su punto de origen es una región de forma cónica conocida como cono axónico. Inmediatamente distal a esta zona en forma de cono se sitúa una región cilíndrica amielínica conocida como segmento inicial y es donde surge normalmente el primer potencial de acción como consecuencia de los fenómenos eléctricos que han sucedido en el cuerpo celular y las dendritas.
Este segmento inicial o zona de gatillo tiene la característica de poseer grandes cantidades de canales tanto de Na+ como de Ca2+ voltaje-dependiente. 
ii. Dado que los potenciales de acción son la base de la transferencia de información en el sistema nervioso, luego de generarse a nivel de la zona de gatillo, ¿cómo se propagan a lo largo del axón hacia el terminal nervioso, donde se producirá la sinapsis? Indique cómo se denomina este proceso y de qué factores depende. 
 Los axones son la porción neuronal empleada para enviar los mensajes. Transportan la señal neuronal, es decir, el potencial de acción, hasta una diana concreta como puede ser otra neurona o un músculo. 
Algunos axones presentan un aislamiento eléctrico denominado mielina, que está formado por la membrana celular de las células gliales enrollada alrededor del axón neuronal. Si el axón no está recubierto de mielina, el potencial de acción se propaga distalmente de manera continua por el axón. Por el contrario, si el axón está mielinizado, el potencial de acción salta de un nodo de Ranvier (espacio entre dos segmentos de mielina adyacentes) al siguiente nodo mediante un proceso denominado conducción saltatoria→ Esta adaptación acelera enormemente la conducción del impulso nervioso
El axón finaliza en múltiples terminaciones, o terminales presinápticos, diseñadas para convertir rápidamente la señal eléctrica neuronal en una señal química. Cuando el potencial de acción alcanza el terminal presináptico, desencadena la liberación de moléculas de señalización química en un proceso complejo denominado transmisión sináptica.
La unión formada entre el terminal presináptico y su diana se denomina sinapsis química.
iii. ¿De qué manera afecta al desarrollo de potenciales de acción en la neurona presináptica la intensidad del estímulo? Observando la figura 1, compare los ejemplos que se muestran en la misma. 
Cuanto mayor sea la intensidad del estímulo, mayor será la frecuencia de los potenciales de acción.
2) Placa neuromuscular o placa motora 
a) Explique a qué se denomina unión neuromuscular o placa motora (Pag 209, Boron)
La unión neuromuscular o placa motora es el aérea especifica de contacto entre una motoneurona alfa y el total de fibras musculares que esta inerva. 
b) Completen el siguiente esquema, analizando:
i. Las estructuras que forman parte de la placa motora
 
ii. La secuencia de eventos que permiten que se produzca la correcta sinapsis entre el terminal de una fibra nerviosa y una fibra muscular esquelética. ¿Qué tipo de sinapsis se produce a este nivel? 
Se da la Sinapsis Química. Los pasos por los cuales se lleva a cabo este tipo de transmisión son siete: 
Paso 1: Las moléculas del neurotransmisor (Ach) se sintetizan y se empaquetan en vesículas sinápticas en el terminal nervioso. Los transportadores vesiculares concentran el neurotransmisor en el interior de la vesícula utilizando la energía de un gradiente electroquímico de H+. (La Ach ingresa a la vesícula sináptica mediante un intercambiador específico de Ach-H que acopla la entrada de Ach con el flujo de salida de los H+)
Paso 2: Un potencial de acción, que implica a canales de Na+ y K+ voltaje-dependientes, llega al terminal nervioso presináptico.
Paso 3: La despolarización abre los canales de Ca2+ voltaje-dependientes, lo que permite que el Ca2+ entre en el terminal presináptico.
Paso 4: El aumento de la concentración intracelular de Ca2+ desencadena la fusión de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica. El Ca2+ se une a la CAM quinasa que fosforila a la sinapsina, haciendo que la vesícula se desprenda de la malla de actina. Esa vesícula ya está lista para acercarse a la membrana y fusionarse con ella. La sinaptobrevina y la sinaptotagmina junto al complejo SNAP forman el complejo SNARE para unir las membranas. El Ca2+ que ingresa se une a la sinaptotagmina calcio dependiente, y el complejo sinaptotagmina-calcio cataliza la fusión de la membrana vesicular con la membrana plasmática, liberando el neurotransmisor. Como resultado, paquetes (cuantos) de moléculas del transmisor son liberados a la hendidura sináptica.
Paso 5: Las moléculas del transmisor difunden a través de la hendidura sináptica y se unen a receptores específicos en la membrana de la célula postsináptica. [receptores nicotínicos (canal catiónico no específico)]
Paso 6: La unión del transmisor activa al receptor que a su vez activa la célula postsináptica. En el caso del receptor ionotrópico (nicotínico), la apertura del canal AChR da lugar a un incremento transitorio de la permeabilidad al Na+ y al K+, lo que produce directamente una breve despolarización que activa la fibra muscular. 
Paso 7: el proceso finaliza mediante: a) una destrucción enzimática del transmisor (p. ej., hidrólisis de la ACh por la acetilcolinesterasa); b) captación del transmisor en el terminal nervioso presináptico o en otras células por sistemas de transporte dependientes del Na+, o c) difusión de las moléculas del transmisor más allá de la sinapsis (hacia vasos sanguíneos).En el caso de la Ach, la eliminación se produce mediante destrucción enzimática donde la enzima acetilcolinesterasa degrada a la acetilcolina a colina y acetato. 
iii. ¿Qué tipo de potenciales postsinápticos se producen en la célula efectora?
El cambio en el potencial de membrana (Vm) causado por el flujo de la carga se denomina potencial postsináptico (PPS) si se genera en la membrana postsináptica por un neurotransmisor
En el caso de la transmisión sináptica, el Vm postsináptico puede ser positivo o negativo (depende del tipo de receptor al que se une el neurotransmisor y de la cc de iones que fluyen a través de la membrana).
Si el neurotransmisor es excitador y produce un PPS despolarizador, nos referimos a él como potencial excitatorio postsináptico (PEPS) → despolarización producida por la apertura de canales de Na+ ligando dependientes generado por la interacción de un neurotransmisor con su receptor.
Por otra parte, si el neurotransmisor es inhibidor y produce un PPS hiperpolarizador, el PPS es un potencial inhibitorio postsináptico (PIPS) → se produce hiperpolarización de la membrana debido a la apertura de canales K+ o Cl- generados por la interacción de un neurotransmisor con su receptor.
c) En un experimento realizado en una sinapsis química aislada, se buscó evaluar la correlación entre la intensidad del estímulo aplicado a la neurona presináptica y la liberación de neurotransmisor a nivel de la terminal axónica. Partiendo de un estímulo umbral, se aumentó luego progresivamente la intensidad de los estímulos, cuantificando y registrando en cada caso la liberación del neurotransmisor. 
i. Considerando lo analizado previamente, expliquen qué resultados se esperaría obtener del experimento realizado y justifiquen. 
Una vez alcanzado el estímulo supraumbral ya no importa la intensidad de este, el potencial de acción siempre va a ser igual para un mismo tipo de célula.
Si a una mayor intensidad del estímulo, mayor será la liberación de neurotransmisores. Esto puede desencadenar fatiga (se agotan los neurotrasmisores) 
ii. En un nuevo experimento, la sinapsis se realizó en un medio similar al medio extracelular, pero carente de calcio. Se desencadenaron luego artificialmente potenciales de acción en la neurona presináptica, los cuales alcanzaron la terminal axónica, ¿qué respuesta observa en la neurona postsináptica? ¿Qué conclusión se puede obtener de este experimento? Justifiquen. 
No se va a observar ninguna respuesta en la célula postsináptica, ya que, al ser un medio carente de calcio, no hay Ca2+ que ingrese a la célula presináptica y participa/permita la liberación del neurotransmisor. Por lo que, al no liberarse el NT, no hay quien se una a los receptores de las célula postsinápticos para activarlas así obtener una respuesta. 
d) Teniendo en cuenta lo analizado en puntos anteriores, observen y analicen la cronología de los eventos que conducen al desarrollo de una contracción en el músculo esquelético. 
Anotaciones: 
· La duración de la contracción muscular (cardiaca) y el PA del musculo cardiaco es IGUAL, 260-300msg
· Una vez que el potencial de acción termina, la contracción continua lo que permite que se pueda dar un nuevo potencial de acción → contracción mantenida.
3) Fisiología de la contracción muscular: acoplamiento excitocontráctil 
a) Analice los siguientes esquemas e identifique cual corresponde al acoplamiento excitocontráctil del músculo esquelético, músculo cardíaco y músculo liso.
Esquema 1: corresponde al acoplamiento excitocontráctil del músculo esquelético. Eso se puede justificar por la presencia de túbulos T (nos permite descartar el músculo liso) y el esquema del potencial de acción tipo espiga característico de este tipo de fibras. Además, no se observa entrada de Ca+2 desde el medio extracelular, lo que es condición necesaria en el musculo cardiaco.
El acoplamiento EC en el músculo esquelético abarca la totalidad del proceso que va desde la despolarización de la membrana del túbulo T hasta el inicio del ciclo de entrecruzamiento de la contracción.
1. Un potencial de acción viaja a lo largo de una fibra motora hasta sus terminales nerviosas sobre las fibras musculares. En cada terminal el nervio secreta una pequeña cantidad de acetilcolina (neurotransmisor) que es almacenada en vesículas sinápticas. 
1. La acetilcolina es liberada al espacio sináptico y actúa en la membrana de las fibras musculares sobre los receptores ionotrópicos de tipo nicotínicos N1 (específicos para la Ach). Esta interacción permite la apertura de estos canales catiónicos (Activados por ligando (acetilcolina))
1. La apertura de estos canales cationes permite la difusión al interior de la célula de grandes cantidades de Na+ que van a generar la despolarización local que conduce a la apertura de otros canales de Na+ activados por voltaje → Se genera un potencial de acción.
1. El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular generando su despolarización y se extiende hasta los túbulos T (invaginaciones de la membrana de las fibras musculares asociados a dos cisternas del RS)
1. La propagación del potencial de acción en los túbulos T de la miofibrilla despolariza a la región de la tríada de los túbulos T, activando de este modo a los canales de Ca2+ de tipo L (DHPR). Estos canales voltaje-dependientes se encuentran en grupos de cuatro llamados tétradas y desempeñan un rol crucial como sensores del voltaje del acoplamiento EC. Estos canales están acoplados directamente al canal de liberación de Ca2+ del RS llamado Recepto de rianodina (RYR1). Por lo que, la activación de los canales de Ca2+ de tipo L genera un cambio conformacional (activación mecánica) del canal RYR1 que permite la salida de cantidades de Ca2+ almacenados en el retículo.
1. La liberación de Ca2+ al citosol de la célula genera una elevación de la [Ca2+]i que activa a la troponina C, iniciando la formación de puentes cruzados entre los miofilamentos.
1. Luego de la contracción los iones Ca2+ son bombeados de nuevo hacia el RS por la bomba de Ca2+ SERCA que esta en la membrana del RS. 
Formación de puentes cruzados de actina-miosina 
Las proteínas contráctiles convierten la energía de la hidrólisis del ATP en energía mecánica durante el ciclo de entrecruzamiento 
El proceso fundamental de la contracción del músculo esquelético consta de un ciclo bioquímico denominado ciclo de entrecruzamiento.
Empezamos el ciclo en ausencia de ATP y ADP, con la porción cefálica de la miosina unida rígidamente a un filamento de actina. 
1. Unión del ATP: La unión del ATP a la porción cefálica de la MHC reduce la afinidad de la miosina por la actina, lo que hace que la cabeza de la miosina se libere del filamento de actina. Si todos los entrecruzamientos en un músculo estuvieran en este estado, el músculo estaría completamente relajado. 
2. Hidrólisis del ATP: La degradación del ATP a ADP y fósforo inorgánico (Pi) ocurre en la cabeza de la miosina; los productos de la hidrólisis son retenidos en el interior de la zona activa de la miosina. Como resultado de la hidrólisis, la cabeza/ cuello de la miosina gira hacia una posición «erguida». Este giro provoca que la punta de la miosina se mueva unos 11 nm a lo largo del filamento de actina, de modo que se alinea con un nuevo monómero de actina.
3. Formación de entrecruzamientos débiles: La miosina erguida se une entonces débilmente a una nueva posición en el filamento de actina, buscando una zona de unión idónea. Recuérdese que seis filamentos de actina rodean a cada filamento grueso.
4. Liberación de Pi de la miosina: La disociación del Pi de la cabeza de la miosina provoca un aumento de la afinidad del complejo miosina-ADP por la actina, dando lugar al estado de entrecruzamiento fuerte. 
5. Golpe de fuerza: Un cambio conformacional provoca que el cuello de la miosina rote alrededor de su cabeza, la cual permanece firmemente fijada a la actina. A nivel macroscópico, esta actividad tracciona de las líneas Z y las aproxima, acortando el sarcómero y generandofuerza.
6. Liberación de ADP: La disociación del ADP de la miosina completa el ciclo y el complejo actomiosina queda en un «estado acoplado» rígido. Las posiciones relativas de la actina frente a la cabeza de la miosina no varían hasta que se une otra molécula de ATP y vuelve a iniciarse otro ciclo.
Esquema 2: Corresponde al acoplamiento excitocontráctil del músculo cardiaco. Eso se puede justificar por la presencia de túbulos T (nos permite descartar que sea músculo liso) y el esquema del potencial de acción tipo meseta característico de este tipo de fibras. 
No hay placa motora ya que la excitación eléctrica se origina por la célula marcapaso, generando un potencial de acción que fluye a todas las células cardiacas gracias a que estas poseen discos intercalares (uniones GAP y desmosoma).
Mecanismo → Musculo estriado Cardiaco 
En el miocito ventricular los potenciales de acción en miocitos adyacentes despolarizan a la célula diana a través de uniones en hendidura (v. pág. 483) y generan por tanto un potencial de acción.
1. El potencial de acción generado por las células marcapaso viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular y la despolariza.
1. La despolarización avanza hacia los túbulos T, y activan los canales de Ca+2 voltaje-dependiente que permite el ingreso de Ca2+ a la célula, el cual va a interaccionar con canales de Ca2+ del RS dependientes de Ca+2 (RYR2) generando la liberación de Ca+2 al citoplasma y así un aumento en la [Ca2+]→liberación de Ca2+ inducida por calcio. 
Además, hay actividad del intercambiador Na+/Ca+2 que permite la entrada de Ca+2 en contra del gradiente y salga Na+ a favor. Este funcionamiento del intercambiador es su modalidad investida.
1. Tras el aumento de la [Ca2+]i el Ca2+ se une a la isoforma cardíaca de la troponina C (TNNC1) formando el complejo Ca2+-TNNC1 que libera la inhibición de la isoforma cardíaca de la troponina I (TNNI3) sobre la actina. Como resultado, los filamentos de tropomiosina (TPM1) unidos a la troponina T cardíaca (TNNT2) en el filamento fino se desplazan permitiendo que la miosina interaccione con sitios activos en la actina. 
El ATP sirve de combustible para el ciclo posterior de puentes cruzados. Como el corazón no puede descansar nunca, los miocitos cardíacos poseen una densidad de mitocondrias muy alta y de este modo tasas de fosforilación oxidativa (y por tanto de síntesis de ATP) muy altas. 
1. El ciclado de puentes cruzados hace que los filamentos gruesos se deslicen sobre los finos generando tensión. 
1. La relajación real de las proteínas contráctiles depende de cuatro procesos: 
1. Extrusión de Ca2+ hacia el líquido extracelular (LEC) que puede ocurrir por dos vías: 
1. un intercambiador de Na-Ca sarcoplásmico (NCX1) que funciona a valores de [Ca2+]i relativamente altos. El Ca2+ sale en contra del gradiente utilizando la energía del trasporte de Na+ a favor del gradiente hacia el interior de la célula →Modalidad directa del intercambiador
1. una bomba de Ca sarcolémica (PMCA) que puede funcionar a valores más bajos de [Ca2+]i. PMCA solo contribuye de forma modesta a la relajación
1. Recaptación de Ca2+ desde el citoplasma por parte del RS mediante la bomba de Ca2+ SERCA.
1. Captación de Ca2+ desde el citoplasma hacia la mitocondria. La membrana mitocondrial interna contiene canales de Ca2+ sumamente selectivos y de gran conductancia (MiCas) que son rectificadores de entrada.
1. Disociación del Ca2+ de la troponina C. El Ca2+ se disocia de la troponina C a medida que disminuye la [Ca2+]i bloqueando las interacciones de actina y miosina y provocando relajación.
Esquema 3: corresponde al acoplamiento excitocontráctil del músculo liso. No presenta túbulos T y no posee una unidad funcional (sarcómero) y debido a ello no posee estriaciones.  Son excitables eléctricamente.
Mecanismo → Musculo liso 
El acoplamiento excito-contráctil del ML se puede realizar de dos formas: como consecuencia de una despolarización de una membrana (acoplamiento electromecánico) o como consecuencia de la interacción de un agonista (acoplamiento Farmacomecánico)
· Acoplamiento electromecánico: 
1. La fase despolarizante del potencial de acción refleja la apertura de canales de Ca2+ de tipo L voltaje-dependientes. La corriente de entrada inicial de Ca2+despolariza a la célula, y por tanto provoca que se abran más canales de Ca2+ voltaje-dependientes siguiendo un patrón de retroalimentación positiva
1. El Ca2+ se une a la calmodulina (CaM) que se encuentra en el citosol. La relación es 4 Ca2+ - 1 CaM
· Acoplamiento Farmacomecánico: 
1. Distintos agonistas pueden activar a Gαq, pueden unirse a receptores RTK o a canales de Ca2+ tipo L voltaje-dependientes o por canales iónicos no específicos.
1. La subunidad α de la proteína G activa la PLCβ1 quien cliva un fosfatidilinositol difosfato (PIP2) en diacilglicerol (DAG) e inositol trifosfato (IP3).
1. El IP3 va al receptor de IP3 en el RS (IP3R) produciendo la liberación de Ca2+ a favor de gradiente de concentración. 
1. El Ca2+ a su vez puede inducir la liberación de más Ca2+ uniéndose al receptor de rianodinas o canal de Ca2+ activado por Ca2+ (RyR)
1. Aquí el aumento de la [Ca2+]i inicia una secuencia lenta de acontecimientos bioquímicos que finalmente incrementan la actividad ATPasa de la miosina.
La repolarización de la célula del músculo liso es relativamente lenta, ya que los canales Cav de Ca2+ de tipo L muestran aperturas prolongadas y se inactivan lentamente. Además, la lentitud de la repolarización refleja la activación tardía de los canales de K+ voltaje-dependientes, y en muchos casos de los canales de K+ activados por Ca2+, que dependen de una elevación significativa de la [Ca2+]i.
Obsérvese que en el músculo liso la contracción no puede comenzar hasta que la MLCK aumente la actividad ATPasa de la miosina, lo cual es un proceso dependiente del tiempo y relativamente lento. Por el contrario, la actividad ATPasa de la cabeza de la miosina en el músculo esquelético y cardíaco es constitutivamente alta y el ciclo de entrecruzamientos comienza en cuanto la tropomiosina se sale de su ruta
Aparte de activar a los filamentos gruesos del músculo liso, el complejo Ca2+-CaM actúa indirectamente sobre los filamentos finos para eliminar la inhibición tónica de las interacciones entre la actina y la miosina que se deben a su inhibición estérica.
Proteínas reguladoras del musculo liso: 
Dos proteínas, caldesmón y calponina, inhiben tónicamente la interacción entre la actina y la miosina. Ambas son proteínas de unión de Ca2+-CaM y ambas se unen a la actina y la tropomiosina. 
La calponina, que está en una estequiometria fija con la tropomiosina y la actina (una calponina, dos tropomiosinas y siete monómeros de actina), inhibe tónicamente la actividad ATPasa de la miosina. El complejo Ca2+-CaM no solo activa a la MLCK sino que tiene dos efectos sobre la calponina. En primer lugar, el complejo Ca2+-CaM se une a la calponina. En segundo lugar, el complejo Ca2+-CaM activa a la CaMKII, que fosforila a la calponina. Ambos efectos mitigan la inhibición de la actividad ATPasa de la miosina ejercida por la calponina.
El caldesmón parece actuar como la calponina, inhibiendo tónicamente a la actividad ATPasa activada por actina de la miosina en el músculo liso.
- Para que se relaje el músculo la cadena liviana de la miosina debe despolarizarse por la fosfatasa de cadena ligera de miosina (MLCP). Cuando se desfosforila la miosina vuelve a su conformación original, se desarma el complejo Ca+2- Cam y el Ca+2 es  recaptada por una bomba Ca+2 de la membrana, también un transportador Na+/ Ca+2 y por una bomba Ca+2 ATPasa introduce el Ca+2 en el RS
b) Analizando las imágenes y teniendo en cuenta las características generales de cada tipo muscular, discuta y fundamente: 
i) Cuál/cuáles de los siguientes enunciados es/son correcto/s: 
A) Todas las células musculares se contraen al mismo tiempo como una unidad funcional en los tres tipos de músculo (cardíaco, esquelético y liso). Falso 
Hay músculos queson unitarios→ son un grupo de células que trabaja como un sincitio O multiunitarios→ cada célula recibe aferencias sinápticas, cada célula del músculo liso puede contraerse independientemente de sus vecinas.
B) Los tres tipos de músculo están inervados y modulados por el sistema nervioso autónomo.  Falso 
El musculo esquelético esta inervado por el Sistema nervioso motor somático. Los otros dos si.
C) El músculo liso y el músculo esquelético poseen la misma composición de proteínas regulatorias, pero difieren en sus proteínas contráctiles. Falso
Ambos difieren en sus proteínas reguladoras y tienen las mismas proteínas contráctiles.
D) Si bien el acoplamiento excitocontráctil del músculo esquelético y del músculo cardíaco dependen del desarrollo de un potencial de acción en la membrana, en el músculo liso no es siempre necesario un potencial de acción para desencadenar la actividad contráctil. Verdadero
Como por ejemplo las vías que pertenecen al acoplamiento Farmacomecánico. 
E) La estructura de los túbulos T es la misma en los tres tipos musculares. Falso
El musculo liso no tiene túbulos t; El musculo cardiaco tiene una estructura de diada y el esquelético de triada.
ii) Con el fin de analizar el mecanismo molecular de contracción en el músculo esquelético, se realiza un experimento en el cual se utilizan fibras aisladas del psoas de conejo. Para llevar a cabo el experimento se procede a trabajar con un segmento de fibras aisladas de aproximadamente 2 cm. Seguidamente se lava el preparado varias veces con medio salino y luego se separan las fibras en dos grupos. Uno de ellos se deja 30 minutos en un vidrio de reloj con medio normal (A) y el otro con un medio que contiene un inhibidor de la actividad ATPasa de la cabeza de la miosina (B). Luego, sobre ambos preparados, se agrega una gota de solución de ATP 0,25 %. Indique cuál/cuáles de los siguientes enunciados es/son correcto/s: 
A) La capacidad del filamento de actina de interaccionar con el filamento de miosina y desplazarse sobre el mismo no depende de la actividad ATPasa de la cabeza de la miosina, por lo que se obtendrá el mismo resultado tanto en las fibras del grupo A como en las del grupo B.  Falso 
B) En las fibras del grupo A no se evidencia el proceso de contracción luego del agregado de ATP, mientras que en las fibras del grupo B se observa una contracción sostenida al agregar dicha solución. Falso
C) En las fibras del grupo B se impide que la troponina I libere el sitio de unión de la actina a la miosina y se evita, de esta forma, el desarrollo de contracción en las fibras musculares Falso
D) En las fibras del grupo A se evidencia el proceso de contracción luego del agregado de ATP, mientras que en las fibras del grupo B no se observa actividad contráctil Verdadero
E) La realización de este experimento en fibras de músculo liso no permitiría observar resultados, ya que el inhibidor utilizado no podría cumplir su efecto en las mismas. Falso
iii) Cuál/cuáles de los siguientes enunciados acerca de la contracción del músculo esquelético es/son correcto/s: 
A) La unión de la acetilcolina al receptor nicotínico presente en la placa motora genera un potencial de placa que, sí presenta una magnitud suficiente para alcanzar el umbral, inicia un potencial de acción que se propaga a lo largo del sarcolema. Verdadera
B) La despolarización de la fibra muscular no es esencial para la contracción del músculo esquelético. Falso
C) Los antagonistas o bloqueantes de los receptores de dihidropiridina aumentan la fuerza de la contracción. Falso
D) Las interacciones coordinadas de la troponina, la tropomiosina y la actina permiten que la unión de la actina y la miosina esté regulada por los cambios en la concentración intracelular de calcio. Verdadero
E) Una deficiencia en la producción celular de ATP afectará el desarrollo de la contracción muscular pero no de la relajación. Falso
Justificación: 
iv) Cuál de las afirmaciones acerca de la contracción del músculo cardiaco es correcta: 
A) El fenómeno eléctrico que inicia el acoplamiento excitocontráctil en el músculo cardíaco se origina en la placa motora. Falso 
La contracción de las células del músculo cardíaco no es iniciada por neuronas como en el músculo esquelético, sino por la excitación eléctrica que se origina a partir del marcapasos propio del corazón. Las células del músculo cardiaco son excitables.
La placa motora se encuentra en el músculo esquelético y es donde contactan las neuronas con las fibras musculares. 
B) El bloqueo de los canales de calcio tipo L no afectará el desarrollo de la contracción. 
Falso
La contracción cardíaca tiene una necesidad absoluta de un flujo de entrada de Ca2+ a través de los canales de tipo L durante el potencial de acción. El incremento en la [Ca2+]i por entrada de Ca2+ a través de los canales de Ca2+ de tipo L no es, por sí solo, suficiente para iniciar la contracción. En lugar de ello, este incremento de la [Ca2+]i da lugar a la apertura de canales de liberación de Ca2+ RYR en la membrana del RS. La liberación resultante de Ca2+ desde el RS amplifica la elevación de la [Ca2+]i mediante un proceso conocido como liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ (CICR)
C) La fuerza de contracción se correlaciona con el grado de fosforilación de las cadenas ligeras de la miosina, que se produce por la activación de la enzima cinasa de la cadena ligera o liviana de la miosina (MLCK). Falso
Esta afirmación corresponde al músculo liso y no cardiaco.
En el músculo cariado el incremento de la entrada de Ca+2 aumenta la fuerza contráctil, por lo que esta debe estar regulada por la fuerza contráctil generada durante cada contracción muscular individual. Este tipo de regulación está mediada por la noradrenalina, neurotransmisor liberado por el sistema nervioso simpático
D) La fosforilación de la proteína fosfolamban aumenta la velocidad de relajación de los miocitos cardíacos. Verdadero
La actividad de la bomba de Ca cardíaca está inhibida por la proteína reguladora fosfolamban (PLN). Cuando la PLN se fosforila por la PKA dependiente de AMPc se pierde su capacidad para inhibir a la bomba de Ca del RS. De este modo, activadores de la PKA, como el neurotransmisor adrenalina, pueden aumentar el ritmo de relajación de los miocitos cardíaco
E) El intercambiador Na+ /Ca2+ solo participa en el proceso de relajación del músculo cardiaco. Falso
El intercambiador de Na-Ca (NCX) es un transportador electrogénico que normalmente desplaza tres iones de Na+ hacia el interior celular para sacar un ion Ca2+ usando el gradiente electroquímico para el Na+ como fuente de energía para el transporte. En estas condiciones el intercambiador de Na-Ca produce una corriente despolarizadora o entrante (es decir, un movimiento neto de carga positiva hacia dentro). Sin embargo, si se invierte este gradiente electroquímico, como sucede transitoriamente durante la fase inicial del potencial de acción cardíaco (debido al Vm positivo), el intercambiador de Na-Ca también puede ser capaz de invertir y mediar la entrada de Ca2+ y en una corriente neta saliente. Más tarde, durante el potencial de acción cardíaco, el intercambiador de Na-Ca regresa a su dirección operativa original (es decir, sacar Ca2+ y corriente entrante). Durante la fase de meseta del potencial de acción, la corriente entrante mediada por el intercambiador de Na-Ca tiende a prolongar el potencial de acción.
v)Cuál es la opción correcta para el siguiente caso: Se está ensayando un fármaco experimental como un posible tratamiento contra el asma. Los estudios preclínicos han revelado que este fármaco induce la relajación de células cultivadas de músculo liso traqueal. ¿Cuál de los siguientes mecanismos de acción inducirá más probablemente este efecto? 
A) Reducción de la afinidad de la troponina C por el calcio. Falso
B) Reducción de la permeabilidad al K+ de la membrana plasmática. Falso 
C) Aumento de la permeabilidad al Na+ de la membrana plasmática. Falso
D) Inhibición de la Ca2+ -ATPasa del retículo sarcoplásmico. Falso
E) Estimulaciónde la fosfatasa de la cadena ligera de la miosina (MLCP). Verdadero
La fosfatasa de la cadena ligera de miosina es la cual produce la relajación del musculo liso y por lo tanto cuanto más disponibilidad haya de esta fosfatasa el musculo liso estará relajado