TEMA 3 Neurociencia Jacobo

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La membrana neuronal: la bicapa de lípidos. En ella se insertan las proteínas transmembranas (ej. bombas iones y canales iónicos) 
La neurona está cargada de por sí. Su potencial de reposo es en torno a -70 minivoltios. 
Lo sabemos porque colocamos microelectrodos en el interior y en el exterior de la neurona, así hallamos el potencial. Esto se debe a que los iones se distribuyen de manera desigual entre el interior y el exterior. 
Lo que determina la diferencia de potencial es la cantidad de iones que hay dentro y fuera. Se dice que: 
· en reposo la neurona está polarizada 
· si el potencial es menos negativo (o hasta positivo)despolarizada
· si el potencial es más negativo hiperpolarizada
Los aniones son mucho más abundantes en la parte interna. Cuando se estimula le neurona: los cationes (+) entran.
Los cationes son mucho más abundantes en la parte externa.
· Exterior: Na+, Ca++, Cl- (sodio, calcio y cloro)
· Interior: K+, Aniones orgánicos (A-) (Potasio y Aniones orgánicos)
Los primeros trabajos para medir potenciales se utilizaban calamares
Fuerza de difusión y presión electroestática: es lo que determina el movimiento de los iones a través de la membrana
· Difusión (de carácter químico): de más a menos concentrada. Es un transporte PASIVO.
· Presión electroestática (de carácter eléctrico): los polos del distinto signo se atraen y vv. (positivos pah dentro y negativos pah fuera)
Ojito: la PERMEABILIDAD de la membrana deja pasar unos iones y otros no. Aunque ambos fenómenos empujarían los cationes al interior de la célula, la membrana no es permeable al Sodio
En el botón terminal hay botones (¿?) de Calcio: por lo que se hace permeable al Calcio
PROTS. TASNMEMBRANA:
Transportadores activos de iones (bombas de iones) Y Canales iónicos
· Canales iónicos: una proteína hexaédrica (6 subunidades), en el medio hay un poro por el que se introduce/sale un ion. 
· El movimiento se produce a favor de gradiente de concentración. De donde hay más concentración a menos. 
· PASIVO NO consumen energía. 
· Generalmente su poro está cerrado. --> se abre por cambios de voltaje/ químicos.
· Bombas de iones: 
· los iones se mueven en CONTRA del gradiente de concentración (de donde hay poca concentración a donde hay mucha). 
· Requiere consumo ATP (ej.: devolver sodio al exterior, para eliminar el exceso)
TIPOS DE CANALES IÓNICOS
Los canales son proteínas que normalmente se encuentran cerrados. Según lo que provoca la apertura del canal, distinguimos varios tipos de canales. Canales con……:
-con puerta de voltaje: cambio de voltaje (señal eléctrica. Ej.: canales de Calcio) 
-con puerta de ligando: 
-neurotransmisores: Se unen específicamente a sus receptores, que forman parte del propio canal iónico que se activa. En el caso del glutamato entraría Sodio, porque activa (desporaliza). Estos receptores que forman parte del propio canal iónico se denominan: canales IONOTRÓPICOS. El neurotransmisor NO entra a la neurona postsináptica, solo abre el canal que facilita la entrada de iones
-segundos mensajeros: el receptor al que se une el transmisor está SEPARADO del canal iónico. Esto provoca que se activen una serie de segundas proteínas (Proteína G o AMPcícliossegundos mensajeros) que provocan la apertura del canal. (El canal no lo abre el receptor, no directamente). Hablamos de receptores METABOTRÓPICOS 
BOMBAS DE IONES
BOMBA DE SODIO/POTASIO (Na+/K+)
Intenta que el potencial de la neurona no cambie de los -70 microvaltios. 
La membrana neuronal, pese a las fuerzas electrostáticas y de difusión, suele ser IMpermeable al Na+, sin embargo, a veces en estado de reposo algún ión de Na+ puede colarse al interior. Por otra parte, cuando la neurona es excitada por la presináptica, comienza a entrar a la neurona grandes cantidades de Na+ (por los canales iónicos) Para compensar el exceso de carga positiva y volver a los -70 minivaltios, la célula comienza a expulsar K+. AUNQUE ese NO es el lugar que le corresponde a cada ion en ese momento entra en juego la BOMBA SODIO-POTASIO, ya que el Na+ debe estar en el exterior de la neurona; y el K+ en el interior.
Funcionamiento: Expulsa 3 iones Na+. Toma 2 iones K+ 
	Proporción: 3 Na+ / 2 K+
	En contra del gradiente de concentración
	Consumo energético: toma 1 ATP (hidrólisis) 1 ADP + 1 grupo fosfato, que es clave para que la bomba de iones funcione. Estas bombas consumen el 70% de la energía de nuestro cerebro. 
*Es muy necesario que en estado de reposo la carga sea negativa, ya que es como un “arco cargado”, el Na+ TIENE QUE ENTRAR para que haya potencial de acción. EL potencial debe ser negativo cuando la neurona sea excitada, el Na+ entra con rapidez. *
		 
PEP, PIP, POTENCIAL DE ACCIÓN
POTENCIAL EXICTADOR EXCITADOR POSTSINÁPTICO (PEP) (-55> PEP>-75)la neurona se despolariza
POTENCIAL INHIBITORIO POSTSINÁPTICO (PIP/IPSP) (-70>PIP) cuando la neurona se hiperpolariza. 
Explicación de las fotos: las rayas rojas discontinuas son el UMBRAL DE EXCITACIÓN. Siempre y cuando no alcancemos ese potencial no alcance los -55 minivoltios, la neurona NO se activa, no se va a comunicar con la siguiente, ya que NO se alcanza un POTENCIAL DE ACCIÓN
Sin alcanzar el umbral de excitación, podemos hiperpolarizar la neurona o polarizarla (subir/bajar su carga interior) así se INHIBE el circuito. 
Los sistemas inhibidores regulan a los excitadores. 
Puede que un circuito acabe en esa neurona, o que no ha recibido la estimulación suficiente.
La señal eléctrica de PEP y PIP no se autorregenera. Solo el potencial de acción puede AUTOGERENERARSRE en los nodos de ranvier, y no pierde la señal. 
A una neurona postsináptica le pueden llegar los estímulos de muchas neuronas. EN LA FOTO la derecha:
A Y B son excitadoras (glutamato neurotransmisor excitador más común, ligado a los canales de sodio. Entra el Na+, despolarizando la neurona). 
C Y D inhibidores (neurotransmisor inhibidor típico: GABA, que se une a los receptores ionotrópicos, abriendo los canales iónicos de Cl-. Por difusión entra el cloro)
Proceso de sumación: una neurona integra la información que le llega de todas las neuronas que le llegan (una neurona puede recibir info. de miles de neuronas)
POTENCIAL DE ACCIÓN
· Ocurre cuando se alcanzan los -55 minivoltios. 
· Tiene la capacidad de AUTOGENERARSE a lo largo del axón. 
Ley del todo o nada: siempre que se alcancen los -55 minivoltios va a haber potencial de acción (Como el EMBARAZO jiji, o se está, o no se está. Pero no se está un poco.)
Sigue siempre el mismo esquema: la ESPIGA del potencial de acción. La primera fase es la fase ascendente: la entrada de Na+ hace que el potencial sea menos negativo o incluso positivo (hasta 50+). El K+ empieza a salir hacia fuera, buscando reestablecer ese equilibrio. Al alcanzar los 40-50+ minivaltios, los canales de Sodio se vuelven inactivos, las cargas positivas de Na+ dejan de entrar. (Repolarización/ periodo refractario absoluto) Esto NO implica a que se cierren los de K+, que sigue saliendo. 
Al bajar a los -70, los canales de Na+ dejan de ser inactivopara estar simplemente CERRADOS
Los canales de K+ se cierran lentamente, y por ello podemos llegar a potenciales negativos inferiores a -70 minivoltios.
ESPIGA del potencial de acción 
1. Fase ascendente: Se abren los canales de Na+, después los de K+
2. Repolarización: se inactivan los canales de Na+, y solo funcionan los de K+ (fin de la fase ascendente. No entra más Na+ en la neurona)
3. Hiperpolarización: comienzan a cerrarse los canales de K+ (porque se cierran gradualmente). Los canales de Na+ se reactivan, pasan de inactivoscerrados.
PERIODOS REFRACTARIOS
*Periodo refractario absoluto: cuando estábamos en 40+, cuando se inactivan los canales de Na+. Al no poder el Na+ entrar en la célula, NO se puede producir un potencial de acción
*Periodo refractario relativo: la neurona podría ser excitada de nuevo (cuando nos acercamos mucho al -70 minivoltios. Esto se debe a que los canales de Na+ pasan de ser inactivos a cerrados.
CONDUCCIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓNINICIO del potencial de acción: cono axónico(o promontorio de del axón)/Primer nodo de ranvier, según el manual que utilicemos.
Si la señal que llega a la neurona llega a los -55, se da el potencial de acción. En el cono axónico hay muchos canales de Na+, por lo que la entrada de Sodio al interior de la neurona es masiva.
TRANSMISIÓN del potencial de acción
Tras originarse en el CONO AXÓNICO se transmite por el axón gracias a las vainas de mielinas fundamentalmente; aunque hay axones sin vainas de mielina también (axón Amielínico)
· AXÓN AMIELÍNICO: el potencial de acción tiene que generarse en cada segmento del axón por lo que hay mucho gasto energético y mucha lentitud
· Propagación del potencial (entrada de Na+, salida de K+): 
· es unidireccional, ya que el periodo anterior se encuentra en estado REFRACTARIO ABSOLUTO, y no se puede de nuevo desencadenar otro potencial. En los axones sin mielina: depende del tamaño del axón: 
· La velocidad de propagación depende del diámetro del axón: a mayor diámetro, más rápido se transmite (hay menos resistencia).
· AXONES MIELÍNICOS:
· Propagación del potencial: CONDUCCIÓN SALTATORIA el potencial no es que salte del axón, sino que se difunde de manera PASIVA y se AUTOGENERA en los nódulos Ranvier; si no la intensidad se iría perdiendo. 
· El potencial tiene la MISMA intensidad en todos los nódulos de Ranvier.
· Las vainas de mielina actúan como un “aislante eléctrico” que evita que se pierda el potencial a lo largo del axón.
DOS LEYES QUE RIGEN EL POTENCIAL DE ACCIÓN
1) LEY DEL TODO O NADA. A medida que viaja, su tamaño permanece constante. Esto es lo que se denomina Ley del todo o nada. Esta ley postula que un potencial de acción se da o no se da; una vez se desencadene, se transmite a lo largo del axón hasta su extremo (botón terminal), y además, siempre conserva el mismo tamaño, sin crecer o disminuir.
La estructura del potencial es siempre igual (espiga del potencial de acción)
2) LEY DE LA TASA. La intensidad de un estímulo estará representada por la tasa de descarga. Así, a estímulos más intensos mayor número de potenciales. 
LA ESCLEROSIS MÚLTIPLE Y VAINAS DE MIELINA
Esclerosis múltiple: enfermedad autoinmune y sin cura. En las esclerosis múltiple, la barrera hematoencefalica NO funciona bien, dejando pasar al SNC células del sist. inmune que no deberían estar ahí (concretamente Linfocitos), y comienza a atacar a las vainas de mielina. En un primer lugar simplemente se van inflamando el axón; pero luego mueren las vainas de mielina. Observaríamos capas desmielinizantes.
Hay un trabajo de Junio de 2016, en el que se describe un gen con una mutación que es heredable y lleva la Esclerosis múltiple- OJO solo te predispone, no se hereda, no es una enfermedad genética.
La Enfermedad de Margub es una variante de la esclerosis mucho peor: las placas son muchos más grandes y NO están desperdigadas. Acaba provocando en pocos meses la muerte porque causa daños mucho más rápidamente.
PRIMEROS ESTUDIOS SOBRE EL POTENCIAL DE ACCIÓN
1. Zoólogo Young zoólogo, descubre el axón de un calamar gigante. 
2. Alan Hodgkin y Andrew Huxley (Premios Nobel de Medicina (1963): base de los potenciales de acción) En los 50, hablan de cómo el axón transmite el impulso, pero no sabían que solo entraba el Na+, ellos primeramente pensaban que todos los iones se movían y eso desencadenaba el potencial de acciónhipotetizaron la existencia de canales iónicos. (el primer canal iónico que se estudió y observo fue en los 70-80) Estudios en el axón gigante del calamar (Loligo pealei).
3. Bernard Katz (Nobel de Medicina en 1970): se interesó por ver qué pasaba cuando el potencial de acción llegaba al botón terminal. En concreto trabajó sobre uniones neuromusculares (motoneurona-sinapsis-músculo esquelético). Descubrió neurotransmisor: era la Acetilcolina. Además, vio que se los neurotransmisores no se enviaban de manera difusa, sino en forma de cuantos (paquetitos)
Alan Hodkin
y
Andrew Huxley 
CICLO DE NEUROTRANSMISIÓN: 
Ciclo de nuetrotransimisión:
1) Potencial local excitatorio
2) Despolarización cono axón hasta -55 Mv
3) Potencial de acción
4) Libera …………………………..
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