01-BIOPOTENCIALES, RECEPTORES Y SINAPSIS

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RANDY MEJÍAS G. FISIOLOGÍA: BIOPOTENCIALES, RECEPTORES Y SINAPSIS. 
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PROPIEDADES DE LAS NEURONAS: 
Irritabilidad: propiedad de responder con una modificación energética ante un estímulo 
(equivalente eléctrico PMR). 
Excitabilidad y conductibilidad: Propiedad de responder con una “onda de excitación” y 
conducirla a distancia (manifestación eléctrica PA). 
 
BIOPOTENCIALES: Son cambios de voltaje que se generan en las células de los organismos vivos. 
Los biopotenciales son mecanismos rápidos de la comunicación celular 
 
TIPOS DE BIOPOTENCIALES: 
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO (P.M.R) 
PROPAGADOS: POTENCIAL DE ACCIÓN (P.A) 
 
En todas las células vivas existe una diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la 
membrana, o sea existe un potencial de membrana. 
 
Los biopotenciales pueden ser: Locales o no propagadas como en los receptores 
sensoriales que recepcionan y transducen los estímulos del medio interno y externo, además 
en las sinapsis nerviosas y musculares que permiten la transmisión de impulsos de una célula 
nerviosa a otra célula nerviosa o muscular o glandular. También pueden ser propagadas 
como sucede con el potencial de acción que constituye el símbolo del lenguaje utilizado por 
los tejidos excitables en su comunicación a distancia con los demás sistemas del organismo. 
 
IMPORTANCIA DE LOS BIOPOTENCIALES: 
1. Procesos fisiológicos como el aprendizaje, la memoria, el pensamiento y los actos reflejos. 
2. Control del sistema nervioso sobre otros sistemas del 
 organismo como el cardiovascular, respiratorio y digestivo. 
3. En medios diagnósticos como el EEG, EKG y EMG, y otros. 
4. Enfermedades del sistema nervioso: Epilepsia, Parkinson, 
 Alzheimer, Enfermedades desmielinizantes, Autismo, 
 Esquizofrenia. 
 
El PMR siempre es negativo. Cada tipo de célula tiene un PMR particular 
oscilando entre los -20 y -100 mV 
La diferencia de potencial de membrana entre interior y exterior que se conoce como 
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO. Este potencial en reposo muestra que la 
membrana es negativa en su parte interior y positiva en el exterior (polaridad de la 
membrana en reposo) y es estable pero puede variar si se modifican las condiciones del 
medio celular. El potencial de membrana en reposo es el equivalente eléctrico de esta 
propiedad que se conoce como irritabilidad. 
 
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FACTORES QUE GENERAN Y 
MANTIENEN EL PMR. 
1. Diferencia de permeabilidad iónica al 
sodio y al potasio de la membrana en 
reposo. Fuga de K+. 
 
2. Presencia de aniones no difusibles en el 
interior celular. 
3. Bomba metabólica sodio/potasio 
 
 
 
Hay proteínas en la membrana que trabajan contra gradiente de concentración utilizando 
energía, mecanismo de transporte activo, Así se bombea iones sodio hacia el exterior a través 
de la membrana celular y al mismo tiempo se bombea iones potasio desde el exterior hacia el 
interior. El resultado de la actividad de la bomba es salida de 3 iones Na+ y entrada de 2 
iones de K+. Esta bomba está presente en todas las células del organismo y favorece 
mantener las diferencias de concentración de sodio y potasio a través de la membrana 
celular, así como favorecer un potencial eléctrico negativo en el interior de las células. 
 
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El potencial de membrana de las células surge como resultado de la fuga de los iones de 
potasio hacia el exterior celular que a su vez provoca una tendencia al movimiento de los 
iones del interior celular. Pero precisamente los aniones más abundantes del interior de las 
células son los aniones no difusibles que se “pegan” a la membrana en su cara interna 
generando una densidad de carga negativa en ese lado y atraen cargas positivas que se 
“pegan” al lado externo de la membrana. Así, se va creando un campo eléctrico positivo fuera 
y negativo dentro de la membrana. La difusión de cationes K+ se mantendrá hasta que la 
atracción de las cargas negativas del interior y la repulsión de las positivas del exterior sea 
equivalente a la fuerza del gradiente de concentración que tiende a llevarlo a difundir hacia 
fuera, alcanzando entonces el equilibrio electroquímico. 
 
De no existir el transporte activo de estos iones, que mantienen las concentraciones estables 
en el tiempo, con gasto de energía celular, el potencial de membrana iría despolarizándose 
paulatinamente, es decir, perdiendo polaridad, porque aumentaría progresivamente la 
concentración intracelular de sodio y disminuiría la de potasio. 
 
Además la entrada de iones de sodio a la célula arrastraría cloruro, lo cual induciría un 
equilibrio osmótico con desplazamiento de agua hacia el interior celular y el sistema “rodaría” 
a un estado de equilibrio que sólo se alcanzaría con la lisis celular y la mezcla de los líquidos 
intra y extracelular. Es por ello que el transporte activo de iones de sodio y potasio, además 
de mantener estable el PMR, también garantiza el equilibrio osmótico celular. 
 
CARACTERÍSTICAS DEL P.M.R: 
1. La polaridad de la membrana es negativa en el interior y positiva en el exterior. 
2. Es estable, no varía en el tiempo (con medio estable). 
3. Su base iónica está determinada por la fuga de K+ al exterior, la presencia de aniones no 
difusibles en el interior y la actividad de la bomba sodio/potasio. 
 
 
MODIFICACIONES DEL 
P.M.R 
 
*La despolarización se 
produce por la entrada de 
Na+ al interior de la célula 
por aumento del Na 
extracelular 
 
 
*La hiperpolarización se 
produce por salida del K+ al 
exterior celular 
 
 
 
POTENCIAL DE ACCIÓN: 
Es una variación del PMR. En condiciones fisiológicas los PA se generan a partir de 
Potenciales locales (PR, PPS, PPM). 
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Se entiende como estímulo cualquier cambio energético que actúe sobre la misma. 
Al valor del potencial de membrana al cual se desencadena el PA se le denomina valor 
umbral, umbral de excitabilidad o potencial umbral. 
A los estímulos que despolarizan la membrana hasta valores del potencial inferiores al umbral, 
se les denomina estímulos subumbrales; los que la despolarizan justamente hasta el valor 
umbral, estímulos umbrales y los que tienen intensidades mayores que los umbrales, 
estímulos supraumbrales aunque la respuesta ante este tipo de estímulo será la misma que 
ante el umbral, es decir el PA . 
Las fases sucesivas del PA observadas son las siguientes: 
Fase de despolarización: En esta fase la membrana se vuelve súbitamente permeable a los 
iones sodio, lo que permite el flujo hacia el interior de la membrana de enormes cantidades de 
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sodio cargados positivamente. Se pierde el estado polarizado (-90mv) normal de la membrana 
y el potencial disminuye rápidamente hasta el nivel de potencial nulo (cero) y a continuación 
se hace positivo (potencial de espiga). Inmediatamente la fase de despolarización termina 
bruscamente y se inicia la fase siguiente. 
Fase de repolarización: Unas diezmilésimas de segundo después de que la membrana se 
haga muy permeable a los iones sodio, los canales de sodio se cierran y los canales de potasio 
se abren más de lo habitual. Entonces una rápida difusión de iones de potasio hacia el exterior 
restablece el potencial de reposo negativo normal de la membrana. 
 
El factor imprescindible para la despolarización y repolarización de la 
membrana del nervio y el músculo durante el PA son loscanales con puerta 
de voltaje o voltaje-dependientes para los iones de sodio y potasio 
 
El mecanismo preciso por el cual se propaga un PA a lo largo del axón depende de si la 
fibra es mielínica o amielínica. 
1. En las fibras amielínicas, la membrana se encuentra en contacto eléctrico directo en 
toda su longitud con el LEC. Dado que cada región de la membrana es despolarizada 
por el PA, la corriente se propaga hasta la zona inmediatamente adyacente y la 
despolariza. Esto garantiza que el PA se propague a lo largo del axón en una onda 
continua. 
2. En las fibras mielínicas la membrana está aislada del LEC por capas de mielina, 
excepto en los nodos de Ranvier, donde la membrana axónica está en contacto con el 
LEC. En este caso, un PA en un nodo de Ranvier, completa su circuito local a través 
del siguiente nodo. Esto permite que un PA salte de un nodo al siguiente, un proceso 
llamado conducción saltatoria. Esta adaptación permite aumentar la velocidad a la 
que se propaga el PA, de modo que , independientemente del tamaño, los nervios 
mielínicos se caracterizan por presentar una velocidad de conducción, mucho mayor 
que en las fibras amielínicas. 
 
LEY DEL TODO O NADA (EL P.A CUMPLE ESTA LEY) 
Un PA se produce (estímulo umbral o supraumbral) o no se produce (subumbral) y si ocurre, 
será siempre con las mismas características independientemente del estímulo aplicado y se 
propaga a lo largo de la fibra, sin modificarse en su propagación. 
 
CARACTERÍSTICAS DEL P.A: 
1. Cumple con la “ley del todo o nada”. 
2. La polaridad de la membrana es positiva en el interior y negativa en el exterior. 
3. No es estable, varía en el tiempo con dos fases: despolarización y repolarización. 
4. Se propaga a lo largo de toda la fibra a partir del punto donde se origina. 
5. No se suman, ni espacial ni temporalmente, porque deja períodos refractarios. 
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RECEPTORES SENSORIALES: 
Una terminación nerviosa (PG) o células especializadas (PR) capaces de transformar la 
energía específica de los estímulos en Biopotenciales (Transducción). 
 
Una vez que el estímulo actúa sobre el receptor provoca, de diferentes maneras, 
cambios en la permeabilidad de la membrana que dan lugar a variaciones de flujo iónico 
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y cambios en el potencial de membrana (Potencial Generador o de Receptor). 
Generalmente estos cambios son una despolarización. Si la despolarización alcanza el umbral 
de descarga de PA, entonces se genera un PA que se propagará a lo largo de la vía. 
 
Receptores = Transductores 
Sistemas capaces de transformar un tipo de energía en otra por cambios de flujo electrolítico, 
en especial del Na+ y K+ y Cl- (electroquímica). 
 
 
Potencial Receptor (PR) y Potencial Generador (PG). 
 
 
CLASIFICACIÓN 
GENERAL DE LOS 
RECEPTORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POTENCIAL GENERADOR Y POTENCIAL RECEPTOR 
Son cambios del PMR por la acción de un estímulo en el receptor que produce aumento de la 
permeabilidad de la membrana a todos los iones (Na+,Cl-,K+), se genera el PR pudiendo llegar 
al PA. Su magnitud depende de la intensidad del estímulo. 
 
Características del PR. 
1. Son graduados, se suman espacial y temporalmente, no tienen período refractario, NO 
cumplen la ¨ley del todo o nada¨. 
2. Durante su generación no se invierte la polaridad de la membrana. 
3. Su base iónica es el aumento de la permeabilidad de membrana para (Na+, K+ y Cl-). 
 
SECUENCIA DE EVENTOS EN LOS RECEPTORES PRIMARIOS (CORPÚSCULO DE 
PACCINI) 
1- Deformación mecánica de la membrana receptora (zona de descarga). 
2- Alteración en la conformación de la proteína de membrana con apertura de canal 
inespecífico. 
3- Aumento indiscriminado de la conductancia a los iones (Na+, K+ y Cl-). 
4- Corrientes iónicas del Na+ y Cl- hacia adentro y del K+ hacia fuera. 
5- Generación de potencial receptor (PR), sumación y generación de PA 
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PROPIEDADES DE LOS RECEPTORES: 
1- La propiedad de Filtro viene dada en que aunque sobre un mismo receptor actúen varios 
tipos de estímulos (formas de energías), el responde mejor solo a uno de ellos (el 
estímulo adecuado). A eso se llama especificidad del receptor. 
2- La transductora se debe a la capacidad de transformar ese tipo específico de energía 
en energía electroquímica (biopotencial local de receptor). 
3- La Codificadora, al hecho de que el receptor es capaz de generar un determinado patrón 
de respuesta (descarga de Potencial de acción) en dependencia de la intensidad, 
duración y características del estímulo. 
 
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CODIFICACIÓN: Son los fenómenos que permiten ser diferenciados en espacio y tiempo brindando 
información diferencial al SNC. 
TIPOS DE CODIFICACIÓN 
Discriminación Espacial: Permite localizar el estímulo. 
Discriminación de Intensidad: Sumación espacial y temporal. 
Discriminación de Frecuencia: Adaptación de los receptores 
 
BASES FISIOLÓGICAS DEL PROCESO DE TRANSDUCCIÓN SENSORIAL 
Espacial: Campo receptivo y Código de líneas marcadas 
 para cada punto de la piel tocado, existe un punto cortical que descarga a mayor 
frecuencia, ese punto involucra un número diverso de neuronas corticales según su 
intensidad, que garantiza gran discriminación de intensidades, conservando un máximo 
de descarga en el punto de corteza que denota la localización exacta del estímulo. 
 
De intensidad: Ley de la correlación de intensidades 
 Capacidad de poder determinar cuan intenso es un estímulo. Esta propiedad se debe 
al hecho de que al aumentar la intensidad del estímulo, por ser los potenciales de 
receptores respuestas QUE SE SUMAN, su amplitud aumenta y con ello aumenta 
también la descarga de PA en la fibra nerviosa, por lo que se interpreta una mayor 
intensidad de estimulación. La Ley de la Correlación de intensidades hace referencia a 
esta correspondencia de intensidades estímulo-potencial generador-potencial de 
acción. 
 A mayor intensidad de un estímulo, mayor es la amplitud del potencial generador y en 
consecuencia mayor será la frecuencia de descarga de PA. (Sumación temporal) 
 A mayor intensidad de un estímulo, mayor número de receptores responden y por tanto, 
un mayor número de fibras nerviosas descargan sus PA. (Sumación espacial) 
 
De frecuencia: Capacidad adaptativa de los receptores 
 Permite detectar cuan rápido ocurre un estímulo en el tiempo o el tiempo que dura 
una estimulación. Se debe a las diferentes respuestas que presentan los receptores. 
En dependencia de esto se describen dos tipos de receptores: los Fásicos que 
responden solo al inicio del estímulo y se adaptan a este rápidamente, por eso se 
les llama receptores de Adaptación Rápida; y los Tónicos que responden mientras 
se mantiene actuando el estímulo. Estos receptores se llaman también de 
Adaptación Lenta. 
 
Los PA se propagan hasta alcanzar el extremo de la fibra nerviosa, donde por transmisión 
química o eléctrica en la sinapsis (punto de contacto de una célula nerviosa con otra), saltan 
de una célula a otra. 
 
SINAPSIS: 
Las sinapsis son los puntos de interacción entre dos células excitables (entre neuronas y entre 
neuronas y efectores). 
Estas garantizan la continuidad de la información a lo largo del SN, rigen la dirección de la 
información , regulan y participan en la elaboración de la información (respuesta). 
 
 
 
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CLASIFICACIÓN GENERAL DE LA SINAPSIS:1. Por el número de células que participan: Mono y polisinápticas. 
2. Por la forma en que se produce la transmisión: Eléctrica y química. 
3. Según los efectos sobre la excitabilidad: Excitatorias e inhibitorias. 
4. Según los elementos de la neurona que participan: Axosomática, axoaxónica y 
axodendrítica. 
5. De acuerdo al tipo de célula: Neuroneuronal, nglandular y nmuscular. 
4. Según la ubicación: Centrales, ganglionares y periféricas. 
Los canales de voltaje de Ca en la 
membrana presináptica con la llegada de 
un PA se abren y permiten la entrada de 
Ca al interior de la célula y la ruptura de las 
vesículas sinápticas y la salida del 
neurotransmisor que se unirá a los 
receptores de los canales con ligando de 
la membrana postsináptica y permitirán el 
paso de iones que modificará el potencial 
o voltaje de la membrana 
 
MECANISMO GENERAL DE LA 
SINAPSIS QUÍMICA 
 
 
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SUMACIÓN DE POTENCIALES POST SINÁPTICOS 
 
SUMACIÓN ESPACIAL: Sumación de PPS de diferentes sinapsis. Estas son excitatorias o 
inhibitorias. Prevalecerá uno de los dos efectos. 
 
SUMACIÓN TEMPORAL: Sumación de los PPS dentro de una misma sinapsis 
 
PAPEL INTEGRADOR DEL CONO AXÓNICO 
 
 
CARACTERÍSTICAS DE LA TRANSMISIÓN SINAPTICA: 
Conducción unidireccional. 
 
Retraso sináptico. 
 
Fatiga sináptica. 
 
Se modifica la excitabilidad por: 
 - Acidosis , Alcalosis , Hipoxia  
 
 - Efecto de fármacos: 
Cafeína  Teofilina  Estricnina  
Anestésicos 