1 Sinapsis Macarlupú B. José LuisDepartamento Académico de Ciencias Biológicas y Fisiológicas. Laboratorio de Transporte de Oxigeno. UPCH.

2 Potencial Post-sináptico (PPS)PPS desencadenado por unión de NT a receptores de la membrana post-sináptica NT: pépticos amino ácidos catecolaminas en la neurona post-sináptica NT ocasionan: inhibición (IPPS) excitación (EPPS)

3 Inhibición y ExcitaciónACh posee doble acción: excita células del músculo esquelético Inhibe células del músculo cardiaco Inhibición = hiperpolarización Excitación = hipopolarización ó despolarización (PA)

4 Inhibición y ExcitaciónACh ACh IPPS Inhibitorio EPPS Excitatorio M. cadiaco M. Esqueletico

5 Estructuras Funcionales de la SinapsisVesiculas c/ NT Receptores para NT

6 IPPS Cuando la membrana del soma recibe una señal negativa se carga mas negativamente (Ej. De –70mV a –75mV)-> proceso llamado IPPS El incremento en carga negativa es afectado por la entrada de Cl- a la neurona post-sináptica Durante el IPPS, la membrana post-sináptica esta menos excitable Hiperpolarizada Por lo cual no se genera el PA

7 IPPS (inhibición hiperpolarización)Vesiculas liberan NT Cl- NT K+

8 EPPS Cuando la membrana del soma recibe una señal excitatoria se vuelve mas positivamente cargada (Ej. de –70mV a –59mV). Esto es ocasionado por el ingreso de Na+ a la neurona post-sináptica…. NO cambia de – a +!! La señal procede hasta el cono axonal de la neurona post-sináptica y conduce a la despolarización y por tanto a la generación del PA -> proceso llamado EPPS

9 EPSP (excitación despolarización)Vesiculas liberan NT Na+ NT K+

10 Bases Biofísicas de la Función Neuronal y Organización de los Sistemas Nerviosos: Potenciales de Reposo y Acción Ia Macarlupú B. José Luis Departamento Académico de Ciencias Biológicas y Fisiológicas. Laboratorio de Transporte de Oxigeno. UPCH.

11 Voltaje Intracelular VoItaje intracelular (“ diferencia de potential electrico”) es el voltaje al interior de la celula en relación al exterior de la celula. El interior de cualquier celula animal tiene un volataje negativo con respecto al exterior celular ( -20 a -100 mV en reposo).

12 The Nernst equation RT/F es constante ( 0.058 a 18° C y 0.061 a 38° C)potencial eléctrico del ion X concentración extracelular valencia del ion X concentración intracelular RT/F es constante ( a 18° C y a 38° C) A 18° C, Em (en voltios) es:

13 Potencial de Equilibrio de Nernst para el K+Calcular el potencial de equilibrio de Nernst para K+: 1. Asumir que [K+]i es 10 veces mayor que [K+]o 2. [K+]o/[K+]i = 0.1 3. Valencia = +1 -58 mV -0.058V

14 El número es derivado de la pendiente de esta recta que es 58mV por cada 10 veces que se incremente la gradiente de [ ]

15 Potencial de Equilibrio de Nernst para el Na+Calcular el potencial de equilibrio de Nernst para Na+: 1. Asumir que [Na+]o es 10 veces mayor que [Na+]i 2. [Na+]o/[Na+]i = 10 3. Valencia = +1 0.058V 58 mV

16 Potencial de Equilibrio de Nernst para el Cl-Calcular el potencial de equilibrio de Nernst para Cl-: Asumir que [Cl-]o es 10 veces mayor que [Cl-]i [Cl-]o/[Cl-]i = 10 3. Valencia = -1 -0.058V -58 mV

17 Ecuación de Goldman ó de Goldman, Hodgkin, KatzCalcula el potencial de equilibrio cuando mas de un ion es permeable Incorpora los coeficientes de permeabilidad de cada ion (especifico de cada membrana)

18 Es esto también válido para invertebrados?Estudios de Baker y col en el axon del calamar mostraron que estas predicciones también son validas pera invertebrados. Ademas mostraron: Participación del axoplasma en el potencial de equilibrio Si [K+]i varia se altera el Em se anula el Em

19 Determinantes del Potencial de Reposo (PR)PR en TODA célula Magnitud variante (Células exitables ~ -70 millivoltios) PR generado de: Na+/K+-ATPasa y Canales de K+ Transporte Activo: Na+/K+-ATPasa Gradientes y Canales Ionicos: K+ posee mayor permeabilidad en estado de reposo y posee una gran gradiente de concentración.

20 Medición del voltaje intracelularIntracellular electrode systems can measure the difference in voltage between 1) a silver wire electrode sitting just outside the cell and 2) a glass intracellular electrode inserted into the cell’s cytoplasm.

21 LIC [Na+] = 10 [K+] = 140 [Ca2+] = 0.001 [Cl-] = 4Determinantes del Potencial de Reposo (PR) LIC [Na+] = 10 [K+] = 140 [Ca2+] = [Cl-] = 4 LEC Proporción [Na+] = [K+] = (0.018) [Ca2+] = [Cl-] =

22 Na+/K+-ATPasa (Bomba de Sodio)Problema: pequeña fuga (“leak”) de Na+ causaria perdida gradual de Em (despolarización) Solución: mantener gradiente mediante transporte activo Bombea 3 Na+ por cada 2 K+ (electrogenica), pero la contribución directa a Em es insignificante Eckert (5e), Fig 5-15

23 Fotorreceptores: Visión

24 Planaria Campbell, Fig. 49.4

25 Mamífero F7-46

26 Vertebrados: FotorreceptoresEpitelio Pigmentado Fotoreceptores F7-48

27 Vertebrados: FotorreceptoresBASTONES luz baja CONOS colores Rojo Verde Azul UV

28 Fototransducción (1) En la oscuridad existe una corriente de Na+ hacia el interior de la célula (CORRIENTE OSCURA) extracelular intracelular El canal que permite el paso de la corriente oscura permanece abierto mediante GMP (cGMP) F7-53a

29 La luz activa la rodopsina, produciendose un decremento en el cGMPFototransducción (2) La luz activa la rodopsina, produciendose un decremento en el cGMP extracelular intracelular Esto detiene elingreso de la corriente oscura e hiperpolariza la membrana fotoreceptore F7-53a

30 (2) (1) (3) (4) X X ; ; [ ] hv K+ Disco membranoso 3Na+ 2K+ Na+ Na+Ca2+ Ca2+ (3) X Na+ y Ca2+ [ ] X ATP Ca2+ (4) ADP + Pi GC inactiva GC activa GTP Na+ Ca2+ Na+ Ca2+ Membrana plasmática seg. ext. bastón retiniano : rodopsina: cis-retinal + opsina : todo-trans-retinal : opsina : transducina (proteína G) ; : Fosfodiesterasa de GMPc inactiva y activa, respectivamente ; : Guanilato ciclasa activa e inacticva, respectivamente 3Na+ 2K+ : GMPc : GMP : canal de fuga de K+ : Bomba de Na+-K+ : potencial de reposo : inhibición de potencial (hiperpolarización) : recuperación del potencial de reposo Ca2+ : Bomba de Ca2+

31 VISION ESTRUCTURAS ABSORCION DE LUZ retinal rodopsin TRANSDUCINAproteina-G FOSFODIESTERASA cGMP CANALES DE SODIO hiperpolarización IMPULSO NERVIOSO COLOR VISION

32 FOTORECEPTOR

33 Donde ocurre la reacción?Membrana Discoidal

34 MOLECULA RODOPSINA

35 CONVERSION a TRANS RETINAL ACTIVO

36 ESPECTRO DE ABSORCION DE LA RODOPSINA500 nm ESPECTRO DE ABSORCION DE LA RODOPSINA

37 INTERMEDIARIOS EN LA FOTOLISIS DE LA RODOPSINA EN EL PROCESO VISUALESPECTRO DE ABSORCION DE LA RODOPSINA

38 Rodopsina Transducina

39 CICLO DE LA TRANSDUCINA (PROTEINA G)RK T, transducin R, rhodopsin R*, photoexcited rhodopsin R*-P, multiply phosphorylated rhodopsin PDEi, inhibited phosphodiesterase PDEi*, activated PDE A, arrestin RK, rhodopsin kinase

40 Desde la luz/rodopsina hasta la disminución de cGMPACTIVA rodopsina ACTIVA transducina ACTIVA PDE y genera reducción de [cGMP] Lo siguiente: Bajas [cGMP] cierran los canales de Na+ y causan HIPERPOLARIZATION DE LA MEMBRANA

41 RESPUESTA CELULAR AL PULSO DE LUZUn pulso corto de luz produce produces una hiperpolarization de la membrana celular que persiste por 1 a 2 segundos POTENCIAL DE REPOSO