Download Coordinación, Regulación e Integración de las funciones sistémicas

Liceo Nº 1 de Niñas "Javiera Carrera"
Dpto. de Biología – 2015
DOCUMENTO DE APOYO 3 ° MEDIO PLAN COMÚN
Unidad N° 1: COORDINACIÓN, REGULACIÓN E INTEGRACIÓN DE LAS FUNCIONES SISTÉMICAS.
TEMA 2: CÉLULAS NERVIOSAS Y GLÍAS
NEUROGLIA O GLÍA
El tejido nervioso está formado por Neuronas que producen y conducen impulsos nerviosos y por Neuroglia.
Ambos tipos celulares se diferencian a partir de células del tubo neural que corresponde a una estructura de la
que derivará el sistema nervioso, durante el desarrollo embrionario. Las células giales son las que nutren,
protegen y dan soporte a las neuronas y que en conjunto se les denomina Neuroglia.
Las neuroglias corresponden a: Astrocitos, oligodendrocitos, microglia, células de Schwann, células
ependimales. Estas células no conducen impulsos nerviosos y a diferencia de las neuronas, pueden dividirse.
a) ASTROCITOS: Son las primeras neuroglias en formarse y proporcionan a las
neuronas materias primas para su metabolismo (nutrición). Tienen forma estrellada
y largas prolongaciones. Mantienen el microambiente del SNC comportándose
como amortiguadores del medio extracelular. Su citoplasma da soporte mecánico a
las neuronas.
b) OLIGODENDROCITOS: Tienen menos prolongaciones y son
más cortas, poseen una naturaleza migratoria y envainante; son
las responsables de la formación de las capas de mielina que
envuelven a las fibras del SNC.
Los axones cuando están cubiertos por envolturas o vainas se
denominan fibra nerviosa. Los axones que se encuentran en el
sistema nervioso central poseen mielina, es una cubierta de
material graso, que cumple la función de aislar el impulso nervioso,
evita la difusión a las neuronas adyacentes; esta vaina se
interrumpe cada cierto trecho regular, estos se llaman nódulos de
Ranvier. En ellos puede ocurrir intercambio de iones con gran
facilidad La existencia de los nódulos permite aumentar la
velocidad de conducción del impulso nervioso.
c) MICROGLÍAS: no tienen origen nervioso, son fagocitos
de origen mesodérmico y su función es recoger residuos de
neuronas muertas, probablemente también atacan a
sustancias extrañas que entran al sistema nervioso.
Son pequeñas con prolongaciones largas y ramificadas.
d) CÉLULAS DE SCHWANN: son las encargadas
de formar las vainas de mielina en los axones de
neuronas del SNP.
En el sistema nervioso periférico las neuronas
están cubiertas por una vaina llamada neurilema
o vaina de Schwann. Esta capa cumple un papel importante en la regeneración, ya que si se secciona el axón
de una neurona que posea esta vaina, la parte separada degenera y acaba por reabsorberse (degeneración
walleriana), pero el segmento que queda unido al cuerpo celular o soma es capaz de regenerar la porción
perdida. Las células de Schwann crecen en los dos fragmentos de la fibra seccionada hasta restablecer la vaina
de neurilema, por esto el axón se desarrolla dentro de su trayecto primitivo y se regenera el axón.
e) CÉLULAS EPENDIMALES:
Corresponden a células epiteliales bajas, que recubren los ventrículos del cerebro y el conducto central de la
médula espinal. En algunas regiones son células ciliadas ayudando al movimiento del líquido cerebro espinal o
cefalorraquídeo.
Aunque los tumores neurológicos constituyen cerca de 50% de los tumores intracraneales, los de las neuronas
del SNC son raros. La mayor parte de los tumores intracraneanos se originan en células de la neuroglia.
LA NEURONA
Son las células funcionales del tejido nervioso. Ellas se interconectan formando redes de comunicación que
transmiten señales por zonas definidas del sistema nervioso. Las funciones complejas del sistema nervioso son
consecuencia de la interacción entre redes de neuronas, y no el resultado de las características específicas de
cada neurona individual. La neurona es esencialmente un transductor de energía, ya que convierte la señal
inicial (estímulo) en una señal eléctrica denominada impulso nervioso.
La forma y estructura de cada neurona se relaciona con su función específica, la que puede ser:



recibir señales desde receptores sensoriales
conducir estas señales como impulsos nerviosos
transmitir las señales a otras neuronas o a células
efectoras
Las neuronas son, las células más especializadas que
existen, hasta tal punto que han perdido la capacidad de
realizar otras funciones y son incapaces de dividirse, de
nutrirse por sí mismas o de defenderse. En relación a su
incapacidad de reproducirse, esta se explica porque carece
de centriolos.
La forma de las neuronas es muy compleja. Presentan unas
prolongaciones más o menos delgadas, denominadas
DENDRITAS y, normalmente, otra de mayor tamaño,
llamada AXÓN, las que nacen de un cuerpo celular o
SOMA.
ESTRUCTURA DE LA NEURONA
DENDRITAS: se extienden desde el soma, son generalmente múltiples, cortas, muy ramificadas aunque su
número puede variar ,se especializan en la recepción de señales. Permiten aumentar la superficie de contacto
de la neurona para recibir información. Desde un punto de vista funcional, éstas conducen el impulso nervioso
hacia el soma o cuerpo celular. Las terminales dendríticas realizan la mayor contribución a la excitación
neuronal: un 80 a 90%, en contraste con un solo 10% a 20% que proporciona la excitación directa del cuerpo
celular.
SOMA O CUERPO CELULAR: contiene un
núcleo, grande y la mayor proporción de
citoplasma, contiene la mayoría de los
organelos comunes a otras células, tales como
ribosomas, complejo de Golgi, mitocondrias.
Además de los organelos comunes a todo tipo
de células, las neuronas poseen dos
diferenciaciones exclusivas: los corpúsculos de
Nissl y las neurofibrillas. Los corpúsculos de
Nissl son gránulos que se distribuyen en todo
el citoplasma del cuerpo celular excepto en la
región del axón. Las micrografías muestran
que la sustancia de Nissl corresponde a
retículo
endoplasmático
rugoso
Es
responsable de la síntesis de proteínas y, las
cuales fluyen a lo largo de las dendritas y el
axón y reemplazan a las proteínas que se destruyen durante la actividad celular y también de
neurotransmisores. Las neurofibrillas, son como una especie de filamentos en el cuerpo celular, se
prolongan a lo largo de las dendritas y el axón, en forma de hebras paralelas homogéneas, estas
forman el citoesqueleto. Contienen actina y miosina y es probable que ayuden al transporte celular.
También se destacan los microtúbulos y microfilamentos que forman el citoesqueleto y que intervienen
en el transporte de sustancias en la neurona. El soma es la zona responsable del metabolismo y
crecimiento de la célula.
AXÓN: es una prolongación única, generalmente larga, que a veces puede dar origen a ramas
colaterales (axones colaterales), y que termina en forma ramificada. Se origina a partir de una región
engrosada del soma llamada Cono Axónico. Su porción terminal ramificada se denomina
Arborización Terminal. Cada rama posee en su extremo una zona abultada llamada Botón Terminal
o Sináptico el cual contiene Vesículas Sinápticas en cuyo interior están contenidas sustancias
químicas llamadas Neurotransmisores los que participan como puente químico entre una neurona y
otra. El axón tiene la función de transmitir señales en forma de impulso nervioso. Su membrana
plasmática es la región más importante para el mecanismo de transmisión y recibe el nombre de
axolema. El citoplasma se denomina axoplasma, el que posee mitocondrias y neurofibrillas, pero no
posee retículo endoplasmático rugoso.
Por el axón cuya forma es mantenida por el citoesqueleto viaja el flujo axoplasmático en dos sentidos:
1.- Anterógrado: es el que va desde el soma hacia el axón. Transporta principalmente proteínas.
2.- Retrógrado: es el que va desde el axón hacia el soma. Transporta principalmente estructura desintegradas o
usadas y sustancias reutilizables.
Cada neurona tiene una especificidad propia que depende de su forma tridimensional, número, naturaleza y
modalidades de sus conexiones sinápticas, y de su localización en el Sistema Nervioso. La estructura funcional
de la neurona está diseñada para que cumpla, básicamente, tres funciones con la información que llega a ellas
en forma de impulsos procedentes de otras neuronas o receptoras:
a) la integran en un código de activación propio,
b) la transmiten codificada en forma de frecuencia de impulsos a través de su axón, y
c) en sus terminaciones transmiten los impulsos a las neuronas subsiguientes o a las células efectoras.
Existen dos puntos de vista en que se pueden clasificar las neuronas:
A. Según la función que cumplen:
1. Sensoriales: también reciben el nombre de aferentes, conducen los impulsos desde los receptores a los
centros coordinadores del sistema nervioso central.
2. Asociación o Intercalar o Interneurona: llevan los impulsos de las neuronas sensoriales a las motoras.
3. Motoras: también reciben el nombre de eferentes, son aquellas que transmiten los impulsos que salen del
sistema nervioso central hacia los efectores.
B. Según el número de prolongaciones que emergen del soma o cuerpo celular:
1.
Multipolar: poseen un solo axón y muchas dendritas.
Son predominantes en el encéfalo y la médula espinal. Ejemplo:
neuronas motoras
2. Bipolar: se caracterizan porque poseen dos prolongaciones
separadas que nacen del soma celular, de diferentes partes,
ambas prolongaciones tienen las características estructurales de
un axón. Ejemplo: nervio del olfato, retina del ojo.
3.
Unipolar: en verdad es una neurona pseudounipolar,
ya que derivan de una bipolar, cuyas prolongaciones
convergen hacia un lado del soma y se fusionan por una corta
distancia, adquiere una forma de T o Y. Son las neuronas más simples y se encuentran en organismos
invertebrados. Ejemplo: neurona sensorial
ACTIVIDADES
I Observa el dibujo y pon nombre a las partes de la neurona.
5
6
II Relaciona las dos columnas:
A
B
1.-Neurona unipolar
……..Tiene una sola ramificación que sirve de axón y dendrita
2.-Neurona bipolar
……..Tiene muchas dendritas y un axón
3.-Neurona multipolar
……...Recibe estímulos
4.-Neurona sensitiva
……..Tiene un axón y una dendrita
5.-Neurona motora
……..Transporta respuesta
III. Resuelva las siguientes situaciones:
1. ¿Qué ventaja presenta una neurona Multipolar respecto de una unipolar? Explique.
2. ¿Por qué es importante la vaina de mielina en la conducción del impulso nervioso?
3. Si una persona sufre un accidente y tiene un daño neurológico, el médico le indica a sus familiares que
se dañaron neuronas del sistema periférico. Ante este resultado la familia debiera quedarse tranquila.
¿por qué?
TEMA 3: IMPULSO NERVIOSO
La existencia de potenciales eléctricos a través de las membranas plasmáticas de las células nerviosas y
musculares, hacen que estas sean "excitables", es decir, capaces de responder a estímulos del medio y de
generar impulsos eléctricos en sus membranas. El inicio de la excitación puede darse a consecuencia de una
alteración mecánica de la membrana, a las acciones de sustancias químicas o al paso de electricidad a través
de ellas. Todos estos factores intervienen en diferentes puntos del organismo para producir cambios en el
potencial de reposo de la membrana celular y con ello iniciar el impulso nervioso.
POTENCIAL DE REPOSO
Existen diferencias en las concentraciones de iones específicos a través de la membrana de las neuronas
cuando está en reposo. El ión que encontramos en mayor proporción en el interior de la membrana del axón
son el Potasio (K+), acompañado de proteínas, sulfatos y fosfatos que son de carga negativa (-). En el exterior
de la membrana del axón encontramos en mayor proporción iones como sodio (Na+) y cloruro (Cl-), con carga
positiva y negativa respectivamente.
Origen del Potencial de Repos o
Existen diferencias en las
concentraciones de iones
específicos a través de la
membrana de las neuronas.
Proteínas(-)
Fosfatos(-)
Sulfatos(-)
Axón
Cl (-)
Cl (-)
Esto permite que la membrana neuronal se encuentre cargada positivamente por fuera y negativamente por
dentro. Esta situación en la que existen cargas eléctricas diferentes que se atraen y quieren juntarse a ambos
lados de la membrana genera un estado de energía que denominamos Potencial de Reposo el cual la
membrana se encuentra polarizada. Si medimos el potencial eléctrico de la membrana, en la cara interna este
será de – 70mV ( milivolts )
En el interior de la membrana del axón encuentra
70 milivolts más negativo con respecto al exterior
Membrana se encuentra polarizada
-70 milivolts (mV)
Axón
E l Potencial de membrana es un estado de energía.
En donde el estado separado de las cargas eléctricas
genera una fuerza potencial capaz de realizar trabajo
Los principales hechos que ocurren durante el mantenimiento de la membrana de la neurona en un estado
normal de reposo son:
1. Difusión pasiva de iones Potasio (K+) hacia el exterior, a favor de su gradiente de concentración haciendo
énfasis que la membrana es muy permeable para el potasio (K+)
2. Difusión pasiva de iones Sodio (Na+) hacia el interior. Este transporte aunque pasivo y a favor de su
gradiente de concentración, es mínimo debido a que la membrana es poco permeable a los iones sodio (Na+).
3. Transporte activo de iones Na+ hacia el exterior y de iones K+ hacia el interior simultáneamente, van en
contra su gradiente de concentración, manteniendo las concentraciones normales de iones a ambos lados de la
membrana, mecanismo llamado Bomba sodio potasio.
Mecanismos de transporte de iones en la membrana
neuronal
Bomba
s
 C rean diferencias en las
concentraciones de los iones .
 E s un trans porte activo.
 Van en contra s u gradiente
de concentración.
Canales
 Aprovechan las diferencias de
concentración permitiendo movimiento de
iones es pecíficos
 L o realizan a trav és de la difus ión
 Van a favor del gradiente de
concentración
 Dis minuyen los gradientes químicos .
INICIO DE UN POTENCIAL DE ACCIÓN
En el momento en el que el estímulo actúa sobre la membrana, el medio intracelular se hace menos
negativo. Esta elevación del voltaje, y del potencial de reposo, hará que comiencen a abrirse loa canales de
sodio y la entrada de estos iones provoca un aumento aún mayor del potencial de membrana. El flujo de sodio
continuará y, no obstante, no sucederá un potencial de acción hasta que el aumento del potencial sea lo
suficientemente importante como para que todos los canales de sodio se hallen totalmente activados. Se
conoce como umbral de excitación al nivel del potencial que es necesario sobrepasar para producir el
potencial de acción; que tiene directa relación con el voltaje que se necesita para activar los canales de la
membrana para la entrada de iones. Por lo general en las neuronas con un potencial de reposo de – 70 mV , el
umbral de excitación corresponde a -50mV.
Sobrepasado el umbral, los iones sodio entran masiva y bruscamente a causa del potencial eléctrico y del
gradiente de concentración. A la subida brusca del potencial en sentido positivo se le conoce como ESPIGA O
POTENCIAL DE ACCIÓN.
En el inicio del potencial de acción, la membrana se hace repentinamente muy permeable para los iones de
sodio, permitiendo que un gran número de ellas se mueva hacia el interior de la célula. Desaparece el estado
polarizado normal, mientras que va aumentando rápidamente en dirección positiva. Este momento se conoce
como DESPOLARIZACIÓN.
S e abren los canales para el ión S odio (Na+ )
+50mV.
S odio entra
mas ivamente al
medio intracelular,
lo hace a favor de
s u gradiente de
concentración
- -
- -
+ +
+
+ +
+
Aumenta el potencial de membrana y cambia s u polaridad
produciéndos e la des polarización de la membrana
S e abren los canales para el ión Potas io (K+ )
Los iones Potas io
(K+ ) difunden al
medio extracelular, a
favor de s u gradiente
de concentración
+
+
+
-
-
+
-
-
A las diez milésimas de segundo de
ocurrir la entrada masiva de iones sodio,
los canales respectivos comienzan a
cerrarse y los canales de potasio se
abren más de lo normal. Con eso se
produce una difusión rápida de iones
potasio hacia el exterior, restableciéndose
el potencial normal negativo de la
membrana en reposo. Este momento se
conoce como REPOLARIZACIÓN.
+
+
- -
Dis minuyendo el potencial de membrana y res tableciéndos e
el potencial de repos o fenómeno llamado Repolarización
Un potencial de acción no puede darse
en una fibra excitable mientras esta siga despolarizada. La causa de ello es que, poco después del comienzo
del potencial de acción, los canales de sodio se inactivan y las compuertas no se abrirán sea cual sea la señal
de excitación. Se denomina período refractario al tiempo durante el cual no puede desencadenarse un
segundo, potencial de acción, porque la membrana no responde. Durante el período refractario absoluto no
se puede desencadenar un nuevo potencial de acción aunque se sobrepase el umbral, en cambio en el período
refractario relativo un estímulo umbral si podría desencadenar un nuevo potencial porque se produce cuando
se está en la última etapa de la repolarización. En muchas ocasiones la bomba sodio-potasio se extralimita en
la entrada de iones sodio y esto provoca que el potencial se torne muy negativo llegando a -80mV, a este
estado se le denomina HIPERPOLARIZACIÓN.
Periodo Refractario
Es el tiempo en que no s e puede des encadenar un s egundo
potencial de acción, por que la membrana no res ponde a es tímulos
aunque s obrepas en el umbral de excitación.
Periodo refractario abs oluto
Periodo refractario relativo
Cambios del potencial de membrana durante el Potencial de Acción
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCION.
Un potencial de acción que sucede en un punto cualquiera de la membrana suele
adyacentes, lo que provoca la provoca la propagación del potencial de acción.
excitar las porciones
Las cargas positivas de los iones de sodio fluyen hacia el interior y a lo largo de algunos milímetros por el
interior del axón, aumentando con ello el voltaje interno en una distancia de 1 a 3 mm. En las grandes fibras,
superado el umbral de estimulación, en esas zonas adyacentes se activan de inmediato los canales de sodio y
el potencial de acción se extiende. A continuación estas nuevas zonas despolarizadas inducen circuitos locales
de corriente en regiones más alejadas, provocando progresivamente más despolarizaciones. Así el proceso de
despolarización viaja por toda la fibra. Se denomina impulso nervioso a la transmisión de la despolarización a
lo largo de la fibra nerviosa o muscular. Aunque el potencial de acción ocurre en un solo sitio de la neurona, da
por resultado la despolarización del área adyacente, iniciando así un nuevo potencial de acción. Este proceso
continúa y da origen a una oleada de despolarización que recorre el axón a lo largo. Por lo tanto el impulso no
es conducido, sino reproducido en cada punto, como sucede con las olas del mar.
Una membrana excitable no tiene una dirección única de propagación, sino que el potencial de acción puede
viajar en ambas direcciones desde el, punto de estimulación, hasta que se haya despolarizado toda la
membrana. Pero en la zona de contacto de una neurona con otra, el impulso solo avanza de axón a otras
neuronas a través de conexiones químicas (Neurotransmisores) y nunca a la inversa. Este es el Sentido
Unidireccional de la Transmisión Nerviosa.
Cuando ha aparecido un potencial de acción en un punto cualquiera de una fibra normal, la despolarización
viajará con todo su valor por toda la fibra si esta se encuentra en buen estado, o no viajará si su estado no es
perfecto. Esta es la Ley del Todo o Nada, que se cumple en todos los tejidos excitables normales.
CONDUCCIÓN SALTATORIA
En la fibras con mielina los potenciales de
acción solo pueden ocurrir en los nodos de
Ranvier, y se dirigen de nodo en nodo " dando
saltos" a lo largo de la fibra. Es decir, la
corriente eléctrica fluye por los líquidos
extracelulares circundantes y por el axoplasma,
excitando sucesivamente los nodos uno tras
otro.
Conducción Saltatoria de Neuronas Mielinizadas
La conducción saltatoria es importante
porque aumenta la velocidad de transmisión del
impulso nervioso al hacer que la despolarización
salte largas distancias a lo largo de la fibra.
También es importante porque permite una
economía de iones, y por lo tanto, un gasto
menor de energía.
CONDUCCIÓN CONTINUA
En las neuronas que no tienen mielina se produce una despolarización progresiva de cada zona adyacente de
la membrana del axón, por esta razón es mucho más lenta que la saltatoria.
FACTORES QUE INCIDEN EN LA VELOCIDAD DEL IMPULSO NERVIOSO
Aumento en la Velocidad de C onducción
Neurona Mielinizadas
Mayor diámetro del axón
Oligodendrocitos Células de S chwann
Mayor
T emperatura
en S NC
en S NP
Axón gigante de calamar = 1mm de diámetro
En mamíferos = 20 micrones de diámetro.
(1 micrón=1000mm)
RESUMIENDO
Membrana del axón
S eñales electroquímicas
Canales
Bomba s odio potas io
S odio
Potas io
Potencial de repos o
Des polarización
Repolarización
Potencial de Acción
S e Propagará
Impuls o Nervios o
ACTIVIDAD: Responde las siguientes preguntas:
1. ¿A qué tipo de transporte corresponde la bomba sodio-potasio?, ¿Qué caracteriza este transporte?
¿Qué pasaría si la bomba de sodio-potasio fuera inhibida?
2. ¿Por qué el medio extracelular de la neurona posee carga positiva, en comparación con el medio
intracelular, que posee carga negativa?
3. ¿Qué iones intervienen en el cambio de polaridad de la membrana del axón de la neurona?
4. ¿Qué le ocurre a los canales de sodio al estimular la membrana del axón de la neurona? ¿Con qué
carga quedan el interior y el exterior de la membrana?
5. ¿Cómo se re-establece el estado de reposo después de un potencial de acción?
6. ¿Qué es el umbral de excitación?
7. ¿Cuál es la diferencia entre el periodo refractario absoluto y el relativo?
8. ¿De qué depende la velocidad de conducción del impulso nervioso?
9. ¿Por qué los axones con vaina de mielina conducen más rápido el impulso nervioso en relación con los
axones sin mielina?