Asignatura - Fonaments de psicobiologia. Otoño 2007. Grupo M1
Estos apuntes sólo tienen como objetivo su uso orientativo por parte de alumnos actualmente matriculados en este curso. Recuerda que los PDFs de las presentaciones están en el dossier virtual - este texto seguramente te será más útil como complemento de esas imágenes.
23-X-2007
(clase con Sonia ) Día 6 examen - temas 1 a 6 + 2 actividades propias
tipos de neurotransmisor: se sintetizan en citosol (los de molécula pequeña) o en RER (péptidos)
transporte por proteínas transportadoras (transporte anterógrado por cinesina)
se introducen en vesículas para evitar degradación
las proteínas transportadoras funcionan con gasto de atp
Las moléculas de neurotransmisor son introducidas contra gradiente en las vesículas sinápticas.
Liberación - es la última fase presináptica
la liberación del neurotransmisor es desencadenada por la llegada de un PDA a los botones terminales (llega la despolarización a los botones terminales). Esa despolarización hace que se abran los canales Ca++ regulados por voltaje. La apertura de estos canales hace que haya una entrada masiva por gradiente de Ca++. Este incremento del Ca++ intracelular provoca la fusión entre las membranas de la vesícula sináptica y la neurona presináptica. Este proceso de fusión: exocitosis.
Tras la liberación del neurotransmisor, las vesículas se reciclan. (Endocitosis). - eso nos permite tener nuevas vesículas disponibles para almacenamiento.
- interacción o unión con el receptor
tenemos neurotransmisor liberado en el espacio sináptico. Para actuar, es necesario que ese transmisor se una a un receptor. Esta unión de transmisor-receptor es lo que activa el receptor - produciendo cambios en su conformación (morfología).
Características de esta unión: (receptor/neurotranmisor):
- es breve
- es reversible
Un mismo neurotransmisor puede unirse a diferentes receptores. Un receptor sólo puede recibir un único tipo de neurotransmisor.
Ejemplo: Acetilcolina puede unirse a l receptor nicotínico (RnAch) y al receptor muscarínico (RmAch) (dos receptores de la acetilcolina).
Tipos de receptores:
Postsinápticos: son los responsables principales de la transmisión sináptica. (densidad postsináptica)
Autoreceptores: otros tipos que se ubican en la neurona presináptica y regulan la liberación y recuperación de neurotransmisor
Heteroreceptor: receptor que recibe neurotransmitor segregado por otra célula
fase 5 :
queda neurotransmisor en el espacio sináptico. Es necesario eliminarlo para que se pueda generar otro episodio de transmisión sináptica. Otro motivo es porque los receptores pueden verse afectados / insensibilizados por la elevada presencia/permanencia de un neurotransmisor, produciendo alteraciones. .”Desensibilización” es el término: cierre de canales por duración excesiva de presencia de neurotransmisor.
Mecanismos de eliminación:
- una parte (pequeña) se elimina por difusión. (es el único mecanismo que no requiere gasto de ATP)
- degradación encimática. El neurotransmisor es eliminado en el mismo espacio sináptico dando lugar a moléculas inactivas (metabolitos).
- recaptación: es el mecanismo más frecuente. Se produce por la acción de las proteínas transportadoras.
Una vez recaptado un neurotransmisor, puede ser reintroducido en vesículas, o puede ser degradado encimáticamente en la célula (en el citosol) presináptica.
5.3 receptores ionotrópicos y metabotrópicos.
(nos centramos en los receptores postsinápticos)
Acetilcolina
- se puede unir al receptor nicotínico RnACh (musculatura esquelética - movimiento voluntario) - cuando recibe un ACh se produce una despolarización (una contracción del músculo).
- o al muscarínico RmACh (musculatura cardiaca - SN autónomo) y en este caso provoca una hiperpolarización (una inhibición de la contracción - que se traduce en una reducción del ritmo de latido cardíaco).
( El efecto del neurotransmisor depende del receptor al que se une. )
Hay cientos de receptores, pero distinguiremos dos tipos:
ionotrópicos y metabotrópicos
- ionotrópicos: con canales iónicos regulados por ligando. Mientras no esté activado - permanece cerrado. En el momento que se le une un neurotransmisor, se produce un cambio en su conformación. Eso permite el paso de determinados iones. En consecuencia, cambia la polaridad (o al menos el voltaje) de la membrana postsináptica.
Al abrir un canal
- si abre canales permeables al Na+ o al Ca++, producimos una despolarización (potencial postsináptico excitatorio - acerca el potencial de membrana al valor umbral o de descarga). (Es el caso del receptor RnACh.)
- si abre canales de Cl- y K+ - habrá una hiperpolarización (potencial postsináptico inhibitorio - aleja el potencial de la membrana del valor umbral).
Los canales ionotrópicos tienen una acción rápida e inmediata
- metabotrópicos: son receptores asociados a la(s) proteína(s) G - que activan encimas y pueden desencadenar grandes cambios metabólicos en la neurona postsináptica. No son canales iónicos: son proteínas transmembrana que activarán otras proteínas. Dos efectos principales:
- la apertura o cierre de canales iónicos (de manera indirecta)
- sintetizan moléculas en la neurona postsináptica
Los receptores metabotrópicos tienen un efecto más lento - pero es más prolongado y duradero.
Tres fases de funcionamiento de los receptores metabotrópicos:
1) unión neurotransmisor- receptor
2) el receptor activa la proteína G
3) la proteína G activa proteína efectoras (que pueden ser canales iónicos, o encimas. En el caso de encimas, produce lo que llamamos “segundos mensajeros”. Un ejemplo es el cAMP).
El receptor muscarinico de la Ach es metabotrópico (RmACh).
El receptor nicotínico provoca una rápida contracción del múculo. El receptor muscarínico no afecta una contracción concreta, sino el tono del corazón (tiempo más largo)
5.4 unión neuromuscular y receptores nicotínicos
La unión neuromuscular es un tipo de sinapsis que tiene lugar fuera del SNC. Como neurona presináptica tenemos una neurona motora de la raíz ventral medular. La célula postsináptica es fibra muscular o musculatura esquelética. (sinapsis neuromuscular). El neurotransmisor el la Acetilcolina (Ach). En la neurona presináptica hay muchas zonas activas. La neurona postsináptica presenta unas especializaciones en forma de sacos que se denominan placa motriz. Estos “sacos” están recubiertos de receptores nicotínicos de la ACh. Las zonas activas están alineadas con estos pliegues. La liberación de neurotransmisor va a suponer una rápida unión con el receptor. Tiene una gran superficie quimioreceptora.
Características del receptor nicotínico de la ACh:
- es un receptor ionotrópico
- tiene dos lugares de unión para las moléculas de Ach y cuando se unen, provocan la apertura de un canal que permite el paso de iones de Na+ y de K+. Provoca despolarización (excitación) que dará contracción muscular.
El mecanismo de eliminación es la degradación encimática en el mismo espacio sináptico. Es un tipo de sinapsis muy rápida. Un PDA en la célula presináptica producirá rápidamente , y con un grado alto de seguridad, un PDA en la célula postsináptica.
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tema 6 integración y modulación sináptica
cómo se va a transmitir la información desde la zona receptora hasta el inicio del PDA.
6.1 comunicaciones excitatorias e inhibitorias
La llegada de un neurotransmisor puede producir diferentes efectos en la neurona postsináptica. Puede contribuir a abrir o cerrar canales iónicos. Modifica la permeabilidad de la membrana. Estos cambios de potencial son potenciales postsinápticos. (También se pueden llamar locales o electrotónicos o graduados). Producen cambios electrofisiológicos. Según el canal que abre, pueden suceder dos cosas. Si abrimos canales Na+ Ca++ - tendremos una despolarización (PEP). Duración de un PEP 2 a 5 ms. (potencial de descarga aprox. -50 mV).
Las sinapsis que realizan estos neurotransmisores, las llamamos excitatorias.
En el caso de Cl- o K+ - habrá una hiperpolarización. (PIP) (sinapsis inhibitoria)
Un potencial de acción, que genera un PEP no suele llegar al valor umbral en la neurona postsináptica. Una característica de los potenciales postsinápicos es que son graduados o decrecientes (transmisión pasiva - pierden intensidad desde el lugar de origen). Su magnitud es variable - y pierde intensidad desde la sinapsis. Por eso, en general, no tenemos suficiente con un PDA presináptico para provocar un PDA postsináptico. (Excepción notable: sinapsis neuromuscular. En SNC, en cambio, un PDA puede desencadenar un cambio de unas décimas de mV en la célula postsináptica).
6.2 integración: suma temporal y espacial.
la integración de los distintos PEPs e PIPs. Una neurona la innervan varias otras neuronas, generalmente. La integración neural es un proceso de suma de todos los potenciales postsinápticos que llegan al cono axónico.
Necesitaremos que la suma de los potenciales graduados alcance el umbral de descarga en el cono axónico.
Dos mecanismos de sumación de potenciales entrantes:
- suma temporal: el hecho que a una misma neurona lleguen potenciales de acción simultáneos o próximos en el tiempo. Estos PEPs y PIPs se suman (teniendo PIPs signo negativo, algebraicamente hablando... se restan de los PIPs). Los potenciales que llegan y se suman pueden proceder de una misma sinapsis - o de varias.
- suma espacial: llegan varios potenciales a sinapsis distintas de la misma neurona (postsináptica)
En la zona receptora se producen los potenciales de acción postsinápticos. Los pda se originan en el cono axónico - o zona integradora. (Excepción: neuronas pseudounipolares sensoriales de la raíz dorsal de la médula espinal - donde se inicia PDA en la dendrita).
6.3 modulación: sistemas de segundos mensajeros (canales o receptores metabotrópicos).
neuromodulador: neurotransmisor que se une a un canal metabotrópico
un neurotransmisor puede actuar como neuromodulador o como neurotransmisor : un mismo neurotransmisor puede unirse a un canal iónotrópico o a un canal metabotrópico.
características de la modulación:
cuando los receptores metabotrópicos actúan, tienen efectos más lentos, más duraderos y extensos
- lento: implica intermediarios. Pueden haber segundos mensajeros, o sólo proteína G. En el caso que haya segundos mensajeros será aún más lento.
- duradero: puede modificar proteínas existentes o provocar la síntesis de proteínas nuevas. Puede actuar sobre la expresión génica (proteínas reguladoras que migran al núcleo).
- extenso: el receptor metabotrópico es capaz de activar varias proteínas G, que, a su vez, pueden activar numerosas moléculas de segundos mensajeros, que podrán activar muchos canales iónicos. Esto puede tener un efecto multiplicador del neurotransmisor - cosa que no veremos en receptores ionotrópicos.
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6.4 Acción de los segundos mensajeros: proteínas G
fases en canales metabotrópicos:
- unión a receptor
- activación de proteína G
- proteínas efectoras
La proteína G se encuentra adherida a la cara interna de la membrana de la célula que puede activar distintas proteínas efectoras.
Las proteínas efectoras pueden ser de dos tipos: un canal iónico, o un encima. En el caso de un canal iónico - produce la apertura o el cierre. Dependiendo de la selectividad (qué tipo de canal afecta) tendremos una hiperpolarización o despolarización. Cuando la proteína efectora es una encima, la proteína G puede actuar fosoforilizando otras proteínas. (Les añade un grupo fosfato). Esto produce cambios en la proteína. Esta encima actúa sobre el segundo mensajero - que puede tener dos posibles efectos: simples o complejos.
Puede producir efectos en la membrana (abriendo o cerrando canales iónicos). El segundo nivel de actuación es en el núcleo. Los segundos mensajeros pueden regular la expresion de genes asociados a distintas proteínas. El segundo mensajero fosforila las proteínas reguladoras de la transcripción que intervienen en la expresión génica.
Efecto simple: abrir canales iónicos
Efecto “complejo”: acción sobre el metabolismo celular, afectando la síntesis de proteínas.
Diapositiva : proceso complejo. Esencial: fosforilación modifica proteínas. AMPc actúa como mensajero intermedio - y cataliza la síntesis de una proteína promotora.
6.5 efecto a largo plazo - impacto sobre la expresión génica
los segundos mensajeros pueden afectar induciendo la síntesis de nuevas proteínas en la neurona postsináptica. Estas nuevas proteínas pueden ser neurotransmisores, proteínas de membrana, receptores... Cualquer elemento que intervenga en la transmisión sináptica. Por eso decimos que el efecto de los segundos mensajeros afecta a la efectividad de la transmisión sináptica. Podemos aumentar o reducir la zona quimioreceptora sobre la membrana de la célula “interactivamente”.
Los segundos mensajeros también actúan sobre la expresión y la regulación génica. Se cree que son los responsables de consolidar los procesos de memoria y aprendizaje.
fe de erratas: material de tema 5 - fase cuatro - habla de el receptor nicotínico y de receptor metabotrópico muscarínico tiene un efecto inhibitorio (hiperpolarización). (al contrario de lo que dice el texto). Página 2 - línea 14.
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