¡Hola Chic@s de 3°1°!
Espero que tod@s se encuentren muy
bien. Luego del Trabajo N°8 , decidí dejar un tiempo extra para publicar el Trabajo 9.
En este trabajo vamos a comenzar a
trabajar lo que se refiere al procesamiento de la información en los centros de
control de los animales: El sistema Nervioso (en esta instancia)
Para ello vamos a comenzar con las
células nerviosas a fín de arrancar con las estructuras comunes a todos los
sistemas nerviosos de los distintos tipos de animales y además, traer lo que se
trabajó recientemente (en el TP8) sobre respuesta celular.
Recuerden:
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FUNCIONES DE RELACIÓN Y CONTROL
SISTEMA NERVIOSO (I)
PARTE I: CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO
NEURONAS
La unidad de
transmisión
La información
transita por el cuerpo a través de aproximadamente 100 mil millones de células
específicas, llamadas neuronas. Por algunas de ellas, el impulso nervioso se
propaga a una velocidad superior a 120m/s.
Las neuronas:
§ Reciben señales procedentes del medio interno y externo;
§ Transforman las señales en impulsos nerviosos;
§ Son los medios por los cuales se propaga la información; y
§ Transmisten los impulsos nerviosos a otras neuronas, glándulas o músculos.
Si bien las neuronas tiene variedad de formas y tamaños, todas ellas presentan
ciertas regiones comunes:
Cuerpo Neuronal o Soma: en muchas
neuronas, tiene forma estrellada. Contiene el núcleo y las organelas típicas de
las demás células. En esta poción de la neurona se realizan las actividades
metabólicas propias de todas las células.
Dendritas: prolongaciones citoplasmáticas
por las que se propaga la información del medio o de otras neuronas, hacia el
cuerpo neuronal.
Núcleo: posee la información genética de
la célula (como en toda célula eucariota)
Vaina de mielina: sustancia grasa que actúa como aislante y que
permite que el impulso nervioso se propague con mayor rapidez.
Axón: prolongación citoplasmática por la que transita el
impulso nervioso desde el cuerpo neuronal hacia el exterior de la célula.
Nodos de Ranvier: también se los conoce como
Nódulos de Ranvier. Son zonas sin vainas
de mielina.
Terminal Neuronal: estructura ubicada al final del axón,
generalmente presenta ramificaciones que contienen en sus extremos a los
botones sinápticos.
Botones sinapticos: son pequeñas dilataciones que se ubican al
final de las ramificaciones terminales del axón. Transmiten los impulsos
nerviosos hacia otras neuronas, glándulas o músculos.
FUNCIONES DE LAS
NEURONAS
Teniendo en cuenta la actividad específica de las neuronas,
éstas pueden ser clasificadas en los siguientes tipos:
§ Neuronas sensitivas: por las que se propagan impulsos nerviosos que llevan información
haciea el centro de control. Este tipo de neuronas nos permite estar informados
sobre la variedad de sonidos, colores, olores y sabores.
§ Neuronas motoras: por las que transitan impulsos nerviosos que llevan información hacia
los órganos efectores. Estos órganos concretan en acciones las respuestas
elaboradas en los centros de control; y
§ Neuronas de asociación: por las que se propagan impulsos nerviosos desde una
neurona a otra. Funcionan como “puentes” entre neuronas de regiones del sistema
nerviosos diferentes entre sí.
En relación a la función específica que llevan a cabo los
distintos tipos de células, tienen una estructura diferenciada. Aquí, en el
siguiente esquema se puede visualizar estas
CÉLULAS DE LA GLIA
Asistentes de
las neuronas
Así como definimos a las neuronas como “unidad de
transmisión” por la función que cumple en la transmisión de la información, las
llamadas Células de la Glía (conocidas también como “Células Gliales” o
“Neuroglías”) cumplen distintas funciones pero todas ellas confluyen en asistir
a las distintas necesidades de las neuronas.
En el siguiente esquema, se visualizan, se nombran y se
explica la función de alguna de ellas.
LA
PROPAGACIÓN DE LA INFORMACIÓN
La
información se propaga de una neurona a otra mediante dos complejos procesos:
§ a través del axón de una misma
neurona se realiza por procesos
electroquímicos, que consisten en
desplazamientos de cargas eléctricas a lo largo de la membrana plasmática de la
neurona. Estos procesos originan la “corriente eléctrica” llamada impulso nervioso.
§ entre una neurona y la otra contigua
(en la mayoría de los casos) se realizan por procesos químicos, que
constituyen la llamada sinapsis nerviosa.
Procesos electroquímicos de propagación
del impulso nervioso
El impulso nervioso
se origina y propaga por la membrana plasmática de las neuronas, en la bomba de sodio y potasio.
Como se ya se comentó
en el TP8 (respuesta celular), la membrana plasmática de las neuronas,
como las demás células, tiene proteínas que actúan como una bomba que saca de
las células iones sodio (Na+)
en contra gradiente de concentración, y deja en su interior los iones potasio (K+). Este
fenómeno provoca un desequilibrio iónico entre el medio intracelular y el
extracelular: fuera de la célula hay más carga positiva que dentro de ella. En
esta situación, se dice que la membrana está polarizada.
https://youtu.be/ceTRGl9H0xs
Cuando un estímulo llega a la membrana, la
bomba ingresa iones Na+ y saca de la célula los iones K+. Como consecuencia de este intercambio iónico, la membrana
celular se despolariza.
La despolarización avanza desde el cuerpo neuronal hacia el
axón, generándose una corriente eléctrica llamada impulso nervioso. Sin
embargo, rápidamente la bomba restablece la situación anterior y ocurre la repolarización inmediata de la
membrana.
Una vez repolarizada, la membrana puede transmitir nueva
información a través de la repetición de esta secuencia de fenómenos
eléctricos.
Más sobre la
generación del impulso nervioso
Si bien todas las células del organismo están polarizadas,
solo en las neuronas y en las células musculares ese potencial de membrana
puede modificarse, por eso se las llama “excitables”. El impulso nervioso se
genera cuando se modifica la permeabilidad de la neurona a los iones sodio.
1.
Al
recibir un estímulo a través de las dendritas, en la membrana de la neurona se
abren algunos canales de sodio en ese sitio de estimulación. Entonces, los
iones Na+ entran rápidamente en la célula “tratando” de equilibrar
su concentración (recordemos que el líquido intracelular es más pobre en sodio
que el extracelular).
2.
La
diferencia de potencial dentro y fuera de la célula disminuye, ya que aumenta
la cantidad de iones positivos adentro. Se dice que la membrana se despolariza.
3.
Este
cambio de voltaje afecta a ciertos canales de sodio cuya apertura depende del
voltaje, y como consecuencia entra más sodio, lo cual, a su vez, despolariza
más la célula y, por lo tanto, se abren más canales.
4.
En
suma, el efecto se va potenciando y al llegar a un determinado valor de
voltaje, o umbral, el potencial de membrana cambia bruscamente y
se invierte, pasando a un valor positivo de +40 mV. Este cambio brusco se
denomina potencial de acción, el
cual genera el impulso nervioso.
Una vez que se llega al umbral, se produce el
“disparo” y se alcanza el máximo de despolarización, por eso se dice que es una
respuesta “todo o nada”
Algunas neuronas poseen alrededor del axón una sustancia grasa y blanca
que lo aísla del medio, la mielina. Un axón con mielina, tiene sectores
desnudos, los nódulos de Ranvier, por los que la corriente eléctrica “salta” de
un sitio libre de mielina al otro.
Esta particularidad permite que la transmisión del impulso nervioso sea más veloz.
Transmisión
del impulso nervioso en una neurona
La sinapsis
Ya vimos cómo se conduce el impulso nervioso a lo largo del
axón, pero… ¿Qué pasa cuando “se termina” el axón? ¿Cómo y hacia dónde se
transmite la información?
Según cuáles sean las estructuras que se pongan en contacto,
podemos hablar de sinapsis entre:
§ Axones y dendritas (sinapsis
axo-dendríticas), axones y cuerpo neuronal de la otra neurona (axo-somáticas) y
entre axones (axo-axónicas). Aunque son menos frecuentes, también pueden establecerse sinapsis entre dendritas, entre
somas, o entre dendritas y soma.
§ Axones y células de los órganos
efectores, como las musculares y las células secretoras de las glándulas.
La neurona que transmite información se denomina neurona presináptica, y la que la recibe es la
neurona postsináptica.
Las sinapsis pueden ocurrir de dos maneras:
§ La sinapsis química, y
§ La sinapsis eléctrica.
Sinápsis química
Este tipo de sinapsis las membranas celulares están separadas
por una hendidura o espacio sináptico.
En una neurona se fabrican muchas sustancias. Algunas, como
los neurotransmisores, son “empaquetadas” en vesículas sinápticas, orgánulos
esféricos que se acumulan en la parte terminal de los axones.
Cuando el potencial de acción llega a la sinapsis, se activan
ciertos canales de calcio que son dependientes del voltaje. Esto produce la
entrada del ión calcio (Ca2+) en la célula, y hace que las vesículas
se fusionen con la membrana celular y liberen su contenido en el espacio sináptico.
Cada neurotransmisor que es liberado se une a su receptor
específico ubicado en la membrana postsináptica. A diferencia de la generación
del potencial de acción, que es “todo o nada”,
las señales químicas pueden tener efecto variable. La unión neurotransmisor-receptor
puede desencadenar distintos acontecimientos en la neurona postináptica según
cuál sea el neurotransmisor involucrado.
El efecto de los neurotransmisores termina cuando su
concentración disminuye. Esto ocurre cuando son degradados por enzimas
específicas o son recapturados en la terminal presináptica, en incluidos en
nuevas vesículas.
https://youtu.be/9DB_QUhvTMA (función de los nódulos de Ranvier)
Los
neurotransmisores
Los neurotransmisores generan distintos efectos en la
neurona postsináptica. Si la consecuencia es que el interior de la célula se
vuelva menos negativo (depolarización), decimos que es excitatorio, porque
acerca el potencial de membrana al valor umbral. Pero si el efecto es que se
mantenga el valor del potencial de reposo, o el interior de la célula se haga
más negativo, el efecto es inhibitorio.
Cuando el neurotransmisor se une a su receptor
postsináptico, se abren canales específicos y se produce la entrada de iones de
acuerdo con su gradiente de concentración. Este flujo de iones genera un cambio
eléctrico. Entonces, según el tipo de
canal que se abra y los iones que ingresen, los potenciales postsinápticos
pueden ser exhitatorios, si tornan el interior menos negativo, o pueden ser
menos inhibitorios si hiperpolarizan la
membrana y la hacen menos propensa a disparar un nuevo impulso nervioso.
En el sistema nervioso se conocen más de cien
neurotransmisores. Por ejemplo, la acetilcolina tiene generalmente excitatorio
y provoca una despolarización en la célula postsináptica. Otro, el GABA (ácido
gamma-aminobutírico), es generalmente inhibitorio. Tené en cuenta que una
neurona puede liberar dos o más neurotransmisores diferentes. Además, según
cuáles sean la neurona y el órgano involucrado, un mismo neurotransmisor puede
ser exhitatorio o inhibitorio.
La placa
neuromuscular
Supongamos que vamos a realizar un movimiento como
patear una pelota. La contracción muscular y la posterior relajación permiten
que muevas la pierna para alcanzarla. El lugar donde una neurona motora hace
sinapsis con el músculo esquelético se denomina unión neuromuscular o placa
motora. La llegada del impulso nerviodo produce la liberación del
neurotransmisor acetilcolina, que despolariza la célula muscular
(postsináptica) y provoca la contracción. La acetilcolina no es recaptada por
la membrana postsináptica, sino que es destruida a gran velocidad por la acción
de una enzima, la acetilcolinesterasa. Esta está anclada en el espacio (o
hendidura) sináptico y actúa degradando unas 5000 moléculas del neurotransmisor
por segundo.
Las sinapsis
eléctricas
En algunos casos, las membranas celulares de ambas neuronas
están estrechamente unidas y los iones pasan de una a otra a través de poros
específicos: son las sinapsis eléctricas.
En este caso, el impulso nervioso se propaga fácil y rápidamente. Este tipo de
sinapsis está presente en invertebrados y en vertebrados inferiores, aunque
también se las ha identificado en ciertas zonas del cerebro de mamíferos. En el
cuerpo humano, estas sinapsis se dan en la retina, y también en el corazón y en
el tracto digestivo, donde las señales nerviosas mantienen contracciones
musculares firmes y rítmicas.
Actividades:
1- Trivias (marcar la opción correcta u
opciones correctas)
a. La velocidad de propagación del
impulso nervioso se ve favorecida por:
§ La presencia de las vainas de mielina
§ Los nódulos de Ranvier
§ Los neurotransmisores
b. La sinápsis es
§ La unión entre dos neuronas.
§ El paso del impulso nervioso de una
neurona a otra.
§ El paso del impulso nervios de una
neurona a un efector.
c. Las sinapsis químicas ocurren por
acción de
§ Las uniones gap.
§ Los plasmodesmos.
§ Los neurotransmisores.
2- Completá el cuadro de los principales
neurotransmisores.
|
NEUROTRANSMISOR |
FUNCIÓN |
|
Adrenalina |
|
|
GABA |
|
|
Acetilcolina |
|
|
Noradrenalina |
|
|
Glutamina |
|
|
Endorfina |
|
|
Dopamina |
|
|
Serotonina |
|
3- Busca información acerca de la
enfermedad esclerosis múltiple. Podes utilizar
el portal Ambientech sobre el tema https://ambientech.org/esclerosis-multiple.
4- Algunos insecticidas actúan
inhibiendo la acción de la acetilcolinesterasa en forma irreversible. ¿Cuál
creés que será el efecto sobre los músculos esqueléticos de los insectos?
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