Sinapsis

La sinapsis es el punto de contacto funcional entre dos neuronas o entre una neurona y un efector. Si dos neuronas están en contacto pero no se transmiten información, no se produce una sinapsis.

Existen dos tipos principales de relaciones sinápticas:

• Neurona-neurona
• Neurona-receptor

Aunque existen varios tipos de contacto sináptico, el más importante y habitual es el de dendrita-axón o axón-soma.

La sinapsis es donde se produce la transmisión del impulso nervioso. La neurona que transmite el mensaje se denomina neurona presináptica y la que lo recibe se llama neurona postsináptica.

Dependiendo de cómo se establezca la comunicación, la sinapsis puede ser:

Sinapsis Eléctricas

Son comunes en los invertebrados. En el ser humano se encuentran en algunas partes del sistema nervioso central (SNC). Consiste en el acoplamiento de las células por medio de uniones tipo nexus. A través de los conexones, el potencial de acción se propaga directamente de una célula a otra. El flujo de corriente pasa a través de uniones comunicantes. Es bidireccional. Su función es dar respuestas rápidas.

Sinapsis Químicas

No existe contacto directo entre las dos neuronas. En este tipo de sinapsis, contamos con una neurona presináptica y otra postsináptica. Al existir una separación entre ellas (hendidura sináptica), necesitan algo que les permita comunicarse, por lo que usan unas sustancias químicas llamadas neurotransmisores (NT). Existen dos tipos de neurotransmisores: los inhibitorios y los excitatorios.

La sinapsis química más frecuente es la formada por un axón y una dendrita. Esta sinapsis es más lenta y unidireccional.

Existen dos tipos de receptores de los NT:

1. Ionotrópicos

Están regulados por voltaje. Cuando el NT se une al receptor, este cambia su conformación y abre su compuerta dejando entrar el Na+. Este ingreso modifica el potencial de membrana de la neurona postsináptica.

2. Metabotrópicos

Son proteínas acopladas a la proteína G. Esta proteína está situada en la membrana y se activa cuando el NT se une al receptor. La proteína G activada interactúa con una enzima encargada de fabricar un segundo mensajero.

Pasos de la Sinapsis

1. Llega el potencial de acción a la neurona presináptica.
2. Se activan los canales de calcio dependientes de voltaje.
3. El calcio es liberado y se une a las vesículas sinápticas.
4. Las vesículas liberan NT a la hendidura sináptica (exocitosis).
5. Difusión del NT hasta la membrana postsináptica.
6. Unión de los NT a los receptores de membrana de la neurona postsináptica.
7. Apertura de los canales iónicos.

Si el potencial de acción es el adecuado, provoca la apertura de los canales de Ca2+ regulados por voltaje, permitiendo su entrada al interior de la neurona presináptica. El calcio se une a las vesículas sinápticas produciendo la exocitosis de las mismas y así fusionarse con la membrana plasmática. De esta manera, los NT son volcados al espacio sináptico.

Una vez liberados los NT a la hendidura sináptica, se difunden hasta la neurona postsináptica donde son esperados por los receptores de membrana. Aquí pueden ocurrir dos cosas: que se abran los canales de Na+ provocando una despolarización, por lo que se crearía una sinapsis excitatoria, o que se abran los canales de K+ provocando una hiperpolarización, por lo que se crearía una sinapsis inhibitoria.

Ciclo Celular

El ciclo celular es una secuencia ordenada de acontecimientos por los que una célula duplica su contenido y luego se divide en dos. Las células muestran dos estados principales: mitosis e interfase. La proliferación celular se realiza a medida de las necesidades del organismo. El ciclo celular está controlado muy finamente y su comprensión es esencial para entender la génesis del cáncer.

Etapas del Ciclo Celular

• G1 (GAP): Periodo de tiempo de 6 a 12 horas. Crecimiento celular y regulación del metabolismo para un correcto funcionamiento.
• S (Síntesis): Periodo de tiempo de 6 a 8 horas. Se duplica el ADN y los cromosomas.
• G2 (GAP): Periodo de tiempo de 3 a 4 horas. Continúa el crecimiento y se prepara a la célula para la mitosis.
• M (Mitosis): Periodo de tiempo de 1 hora. Se lleva a cabo la división de la cromátida duplicada.

Duración típica: 24 horas

Ciclos Celulares In Vivo

• Existen células con especialización estructural extrema que no se dividen y entran en G0 (ejemplo: neuronas).
• Otras células que normalmente no se dividen son las endoteliales (cada 3 años).
• También existen células con un alto nivel de actividad mitótica como los hepatocitos y las células hematopoyéticas.

Puntos de Control del Ciclo Celular

• Punto de control R: Se encuentra al final de G1. Se comprueba si el tamaño celular es el adecuado, si las condiciones son favorables y si da lugar al inicio de la síntesis del ADN.
• Punto de control G2: Se encuentra al final de G2. Se comprueba si la replicación del ADN es correcta y completa. Es donde se prepara a la célula para la mitosis.
• Punto de control M: Aparece en las primeras etapas de la mitosis. Se comprueba la correcta alineación de los cromosomas durante la separación de las cromátidas hermanas.

El control del ciclo celular es crítico, ya que en él es donde se definirá el tamaño y la forma de la célula.

Regulación del Ciclo Celular

Quinasas

Son las que producen la activación del ciclo mediante la fosforilación de la proteína Rb. Tienen una acción reversible al asociarse con las ciclinas. Ejemplos: CDK1, CDK2, CDK4, CDK6.

Clases de Ciclinas

• Ciclinas G1 (D, E): Se unen a quinasas en G1. Señalan el inicio de S.
• Ciclinas M (A, B): Se unen a quinasas en G2. Señalan el inicio de M.

La activación de los complejos de ciclinas-CDKs dirige el avance del ciclo celular. Algunas células se dividen continuamente, otras no lo hacen nunca y otras lo hacen en ocasiones. La frecuencia de división es proporcional al grado de diferenciación de las células. Los tejidos fabrican chalonas, que son las que mantienen las células en G0. Cuando se suprime gran parte del tejido, la concentración de chalonas baja.

Señal Mitogénica

1. Factores de crecimiento: Actúan sobre los complejos de ciclinas-CDKs. Son los que regulan la transcripcion de genes de proliferación celular. Son necesarios para la división celular. Si no hay factores de crecimiento, la progresión del ciclo se detiene en G1.
2. Genes de proliferación celular (proto-oncogenes): Activan la proliferación celular. Son genes normales que por mutación se pueden transformar en oncogenes.
3. Genes supresores de tumores: Inhiben la proliferación celular (ejemplo: p53). El gen p53 codifica la proteína p53, que es un factor de transcripcion que activa genes que detienen el ciclo celular en G1 si existe daño en el ADN.

Contracción Muscular

El tejido muscular estriado está formado por tejido muscular, tejido conjuntivo, vasos sanguíneos y nervios. La estructura del músculo presenta un cuerpo (tejido muscular) y el tendón (tejido conjuntivo). Las células o fibras musculares estriadas son cilíndricas y cuentan con miofibrillas estriadas y son multinucleadas.

Miofibrillas

Son las estructuras contráctiles del músculo esquelético. Cada fibra muscular posee millones de miofibrillas, y estas fibras se disponen entre sí de forma paralela constituyendo bandas proteicas. La miofibrilla cuenta con dos proteínas principales: la actina y la miosina, las cuales forman los filamentos llamados miofilamentos. La estructura básica de la miofibrilla es el sarcómero.

Sarcómero

El sarcómero se encarga de dar funcionalidad al músculo estriado. Es una porción de filamentos contráctiles que van desde un disco Z hasta otro disco Z.

Contracción Muscular

La contracción muscular ocurre cuando queremos mover una parte de nuestro cuerpo y el cerebro genera un impulso nervioso que se transmite a través de las neuronas motoras y que viaja hasta el extremo del axón, el cual está en contacto con nuestros músculos en la llamada unión neuromuscular.

El impulso nervioso llega por el axón de la motoneurona a la unión neuromuscular liberando el neurotransmisor llamado acetilcolina. Cuando esta contacta con la miofibrilla, la fibra muscular libera Ca2+. En el interior de la miofibrilla podemos encontrar filamentos de actina (finos) y de miosina (gruesos). El Ca2+ liberado se distribuye entre los filamentos. La actina cuenta con la troponina y la tropomiosina. En la miosina podemos distinguir tres moléculas de fosfato (adenosín-trifosfato o ATP) y una de ADP. De la molécula de ATP se desprende uno de los tres fosfatos, convirtiendo el ATP en ADP y cambiando su energía química por energía mecánica, utilizando la cabeza de la miosina para tirar de la actina y así contraer el músculo. Por efecto de la CPK sobre la fosfocreatina, el ADP vuelve a ser ATP. La contracción-relajación no es otra cosa que el trabajo que realiza la miosina al jalar y soltar la actina.

Impulso Nervioso

En reposo, las neuronas se encuentran polarizadas. El continuo accionar de la bomba de Na+/K+, sumado a la presencia de aniones no difusibles, determina que a través de las membranas se produzca un desequilibrio de cargas. Las membranas presentan un interior negativo en relación al exterior. Esta diferencia de carga se llama potencial de membrana.

En las membranas existen canales iónicos regulados para Na+ y K+. Cuando un estímulo entra en contacto con la membrana excitable, la membrana reacciona. Si el estímulo es lo suficientemente intenso, se produce el impulso nervioso.

Cuando se desencadena el impulso nervioso es porque se crea una alteración en la permeabilidad de la membrana. Las membranas neuronales tienen canales iónicos regulados por voltaje. Los estímulos abren los canales de Na+ regulados y cuando lo hacen el Na+ entra en la célula de forma rápida. Esto provoca que el interior de la célula sea cada vez más positivo. Cuando esto ocurre se produce una despolarización o potencial de acción.

Los canales de Na+ se abren de forma rápida pero permanecen abiertos poco tiempo. Cuando el potencial llega a +35 mV, los canales de Na+ cierran sus compuertas. Cuando estas se cierran, los canales de K+ se abren. Al producirse esto, el K+ sale de la célula, provocando que el interior de la célula vuelva a ser negativo, volviendo al reposo del principio. Esto recibe el nombre de repolarización. Cuando se alcanza nuevamente el potencial en reposo, se invierten los papeles, el K+ pasa a estar fuera de la célula y el Na+ pasa a estar en el interior. La bomba de Na+/K+ reestablece los gradientes haciendo que K+ pase al interior y Na+ fuera. El 70% del ATP de una neurona es consumido por el trabajo de la bomba de Na+/K+.