Tema 3: Homeostasis y Metabolismo
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Questions and Answers

¿Cuál de los siguientes tipos de transporte se considera pasivo?

  • Canales iónicos
  • Transporte dependiente de ATP
  • Difusión de sustancias solubles en lípidos (correct)
  • Intercambiadores iónicos

¿Qué función tienen los transportadores GLUT 1 y 3?

  • Transporte activo de aminoácidos
  • Difusión facilitada de glucosa (correct)
  • Intercambio de electrolitos
  • Eliminación de toxinas

¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de transporte activo?

  • Transporte de L-DOPA
  • Canales iónicos para Na+/H+ (correct)
  • Difusión de ácidos grasos
  • Transporte facilitado de monosacáridos

¿Qué describe mejor la función de la Na+-K+-ATPasa?

<p>Intercambia Na+ y K+ utilizando ATP (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué caracteriza a los canales iónicos?

<p>Se activan mediante cambios conformacionales (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una función del transportador de ácidos monocarboxílicos MCT1?

<p>Transporte de moléculas con un solo átomo de carbono (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso está relacionado con la enfermedad de Parkinson en el contexto del transporte celular?

<p>Inhibición de la enzima AADD relacionada con L-DOPA (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito de los transportadores dependientes de ATP (ABC)?

<p>Limitar la entrada de toxinas en el organismo (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué estructura celular está formada por seis subunidades idénticas que contienen hélices α transmembrana?

<p>Canales del tipo Gap Junction (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de los canales gap-junction en las sinapsis eléctricas?

<p>Servir como conductos entre el citoplasma de células (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de canal está formado por una única cadena polipeptídica con cuatro dominios homólogos?

<p>Canales operados por voltaje (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componente es generado por las células epiteliales del plexo coroideo?

<p>Fluido cerebroespinal (LCR) (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué segmentos conectan la región P en los canales operados por voltaje?

<p>S5 y S6 (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de uniones permiten el paso de información eléctrica entre células?

<p>Gap Junctions (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el LCR es correcta?

<p>Regula la composición del ambiente neuronal (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué estructura atraviesan las hélices α en un canal del tipo Gap Junction?

<p>La membrana plasmática (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el mecanismo principal mediante el cual se transporta la vitamina C hacia las células epiteliales del plexo coroideo?

<p>Transporte activo dependiente de energía (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las funciones del líquido cefalorraquídeo (LCR)?

<p>Mantener un ambiente extracelular constante para neuronas y glía (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se eliminan los metabolitos cerebrales potencialmente tóxicos?

<p>Mediante el flujo unidireccional del LCR (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función tiene el LCR en relación con el cerebro?

<p>Actúa como protector contra impactos (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ion es intercambiado con el sodio (Na+) en el transporte a través de la barrera hematoencefálica?

<p>Potasio (K+) (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué peso efectivo se reduce cuando el cerebro 'flota' en el LCR?

<p>El cerebro se siente como si pesara 50g. (A)</p> Signup and view all the answers

El intercambio de iones entre el líquido cefalorraquídeo (LCR) y el plasma sanguíneo se realiza principalmente a través de qué proceso?

<p>Difusión pasiva (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurriría si la bomba Na+K+ ATPasa no funcionara en la neurona?

<p>La neurona no podría despolarizarse. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se visualiza la actividad metabólica en el cerebro mediante PET?

<p>Mediante una escala de colores del metabolismo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede con el metabolismo cerebral tras 48 horas sin dormir?

<p>La actividad metabólica se reduce con niveles más bajos de glucosa. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fuente de energía utilizan las neuronas del cerebro cuando hay un ayuno prolongado?

<p>Cuerpos cetónicos como el ß-hidroxibutirato. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se forma en el hígado a partir del acetil coenzima A durante el ayuno?

<p>Cuerpos cetónicos. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal tipo de carbohidrato utilizado como energía en el cerebro?

<p>Glucosa. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre a las reservas de glucosa tras un ayuno prolongado?

<p>Se agotan completamente. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre la beta oxidación y la producción de energía en el cerebro?

<p>La beta oxidación permite obtener acetil coenzima A a partir de grasas. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede cuando el Ca2+ interno aumenta después de la apertura de un canal dependiente de voltaje de Ca2+?

<p>Se inactivan debido a la unión con la calmodulina. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el papel de la calmodulina en relación con los canales dependientes de Ca2+?

<p>Regula la actividad de los canales al unirse a ellos. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo pueden los medicamentos afectar a los canales que están normalmente abiertos por ligandos endógenos?

<p>Pueden bloquear la unión del agonista ligándola de forma irreversible. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué efecto tienen los agentes exógenos en los canales iónicos?

<p>Desvían el canal hacia el estado abierto o cerrado. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuántas hélices α transmembrana contienen las subunidades del canal del receptor de la línea acetilcolina?

<p>Cuatro hélices α. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los canales operados por ligando es correcta?

<p>Consisten en múltiples subunidades estrechamente relacionadas. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre en un canal si un fármaco se une a un sitio regulatorio distinto al de unión del ligando?

<p>Puede provocar que el canal se cierre o se mantenga abierto. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes es un resultado de la unión del Ca2+ interno a la calmodulina?

<p>Activación o inhibición de diferentes vías celulares. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de los astrocitos en relación con las neuronas?

<p>Proteger a las neuronas del estrés oxidativo (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué formación se produce cuando los grupos sulfhidrilo de la cisteína de GSH se oxidan?

<p>Puentes disulfuro (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué enzima es responsable de romper los puentes disulfuro para regenerar GSH?

<p>Glutatión reductasa (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo los astrocitos contribuyen a la síntesis de GSH en las neuronas?

<p>Liberando precursores y glutamato (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes precursores es convertido en glutamina para las neuronas?

<p>Glutamato (B)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué las neuronas dependen de los astrocitos para sobrevivir?

<p>Tienen menor capacidad antioxidante (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede si todo el glutatión se oxida en una celda?

<p>Se pierde la capacidad antioxidante de la célula (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función tiene la gamma-glutamil transpeptidasa en los astrocitos?

<p>Liberar el dipéptido Cys-Gly (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Difusión simple

El movimiento de sustancias a través de la membrana celular sin la intervención de proteínas transportadoras, siguiendo el gradiente de concentración.

Difusión facilitada

Movimiento de sustancias a través de la membrana celular con la ayuda de proteínas transportadoras, sin gasto de energía, siguiendo el gradiente de concentración.

Transporte activo

Tipo de transporte activo que utiliza energía para mover sustancias a través de la membrana celular en contra del gradiente de concentración.

Canales iónicos

Proteínas que forman canales a través de la membrana celular, permitiendo el paso de iones específicos.

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Portadores o transportadores

Proteínas que se unen a moléculas específicas y las transportan a través de la membrana celular, con la ayuda de energía, en contra del gradiente de concentración.

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Transporte activo secundario

El movimiento de sustancias a través de la membrana celular, mediado por un proceso que implica una serie de pasos químicos y/o físicos.

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Bomba Na+/K+-ATPasa

Sistema de transporte que bombea sodio (Na+) hacia afuera y potasio (K+) hacia adentro de la célula, utilizando energía del ATP.

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Transporte activo primario

Sistema de transporte que utiliza la energía del ATP para mover sustancias contra su gradiente de concentración.

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Canal operado por ligando

Un tipo de canal iónico que se abre o se cierra en respuesta a la unión de un ligando específico.

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Calmodulina

Un tipo de proteína que se une a Ca2+ en el citoplasma y regula la actividad de varios canales iónicos.

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Inactivación dependiente del Ca2+

Un proceso por el cual la entrada de Ca2+ en una célula causa el cierre del canal iónico que permitió la entrada de Ca2+.

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Ligando endógeno

Un ligando que se une normalmente a un canal iónico, como los neurotransmisores o las hormonas.

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Agente exógeno

Un ligando que se une a un canal iónico en un sitio diferente del sitio principal de unión del ligando, alterando el estado del canal.

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Canal del receptor de la línea acetilcolina

Un subtipo de canal iónico operado por ligando, que está formado por cinco subunidades idénticas o muy similares.

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Reacción reversible

Unión de un ligando a un receptor, la cual se revierte con el tiempo.

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Reacción irreversible

Unión de un ligando a un receptor, la cual es permanente o muy difícil de revertir.

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Canal operado por voltaje

Un tipo de canal iónico que se forma a partir de una única proteína transmembrana compuesta de cuatro dominios repetitivos, cada uno con seis hélices α transmembrana.

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Canal Gap Junction

Estructura formada por dos hemicanales (uno en cada membrana celular) que se unen en el espacio intercelular. Cada hemicanal está compuesto por seis subunidades proteicas llamadas conexinas.

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Hélice α transmembrana

Proteína transmembrana responsable de la formación de canales iónicos. Cada hélice α transmembrana está formada por una cadena de aminoácidos hidrofóbicos.

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Barrera sangre-líquido cefalorraquídeo

Una barrera selectiva que controla el movimiento de sustancias entre la sangre y el líquido cefalorraquídeo (LCR).

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Líquido cefalorraquídeo (LCR)

Fluido claro que circula alrededor del cerebro y la médula espinal, proporcionando protección y nutrientes.

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Células epiteliales del plexo coroideo

Células especializadas que recubren los vasos sanguíneos cerebrales y producen el líquido cefalorraquídeo.

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Síntesis del LCR

Proceso que da lugar a la formación del líquido cefalorraquídeo.

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Drenaje del LCR

Proceso por el cual el líquido cefalorraquídeo se elimina del espacio cerebroespinal.

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Barrera hematoencefálica

La barrera hematoencefálica controla el movimiento de moléculas entre la sangre y el cerebro. Las células epiteliales del plexo coroideo son esenciales en este proceso.

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Intercambio de iones

El intercambio de ciertos iones, como el Na+ y K+, ocurre entre el líquido cefalorraquídeo y la sangre.

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Función del LCR: Homeostasis

El líquido cefalorraquídeo (LCR) mantiene el equilibrio del ambiente extracelular del cerebro, proporcionando nutrientes y eliminando desechos.

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Función del LCR: Eliminación de desechos

El LCR se mueve en una sola dirección, desde los ventrículos hasta la sangre, llevando consigo productos de desecho del cerebro.

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Función del LCR: Amortiguación

El LCR protege al cerebro de golpes y lesiones, actuando como un amortiguador.

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Función del LCR: Comunicación neuronal

El LCR puede transportar mensajeros químicos como polipéptidos, permitiendo la comunicación entre diferentes areas del cerebro.

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Función de la bomba Na+/K+ ATPasa en las neuronas

La bomba Na+/K+ ATPasa es fundamental para el funcionamiento neuronal. Su fallo hace imposible la despolarización, impidiendo la transmisión de impulsos nerviosos.

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PET: herramienta para estudiar el metabolismo cerebral

La tomografía por emisión de positrones (PET) permite visualizar la actividad metabólica del cerebro, mostrando la utilización de glucosa en tiempo real.

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Glc marcada para el análisis del metabolismo cerebral

La glucosa marcada con un isótopo radiactivo, como el 2-[18F]-fluoro-2-desoxi-D-Glc, se utiliza en PET para observar la captación de glucosa en diferentes regiones cerebrales.

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Actividad metabólica cerebral en reposo y privación de sueño

El cerebro en reposo muestra una actividad metabólica alta, mientras que en estado de privación de sueño, disminuye la actividad debido a menores niveles de glucosa.

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Fuentes de energía para las neuronas

Las neuronas cerebrales no metabolizan ácidos grasos o lípidos sanguíneos como fuente de energía.

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Utilización de cuerpos cetónicos por las neuronas

En ayunos prolongados, las neuronas pueden utilizar cuerpos cetónicos, como el ß-hidroxibutirato, como fuente de energía alternativa a la glucosa.

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Formación de cuerpos cetónicos

Los cuerpos cetónicos se forman en el hígado a partir de la beta oxidación de los ácidos grasos durante el ayuno.

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Transporte de cuerpos cetónicos al cerebro

Los cuerpos cetónicos son liposolubles y pueden atravesar la barrera hematoencefálica, llegando a las neuronas como fuente de energía.

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¿Qué rol juegan los astrocitos en la protección neuronal contra el estrés oxidativo?

El estrés oxidativo puede dañar las neuronas, pero los astrocitos ayudan a protegerlas al proporcionar antioxidantes.

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Describe la composición del glutatión (GSH).

El glutatión (GSH) es un antioxidante clave en las células, formado por cisteína, glicina y glutamato.

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Explica el proceso de reducción del glutatión (GSH).

Cuando el glutatión se oxida, pierde su poder antioxidante. La glutation reductasa (GR) lo reduce de nuevo, utilizando NADPH.

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Compara la resistencia de las neuronas y astrocitos al estrés oxidativo.

Las neuronas son más sensibles al daño oxidativo que los astrocitos, por lo que dependen de ellos para su protección.

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Describe cómo los astrocitos proporcionan GSH a las neuronas.

Los astrocitos liberan GSH al espacio extracelular, donde las neuronas lo pueden usar.

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Explica el papel de la gamma-glutamil transpeptidasa (gamma-GT) en el metabolismo del GSH.

La gamma-glutamil transpeptidasa (gamma-GT) es una enzima astrocítica que libera precursores del GSH para la síntesis neuronal.

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¿Por qué las neuronas necesitan de los astrocitos para la síntesis de GSH?

Las neuronas dependen de los astrocitos para la síntesis de GSH debido a su capacidad limitada para producirlo.

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¿Cuál es la importancia de la cooperación entre astrocitos y neuronas para el metabolismo del GSH?

La cooperación entre astrocitos y neuronas en el metabolismo del GSH garantiza una adecuada protección antioxidante en el sistema nervioso.

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Study Notes

Tema 3: Homeostasis y Metabolismo...

  • Homeostasis Cerebral: El funcionamiento neuronal requiere un ambiente especializado. Los compartimentos intersticial y cerebroespinal se regulan por las barreras hematoencefálica (BBB) y de sangre-líquido cefalorraquídeo.
  • Barrera Hematoencefálica (BBB): Está compuesta por células endoteliales de microvasculatura cerebral que regulan el intercambio entre la sangre y el fluido intersticial cerebral.
  • Funciones de la BBB: Regula la homeostasis de los compartimentos cerebroespinal e intersticial; excluye selectivamente sustancias tóxicas; transporta selectivamente metabolitos esenciales (como sustratos energéticos, aminoácidos y péptidos) al cerebro; protege a las neuronas de neurotransmisores dañinos como la norepinefrina y el glutamato.
  • BBB - Estructura: Las células endoteliales forman la base de la barrera. Carecen de vesículas pinocíticas, tienen un alto número de mitocondrias y están interconectadas por uniones estrechas (tight junctions) reforzadas por pericitos y procesos terminales de astrocitos.
  • Tipos de Transporte a través de la BBB: Difusión de sustancias solubles en lípidos; difusión facilitada; transporte activo (dependen de energía). Las barreras que lo conforman incluyen GLUT1 y 3 para la Glucosa, MCT1 para ácidos monocarboxílicos, transportadores de aminoácidos.
  • Otras referencias: La barrera no es globalmente igual en todo el cerebro; algunas áreas como la pituitaria posterior carecen de barrera; existen patologías asociadas a una función alterada de la BBB (meningitis bacteriana, tumores cerebrales, mutaciones glut1).
  • Tight junctions: Formadas por Claudinas (burdeos), Ocludinas (azules), y Moléculas de adhesión junctional (JAM) (morado). Cuentan con proteínas citoplasmáticas adicionales (ZO1-3, AF-6 y 7H6) que regulan la interacción con el citoesqueleto y las proteínas de señalización.

Transporte a través de la Barrera Sangre-Líquido Cefalorraquídeo (LCR).

  • Síntesis del LCR: Las células epiteliales del plexo coroideo producen el LCR (líquido cefalorraquídeo), regulan su composición y forman la barrera de sangre-líquido cefalorraquídeo (LCR).
  • Circulación del LCR: Fluye desde los ventrículos cerebrales al espacio subaracnoideo y al sistema venoso a través de las vellosidades aracnoideas.
  • Funciones del LCR: Amortigua el cerebro; permite el intercambio de sustancias entre el fluido intersticial y el sist sanguíneo; transporta metabolitos del cerebro.

Metabolismo del Cerebro / Metabolismo Intermediario

  • El cerebro consume oxígeno (02) y glucosa como fuente principal de energía en un metabolismo aeróbico (alto índice de consumo de 02).
  • La glucosa es el principal combustible metabólico del cerebro adulto, a través de la glucólisis.
  • Además, los astrocitos pueden utilizar ácidos grasos.
  • Las neuronas también expresan transportadores de glucosa (GLUT3).
  • Los GLUT1 son más ubicuos, pero GLUT3 es predominante en las neuronas, espermatozoides y testículos.
  • Bajo glucógeno intracelular, dependencia de la glucosa sanguínea, sin alteraciones ni daños severos en glucosa sanguínea.
  • La glucosa se metaboliza vía glucólisis, ciclo TCA, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa para producir ATP.
  • La ruta de las pentosas fosfato produce NADPH, esencial para la síntesis de mielina y otras moléculas estructurales.
  • El ATP producido de forma aeróbica es la forma de energía esencial para mantener el potencial eléctrico en la membrana neuronal (-70mV).
  • Las neuronas también tienen Na+K+ ATPasa, un transportador de membrana que crea una diferencia de cargas (potencial de membrana en reposo), lo cual les ayuda a transmitir la información.

Enfermedades Neurodegenerativas

  • Daño en la capacidad neuronal para protegerse del estrés oxidativo (ROS) ocasiona enfermedades neurodegenerativas como ELA (mutación en SOD*) y Enfermedad de Parkinson (menor contenido de GSH en sustancia negra).
  • El Síndrome de Wernicke-Korsakoff está asociado a la falta de Vitamina B1 (tiamina) la cual es parte esencial para la correcta función de enzimas como la transcetolasa (en las rutas de pentosas fosfato).

Regulación Metabólica e Integración

  • Los niveles de glucosa en sangre aumentan con las comidas, estimulando la liberación de insulina y el almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno. El glucógeno se convierte en glucosa cuando los niveles de glucosa en sangre disminuyen.
  • En el ayuno prolongado, el cerebro obtiene energía de los ácidos grasos, que se descomponen en cuerpos cetónicos e ingresan a la sangre para su utilización.
  • El cerebro necesita glucosa y cuerpos cetónicos para funcionar con normalidad. El correcto equilibrio es necesario para una buena salud y función cerebral.
  • Los transportadores de glucosa (GLUT) son fundamentales en el metabolismo cerebral.

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Explora los conceptos de homeostasis cerebral y la barrera hematoencefálica. Este cuestionario abordará la estructura y funciones de la BBB, así como su importancia en el mantenimiento del ambiente neuronal. Ideal para estudiantes de biología y medicina.

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