Biología PDF - Universidad Amazónica de Pando

UNIVERSIDAD AMAZÓNICA DE PANDO MEDICINA Pre-Universitario BIOLOGíA Dr. Wilson Salazar Rodas Cobija, septiembre del 2013 Dr. Wilson Salaz...

UNIVERSIDAD AMAZÓNICA DE PANDO MEDICINA Pre-Universitario BIOLOGíA Dr. Wilson Salazar Rodas Cobija, septiembre del 2013 Dr. Wilson Salazar Rodas Dr. Wilson Salazar Rodas Índice 1.- Membrana Celular 2.- Citoplasma 3.- Orgánulos 4.- Fisiología celular 5.- Tejido Epitelial 6.- Tejido Conectivo 7.- Tejido Muscular 8.- Tejido Nervioso 9.- Tejido Tegumentario 10.- Sangre 11.- Genética Dr. Wilson Salazar Rodas  MENBRANA CELULAR DEFINICIÓN La membrana plasmática o celular es una estructura laminar formada por Lípidos (con cabeza hidrofilica y cola hidrofobica) Proteínas que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas. carbohidratos 1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA 1.3 DISPOSICIÓN DE LAS MOLÉCULAS EN LA MENBRANA CELULAR En los fosfolipidos: Los fosfolipidos forman una bicapa Las cabezas polares quedan en contacto con el citoplasma y el medio celular Las colas no polares están al centro de la bicapa El colesterol posee una pequeña cabeza polar dirigida hacia la superficie acuosa mientras que el resto de su estructura es hidrófoba En las proteinas: Las proteínas se encuentran como mosaicos abarcando todo el espesor de la membrana (proteínas integrales o intrínsecas, que en su mayoría son transmembranosas) o en una de las dos superficies de la membrana celular (proteínas periféricas o extrínsecas) En los carbohidratos: Los carbohidratos están en la superficie externa de la membrana celular, unidos a los lípidos y a las proteínas, constituyendo los glucolípidos y las glucoproteínas respectivamente El glucocaliz es una cubierta delgada que rodea la superficie externa de la membrana celular conocida también como cubierta celular, protegiéndola de lesiones químicas y físicas 1.4 PROPIEDADES DE LA MEMBRANA CELULAR 1.4.1 FLUIDEZ: La membrana plasmática no es una estructura estática porque sus componentes tienen posibilidad de movimiento (fluidez). Los movimientos que pueden realizar los lípidos son: Dr. Wilson Salazar Rodas Movimientos de los lipidos de rotación: giro en torno a su eje. de difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente. flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable. de flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos. 1.4.2 permeabilidad La permeabilidad es una propiedad fundamental para el funcionamiento de la célula, pues atiende las condiciones fisiológicas intracelulares adecuadas. La permeabilidad de la membrana de moléculas pequeñas se da por mecanismos diferentes a los que permiten el paso (entrada o salida) de moléculas grandes Estos mecanismos son Mecanismo de transporte de las moléculas pequeñas ▣ Existen muchas sustancias que pueden atravesar sin dificultad la membrana , en cambio otra por su carga eléctrica , por su tamaño , por su concentración , no les es fácil traspasar esta barrera , ▣ Existen pasivo y activo Tipos de transporte Pasivo Aquel que se da a favor de gradiente de concentración No requiere gasto energético Existen diferentes tipos de transporte pasivo son: difusión simple y difusión facilitada Difusión simple Se define como "desplazamiento de partículas desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración". El CO2 y el O2 pasan a través de casi todas las membranas por difusión. Otras moléculas que ingresan a la célula por difusión simple son la urea, el etanol y las hormonas esteroideas Difucion simple Difusión facilitada se define como “ el paso se sustancias a favor del gradiente de concentración utilizando una proteína transportadora y sin gasto de energía”. Dr. Wilson Salazar Rodas Las proteínas de transporte son de dos tipos: las transportadoras y las de canal. A) Las proteínas transportadoras a unen a la molécula que van a transportar y sufren un cambio estructural que permite el paso de la sustancia hacia el otro lado de la membrana. Por este medio pasan los iones, los carbohidratos y los aminoácidos. B)Las proteínas de canal: son una especie de canales, cuando están abiertos permiten el paso de cierto tipo de sustancias, generalmente iones inorgánicos ACTIVO: El transporte activo se define como el "paso de una sustancia a través de una membrana semipermeable, desde una zona de menor concentración a otra de mayor concentración, con gasto de energía". Para que esto se lleve a cabo se requiere de proteínas transportadoras que actúen como bombas contra el gradiente de concentración, además de una fuente de energía que es el ATP. Tipos de transporte es activos Transporte activo primario: la energía derivada del ATP directamente empuja a la sustancia para que cruce la membrana El ejemplo más característico es la bomba de Na+/K+ Esta bomba actúa como una enzima que rompe la molécula de ATP y también se llama bomba Na+/K+- ATPasa. Bombas ATP- asa bomba de Na+- K+ Durante este proceso, el sodio es bombeado hacia el exterior de la célula, mientras que el potasio es bombeado hacia el interior de la misma. En el exterior de la célula existe una mayor concentración de sodio que en su interior, por lo tanto, el sodio es expulsado de la célula contra un gradiente de concentración. En el caso del potasio, su concentración externa es menor que en el interior sin embargo, la célula bombea potasio hacia el interior Mecanismo de transporte de moléculas grandes En estos casos la membrana debe sufrir un proceso de deformación y fusión lo suficientemente efectivo como para capturar moléculas del medio extracelular y luego introducirlas al medio intracelular a este mecanismo se le conoce como endositosis No obstante el metabolismo celular obliga a que la célula también deba contar con mecanismo de eliminación de sustancias de desecho al exterior, por un mecanismo similar de modificación de su membrana celular que permite la eliminación de estos materiales a esto se conoce como exocitosis 3.5 Funciones de membrana Las principales funciones de la membrana plasmática de la célula son: confiere a la célula su individualidad, al separarla de su entorno constituye una barrera con permeabilidad muy selectiva, controlando el intercambio de sustancias controla el flujo de información entre las células y su entorno Dr. Wilson Salazar Rodas proporciona el medio apropiado para el funcionamiento de las proteínas de membrana. CITOPLASMA Y CITOSOL 1.- CITOPLASMA El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, exepto el núcleo, engloba numerosas estructuras especializadas y organelos La situación acuosa concentrada en la que estan suspendidos los oranelos se llaman citosol A. EL CITOSOL.- es un gel de base acuosa 75% de agua , constituye el 55 % del volumen celular que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas. En el citosol se producen funciones importantes de mantenimiento celular como las primeras etapas descomposición de moléculas nutritivas y sintesis. B. EL CITOESQUELETO.- Es una red de filamentos proteicos del citosol que ocupa el interior de todas las células mantiene la estructura y la forma de las células Actua como esqueleto para la organización de la célula y la fijación de orgánulos y enzimas Se ocupa de diferentes movimientos célula C.- MICROTUBULOS.- Son filamentos de actina y filamentos intermedios, unidos entre si y a otras estructuras celulares por diversas proteínas Los movimientos de las células eucarioticas están dadas por los filamentos de actina 2.- NUCLEO 2.- NUCLEO El núcleo es el organelo mas importante en todas las células animales y vegetales Esta rodeado por una membrana doble, es esférico o alargado y mide unas 3 a 10 um de diámetro Algunas células presentan varios núcleos Contienen la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples Las estructuras que constituyen el núcleo son: 2.1 MEMBRANA NÚCLEAR Conocida también como envoltura nuclear, se compone por dos membranas una interna otra externa, dispuestas en paralelo La membrana nuclear externa es continua con la membrana del retículo endoplasmico rugoso (RER) Dr. Wilson Salazar Rodas El espacio entre las membranas se conoce como espacio perinuclear esta separado por una distancia de 10 a 30 nm y es continuo con la luz del RER 2.2 nucleolo Es una estructura situada dentro del núcleo celular que intervieneen la formación de los ribosomas El núcleo celular contiene tipicamente uno o varios nucleolos, que aparecen como zonas densas de fibras y gránulos de forma irregular 2.3 poros nucleares Estan compuestas por múltiples proteínas que colectivamente se conocen como nucleoporinas Los poros tiene 125 millones de daltons de peso molecular y se compone aprox. De 50 (en levadura) a 100 proteínas (en vertebrados) Los poros tiene un diametro total de 100mm, este tamaño permite el libre paso de las móleculas pequeñas hidrosolubles mientas que aevita que las móleculas de mayor tamaño entren y salgan de manera inadecuada El núcleo típico de una célula de mamífero dispone de entre 3000 a 4000 poros a lo largo de su envoltura ORGÁNULOS Ribosomas Lisosomas Micro túbulos Vacuolas Centriolo Retículo endoplasmatico Liso Retículo endoplasmatico Rugoso Aparato de Golgi Peroxisomas 3. Organelos El citoplasma se compone de organelos con distintas funciones, entre los organelos mas importantes se encuentran los ribosomas, las vacuolas y mitocondrias Cada organelo tiene una función específica en la célula y en el citoplasma Algunos organelos entre ellos el mitocondrias o los cloroplastos poseen cierta cantidad de ADN 4. Ribosomas 4. Ribosomas Dr. Wilson Salazar Rodas Los ribosomas descritos por George Palader en 1946, son pequeños corpúsculos celulares de 12 nm de ancho y 25 nm de longitud, que utiliza las instrucciones genéticas contenidas en el ácido ribonucleico (RNA)para enlazar secuencias específicas de aminoácidos y formar así proteínas Los ribosomas se encuentran en todas las células y también en el mitocondrias y cloroplasto 4.1 móleculas RNA Cada ribosoma consta de 4 moléculas o subunidades distintas de RNA y de numerosas proteínas En el ser humano 3 de estas 4 unidades se sintetizan en el nucleolo La cuarta subunidad se sintetiza fuera del nucleolo y se transporta al interior de este para el ensamblaje del ribosoma 4.2 subunidades 60s y 40s las proteínas ribosómicas penetran en el nucléolo y se combinan con las 4 subunidades de RNA para formar dos estructuras : una grande de (60S) de 49 proteínas y 3 de RNA , y otra pequeña de (40S) 33 proteínas y 1 de RNA 4.3 síntesis La síntesis proteica comienza con la iniciación, que tiene lugar cuando una cadena de RNA mensajero (RNAm), que lleva instrucciones genéticas copiadas del ácido dexoribonucleico (DNA), se acopla a un ribosoma El RNAm indica al ribosoma como debe enlazar los aminoácidos para formar una proteína Dos moléculas de RNAt cada una de ellas con un aminoácido, se unen al complejo ribosoma-RNA mensajero en dos posiciones llamadas centro P y centro A. entre los dos primeros aminoácidos se forma un enlace químico llamado ENLACE PEPTIDICO 4.4 ciclo Durante la fase de elongación el RNAt del centro P se separa de su aminoácido y se aleja del complejo; mientras que el que transporta los dos aminoácidos enlazados pasa del centro A al centro P Esto hace que el A quede libre para que se acople al ribosoma de una nueva molécula de RNAt que lleva un tercer aminoácido El nuevo aminoácido se une al segundo de los dos anteriores mediante otro enlace peptidico De nuevo se libera el RNAt y la molécula de RNAt restante, que ahora lleva una cadena de tres aminoácidos, pasa al centro P. el ribosoma coordina este ciclo una y otra vez hasta que encuentra en el RNA m una señal de parada 4.5 lisosomas Los lisosomas descritos por de Duve en 1949, son pequeños sacos delimitados por una membrana que se encuentra en las células con núcleo (eucarióticas) y contiene enzimas digestivas que degradan moléculas complejas. Los lisosomas abundan en las células encargadas de combatir las enfermedades , como los leucocitos. Dr. Wilson Salazar Rodas 4.6 Tamaño El tamaño de los lisosomas es variable , oscila entre 0,05 y 0,8um de diámetro cada uno esta rodeado por una membrana que protege las células de las enzimas digestivas del lisosoma Las proteínas de la membrana protegen la actividad de las enzimas manteniendo la acidez interna adecuada 4.7 Enzimas Las enzimas lisosómicas se fabrican en el retículo endoplasma tico rugoso y se procesan en el aparato de Golgi. Se distribuyen englobadas en sacos llamados vesículas de transporte que se funden con tres tipos de estructuras envueltas por membranas, endosomas, fago somas, autofagosomas. A. LOS ENDOSOMAS.- Se forman cuando la membrana celular engloba polisacáridos, lipidos complejos, ácidos nucléicos, proteínas, y otras moléculas nutritivas En un proceso llamado endocitosis estas moléculas se degradan y se reutilizan. B. LOS FAGOSOMAS.- se forman cuando la membrana celular envuelve mediante fagositosis objetos grandes Como residuos formados en puntos de lesión o inflamación o bacterias patógenas. C. AUTOFAGOSOMAS.- Se forman cuando el retículo endoplasmático envuelve mitocondrias u otras estructuras celulares agotadas que deben reciclarse Las enzimas digestivas suministradas por los lisosomas digieren los objetos envueltos en membranas y los reducen a compuestos sencillos que se reciclan como nuevos materiales de construcción celular Las alteraciones de las enzimas lisosomicas pueden causar enfermedades los niños nacidos con la enfermedad de tay-sachs Carecen de una enzima que degrada un lípido complejo llamado gangliosido cuando se acumula en el organismo daña el SNC provoca retraso mental y causa la muerte a los 5 años La inflamación asociados con la artritis reumatoidea y la gota tienen relación con la fuga de enzimas lisosomicas 5. VACUOLAS La vacuola es una cavidad rodeada por una membrana que se encuentra en el citoplasma de las células, principalmente de los vegetales En las celulas vegetales la vacuola es una sola y de tamaño mayor, en cambio, en la celula animal , son varias y de tamaño reducido. La membrana que lo rodea se denomina tonoplasto. La vacuola de la celula vegetal tiene una solucion de sales minerales , azucares, aminoacidos y aveces pigmentos como la antocianina La vacuola vegetal tiene diversas funciones Los azucares y aminoácidos pueden actuar como un deposito temporal de alimento Las antocianinas tienen pigmentación que da color a los pétalos Generalmente poseen enzimas y pueden tomar la función de los lisosomas Dr. Wilson Salazar Rodas La función de las vacuolas en la célula animal es: Actuar como un lugar donde se almacenan proteínas Estas proteínas son guardadas para su uso posterior, o mas bien para su exportación fuera de la célula mediante el proceso de exocitosis en este proceso, las vacuolas se funden con la membrana y su contenido es trasladado hacia afuera de la célula La vacuola además puede ser usada para el proceso de endocitosis este proceso consiste en transportar materiales externos de la célula, que no son capaces de pasar por la membrana, Dentro de la membrana. Centríolos Son una pareja de estructuras que forman parte del citoesqueleto, semejantes a cilindros huecos. son orgánulos que intervienen en la division celular, siendo una pareja de centríolos un diplosoma solo presente en celulas animales. son estructuras cilindricas que rodeados de un material proteico denso llamado material pericentriolar forman el centrosoma o COMT (Centro Organizador de Microtúbulos) que permiten la polimerizacion de microtúbulos de diametros de tubulina. Cada centríolo esta formado por nueve tripletes de microtúbulos formando un circulo. El más interno se llama microtúbulo A y está completo (compuesto de tres protofilamentos). A el se unen dos microtúbulos: el microtúbulo B que comparte tres protofilamentos con el A y el microtúbulo C, el más externo, que comparte tres protofilamentos con el B. Los tripletes se unen entre si gracias a una proteína llamada nexina, que conecta el microtúbulo A con el C del siguiente triplete. Desempeñan un papel de mucha importancia durante la división celular en la que fisicamente ocupan posiciones perpendicualres entre sí pero en polos opuestos de la célula. Durante el proceso de división de la célula, los centríolos se desplazan hasta colocarse a los lados opuestos de la célula, es entonces cuando de cada uno surge un racimo de filamentos radiales al que se le denomina áster. Posteriormente se forma un huso entre ambos centríolos por medio de los fiñamentos. Estos filamentos estan compuestos de proteínas y por cantidad minimas de ácido ribonucleico. Los cromosomas se adhieren a estos filamentos por el centrómero y entonces son empujados unos a un lado de la célula, y otros al lado contrario. La función principal de los centriolos es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromático cuando ocurre la división del núcleo celular. el centriolo también juega un papel crucial en la división y movimiento cromosómico durante la mitosis, permitiendo que cada célula hija obtenga el número de cromosomas correspondiente. Los centriolos son una importante parte de los centrosomas que están en la organización de los micro túbulos en el citoplasma. La posición de los centriolos determina la posición del núcleo celular y juega un papel crucial en la reorganización de la célula. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO ESTRUCTURA Dr. Wilson Salazar Rodas Cisternas membranosas tubulares intercomunicadas. FUNCIÓN Síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Tratamiento y eliminación de sustancias tóxicas. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO ESTRUCTURA Sacos membranosos intercomunicados con ribosomas adheridos. FUNCIÓN Síntesis, procesamiento y almacenamiento de proteínas para la exportación EL APARATO DE GOLGI El aparato de Golgi forma parte del sistema endomembranoso, se encuentra próximo al núcleo y, en las células vegetales, rodea los centriolos. Esta formado por un conjunto de 5 a 8 sacos, aunque algunos pueden presentar más de 30 sacos en un organismo. Los sacos aplanados pueden presentar retículos endoplasmáticos en la parte interna o muy cerca al aparato de Golgi. ESTRUCTURA Conjunto de apilamientos de cisternas membranosas aplanadas (dictiosoma) rodeados por numerosas vesículas. FUNCIÓN Modificación de sustancias sintetizadas en el retículo endoplasmático. Formación de lisosomas. Formación de membranas y pared celular. ESTRUCTURA DEL APARATO DEL GOLGI Está formado por una o varias agrupaciones en paralelo de sáculos discoidales o cisternas acompañados de vesículas de secreción. Cada agrupación recibe el nombre de dictiosoma y comprende de cuatro a ocho cisternas. El dictiosoma se encuentra polarizado, por lo que presenta dos caras: -Cara cis o de formación. Próxima al retículo rugoso, generalmente convexa, constituida por varias cisternas pequeñas y de membrana fina. -Cara trans o de maduración. Orientada hacia la membrana citoplasmática, generalmente cóncava, y constituida por cisternas muy grandes FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI Las principales funciones son : Transporte. Es el principal responsable del transporte de sustancias dentro de la célula. Sus membranas permiten transportar un gran número de moléculas precedentes del retículo endoplasmático. Maduracíon. Contiene gran cantidad de proteínas de tipo enzimático, que transforman las sustancias iniciales durante su recorrido por los sáculos. Dr. Wilson Salazar Rodas FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI Acumulacíony secreción de proteínas. Muchas proteínas, del retículo endoplasmático, varian su estructura o alteran las secuencias de aminoácidos y se activan. Después se concentran y pasan a las vesículas de secreción. Glucosilación de lípidos y proteínas. Los oligosacáridos se unen a los lípidos y a las porteínas y dan lugar a glucolípidos y glucoproteínas de membrana. Síntesis de polisacáridos. Como por ejemplo los proteoglucanos de la matriz extracelular y los glúcidos constitutivos de la pared celular vegetal. MITOCONDRIAS ESTRUCTURA Orgánulos con doble membrana, la externa lisa y la interna con repliegues hacia el interior (crestas). En su interior un líquido proteico (matriz) en el que hay gran cantidad de enzimas, ADN y ribosomas. FUNCIÓN Centrales energéticas de la célula: llevan a cabo la respiración celular, consistente en la oxidación de nutrientes para obtener ATP. Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular. Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). La mitocondria presenta una membrana exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros llamados porinas o VDAC (canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de moléculas de hasta 10 kDa y un diámetro aproximado de 2 nm. Contenido 2 Estructura y composición 2.1 Membrana externa 2.2 Membrana interna 2.3 Espacio intermembranoso 2.4 Matriz mitocondrial 3 Función 4 Origen Estructura y composición Estructura de una mitocondria La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular. Dr. Wilson Salazar Rodas Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial. Membrana externa Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 10.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas. Membrana interna La membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas de este orgánulo: La cadena de transporte de electrones, compuesta por cuatro complejos enzimáticos fijos y dos transportadores de electrones móviles: Complejo I o NADH deshidrogenasa que contiene flavina mononucleótido (FMN). Complejo II o succinato deshidrogenasa; ambos ceden electrones al coenzima Q o ubiquinona. Complejo III o citocromo bc1 que cede electrones al citocromo c. Complejo IV o citocromo c oxidasa que cede electrones al O2 para producir dos moléculas de agua. Un complejo enzimático, el canal de H+ ATP sintasa que cataliza la síntesis de ATP. Proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a su través, como ácidos grasos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 y agua; pueden destacarse: Nucleótido de adenina translocasa. Se encarga de transportar a la matriz mitocondrial el ADP citosólico formado durante las reacciones que consumen energía y, paralelamente transloca hacia el citosol. Fosfato translocasa. Transloca fosfato citosólico junto con un hidrón a la matriz; el fosfato es esencial para fosforilar el ADP durante la fosforilación oxidativa. Espacio intermembranoso Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversas enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato kinasa o la creatina quinasa. También se localiza la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación). Matriz mitocondrial Dr. Wilson Salazar Rodas La matriz mitocondrial o mitosol contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas tipo 55S (70S en vegetales), llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgánulos que tendría una célula procariota de vida libre. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos; también se oxidan los aminoácidos y se localizan algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo. Función La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas. PEROXISOMAS ESTRUCTURA Vesículas membranosas esféricas que contienen diversos enzimas. FUNCIÓN Protección contra productos tóxicos del metabolismo. Los peroxisomas son vesículas citoplásmica donde se llevan a cabo reacciones metabólicas que producen peróxido de hidrógeno (H2O2), conocido mejor como agua oxigenada, como subproducto. El H2O2 se forma por un número diferente de enzimas que usan el oxígeno molecular, para oxidar sus respectivos sustratos. El H2O2 es altamente reactivo y tóxico, la función del peroxisoma sirve de protección a la célula. El H2O2 es rápidamente roto por las enzima catalasa. El peroxisoma tiene muchas funciones bioquímicas, las cuales varían de acuerdo al tipo de célula y el organismo donde se localiza. Todos los peroxisomas rompen grasas y aminoácidos en moléculas más pequeñas, que pueden ser usadas por la mitocondria para producir energía. Morfológicamente, los peroxisomas están rodeados por una membrana y a menudo contienen un centro cristalino. Dr. Wilson Salazar Rodas  Fisiología Celular INTRODUCCIÓN Las etapas de la Fisiología celular son: Ingestión Digestión Absorción Durante la etapa de absorción los nutrientes digeridos pasan al torrente sanguíneo, y una comida típica de nuestro medio requiere alrededor de 4 horas para su absorción completa Mientras se produce la absorción se mantiene los niveles de glucosa 70–110 mg/dl pasado este tiempo, principalmente los niveles de glucosa sanguínea comienzan a bajar y los demás nutrientes comienzan a bajar bien porque son utilizados por las células para la generación de energía ATP y/o porque son almacenados en hígado, músculos y tejido adiposo. METABILISMO DURANTE EL ESTADO DE ABSORCIÓN del 100% de la glucosa absorbida, 50% es oxidada por la células para producir ATP mediante el catabolismo de la glucosa que incluye cuatro tipos de reacciones( glucolisis, decarboxilación oxidativa, ciclo de krebs y cadena de transporte de electrones) el restante 50% de este un 40% se convierte en triglicéridos y se almacena en el tejido adiposo, el 10 % se almacena como glucógeno en el musculo esquelético, hígado Casi todos los lipidos absorbidos de la dieta son transportados por los quilomicrones (VLDL, LDL) para su almacenaje en el tejido adiposo, una pequeña proporción son utilizados para las reacciones de sintesis (ej. Elaboración de hormonas, membranas) Los aminoacidos absorbidos que entran a los hepatocitos se desaminan (pierden su grupo amino) para poder entrar al ciclo de krebs y producir energia ATP METABOLISMO CELULAR Esquema del adenosín trifosfato, una coenzima intermediaria principal en el metabolismo energético. Metabolismo El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. Dr. Wilson Salazar Rodas La metabolización es el proceso por el cual el organismo consigue que sustancias activas se transformen en no activas. Este proceso lo realizan en los seres humanos enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas a menudo lo que se trata simplemente es de eliminar su capacidad de pasar a través de las membranas de lípidos. El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: Catabolismo y Anabolismo Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas En cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro. Contenido 1 Investigación y manipulación 2 Biomoléculas principales 2.1 Aminoácidos y proteínas 2.2 Lípidos 2.3 Carbohidratos 2.4 Nucleótidos 2.5 Coenzimas 2.6 Minerales y cofactores 3 Catabolismo 3.1 Digestión 3.2 Energía de compuestos orgánicos 3.3 Fosforilación oxidativa 3.4 Energía de compuestos inorgánicos 3.5 Energía de la luz 4 Anabolismo Dr. Wilson Salazar Rodas 4.1 Fijación del carbono 4.2 Carbohidratos 4.3 Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides 4.4 Proteínas 4.5 Síntesis de nucleótidos 4.6 Síntesis de DNA 5 Xenobióticos y metabolismo reductor 6 Homeostasis: regulación y control 7 Termodinámica de los organismos vivos Principales rutas metabólicas Investigación y manipulación Clásicamente, el metabolismo se estudia por una aproximación centrada en una ruta metabólica específica. La s enzimas que catabolizan estas reacciones químicas pueden ser purificadas y así estudiar su cinética enzimática y las respuestas que presentan frente a diversos inhibidores. Biomoléculas principales Estructura de un lípido, el triglicérido. La mayor parte de las estructuras que componen a los animales, plantas y microbios pertenecen a alguno de estos tres tipos de moléculas básicas: aminoácidos, glúcidos y lípidos (también denominados grasas). el metabolismo se centra en sintetizar estas moléculas Muchas biomoléculas pueden interaccionar entre sí para crear polímeros como el ADN (ácido desoxirribonucleico) y las proteínas. Estas macromoléculas son esenciales en los organismos vivos. Aminoácidos y proteínas Las proteínas están compuestas por los aminoácidos, dispuestos en una cadena lineal y unidos por enlaces peptídicos. Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones químicas en el metabolismo. Otras proteínas tienen funciones estructurales o mecánicas, como las proteínas del citoesqueleto que forman un sistema de andamiaje para mantener la forma de la célula. Las proteínas también son partícipes de la comunicación celular, la respuesta inmune, la adhesión celular y el ciclo celular. Lípidos Los lípidos son las biomoléculas que más diversidad presentan. Su función estructural básica es formar parte de las membranas biológicas como la membrana celular, o bien como recurso energético. Las grasas son un grupo de compuestos que incluyen ácidos grasos y glicerol; una molécula de glicerol junto a tres ácidos grasos éster dan lugar a una molécula de triglicérido. Se pueden dar variaciones de esta estructura básica, que incluyen cadenas laterales como la esfingosina de los esfingolípidos y los grupos hidrofílicos tales como los grupos fosfato en los fosfolípidos. Esteroides como el colesterol son otra clase mayor de lípidos sintetizados en las células. Dr. Wilson Salazar Rodas Carbohidratos Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con grupos hidroxilo que pueden existir como cadenas o anillos. Los carbohidratos son las moléculas biológicas más abundantes, y presentan varios papeles en la célula; algunos actúan como Moléculas de almacenamiento de energía (almidón y glucógeno) Componentes estructurales (celulosa en las plantas, quitina en los animales). Los carbohidratos básicos son llamados monosacáridos e incluyen galactosa, fructosa, y el más importante la glucosa. Los monosacáridos pueden sintetizarse y formar polisacáridos. Nucleótidos Los polímeros de ADN (ácido desoxirribonucléico) y ARN (ácido ribonucléico) son cadenas de nucleótidos. Estas moléculas son críticas para el almacenamiento y uso de la información genética por el proceso de transcripción y biosíntesis de proteínas. Coenzimas Estos intermediarios de transferencia de grupos son denominados coenzimas. Cada clase de reacción de grupo es llevada a cabo por una coenzima en particular, que es el sustrato para un grupo de enzimas que lo producen, y un grupo de enzimas que lo consumen. Estas coenzimas son, por ende, continuamente creadas, consumidas y luego recicladas. La coenzima más importante es el adenosín trifosfato (ATP). Este nucleótido es usado para transferir energía química entre distintas reacciones químicas. El ATP actúa como una conexión entre el catabolismo y el anabolismo, con reacciones catabólicas que generan ATP y reacciones anabólicas que lo consumen. Una vitamina es un compuesto orgánico necesitado en pequeñas cantidades que no puede ser sintetizado en las células La nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), un derivado de la vitamina B, es una importante coenzima que actúa como aceptor de protones. Minerales y cofactores Los elementos inorgánicos juegan un rol crítico en el metabolismo; algunos son abundantes (sodio y potasio, por ejemplo), mientras que otros actúan a concentraciones mínimas. Alrededor del 99% de la masa de un mamífero se encuentra compuesta por los elementos carbono, nitrógeno, calcio, sodio, cloro, potasio, hidrógeno, oxígeno y azufre. Compuestos orgánicos (proteínas, lípidos y carbohidratos) contienen, en su mayoría, carbono y nitrógeno, mientras que la mayoría del oxígeno y del hidrógeno están presentes en el agua. El gradiente iónico a lo largo de las membranas de la célula mantienen la presión osmótica y Dr. Wilson Salazar Rodas el pH. Los iones son también críticos para nervios y músculos ya que el potencial de acción en estos tejidos es producido por el intercambio de electrolitos entre el fluido extracelular y el citosol. Los electrolitos entran y salen de la célula a través de proteínas en la membrana plasmática, denominadas canales iónicos. Los metales de transición se encuentran presentes en el organismo principalmente como zinc y hierro, Catabolismo Catabolismo Es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Estos incluyen degradación y oxidación de moléculas de alimento, así como reacciones que retienen la energía del Sol. El propósito de estas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y componentes necesitados por reacciones anabólicas. Catabolismo Estas diferentes formas de catabolismo dependen de reacciones de reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos), a aceptores de dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o el sulfato. Catabolismo En los animales, estas reacciones conllevan la degradación de moléculas orgánicas complejas a otras más simples, como dióxido de carbono y agua. En plantas. estas transferencias de electrones no liberan energía, pero son usadas como un medio para almacenar energía solar. Catabolismo El conjunto de reacciones catabólicas en animales puede ser separado en tres etapas distintas. 1. En la primera, moléculas orgánicas grandes como las proteínas, polisacáridos o lípidos son digeridos en componentes más pequeños fuera de las células. catabolismo 2. estas moléculas pequeñas son llevadas a las células y convertidas en moléculas aún más pequeñas, generalmente acetilos que se unen covalentemente a la coenzima A, para formar la acetil-coenzima A, que libera energía. 3. Finalmente, el grupo acetil en la molécula de acetil CoA es oxidado a agua y dióxido de carbono, liberando energía que se retiene al reducir la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) en NADH. Digestión Las macromoléculas como el almidón, la celulosa o las proteínas no pueden ser tomadas por las células automáticamente, por lo que necesitan que se degraden en unidades más simples antes de usarlas en el metabolismo celular. Muchas enzimas digieren estos polímeros. Dr. Wilson Salazar Rodas digestión Estas enzimas incluyen peptidasa que digiere proteínas en aminoácidos, glicosil hidrolasas que digieren polisacáridos en disacáridos y monosacáridos, y lipasas que digieren los triglicéridos en ácidos grasos y glicerol. Digestión Los microbios simplemente secretan enzimas digestivas en sus alrededores mientras que los animales secretan estas enzimas desde células especializadas al aparato digestivo. Los aminoácidos, monosacáridos, y triglicéridos liberados por estas enzimas extracelulares son absorbidos por las células mediante proteínas específicas de transporte. Un diagrama simplificado del catabolismo de proteínas, carbohidratos y lípidos. Energía de compuestos orgánicos El catabolismo de carbohidratos es la degradación de los hidratos de carbono en unidades menores. Los carbohidratos son usualmente tomados por la célula una vez que fueron digeridos en monosacáridos. Dentro de la célula, la ruta de degradación es la glucólisis, donde los azúcares como la glucosa y la fructosa son transformados en piruvato y algunas moléculas de ATP son generadas. Energía de compuestos orgánicos El piruvato o ácido pirúvico es un intermediario en varias rutas metabólicas, pero la mayoría es convertido en acetil CoA y cedido al ciclo de Krebs. Aunque más ATP es generado en el ciclo, el producto más importante es el NADH, sintetizado a partir del NAD+ por la oxidación del acetil-CoA. Energía de compuestos orgánicos Las grasas son catalizadas por la hidrólisis a ácidos grasos y glicerol El glicerol entra en la glucólisis y Los ácidos grasos son degradados por beta oxidación para liberar acetil CoA, que es luego cedido al ciclo de Krebs. Energía de compuestos orgánicos Los aminoácidos son usados principalmente para sintetizar proteínas y otras biomoléculas; sólo los excedentes son oxidados a urea y dióxido de carbono como fuente de energía. Fosforilación oxidativa Dr. Wilson Salazar Rodas En la fosforilación oxidativa, los electrones liberados de moléculas de alimento en rutas como el ciclo de Krebs son transferidas con oxígeno, y la energía es liberada para sintetizar adenosín trifosfato. Esto se da en las células eucariotas por una serie de proteínas en las membranas de la mitocondria llamadas cadena de transporte de electrones Fosforilación oxidativa En las células procariotas, estas proteínas se encuentran en la membrana interna Estas proteínas utilizan la energía liberada de la oxidación del electrón que lleva la coenzima NADH para bombear protones a lo largo de la membrana. Fosforilación oxidativa Los protones bombeados fuera de la mitocondria crean una diferencia de concentración a lo largo de la membrana, lo que genéra un gradiente electroquímico Esta fuerza hace que vuelvan a la mitocondria a través de una subunidad de la ATP-sintasa El flujo de protones hace que la subunidad menor gire, lo que produce que el sitio activo fosforile al adenosín difosfato(ADP) y lo convierta en ATP. Energía de compuestos inorgánicos Las procariotas poseen un tipo de metabolismo donde la energía se obtiene a partir de un compuesto inorgánico Estos organismos utilizan hidrógeno, compuestos del azufre reducidos (como el sulfuro, sulfuro de hidrógeno y tiosulfato), óxidos ferrosos o amoníaco como fuentes de poder reductor y obtienen energía de la oxidación Estos procesos microbióticos son importantes en ciclos biogeoquímicos como la nitrificación y la desnitrificación, esenciales para la fertilidad del suelo Energía de la luz La energía solar es captada por plantas, cianobacterias, bacterias púrpuras, bacterias verdes del azufre y algunos protistas Este proceso está ligado a la conversión del dióxido de carbono en compuestos orgánicos, como parte de la fotosíntesis Energía de la luz La captura de energía solar es un proceso similar en principio a la fosforilación oxidativa, ya que almacena energía en gradientes de concentración de protones, que da lugar a la síntesis de ATP. Energía de la luz En las plantas, el fotosistema II usa energía solar para obtener los electrones del agua, Dr. Wilson Salazar Rodas liberando oxígeno como producto de desecho. Energía de la luz Los electrones luego fluyen por el fotosistema I y pueden ser utilizados para reducir la coenzima NADP+ que será utilizado en el ciclo de Calvin, o recicladas para la futura generación de ATP. ANABOLISMO Anabolismo El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. El anabolismo involucra tres facetas. Primero, la producción de precursores como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos Anabolismo Segundo, su activación en reactivos usando energía del ATP; Tercero, el conjunto de estos precursores en moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos Anabolismo Los organismos autótrofos, como las plantas, pueden construir moléculas orgánicas complejas y proteínas por sí mismos a partir moléculas simples como dióxido de carbono y agua. Los organismos heterótrofos, en cambio, requieren de una fuente de sustancias más complejas, como monosacáridos y aminoácidos Anabolismo Para producir estas moléculas complejas, los organismos pueden ser clasificados por su fuente de energía: Fotoautótrofos y fotoheterótrofos, que obtienen la energía del Sol. Quimioheterótrofos y quimioautótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones oxidativas. Fijación del carbono La fotosíntesis es la síntesis de glucosa a partir de energía solar, dióxido de carbono (CO 2) y agua (H2O), con oxígeno como producto de desecho. Este proceso utiliza el ATP y el NADPH producido por los centros de reacción fotosintéticos para convertir el CO2 en 3-fosfoglicerato, que puede ser convertido en glucosa. Fijación del carbono Se dan tres tipos de fotosíntesis en las plantas; fijación del carbono C3, fijación del carbono C4 y fotosíntesis CAM. Fijación del carbono Dr. Wilson Salazar Rodas En procariotas fotosintéticas, los mecanismos de la fijación son más diversos. El CO 2 puede ser fijado por el ciclo de Calvin, y asimismo por el Ciclo de Krebs inverso, o la carboxilación del acetil-CoA. Carbohidratos La generación de glucosa desde compuestos como el piruvato, el ácido láctico, el glicerol y los aminoácidos es denominada gluconeogénesis. Carbohidratos La gluconeogénesis transforma piruvato en glucosa-6-fosfato a través de una serie de intermediarios, muchos de los cuales son compartidos con la glucólisis. A pesar de que la grasa es una forma común de almacenamiento de energía, en los vertebrados como los humanos los ácidos grasos no pueden ser transformados en glucosa por gluconeogénesis, Carbohidratos ya que estos organismos no pueden convertir acetil-CoA en piruvato. Como resultado, tras un tiempo de inanición, los vertebrados necesitan producir cuerpos cetónicos desde los ácidos grasos para reemplazar la glucosa en tejidos como el cerebro, que no puede metabolizar ácidos grasos Carbohidratos Los polisacáridos y los glicanos son sintetizados por medio de una adición secuencial de monosacáridos llevada a cabo por glicosil-transferasas de un donador reactivo azúcar-fosfato a un aceptor como el grupo hidroxilo en el polisacárido que se sintetiza. Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides Los ácidos grasos se sintentizan al polimerizar y reducir unidades de acetil-CoA. Las cadenas en los ácidos grasos son extendidas por un ciclo de reacciones que agregan el grupo acetil, lo reducen a alcohol, deshidratan a un grupo alqueno y luego lo reducen nuevamente a un grupo alcano. Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides Las enzimas de la síntesis de ácidos grasos se dividen en dos grupos: en los animales y hongos las reacciones de la síntesis son llevadas a cabo por una sola proteína multifuncional tipo I, mientras que en plástidos de plantas y en bacterias son las enzimas tipo II Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides Los terpenos e isoprenoides son clases de lípidos que incluyen carotenoides y forman la familia más amplia de productos naturales de la planta. Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides En animales y archaeas, estos compuestos se sintentizan a partir de acetil-CoA, En plantas y bacterias se hace a partir de piruvato y gliceraldehído 3-fosfato como sustratos. Dr. Wilson Salazar Rodas Una reacción que usa estos donadores isoprénicos activados es la biosíntesis de esteroides. Proteínas La habilidad de los organismos para sintetizar los 20 aminoácidos conocidos varía. Las bacterias y las plantas pueden sintetizar los 20 pero los mamíferos pueden sintetizar solo los diez aminoácido no esenciales. Por ende, los aminoácidos esenciales deben ser obtenidos del alimento. Proteínas Todos los aminoácidos son sintetizados por intermediarios en la glucólisis y el ciclo de Krebs. El nitrógeno es obtenido por el ácido glutámico y la glutamina. Los aminoácidos son sintetizados en proteínas al ser unidos en una cadena por enlaces peptídicos Proteínas Cada proteína diferente tiene una secuencia única e irrepetible de aminoácidos: esto es la estructura primaria. Síntesis de nucleótidos Los nucleótidos son sintetizados a partir de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido fórmico en rutas que requieren una cantidad mayor de energía metabólica. Las purinas son sintetizadas como nucleósidos Síntesis de nucleótidos Tanto la adenina como la guanina son sintetizadas a partir de un precursor nucleósido, la inosina monofosfato, que es sintetizada usando átomos de los aminoácidos glicina, glutamina y ácido aspártico Las pirimidinas, en cambio, son sintetizadas desde el ácido orótico, que a su vez es sintetizado a partir de la glutamina y el aspartato. Síntesis de DNA Todos los organismos se encuentran constantemente expuestos a compuestos y elementos químicos que no pueden utilizar como alimento y serían dañinos si se acumularan en sus células, ya que no tendrían una función metabólica. Estos compuestos potencialmente dañinos son llamados xenobiótico Síntesis de DNA Los xenobióticos como las drogas sintéticas, los venenos naturales y Dr. Wilson Salazar Rodas los antibióticos son detoxificados por un conjunto de enzimas xenobióticas-metabolizadoras Síntesis de DNA Este sistema de enzimas actúa en tres etapas. 1. En primer lugar, oxida los xenobióticos (fase I) 2. luego conjuga grupos solubles al agua en la molécula (fase II). 3. El xenobiótico modificado puede ser extraído de la célula por exocitosis y, en organismos pluricelulares, puede ser más metabolizado antes de ser excretado (fase III). Homeostasis: regulación y control Debido a que el ambiente de los organismos cambia constantemente, las reacciones metabólicas son reguladas para mantener un conjunto de condiciones en la célula, una condición denominada homeostasis Esta regulación permite a los organismos responder a estímulos e interaccionar con el ambiente. En primer lugar, la regulación de una enzima en una ruta es cómo incrementa o disminuye su actividad en respuesta a señales o estímulos. En segundo lugar, el control llevado a cabo por esta enzima viene dado por los efectos que, dichos cambios de su actividad, tienen sobre la velocidad de la ruta (el flujo de la ruta). Por ejemplo, una enzima muestra cambios en su actividad; pero si estos cambios tienen un efecto mínimo en el flujo de la ruta metabólica, entonces esta enzima no se relaciona con el control de la ruta. Esquema de un receptor celular. E: espacio extracelular. P: membrana plasmática. I: espacio intracelular. Existen múltiples niveles para regular el metabolismo. En la regulación intrínseca, la ruta metabólica se autorregula para responder a cambios en los niveles de sustratos o productos; por ejemplo, una disminución en la cantidad de productos puede incrementar el flujo en la ruta para compensarlo. Este tipo de regulación suele implicar una regulación alostérica de las actividades de las distintas enzimas en la ruta. El control extrínseco implica a una célula en un organismo pluricelurar, cambiando su metabolismo en respuesta a señales de otras células. Estas señales son enviadas generalmente en forma de mensajeros como las hormonas, y los factores de crecimiento, que son detectados por receptores celulares específicos en la superficie de la célula. Estas señales son transmitidas hacia el interior de la célula mediante mensajeros secundarios que generalmente involucran la fosforilación de proteínas. Un ejemplo de control extrínseco es la regulación del metabolismo de la glucosa mediante la hormona denominada insulina La insulina es producida como consecuencia de un aumento de la concentración de azúcar en la sangre. La unión de esta hormona a los receptores de insulina activa una cascada de proteín- quinasas que estimulan la absorción de glucosa por parte de la célula para transformarla en moléculas de almacenamiento como los ácidos grasos y el glucógeno. El metabolismo del glucógeno es controlado por la actividad de la glucógeno fosforilasa, enzima que degrada el glucógeno, y la glucógeno sintasa, enzima que lo sintetiza. Estas enzimas son reguladas de un modo recíproco, siendo la fosforilación la que inhibe a la glucógeno sintentasa, pero activando a su vez a la glucógeno fosforilasa. La insulina induce la síntesis de glucógeno al activar fosfatasas y producir una disminución en la fosforilación de estas enzimas. Véanse también: Hormona y Comunicación celular. Termodinámica de los organismos vivos Dr. Wilson Salazar Rodas Los organismos vivos deben respetar las leyes de la termodinámica. En la vida es posible ya que todos los organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con sus alrededores. Por ende, los sistemas vivos no se encuentran en equilibrio, sino que son sistemas de disipación que mantienen su estado de complejidad ya que provocan incrementos mayores en la entropía de sus alrededores el metabolismo de una célula logra esto mediante la relación entre los procesos espontáneos del catabolismo con los procesos no-espontáneos del anabolismo. En términos termodinámicos, el metabolismo mantiene el orden al crear un desorden. El ciclo de Krebs El Ciclo de Krebs fue descubierto el por el alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo el Premio Nobel. Ttambién llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos Es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma, específicamente en el citosol. El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico. El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo. Contenido [ocultar] 1 Reacciones del ciclo de Krebs 1.1 Visión simplificada y rendimiento del proceso 2 Regulación 3 Principales vías que convergen en el ciclo de Krebs Reacciones del ciclo de Krebs El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en celula eucariota El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se regenera en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2, Dr. Wilson Salazar Rodas Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 Las reacciones son: MoléculaEnzimaTipo de reacciónReactivos/CoenzimasProductos/Coenzima I. Citrato1. AconitasaDeshidrataciónH2O II. cis-Aconitato2. AconitasaHidrataciónH2O III. Isocitrato3. Isocitrato DeshidrogenasaOxidaciónNAD+NADH + H+ IV. Oxalosuccinato4. Isocitrato deshidrogenasaDescarboxilación V. α-cetoglutarato5. α-cetoglutarato deshidrogenasaDescarboxilación oxidativa NAD+ CoA-SHNADH + H+ CO2 Las reacciones son: VI. Succinil-CoA6. TioquinasaHidrólisisGDP+ PiGTP +CoA-SH VII. Succinato7. Succinato deshidrogenasaOxidaciónFADFADH2 VIII. Fumarato8. Fumarato HidratasaAdición (H2O)H2O IX. L-Malato9. Malato deshidrogenasaOxidaciónNAD+NADH + H+ X. Oxalacetato10. Citrato sintasaCondensación NOTA: El cis-aconitato es un intermedio de reacción muy inestable que rápidamente se transforma en citrato, antes de comenzar la tercera reacción. Visión simplificada y rendimiento del proceso El paso final es la oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un oxaloacetato y dos CO2. El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos. Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono se liberan en forma de CO2 El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2. Visión simplificada y rendimiento del proceso El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 ATP, 3 NADH +3H+, 1 FADH2, 2CO2. Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs. Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO 2, 2 GTP, 6 NADH + 6H + , 2 FADH2; total 32 ATP. Dr. Wilson Salazar Rodas Regulación Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas por retroalimentación negativa, por unión alostérica del ATP, que es un producto de la vía y un indicador del nivel energético de la célula. Entre estas enzimas, se incluye el complejo de la piruvato deshidrogenasa que sintetiza el acetil-CoA necesario para la primera reacción del ciclo a partir de piruvato, procedente de la glucólisis o del catabolismo de aminoácidos. También las enzimas citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa, que catalizan las tres primeras reacciones del ciclo de Krebs, Principales vías que convergen en el ciclo de Krebs El Ciclo de Krebs es una vía metabólica central en la que convergen otras, tanto anabólicas como catabólicas. Igresan al ciclo por diferentes metabolitos: 1. Acetil-CoA: 1. Glucolisis 2. Oxidación de ácidos grasos 2. Malato: 1. Gluconeogénesis 3. Oxalacetato: 1. Oxidación y biosíntesis de aminoácidos 4. Fumarato: 1. Degradación de ácido aspártico, fenilalanina y tirosina 5. Succinil-CoA 1. Biosíntesis de porfirina 2. Degradación de valina isoleucina y metionina 3. Oxidación de ácidos grasos 6. Alfa-cetoglutarato 1. Oxidación y biosíntesis de aminoácidos 7. Citrato 1. Biosíntesis de ácidos grasos y colesterol 8. NADH y FADH 1. Fosforilación oxidativa y cadena de transporte electónico Dr. Wilson Salazar Rodas  Tejidos HISTOGENESIS Formación o desarrollo de los tejidos orgánicos a partir de las células indiferenciadas de las capas germinales del embrión. ECTODERMO (ektos=fuera, demos=piel). Da origen piel y cavidades naturales (ano, boca, fosas nasales, poros de la piel) MESODERMO (meso medio)todo el epitelio restante como en el riñón y órganos reproductores. ENDODERMO (endo- dentro) el epitelio de casi todo el tubo digestivo y el árbol respiratorio, también el hígado y páncreas. MEMBRANA BASAL Se encuentra entre el epitelio y tejido conectivo Esta lamina funciona como filtro molecular y como sostén flexible y firme para el epitelio suprayacente Presenta dos capas LAMINA BASAL: compuesta por dos regiones - Lamina lucida, compuesta por glucoproteinas, laminina, y entactina - Lamina densa, compuesta por malla de colágeno LAMINA RETICULAR: formada por el tejido conectivo adyacente TEJIDOS En biología, los tejidos son aquellos materiales constituidos por un conjunto organizado de células, con sus respectivos organoides iguales o de unos pocos tipos de diferencias entre células diferenciadas de un modo determinado, ordenadas regularmente, con un comportamiento fisiológico coordinado y un origen embrionario común CLASIFICACIÓN Se clasifican los tejidos en cuatro grupos: TEJIDO EPITELIAL TEJIDO CONJUNTIVO O CONECTIVO TEJIDO MUSCULAR TEJIDO NERVIOSO TEJIDO EPITELIAL El epitelio es el tejido formado por una o varias capas de células unidas entre sí, que puestas recubren todas las superficies libres del organismo, y constituyen el revestimiento interno de las cavidades, órganos, huecos, conductos del cuerpo, también forman las mucosas y las glándulas Dr. Wilson Salazar Rodas El epitelio es el tejido formado por una o varias capas de células unidas entre sí, que puestas recubren todas las superficies libres del organismo, y constituyen el revestimiento interno de las cavidades, órganos, huecos, conductos del cuerpo, también forman las mucosas y las glándulas. Los epitelios también forman el parénquima de muchos órganos, como el hígado. Ciertos tipos de células epiteliales tienen vellos diminutos denominados cilios, los cuales ayudan a eliminar sustancias extrañas, por ejemplo, de las vías respiratorias. CLASIFICACIÓN Epitelio de revestimiento: Por la disposición de las células: Una capa: simple Dos o más capas: estratificado Por la forma de las células: Planas Cúbicas Cilíndricas Epitelio glandular: Exócrino, posee conducto excretor. Endocrino, no posee conducto excretor. EPITELIO PLANO SIMPLE: células planas, núcleo oval y aplanado, ubicado en el centro de la célula. Ej. Capa parietal de la Cápsula de Bowman (riñones) –Barrera-; mesotelio de las grandes cavidades del organismo –Intercambio y lubricación-; endotelio (cavidad interna del corazón y vasos sanguíneos y linfáticos) –Intercambio, Barrera en el SNC-; revestimiento de las vías respiratorias pulmonares. Epitelio Cúbico Simple: Células casi cuadradas, núcleo esférico y ubicado en el centro. Ej. Pequeños conductos excretores de muchas glándulas exocrinas -Absorción, conducción-; folículos de la glándula tiroides; tubulos renales -Absorción-; superficie de los ovarios. Epitelio Cilíndrico Simple: Células son columnas, núcleos son ovalados y se ubican más cerca de la base de las células. Ej. Revestimiento del intestino delgado y del colon Absorción, secreción-; revestimiento gástrico y de las glándulas gástricas –Secreción; Dr. Wilson Salazar Rodas Revestimiento de la vesícula biliar –Absorción-. Epitelio Cilíndrico Seudoestratificado: Todas las células descansan sobre una membrana basal, pero no todas llegan hasta la superficie libre; las células que alcanzan la superficie son cilíndricas, pero afinadas hacia la membrana basal, Núcleo se encuentra en la parte más ancha de ambos tipos de células, éstos se observan a diferentes niveles y da el aspecto de Estratificado pero es un Epitelio Simple; suele estar recubierto de cilias. Ej. Grandes conductos de excreción de glándulas exócrina –Conducción, absorción?-; revestimiento del epidídimo – Absorción, conducción-; ciliado_ revestimiento de la tráquea y bronquios –Secreción, conducción-. Epitelio Plano Estratificado: La capa más cercana a la membrana basal es de células cúbicas altas o cilíndricas, a medida que las células se acercan a la superficie libre se achatan paralelamente a ésta, hasta hacerse planas, estas células planas externas confieren el nombre al epitelio plano estratificado En la superficie externa expuesta las células exteriores pierden los núcleos, citoplasma es reemplazado por queratina, las células se secan y se transforman en escamosas, el epitelio se denomina Plano Estratificado Queratinizado. Ej. Epidermis –Barrera, protección-. En las mucosas internas, las células superficiales no pierden los núcleos, el epitelio se denomina Plano Estratificado No Queratinizado. Ej. Revestimiento de la cavidad oral y del esófago -Barrera, protección-. Epitelio Cúbico Estratificado: Poco Frecuente. Epitelio de dos capas en los conductos de excreción de las glándulas sudoríparas –Barrera, conducción-. Epitelio Cilíndrico Estratificado: Escasa Frecuencia. Conductos más grandes de las glándulas exócrinas –Barrera, conducción-. Epitelio de Transición: Recubre los órganos huecos que sufren grandes variaciones de volumen. Estado Contraído: muchas capas celulares, las más basales de forma cúbica o cilíndricas, después varias capas de células poliédricas, y una capa superficial de células grandes con una superficie libre convexa características, células globosas. Estado Estirado: una o dos capas de células cúbicas recubiertas por una capa superficial de células cúbicas bajas o planas, células paraguas. GLANDULAS Las glándulas son células o cúmulos de células cuya función es la secreción. Las glándulas exócrinas liberan el producto de secreción por medio de un sistema de conductos que se abren a una superficie externa o interna, mientras que las glándulas endocrinas liberan el producto de secreción a la sangre, como hormonas. 7. Glándulas Exócrinas La secreción constitutiva se encuentra en casi todas las células y presenta características de proceso continuo, se emplea para Dr. Wilson Salazar Rodas la liberación no regulada de factores de crecimiento, enzimas y componentes de la sustancia fundamental. La secreción regulada sólo se encuentra en las células especializadas, en función de la liberación de productos específicos, Ej. células exócrinas del páncreas, que secretan las enzimas digestivas. Los gránulos de secreción almacenados sólo se vacían como reacción a una señal específica. Mecanismos de Secreción Desde el punto de vista histológico hay tres mecanismos: La secreción merócrina, se lleva a cabo por exocitosis, libera el producto de secreción sin pérdida de sustancia celular. La secreción apócrina, una parte del citoplasma apical se libera junto con el producto de secreción. La secreción parócrina sólo ocurre en las glándulas sudoríparas apócrinas y en la glándula mamaria (porción lipídica de la leche se libera por secreción apócrina). Mecanismos de Secreción Desde el punto de vista histológico hay tres mecanismos: La secreción holócrina, se pierden células enteras, que se destruyen en su totalidad. Sólo se observa en las glándulas sebáceas cutáneas, donde las células se rompen y se libera el contenido de lípidos acumulados. Algunas células glandulares epiteliales liberan sustancias de transporte activo, facilitada por bombas de ATP; también a esto se lo considera una forma de secreción, Ej. la secreción de HCl por las células apriétales del estómago. Clasificación de las Glándulas Exócrinas Glándulas unicelulares, se componen de una única célula secretora. Ej. la célula caliciforme, que se encuentra en el epitelio de muchas membranas mucosas; secreta mucina, una glucoproteína. Al captar agua, la mucina se transforma en mucus. Glándulas multicelurares, Se compone de una capa epitelial de células secretoras del mismo tipo, Ej. epitelio superficial del estómago. Las glándulas intraepiteliales se componen de pequeños cúmulos de células glandulares insertadas entre células no secretoras, las células secretoras se ubican alrededor de una pequeña luz, Ej. glándulas de Littré de la uretra. El resto de las glándulas multicelulares presentan la porción secretora localizada en el tejido conectivo subyacente, donde forman las terminaciones secretoras o adenómeros. Las células multicelulares se clasifican: Sobre la base del grado de ramificación del sistema de conductos excretores: Simples, si presentan un conducto excretor no ramificado. Compuestas, si el conducto excretor es ramificado. Sobre la base de la configuración de las terminales secretoras: Tubular, la porción secretora es tubular, una luz de diámetro aproximadamente constante. Alveolar, la porción secretora está distendida hasta formar un saco o alvéolo Dr. Wilson Salazar Rodas Acinosa, posee la forma externa de un saco, mientras que la luz es tubular, células adoptan una forma de pirámides Tubuloalveolar o Tubuloacinosa, en algunas células, la terminal secretora se compone de una porción tubular y una porción acinosa o alveolar. Glándulas Endócrinas Los organismos multicelulares dependen de la comunicación entre células, a fin de coordinar las funciones de los distintos tejidos y órganos. Esta comunicación intercelular se lleva a cabo a través de mensajeros químicos o moléculas señal, Pueden pasa desde el citoplasma de una célula al citoplasma de una célula vecina a través de los nexos, Ej. entre las células musculares cardíacas y en las sinapsis del SN Según la distancia que migran las moléculas señal antes de actuar sobre las células blanco, se distinguen tres grupos: Neurotransmisores, se secretan desde las terminaciones nerviosas, donde forman sinapsis, difunden sólo los 20 o 30 nm que representa la hendidura sináptica, tardan milisegundos. Mediadores locales, tienen función parácrina y sólo difunden una corta distancia para alcanzar los receptores de las células vecinas, sobre las cuales actúan, tardan segundos. Ej. la mayoría de los factores de crecimiento actúan como mediadores parácrinos. En algunos casos los mediadores locales actúan sobre receptores denominados autorreceptores, sobre la misma célula que secretó la molécula señal; este tipo de actividad parácrina se denomina efecto autócrino, especie de autorregulación de las actividades celulares Hormonas, sustancia química sintetizada por células y secretada al torrente sanguíneo para ser transportada a sitios alejados con la finalidad de influir sobre la actividad de otras células, tardan de segundos a minutos. Fin Tejido conectivo o conjuntivo Los tejidos conectivos derivan del mesénquima, que es un tejido embrionario que deriva del mesodermo (hoja germinal media). Funciones generales Soporte y sostén de órganos, pues los tejidos óseo y cartilaginoso son los principales responsables del sostenimiento del cuerpo humano. Nutrición al resto de los tejidos (principalmente al tejido epitelial). Protección y defensa a través de las células plasmáticas y macrófagas, que integra el sistema inmunitario de defensa contra las proteínas extrañas presentes en las bacterias, virus, células tumorales, etc. Relleno, es decir, une entre si estructuras vecinas. Características generales El tejido conectivo esta constituido por tres elementos básicos: células, sustancia fundamental y fibras. En conjunto, la sustancia fundamental y las fibras, situadas fuera de la célula, forman la matriz extracelular. Se encuentra inervado, por tanto, posee terminaciones nerviosas. Dr. Wilson Salazar Rodas  La matriz de un tejido conectivo, que puede ser liquida, semilíquida, gelatinosa, fibrosa o calcificada, suele ser una secreción de las células del propio tejido conectivo y de las células adyacentes y es la que determina la calidad de ese tejido. Celulas del tejido conectivo Fibroblasto.- Son las células más abundantes y representativas del tejido conectivo. Sintetiza proteínas (colágeno y elastina). Que al polimerizarse dan origen a las fibras conectivas (colágenas, elásticas y reticulares). Produce también glucosaminoglucanos (acido hialurónico, cemento tisular) que viene a ser el constituyente de la sustancia fundamental. Asimismo, interviene en la reparación de tejidos lesionados (cicatrización de heridas). Célula adiposa.- Presenta una gota de grasa que ocupa gran parte del citoplasma, rechazando a su núcleo, el cual es periférico. Sintetiza, almacena y libera ácidos grasos. Es un tejido conectivo laxo se encuentra como células separadas o grupos celulares. Cuando se acumulan en grandes cantidades se denomina tejido adiposo. Los adipocitos tienen la peculiar característica de no poder ejecutar la mitosis. Célula cebada o mastocitos.- Presenta granulaciones en su citoplasma, las cuales contiene sustancias químicas como heparina, histamina, factor quimiotáctico de los eosinófilos y factor quimiotáctico de los neutrófilos. La heparina actúa como anticoagulante impidiendo la formación de coágulos en el interior de los vasos sanguíneos. La histamina es una sustancia química que dilata los vasos pequeños durante la inflamación. El factor quimiotáctico de los eosinófilos atrae a estas células hacia el sitio inflamado y limitan la reacción inflamatoria. El factor quimiotáctico de los neutrófilos atrae a estas células hacia el sitio inflamado, estas células fagocitan y matan a los microorganismos si los encuentran. Macrófagos o histiocitos.- Se forma a partir de los monocitos (tipo de glóbulo blanco). Interviene en la defensa del organismo mediante la propiedad de fagocitosis (fagocitan restos de células, material intercelular alterado, bacterias y partículas inertes que penetran al organismo). Son de dos tipos: -Macrófago fija (histiocito): Forma parte del sistema fagocítico mononuclear. -Macrófago libre: Se movilizan mediante pseudópodos. Es más activo en la fagocitosis. que el fijo. Los macrófagos fagocitan restos de células, material intercelular alterado, bacterias. partículas inertes que penetran en el organismo. También intervienen en la presentación de los antígenos a los Iinfocitos. Dr. Wilson Salazar Rodas Célula plasmática.- Se forma a partir de un tipo de leucocito (Glóbulo blanco) Llamado linfocito B. Sintetiza anticuerpos o inmunoglobulinas, los cuales intervienen en la defensa del organismo (inmunidad humoral). Tiene forma ovoide y su núcleo es excéntrico. La cromatina de su núcleo se dispone semejante a la rueda de una carreta. Aunque se encuentra en muchos lugares del organismo, la mayoría residen en el aparato gastrointestinal y en las glándulas mamarias. leucocitos, (globulos blancos).- Son células de la sangre que llegan al tejido conectivo con el objeto de combatir una inflamación. Los neutrófilos fagocitan a las bacterias en las zonas de inflamación aguda, lo cual tiene por resultado la formación de pus, que es una acumulación de neutrófilos muertos y detritus. Al igual que los neutrófilos, los eosinófilos se ven atraídos hacia las zonas de inflamación por la acción de los factores quimiotáctico de los leucocitos. Asimismo, en los sitios de inflamación crónica abundan los linfocitos. Los leucocitos más frecuentes en el tejido conjuntivo son: los neutrófilos, eosinófilos y los linfocitos. Los pericitos.- también llamados células adventicias o células perivasculares, se encuentran alrededor de los capilares y las vénulas. Derivan de la célula mesenquimatosa índíferencíada. Poseen características de las células de músculo liso y de las células endoteliales que sugieren que, bajo ciertas condiciones, pueden diferenciarse en otras células. MATRIZ EXTRACELULAR Es elaborada por el fibroblasto. Su consistencia depende de la cantidad y calidad de sus componentes. Resiste a las fuerzas tanto de compresión como de tensión. Está constituido por: 1. Sustancia fundamental amorfa. Es incolora, transparente y ópticamente homogénea. Rellena los espacios entre las células y las fibras del tejido correctivo y, siendo viscosa, representa una barrera a la penetración de partículas extrañas en el interior del tejido. Está formada principalmente por complejos de glucosaminoglucanos y proteínas (proteoglicanos), asociados a glucoproteínas estructurales, agua y sales. 2. Componente fibrilar. Constituido por tres tipos de fibras conectivas, que son: a) Fibras colágenas. Son las más abundantes. Están formadas por la proteína colágeno. En estado fresco son blancas, dando este color a los tejidos en que predominan. Brindan rigidez y resistencia al tejido. El colágeno es la proteína más abundante del organismo humano, representando el 30% del total. Dr. Wilson Salazar Rodas Se encuentran en la gran mayoría de los tejidos conectivos, sobre todo en el hueso, el cartílago, los tendones y los ligamentos. Son flexibles y resistentes. b) Fibras elásticas. Son más pequeñas que las de colágeno, se ramifican y vuelven a reunirse libremente unas con otras. Están constituidas por la proteína (colágeno) y elastina. Tienen un color amarillento cuando se observan en fresco. Al igual que las fibras de colágeno, proporcionan resistencia, pero además pueden estirarse ampliamente, sin romperse. Las fibras elásticas son muy abundantes en la piel, los vasos sanguíneos y los pulmones, se estiran sin romperse hasta el 150% de su longitud c) Fibras Reticulares. Son fibras muy unas que se disponen en forma de red. Están constituidas por la proteína colágeno, pero son más delgadas y cortas que las fibras colágenas. Forman el armazón rodeando de los órganos hematopoyéticos (por ejemplo: bazo, nódulos linfáticos, médula ósea roja). Además, forman redes alrededor de las células de muchos órganos epiteliales, como el hígado, riñones Y las glándulas endocrinas. Tipos de tejido conectivo Tejido conectivo laxo. Se llama tejido areolar y es, a la vez, el tejido conectivo más común y más ampliamente distribuido. Presenta varios tipos de células, siendo las más comunes los fibroblastos y macrófagos Localización: Dermis papilar (debajo de la epidermis), rodeando vasos sanguíneos y nervios, rellena los espacios entre fibras y haces musculares, además, sirve de apoyo para los epitelios. Tejido conectivo denso. Esta constituido por una gran cantidad de haces gruesos de fibras colágenas. La sustancia intercelular amorfa y vascularización son escasas. Es poco flexible y muy resistente a la tracción. Se divide en dos tipos: a) T.C. denso no modelado (irregular). Sus fibras colágenas están orientadas en diferentes direcciones, con el fin de soportar las tensiones a las cuales puede estar sujeto un órgano u otra estructura. Localización: Cápsulas fibrosas de algunos órganos: periostio, pericondrio, aponeurosis. b) T.C. denso modelado (regular). Sus fibras colágenas están orientadas en una misma dirección y en forma paralela, de tal modo que esta disposición, les confiere una gran resistencia. Se observan a los fibroblastos ordenados en "fila india". El tejido tiene un color blanco plateado y es fuerte, pero algo flexible. Localización: Tendones, ligamentos. T.C denso elastico. Esta compuesta por haces de fibras elasticas paralelas (elastina), de mediano grosor Dr. Wilson Salazar Rodas se encuentra en el ligamento cervical posterior, ligamento amarillo de las vertebras, ligamentos de la laringe, traquea, tejido pulmonar, ligamento suspensorio del pene y en las arterias elasticas TC mucoide. Se encuentra en la gelatina de wharton del cordón umbilical las células son grandes, mesenquimatosas y tiene fibras finas de colágeno. TC reticular. Formado por células reticulares y una red de fibras reticulares plexiformes Se encuentran en la médula de los huesos y el tejido linfoide Otros tipos de tejido conectivo El tejido cartilagenoso.- o cartilago, que forma parte de las articulaciones y de las zonas de crecimiento de los hueso el tejido adiposo.- que recubre los organos vitales para amortiguarlos (como los riñones) y sirve tambien de almacen de exceso de alimento El tejido linfatico y la sangre.- se relaciona con el tejido conectivodurante el desarrollo embrionario La neuroglia, el tejido de relleno del sistema nervioso central estan mas relacionados con la piel Tejido conectivo o conjuntivo Los tejidos conectivos derivan del mesénquima, que es un tejido embrionario que deriva del mesodermo (hoja germinal media). Funciones generales Soporte y sostén de órganos, pues los tejidos óseo y cartilaginoso son los principales responsables del sostenimiento del cuerpo humano. Nutrición al resto de los tejidos (principalmente al tejido epitelial). Protección y defensa a través de las células plasmáticas y macrófagas, que integra el sistema inmunitario de defensa contra las proteínas extrañas presentes en las bacterias, virus, células tumorales, etc. Relleno, es decir, une entre si estructuras vecinas. Características generales El tejido conectivo esta constituido por tres elementos básicos: células, sustancia fundamental y fibras. En conjunto, la sustancia fundamental y las fibras, situadas fuera de la célula, forman la matriz extracelular. Dr. Wilson Salazar Rodas Se encuentra inervado, por tanto, posee terminaciones nerviosas. La matriz de un tejido conectivo, que puede ser liquida, semilíquida, gelatinosa, fibrosa o calcificada, suele ser una secreción de las células del propio tejido conectivo y de las células adyacentes y es la que determina la calidad de ese tejido. Celulas del tejido conectivo Fibroblasto.- Son las células más abundantes y representativas del tejido conectivo. Sintetiza proteínas (colágeno y elastina). Que al polimerizarse dan origen a las fibras conectivas (colágenas, elásticas y reticulares). Produce también glucosaminoglucanos (acido hialurónico, cemento tisular) que viene a ser el constituyente de la sustancia fundamental. Asimismo, interviene en la reparación de tejidos lesionados (cicatrización de heridas). Célula adiposa.- Presenta una gota de grasa que ocupa gran parte del citoplasma, rechazando a su núcleo, el cual es periférico. Es un tejido conectivo laxo se encuentra como células separadas o grupos celulares. Cuando se acumulan en grandes cantidades se denomina tejido adiposo. Los adipocitos tienen la peculiar característica de no poder ejecutar la mitosis. Célula cebada o mastocitos.- Presenta granulaciones en su citoplasma, las cuales contiene sustancias químicas como heparina, histamina, Factor quimiotáctico de los eosinófilos y Factor quimiotáctico de los neutrófilos. La heparina actúa como anticoagulante La histamina es una sustancia química que dilata los vasos pequeños. El factor quimiotáctico de los eosinófilos atrae a estas células hacia el sitio inflamado y limitan la reacción inflamatoria. El factor quimiotáctico de los neutrófilos atrae a estas células hacia el sitio inflamado, estas células fagocitan y matan a los microorganismos si los encuentran. Macrófagos o histiocitos.- Se forma a partir de los monocitos (tipo de glóbulo blanco). Interviene en la defensa del organismo mediante la propiedad de fagocitosis (fagocitan restos de células, material intercelular alterado, bacterias y partículas inertes que penetran al organismo). Son de dos tipos: -Macrófago fija (histiocito): Forma parte del sistema fagocítico mononuclear. Dr. Wilson Salazar Rodas  -Macrófago libre: Se movilizan mediante pseudópodos. Es más activo en la fagocitosis. que el fijo. Los macrófagos fagocitan restos de células, material intercelular alterado, bacterias. partículas inertes que penetran en el organismo. También intervienen en la presentación de los antígenos a los Iinfocitos. Célula plasmática.- Se forma a partir de un tipo de leucocito (Glóbulo blanco) Llamado linfocito B. Sintetiza anticuerpos o inmunoglobulinas, los cuales intervienen en la defensa del organismo (inmunidad humoral). Tiene forma ovoide y su núcleo es excéntrico. La cromatina de su núcleo se dispone semejante a la rueda de una carreta. Aunque se encuentra en muchos lugares del organismo, la mayoría residen en el aparato gastrointestinal y en las glándulas mamarias. leucocitos, (globulos blancos).- Son células de la sangre que llegan al tejido conectivo con el objeto de combatir una inflamación. Los neutrófilos fagocitan a las bacterias en las zonas de inflamación aguda, lo cual tiene por resultado la formación de pus, que es una acumulación de neutrófilos muertos y detritus. Al igual que los neutrófilos, los eosinófilos se ven atraídos hacia las zonas de inflamación por la acción de los factores quimiotáctico de los leucocitos. Asimismo, en los sitios de inflamación crónica abundan los linfocitos. Los leucocitos más frecuentes en el tejido conjuntivo son: los neutrófilos, eosinófilos y los linfocitos. Los pericitos.- también llamados células adventicias o células perivasculares, se encuentran alrededor de los capilares y las vénulas. MATRIZ EXTRACELULAR Es elaborada por el fibroblasto. Resiste a las fuerzas tanto de compresión como de tensión. Está constituido por: Sustancia fundamental amorfa Componente fibrilar 1. Sustancia fundamental amorfa. Es incolora, transparente y ópticamente homogénea. Rellena los espacios entre las células y las fibras del tejido correctivo y, siendo viscosa, representa una barrera a la penetración de partículas extrañas en el interior del tejido. Está formada principalmente por complejos de glucosaminoglucanos y proteínas (proteoglicanos), asociados a glucoproteínas estructurales, agua y sales. 2. Componente fibrilar. Constituido por tres tipos de fibras conectivas, que son: Dr. Wilson Salazar Rodas  a) Fibras colágenas. b) Fibras elásticas. c) Fibras Reticulares. a) Fibras colágenas. Son las más abundantes. Están formadas por la proteína colágeno. En estado fresco son blancas, dando este color a los tejidos en que predominan. Brindan rigidez y resistencia al tejido. El colágeno es la proteína más abundante del organismo humano, representando el 30% del total. Se encuentran en la gran mayoría de los tejidos conectivos, sobre todo en el hueso, el cartílago, los tendones y los ligamentos. Son flexibles y resistentes. b) Fibras elásticas. Son más pequeñas que las de colágeno, se ramifican y vuelven a reunirse libremente unas con otras. Están constituidas por la proteína (colágeno) y elastina. Tienen un color amarillento cuando se observan en fresco. Al igual que las fibras de colágeno, proporcionan resistencia, pero además pueden estirarse ampliamente, sin romperse. Las fibras elásticas son muy abundantes en la piel, los vasos sanguíneos y los pulmones, se estiran sin romperse hasta el 150% de su longitud c) Fibras Reticulares. Son fibras que se disponen en forma de red. Están constituidas por la proteína colágeno, pero son más delgadas y cortas que las fibras colágenas. Forman el armazón rodeando de los órganos hematopoyéticos (por ejemplo: bazo, nódulos linfáticos, médula ósea roja). Además, forman redes alrededor de las células de muchos órganos epiteliales, como el hígado, riñones Y las glándulas endocrinas. Tipos de tejido conectivo Tejido conectivo laxo. Se llama tejido areolar y es, a la vez, el tejido conectivo más común y más ampliamente distribuido. Presenta varios tipos de células, siendo las más comunes los fibroblastos y macrófagos Localización: Dermis papilar (debajo de la epidermis), rodeando vasos sanguíneos y nervios, rellena los espacios entre fibras y haces musculares, además, sirve de apoyo para los epitelios. Tejido conectivo denso. Esta constituido por una gran cantidad de haces gruesos de fibras colágenas. La sustancia intercelular amorfa y vascularización son escasas. Dr. Wilson Salazar Rodas Es poco flexible y muy resistente a la tracción. Se divide en dos tipos: a) T.C. denso no modelado (irregular). Sus fibras colágenas están orientadas en diferentes direcciones, con el fin de soportar las tensiones. Localización: Cápsulas fibrosas de algunos órganos: periostio, pericondrio, aponeurosis. b) T.C. denso modelado (regular). Sus fibras colágenas están orientadas en una misma dirección y en forma paralela, les confiere una gran resistencia. Se observan a los fibroblastos ordenados en "fila india". El tejido tiene un color blanco plateado y es fuerte, pero algo flexible. Localización: Tendones, ligamentos. T.C denso elastico. Esta compuesta por haces de fibras elasticas paralelas (elastina), de mediano grosor Se encuentra en : el ligamento cervical posterior, ligamento amarillo de las vertebras, ligamentos de la laringe, traquea, tejido pulmonar, ligamento suspensorio del pene y en las arterias elasticas TC mucoide. Se encuentra en la gelatina de wharton del cordón umbilical las células son grandes, mesenquimatosas y tiene fibras finas de colágeno. TC reticular. Formado por células reticulares y una red de fibras reticulares plexiformes Se encuentran en la médula de los huesos y el tejido linfoide Dr. Wilson Salazar Rodas  TEJIDO MUSCULAR Tejido Muscular El tejido muscular se especializa en producir movimientos, tanto del cuerpo en conjunto como de sus partes entre sí. Las células musculares muestran gran desarrollo de la función de contractilidad. Esta especialización incluye el alargamiento de las células en el eje de contracción, y a causa de esto las células se llaman a menudo fibras musculares. Los tres tipos de músculo son: 1. Músculo estriado voluntario o esquelético, unido a los huesos o aponeurosis, que constituye la masa muscular de los miembros y las paredes del cuerpo. 2. Músculo estriado involuntario o cardiaco, que forma las paredes del corazón y se extienden a las venas principales que desembocan en él. 3. Músculo liso involuntario, que se encuentra sobre todo en los órganos huecos. Músculo Esqueletico Estriado El músculo estriado o esquelético es el que forma la carne de los animales. En estado fresco tiene color rosa, debido en parte a un pigmento que hay en las fibras musculares, y en parte a la abundante vascularización del tejido; sin embargo, hay alguna variación en el color, y se han identificado músculos “rojos” y “blancos”. La célula o fibra muscular individual es larga, cilíndrica y multinucleada, En general la fuerza de un músculo depende no sólo de la longitud de sus fibras musculares, sino también del número total de fibras que hay en él. Con el ejercicio, los músculos aumentan de volumen, y esto se debe a un aumento de volumen de cada fibra muscular individual (hipertrofia) y no al aumento del número de fibras (hiperplasia). La contracción del músculo estriado es más rápida que la del músculo liso. Cada uno de los llamados músculos en anatomía macroscópica está envuelto por una capa de tejido conectivo relativamente grueso llamado epimisio, que a simple vista aparece como una vaina blanca. Cada fascículo está rodeado por una vaina de tejido conectivo más delgado, el perimisio. Dentro de un fascículo, las fibras musculares individuales están cubiertas por tejido conectivo fino, el endomisio. Las fibras son estriadas en sentido longitudinal así como transversal y varían de 1 a 40mm de longitud y de lO a 100um de diámetro. En cada fibra los núcleos son numerosos (alrededor de 35 por mm de longitud), ovoides y situados en la periferia, adyacentes al sarcolema. Este es una membrana delgada sin estructura que limita a la fibra, y que se ve con claridad en las regiones en que la fibra se ha aplastado, con la consiguiente retracción del sarcoplasma dentro del sarcolema. Dr. Wilson Salazar Rodas En las preparaciones sistemáticas, el sarcoplasma está ocupado principalmente por haces filamentosos largos, cilíndricos, paralelos, de una a tres micras de diámetro. Estas son las miofibrillas, que muestran estriación transversal. En los cortes transversales aparecen como puntos con citoplasma claro no fibrilar entre ellas y rodeándolas. También se encuentra sarcoplasma claro en zonas adyacentes a los núcleos, y en estos lugares contiene numerosos sarcosomas (mitocondrias), pequeños aparatos de Golgi, algunas gotitas de lípido y glucógeno. Hay más glucógeno y sarcosomas entre las miofibrillas. Características del Músculo Estriado Miofibrillas y Estriación Al microscopio óptico, la fibra muscular en corte longitudinal muestra bandas alternas oscuras (A) y claras. Con luz polarizada, las bandas A son birrefringentes o anisotrópicas, y se ven brillantes; las bandas I aparecen oscuras y son isotrópicas, de aquí el nombre de las bandas. Cada banda A muestra una zona central menos birrefringente llamada banda H, y cada banda está dividida por una línea o banda Z bien definida. El segmento entre dos líneas Z adyacentes se denomina sarcómera, de unas 2 a 3um de longitud, de las cuales 1.5 m corresponden a la banda A y 0.8 a la banda I. La sarcómera no sólo es una unidad estructural, sino también la unidad contráctil básica. En el músculo relajado en corte longitudinal las bandas están bien marcadas. Durante la contracción, las miofibrillas son más gruesas y las sarcómeras más cortas, ya que la distancia entre las líneas Z se acorta en forma progresiva. A medida que las bandas I se hacen más cortas, los extremos de las bandas A se aproximan a las líneas Z, hasta que al final, en contracción total, las bandas A e I son indistinguibles; pero la longitud de la batida A en la contracción permanece constante. Estas bandas no son visibles en el corte transversal de una fibra muscular estriada. Estructura Fina Las miofibrillas, que aparecen como filamentos largos y paralelos, de una a 3um de diámetro al microscopio óptico, están formadas por unidades más pequeñas llamadas miofilamentos. Los filamentos gruesos contienen principalmente miosina. Miden alrededor de 12 a 15 nm de diámetro y 1.5um de longitud. Los filamentos delgados contienen actina, sólo miden 5 nm de diámetro y 1 1um de longitud y se extienden de cada lado de la banda Z y pasan a través de la banda 1 adyacente y parte de la banda A, donde se interdigitan con los filamentos gruesos, por lo que en corte transversal de la banda A, cada filamento grueso está rodeado por seis de los delgados en disposición hexagonal. La banda H sólo es la zona central de la banda A y está libre de filamentos delgados, y su anchura está determinada por el grado de contracción. Así, el diseño de las bandas se explica por la presencia o ausencia de superposición entre los dos tipos de filamentos. Por tanto, en corte transversal la banda 1 sólo contiene filamentos delgados y las extremidades de la banda A contienen gruesos y delgados. En la banda H sólo hay filamentos gruesos. En la línea M al centro de ella, los filamentos gruesos están interconectados por filamentos finos dispuestos en forma radial, de manera que cada uno está conectado en el plano transversal con los seis filamentos adyacentes. Es probable que estos filamentos transversales de la línea M ayuden a mantener la disposición y el espaciamiento regulares de los filamentos gruesos en la sarcómera. En las regiones de superposición (esto es, en las extremidades de la banda A), cada filamento grueso de Dr. Wilson Salazar Rodas miosina está rodeado por seis filamentos delgados de actina. El filamento grueso muestra estructuras a manera de puentes que se extienden en forma radial hacia los filamentos delgados. Estos puentes faltan en el centro de la banda H. Un filamento grueso está formado por un haz de moléculas de miosina, cada una en forma de palo de golf con un tallo y una cabeza. La molécula de miosina tiene dos subunidades, la tneromiosina ligera, que forma la mayor parte del tallo, y la meromiosina pesada, que forma el resto del tallo y la cabeza. Son las cabezas de las moléculas las que sobresalen del haz para extenderse como puentes transversales entre los filamentos gruesos y los delgados. Las cabezas se disponen en espiral alrededor del filamento grueso, de manera que se forman seis hileras longitudinales que conectan con los seis filamentos delgados relacionados y el filamento grueso está polarizado, ya que as cabezas están dirigidas alejándose de su parte media (en la línea M). En la parte central del haz sólo se observan os tallos de las moléculas. La cabeza de la molécula de miosina es flexible en el tallo, y las cabezas o puentes son los que poseen actividad de adenosintrifosfatasa (ATPasa) necesaria para la interacción de la actina y la miosina durante la contracción. Un filamento delgado está formado principalmente por F-actina, una proteína filamentosa compuesta de dos hilos de subunidades globulares de G-actina, hilos que están enrollados de manera helicoidal. La F- aetina tiene polaridad lineal; todos los filamentos que se insertan en un lado de la línea Z son de la misma polaridad, y los que se insertan ene1 otro lado de la línea Z (y en el otro extremo de la misma sarcómera) son de polaridad opuesta. En los filamentos delgados también hay tropomiosina y troponina. Las moléculas de tropomiosina son largas y delgadas y se encuentran de un extremo a otro en los surcos de la doble hélice de F-actina; las moléculas de troponina globular están unidas a la tropomiosina a intervalos regulares. En la línea Z, los filamentos delgados de sarcómeras adyacentes no están en registro; esto da un aspecto característico de zigzag a la línea Z. Parece que cada filamento delgado de una sarcómera está unido por filamentos muy finos a cuatro filamentos delgados de la sarcómera adyacente; estos filamentos finos forman un diseño tetragonal en el corte transversal. Los componentes químicos de la linea Z incluyen actina, tropomiosina y alfa-actinina, pero su composición estructural aún no es muy clara. Dado que los filamentos delgados miden 1.0um de longitud y los filamentos gruesos miden 1.5um, es obvio que cuando la longitud de la sarcómera sea menor de 2um, los filamentos delgados originados en líneas Z adyacentes se tocarán en el centro de la banda A, y que una mayor contracción hará que los extremos de los filamentos gruesos se pongan en contacto con las líneas Z cuando la longitud de la sarcómera llegue a 1.5um. En las células musculares hay otros filamentos aparte de los miofilamentos delgados y gruesos. Los filamentos intermedios (10 nm) forman una red extensa. En un plano transversal, hay fascículos de filamentos transversales cortos que conectan miofibrillas adyacentes, pasando entre sus líneas Z y M. En un plano longitudinal, hay filamentos continuos, largos y paralelos, que conectan la periferia de líneas Z sucesivas para formar una vaina a la sarcómera. Se cree que estos filamentos desempeñan un papel importante como citoesqueleto en la estructura y la mecánica de la fibra muscular. Sistemas de Membranas El sarcolema, demasiado delgado para ser observado con claridad con el microscopio óptico, consta de la membrana plasmática de la célula muscular cubierta por una lámina basal extracelular fina con algunas microfibrillas de colágena relacionadas con ellas. Entre las fibras musculares también se encuentran bandas delgadas de tejido elástico. El retículo sarcoplásmico representa un tipo especial de retículo endoplásmico agranular (liso). Es extenso y comprende un sistema continuo de túbulos y cisternas limitados por membrana que forman un