Fisiología Celular PDF

GUIONES CLASES TEÓRICAS FISIOLOGÍA MOLECULAR ANIMALES Tema 2: Fisiología celular PROFESORA: Leonor Pinilla Jurado Catedrática Fisiología. Departamento Biología celular, Fisiología e Inmunología  FISIOLOGÍA CELULAR - FISIOLOGÍA: Ciencia que estudia...

GUIONES CLASES TEÓRICAS FISIOLOGÍA MOLECULAR ANIMALES Tema 2: Fisiología celular PROFESORA: Leonor Pinilla Jurado Catedrática Fisiología. Departamento Biología celular, Fisiología e Inmunología  FISIOLOGÍA CELULAR - FISIOLOGÍA: Ciencia que estudia los procesos físico-químicos que tienen lugar en los seres vivos y entre estos y su entorno (Tra ambiente, luz, disponibilidad de alimentos…..) - FISIOLOGÍA GENERAL: Ciencia que estudia los fenómenos comunes a todos los seres vivos - CÉLULA: Unidad funcional de todos los seres vivos TIPOS DE SERES VIVOS: - UNICELULARES: - Procariotas: Sin núcleo - Bacterias - Arqueas - Eucariotas: Con núcleo - Algas unicelulares - Hongos unicelulares: Levaduras - PLURICELULARES: - Simples: - Algas pluricelulares - Hongos pluricelulares - Complejos: - Animales - Plantas ASIGNATURA: Fisiología Molecular de ANIMALES (pluricelulares complejos) CONSTITUYENTES DE LOS ORGANISMOS PLURICELULARES COMPLEJOS: - Células: 4 tipos con muchos subtipos de cada uno de los tipos - Nerviosas, Musculares, Epiteliales y Conjuntivas) - Tejidos: 4 tipos en función del tipo de células que lo constituyen - Nervioso, Muscular, Epitelial y Conjuntivo) - Órganos: Estructuras formadas por 2 o mas tejidos que cumplen una función - Corazón, Estómago, Útero, Ojos, ….. - Sistemas: Unión de varios órganos que trabajan conjuntamente -Sistema Endocrino, Sistema Nervioso, Sistema Cardiovascular, Digestivo COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS DEL ORGANISMO: Agua corporal total (ACT): Total de líquidos corporales de un organismo En un humano adulto de 70 Kg de peso: - Agua corporal total (ACT): 42 L  60% del peso corporal (inverso a grasa) - Líquido intracelular (LI): 28 L  66.5% del ACT - Líquido extracelular (LE): 14 L  33.5% del ACT - Líquido intersticial: 10,5 L  75% - Plasma: 3,5 L  25% COMPOSICIÓN DE LOS LÍQUIDOS INTRA Y EXTRACELULAR: - Agua corporal total (ACT): 42 L  60% del peso corporal (inverso a grasa) - Líquido intracelular (LI): 28 L  66.5% del ACT (Rico en K+ y proteínas) - Líquido extracelular (LE): 14 L  33.5% del ACT (Rico en Cl-, Na+ y Ca2+) - Líquido intersticial: 10,5 L  75% - Plasma: 3,5 L  25% Intracelular (mM) Extracelular (mM) Relación K+ (140) K+ (4) 140/4 = 35 Cl- (4) Cl- (115) 115/4 = 29 Na+ (15) Na+ (145) 145/15 = 10 Ca2+ (0,0001) Ca2+ (1,8) 1,8/0,0001 = 18000 CONSTITUYENTES DE LAS MEMBRANAS CELULARES: - Lípidos (grasas) (forman la bicapa lipídica) - Fosfolípidos (mas abundantes) - Fosfatidilinositoles - Fosfatidilserinas - Fosfatidilcolinas - Colesterol - Glucolípidos - Esfingolípidos - Proteínas - Proteínas transportadoras - Canales de agua - Canales iónicos - Enzimas - Receptores hormonales - Antígenos de superficie celular CANAL LENTO DE Ca2+ DEPENDIENTE DE VOLTAJE: - Compuerta - Cerrada cuando PMR = -90 mv - Abierta cuando PMR alcanza umbral de excitación = -40 mv - Se mantiene abierta durante 100-150 mseg transcurridos los cuales, se cierra 100-150 mseg -90 mv -40 mv TRANSPORTE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES: A) SEGÚN REQUERIMIENOS ENERGÉTICOS No requerimientos energéticos: Transporte PASIVO se hace a favor de gradiente - Difusión simple: El único que NO está mediado por PROTEÍNAS - Difusión facilitada: A través de PROTEÍNAS Requerimientos energéticos: Transporte ACTIVO se hace en contra de gradiente - Primario: A través de PROTEÍNAS. Requiere aporte directo de energía - Secundario: A través de PROTEÍNAS. Requiere aporte indirecto de energía - Cotransporte o simporte: Con Na+ en la misma dirección - Contratransporte o antiporte: Con Na+ en dirección contraria DIFUSIÓN: No requerimientos energéticos y a favor de gradiente de concentración DIFUSIÓN SIMPLE: - Se realiza a través de la bicapa lipídica  - Sustancias liposolubles - gases (O2, CO2, CO, NO,……) - grasas (Triglicéridos, colesterol, ácidos grasos,….) - Vitaminas liposolubles (A, D, E y K) - Hormonas de naturaleza esteroidea (E2, andrógenos, cortisol, calcitriol…) - No requiere energía - Depende de: (Principio de Fick) - Coeficiente de solubilidad (liposolubilidad sustancia) - Área de difusión (células que estén en contacto con la sustancia) - Gradiente de concentración a uno y otro lado de la membrana - Tamaño de la sustancia (peso molecular) - Distancia entre la sustancia y la membrana celular a atravesar - Concepto de Difusión Neta: Sentido difusión del lugar más concentrado al menos concentrado dQ Cs x A x c Principio de FICK = dt pm x d Difusión neta TRANSPORTE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES: B) SEGÚN REQUERIMIENOS TRANSPORTADOR No requerimientos transportador: Difusión simple - Difusión simple a través de bicapa lipídica: Sustancias liposolubles - Difusión simple a través de canales de agua (acuaporinas): Agua - Difusión simple a través de canales iónicos: Iones (aniones y cationes) Requerimientos transportador (Proteínas transportadoras): - Difusión facilitada: - Transporte activo - Primario - Secundario CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE MEDIADO POR PROTEÍNAS - Transporte pasivo Saturación (solo x) - Difusión facilitada - Transporte activo - Primario - Secundario - Cotransporte Competición (x + y) - Contratransporte - Saturación: Las proteínas transportadoras tienen un nº limitado de sitios de unión para la sustancia a transportar  La velocidad del transporte aumenta con la concentración del soluto hasta que se alcanza el punto de transporte máximo (Tm) - Estereoespecificidad: Los sitios de unión son estereoespecíficos  Ej. Puede transportar D-glucosa, pero no L-glucosa - Competición: Una proteína transportadora puede unir y transportar sustancias estructuralmente relacionadas. Pueden interferirse entre sí Ej. glucosa y galactosa  DIFUSIÓN FACILITADA POR PROTEÍNAS: Pequeña moléculas Ej. Glucosa - No requiere energía - Se produce a favor de gradiente - Requiere proteínas transportadoras - Específicas para la sustancia a transportar - Saturable - En ausencia de estímulo adecuado pueden estar en el citoplasma (Ej. GLUT-4) Insulina GLUT-4 GLUT-4 GLUT-4 TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO Transporte Ca2+ Bomba Na+/K+ ATPasa TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO COTRANSPORTE O SIMPORTE - Las 2 sustancias se mueven en la misma dirección CONTRATRANSPORTE - Las 2 sustancias se mueven en dirección contraria (una entra y otra sale de la célula) ÓSMOSIS: - Definición: Difusión neta de agua a través de una membrana por diferente [ ] de soluto - Condiciones para que se de la ósmosis: - Membrana permeable al agua e impermeable a la sustancia disuelta en ella - Diferencia de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana Igual volumen de agua a ambos lados de la membrana El agua pasa hacia la sustancia  el volumen de agua cambia  la membrana se desplaza La presión necesaria para evitar el desplazamiento de la membrana = Presión osmótica (ClNa 0.9% = 9 g ClNa/L agua) HEMATIES (ClNa 0.5%) (ClNa 9%)  RECUERDE QUE…… FISIOLOGÍA CELULAR - En orden de complejidad, el organismo está constituido por: - Células (nerviosas, musculares, epiteliales, conjuntivas) Ej. Motoneuronas - Tejidos (conjunto de células) Ej. Tejido nervioso (motoneuronas y otras neuronas) - Órganos (conjunto de tejidos) Ej. Órgano de la visión (córnea, retina, cristalino) - Sistemas (conjunto de órganos) Ej. Sistema endocrino (tiroides, gónadas, páncreas - En el organismo encontramos: - Sólidos: 40% (28 Kg) - Líquidos: 60% (42 L = 42 Kg) - Dentro de las células = intracelular: (2/3  28 L) - Rico en K+ y pobre en Na+, Ca2+ y Cl- - Fuera de las células = extracelular: (1/3  14 L) Plasma (3,5 L); Intersticio (10,5 L) - Rico en ClNa y Ca2+ y pobre en K+ - Las células están rodeadas por la membrana celular que: - Está constituida por: - Lípidos (grasas en 2 capas): Fosfolípidos, Colesterol y Glucolípidos - Proteínas (nº finito  Saturación  Transporte máximo; Competición) - Permiten el pasos de sustancias  permeables / impermeables a sustancias - Sin esfuerzo  Sin gasto de energía  Pasivamente = Difusión - Simple (Gases, sustancias liposolubles: grasas): Difusión neta - Facilitada por proteínas (Glucosa) - Con esfuerzo  Con gasto de energía  Activamente = Transporte activo - Primario: Aporte directo de energía - Secundario: Aporte indirecto de energía - El paso de agua a través de una membrana (Ósmosis) puede igualar la concentración de una sustancia a ambos lados de la misma, aunque la membrana sea impermeable a la sustancia - Para que se produzca la ósmosis es necesario que: - La membrana sea permeable al agua e impermeable a la sustancia disuelta en ella - Haya una diferente concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana - El agua ejerce presión (fuerza) sobre la membrana al desplazarse hacia un lado de la misma - La presión (fuerza) necesaria para evitar el desplazamiento de la membrana se denomina Presión osmótica - Las soluciones pueden ser: - Isotónicas: Igual concentración a ambos lados de la membrana Ej. Agua + 9 g ClNa (solución salina o suero fisiológico)  NO ósmosis - Hipertónicas: Mas concentradas fuera de la célula que dentro  SALE agua - Hipotónicas: Menos concentrada fuera de la célula que dentro  ENTRA agua