Fisiología Celular PDF

Fisiología celular Universidad Autónoma de Querétaro Facultad de Medicina Dr. L. Eduardo Segura M. Índice 01 02 Membrana celular Transporte Componentes de la membrana. Funciones de membrana y tipos de transporte transmembrana.. 03 04 Organización celular Orgánulos Componentes generales. Partes de la...

Fisiología celular Universidad Autónoma de Querétaro Facultad de Medicina Dr. L. Eduardo Segura M. Índice 01 02 Membrana celular Transporte Componentes de la membrana. Funciones de membrana y tipos de transporte transmembrana.. 03 04 Organización celular Orgánulos Componentes generales. Partes de la célula y sus funciones. 01 Membrana celular Componentes de la membrana. Características de las membranas celulares Las membranas están compuestas principalmente por lípidos y proteínas El componente lipídico consiste en fosfolípidos, fosfoglicéridos, colesterol y glucolípidos, y es responsable de la alta permeabilidad de las membranas a las sustancias liposolubles. Dióxido de carbono. Oxígeno. Ácidos grasos. Hormonas esteroideas. El componente preoteico de la membrana consta de: Transportadores. Enzimas. Receptores. Antígenos y canales. Costanzo, L. S. (2018). El componente lipídico provoca la baja permeabilidad de la membrana a hidrosolubles. Componente fosfolipídico Los fosfolípidos constan de un esqueleto de glicerol fosforilado, un grupo polar y dos “colas” de ácidos grasos. El esqueleto de glicerol es hidrofílico (le gusta el agua) y las colas de AG son hidrofóbicas (les da miedo el agua). Por lo tanto, las moléculas de fosfolípidos tienes propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, y se denominan anfipáticas. “Zapatero a sus zapatos”. Se forman bicapas en interfases acuosas Costanzo, L. S. (2018). Componente fosfolipídico Composición del fosfolípido Los alcoholes más frecuentes son: Colina. Etanolamina. Serina. Inositol. Glicerol. Costanzo, L. S. (2018). Costanzo, L. S. (2018). La bicapa lipídica no es una estructura estática. Los lípidos y las proteínas asociada a la bicapa pueden difundir libremente dentro del plano de la membrana. Dentro de la membrana podemos encontrar distintos tipos de proteínas de membrana: proteínas periféricas e integrales. Costanzo, L. S. (2018). Costanzo, L. S. (2018). Proteínas integrales de membrana Costanzo, L. S. (2018). Están incrustadas y ancladas a la membrana por interacciones hidrofóbicas. Algunas proteínas integrales son proteínas de transmembrana, lo que significa que atraviesa la bicapa lipídica una o más veces; por tanto, están en contacto con el LEC y LIC. Proteínas periféricas de membrana No están incrustadas en la membrana y no están unidas covalentemente a componentes de la membrana celular. Están unidas laxamente al lado intracelular o extracelular de la membrana por interacciones iónicas. Un ejemplo de proteína periférica es la anquirina, que ancla el citoesqueleto de los eritrocitos a una proteína integral de transporte de membrana, el intercambiador Cl-HCO3 (proteína banda 3). Costanzo, L. S. (2018). 02 Transporte Componentes de la membrana. Transporte transmembrana La bicapa lipídica no es miscible con el LEC ni con el LIC. Por tanto, constituye una barrera frente al movimiento de moléculas de agua y de sustancias insolubles. Las moléculas proteicas constituyen una ruta alternativa a través de la membrana. El transporte transmembrana ayuda a la supervivencia de la célula. Costanzo, L. S. (2018). Costanzo, L. S. (2018). Difusión simple No electrolitos. Es el resultado del movimiento térmico aleatorio de las moléculas. Existe difusión neta de solutos. La difusión neta de soluto se conoce como flujo (J) y depende de las siguientes variables: tamaño del gradiente de concentración, coeficiente de partición, coeficiente de difusión, grosor de membrana y superficie disponible. Costanzo, L. S. (2018). Gradiente de concentración (Ca-Cb) Grosor de la membrana (X) El gradiente a través de la membrana es la fuerza impulsora de la difusión neta. A mayor concentración, mayor fuerza impulsora. Cuanto mayor es la membrana, mayor es la distancia de difusión y menor la velocidad de difusión. Coeficiente de partición (K) Solubilidad de un soluto en aceite respecto a su solubilidad en agua. A mayor solubilidad relativa en aceite, mayor es el K, y es más fácil que el soluto se disuelva en la bicapa. Costanzo, L. S. (2018). Coeficiente de difusión (D) Superficie (A) Depende de características como el tamaño de la molécula de soluto y viscosidad del medio. Solutos pequeños en medios no viscosos tiene >D. Cuanto mayor es la superficie disponible de la membrana, mayor es la velocidad de difusión. Difusión simple Electrolitos. 1. 2. Se ha expuesto con base a solutos, sin embargo, si el soluto en difusión es un ion o un electrolito, la presencia de carga en el soluto tiene dos consecuencias adicionales. Si hay una diferencia de potencial a través de la membrana, alterará la velocidad neta de difusión. Cuando un soluto cargado se difunde a favor de un gradiente de concentración, la difusión por sí misma puede generar una diferencia de potencial a través de la membrana llamado potencial de difusión. Un potencial de difusión es la diferencia de potencial generada a través de una membrana cuando un soluto cargado (ion) se difunde a favor de su gradiente de concentración. Por tanto, un potencial de difusión está causado por la difusión de iones. Siempre y cuando la membrana sea permeable a ese ion. Costanzo, L. S. (2018). Difusión facilitada Se produce a favor de un gradiente de potencial electro químico; por tanto, no requiere aporte de energía metabólica (ATP). A diferencia de la anterior, se utiliza un transportador. Muestra las características del transporte mediado por transportador: saturación, esteroespecificidad y competición. En una concentración baja de soluto, la difusión facilitada habitualmente es más rápida que la difusión simple. En contraparte, altas concentraciones saturan al transportador y se estabiliza. Un ejemplo de DF es el transporte de D-glucosa en las células de músculo esquelético y en adipocitos por el transportador GLUT4. También existen trasportadores de urea y de cationes orgánicos. Transporte activo primario Cuando la fuente de energía de ATP se acopla directamente al proceso de transporte, se llama TA primario. Tres ejemplos: Na—K ATPasa, Ca2+ ATP asa presente en el RS y RE, y la H-K ATPasa presente en las células parietales gástricas y en las células intercaladas A renales. Uno o más solutos se mueven contra un gradiente de potencial electroquímico (ascendente). Es decir, se mueve de una zona de baja concentración a una de la alta concentración. Debe aportarse energía (ATP). Transporte activo secundario El TAS se acopla el transporte de dos o más solutos. Uno de ellos, habitualmente es el Na, se mueve a favor de su gradiente electroquímico, y el otro, en contra de su gradiente electroquímico. El movimiento en contra del gradiente electroquímico proporciona energía para el movimiento a favor del gradiente. Así, la energía metabólica en forma de ATP no se usa directamente, sino que es suministrada indirectamente en el gradiente de concentración de Na. Se llama TA secundario por utilización indirecta del ATP. Existen dos tipos de TAS: ○ ○ Cotransporte (simporte). Contratransporte. Ósmosis Flujo de agua a través de una membrana semipermeable por diferencias en la concentración de solutos. La diferencia de concentración de solutos no permeables crea diferencias de presión osmótica y esta produce un flujo osmótico de agua. La osmolaridad de una solución es su concentración de partículas osmóticamente activas, y se expresa en osmoles por litro o miliosmoles por litro. La osmolalidad es similar a la osmolalidad, salvo que es la concentración de partículas osmóticamente activas expresadas en osmoles por kilogramo de agua, Puesto que 1 kg de agua es aproximadamente equivalente a 1 L de agua. 03 Estructura celular Organización de la célula Unidad anatómica y funcional. Las diferentes sustancias que componen a la célula se conocen como protoplasma. Agua, electrolitos, proteínas, lípidos e hidratos de carbono. Organización de la célula Agua ○ La mayoría de las células, excepto los adipocitos, están formadas principalmente por agua en una concentración del 70-80%. Proteínas ○ ○ ○ Constituyen el 10-20% de la masa celular. Son de dos tipos: estructurales y funcionales. Estructurales: microfilamentos, filamentos y microtúbulos. Funcionales: enzimas. Organización de la célula Lípidos ○ ○ ○ Especialmente importantes: fosfolípidos y colesterol. 2% de la masa celular. En adipocitos existen triglicéridos (grasas neutras). Hidratos de carbono ○ ○ Papel importante en la nutrición celular. Moléculas glucoproteícas. Organización de la célula La célula contiene estructuras físicas muy organizadas que se denominan orgánulos intracelulares, que son fundamentalmente para la función celular. Los lípidos de las membranas proporcionan una barrera que impide el movimiento de agua y sustancias hidrosolubles desde un compartimiento a otro. 04 Orgánulos Orgánulos La porción de líquido gelatinoso del citoplasma en el que se dispersan las partículas se denomina citosol y contiene principalmente proteínas, electrolitos y glucosa. En el citoplasma se encuentran dispersos glóbulos de grasa neutra, gránulos de glucógeno, ribosomas, vesículas secretoras y cinco orgánulos. Orgánulos intracelulares Retículo endoplásmico rugoso Retículo endoplásmico liso Mitocondria Lisosomas Aparato de Golgi Peroxisomas Retículo endoplásmico Es una red de estructuras tubulares llamadas cisternas y estructuras vesiculares planas del citoplasma. Ayuda a procesar las moléculas formadas por la célula y las transporta a sus destinos específicos. Túbulos y vesículas están formadas por membranas de bicapa lipídica que contienen grandes cantidades de proteínas. Rugoso + liso. Retículo endoplásmico rugoso Unidas a la superficie exterior del RE encontramos una gran cantidad de partículas granulares conocidas como ribosomas. Cuando están presentes, denominan al RE como rugoso. Los ribosomas están formados por una mezcla de ARN y proteínas. Sintetiza nuevas moléculas proteicas. Retículo endoplásmico liso Parte del RE que no tiene ribosomas. Actúa en la síntesis de sustancias lipídicas y en otros procesos de células que son promovidos por las enzimas intrarreticulares. Aparato de Golgi Íntimamente relacionado con el RE. Tiene membranas similares a las del REL y está formado habitualmente por 4 o más capas apiladas de vesículas cerradas, finas y planas. Las vesículas del RE van hacia el AG, se procesan para formar lisosomas, vesículas secretoras y otros componentes. Lisosomas Son orgánulos vesiculares formados por la rotura del AG. Constituyen el aparato digestivo intracelular. ○ ○ ○ Estructuras celulares dañadas. Partículas de alimento. Sustancias no deseadas. Bicapa lipídica llena de gránulos pequeños con enzimas tipo hidrolasas. Organización de la célula Los peroxisomas son físicamente similares a los lisosomas. Difieren en: ○ Están formados por replicación. ○ Contienen oxidasas que forman peróxido de hidrógeno. ○ Contiene catalasa. ½ del alcohol se detoxifica en acetaldehído en los peroxisomas del hígado. Vesículas secretoras Casi todas las sustancias secretoras se forman en el sistema retículo endoplásmico-aparato de Golgi hacia el citoplasma en forma de vesículas de almacenamiento que se conocen como vesículas secretoras o gránulos secretores. Mitocondria Es la central energética. Se encuentran en toda la célula, su número varía dependiendo del tipo de célula. Compuesta por dos membranas de bicapa lipídicaproteínas: membrana externa y membrana interna. Los plegamientos múltiples de la membrana interna forman compartimientos llamados crestas. Citoesqueleto Es una red de proteínas fibrilares organizadas habitualmente en filamentos o túbulos. Se originan como proteínas precursoras sintetizadas por ribosomas. Las precursoras se polimerizan después para formar filamentos. ○ Microfilamentos. ○ Filamentos. ○ Microtúbulos. Citoesqueleto Es frecuente que haya grandes cantidades de microfilamentos de actina en la zona exterior del citoplasma, que se conoce como ectoplasma, para formar soporte elástico. Los filamentos intermedios se coordinan con los microtúbulos, para aportar fuerza y soporte para las frágiles estructuras de tubulina. Núcleo El centro de control de la célula. Envía mensajes para que crezca, madure, replique o muera. Grandes cantidades de ADN que comprende los genes que son los que determinan las características de las proteínas celulares. Los genes también promueven la reproducción celular. Núcleo Membrana nuclear. ○ ○ ○ ○ Cubierta nuclear; consiste en dos membranas bicapa separadas, una dentro de la otra. La membrana externa es una continuación del RE. El espacio que queda entre ambas es una continuación del espacio del RE. Varios poros la atraviesan. Bibliografía 1. Costanzo, L. S. (2018). Fisiología (Edición 6th). Elsevier Limited (UK). https://clinicalkeymeded.elsevier.com/books/9788491133339 2. Hall, J. E. (2021). Guyton & Hall. Tratado de fisiología médica (Edición 14th). Elsevier Limited (UK). https://clinicalkeymeded.elsevier.com/books/9788413820736 3. Koeppen, B. M., & Stanton, B. A. (2018). Berne y Levy. Fisiología (Edición 7th). Elsevier Limited (UK). https://clinicalkeymeded.elsevier.com/books/9788491132707