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FACULTAD DE MEDICINA

PRIMER SEMESTRE

Ncleo Temtico I(NT1)

GUA DE ESTUDIO

Temtica UP3: Agua, Membrana Celular y Tejidos Epiteliales

A cargo de: Edgar Garavito MD Profesor Experto Histologa e Inmunologa Humana. Grgory Alfonso Garca Morn MD Profesor Experto Gentica, Bioqumica, y Biologa Celular y Molecular Humana. Profesor Experto Farmacologa-Teraputica y Toxicologa Humana.

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PRIMERA PARTE-CONTENIDO Membrana celular(o Plasmalema) La principal diferencia entre los procariotes y los eucariontes es la compartimentalizacin de la clula dando lugar a organelos membranosos como el ncleo y el aparato de Golgi. Esta organizacin compleja es factible gracias a las membranas biologiazas, estructuras lipdicas que separan dos interfaces acuosas.

Clula eucariota. Aprecia la gran cantidad de membranas biolgicas que organiza a la clula en compartimientos. Las membranas biolgicas se aprecian en la macrofotografas electrnicas como una estructura trilaminar con 2 laminas electrodensas separadas por una lamina electrolcida.

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Observe la estructura trilaminar al ME de transmisin. Sin embargo por tcnicas de crofractura es posible dividir la membrana en dos hojuelas una externa y la otra externa las cuales muestran una serie de partculas esparcidas a lo largo de su superficie.

Utilizando las anteriores imgenes y conociendo los resultados de otras tcnicas de carcter bioqumico, Singer y Nicholson propusieron el modelo del mosaico fluido como aproximacin a

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la estructura de las membranas biolgicas. De acuerdo con este modelo la membrana celular (y en general todas las membranas biolgicas) esta formada por 2 capas (lminas) de lpidos mezcladas con otras macromolculas (protenas, glicolpidos, etc.). Cada capa lipdica esta formada por fosfolpidos cuya composicin polar aleja a las colas hidrofbicas del medio externo y mantiene sus cabezas polares orientadas hacia el exterior de la membrana. Las protenas y otras molculas se encuentran insertadas en una de las dos hojuela o atravesando completamente la doble capa lipdica de tal manera que al romper la membrana por la tcnica de crofractura algunas de las macromolculas se ven pegadas en una de los dos fases y aquellas molculas que atraviesan la membrana son arrastradas por una de las capas dejando una depresin (o pit) en la otra.

En la membrana ensamblada las colas de las dos capas de fosfolpidos miran hacia el interior de la membrana y las cabezas polares hacia el exterior de la clula o hacia el citoplasma. Como las colas hidrofbicas no captan el tetrxido de osmio (Fijador para microscopia electrnica) la zona media de la membrana se ve opaca dando lugar a una imagen trilaminar.

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Modelo del mosaico fluido de Singer y Nicholson. Los lpidos de las membranas celulares son los fosfolpidos, el colesterol y los glicolpidos. Los primeros son molculas antipticas con una cabeza polar y una cola hidrofbica. La cabeza polar usualmente tienen un grupo nitrogenado como la colina unido a un a molcula de glicerol por un grupo fosfato. Por su parte la cola hidrofbica esta formada por un cido graso saturado y otro insaturado.

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Los principales fosfolpidos de la membrana (fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina y esfingomielina), se dispone de manera asimtrica en las dos hojuelas de la membrana siendo la fosfatidilserina ms abundante en la hojuela interna (que mira hacia el citoplasma), mientras que en la hojuela externa es muy rara. Los fosfolpidos pueden desplazarse lateralmente, rotar o incluso invertirse (flip-flop), siendo los movimientos de traslacin los mas frecuentes.

El colesterol Tambin es antiptico con su extremo polar ubicado cerca a las cabezas de los fosfolpidos y su extremo hidrofbico en el espesor de la membrana. Por ser una molcula cclica y plana aporta rigidez a la membrana.

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Los glicolpidos son lpidos adornados con carbohidrato en sus extremo libre. Usualmente se alojan en la hojuela externa de la membrana.

La protenas de la membrana se dividen en perifricas e integrales. Las primeras se insertan en una de las hojuelas interna o externa de la membrana y las segundas atraviesan completamente a esta.

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Usualmente las protenas que miran hacia el exterior de las clulas son glicoprotenas, es decir tambin estn decoradas por azucares que en ocasiones son polmeros largos. La presencia de azucares en la zona mas externa de la membrana permite atrapar un buen numero de molculas pequeas para su posterior endocitosis o procesamiento. Estos carbohidratos junto con las molculas adsorbidas pueden verse al microscopio electrnico como una cubierta exterior de la clula llamada glicocliz (G).

Propiedades de la Membrana

Se pretende con esta presentacin, brindar al estudiante una primera aproximacin a las propiedades biofsicas de las membranas con el fin de que pueda comprender los fundamentos de los mecanismos de transporte, la importancia de la asimetra en la distribucin especies inicas, las propiedades elctricas de las membranas, las propiedades de las membranas excitables y la regulacin del equilibrio osmtico. Dentro de las mltiples aplicaciones que tienen estos fundamentos se resalta la importancia de los fenmenos bioelctricos, muchos de los cuales pueden ser registrados con fines

Protenas integrales Protenas perifricas

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diagnsticos o de monitoreo teraputico, como son el electrocardiograma, el electroencefalograma, el electromiograma y los potenciales evocados. Propiedades Fsicas de las Membranas Las biomembranas de las clulas eucariotas, son estructuras dinmicas, que constituyen una frontera entre la clula y su entorno, regulando los intercambios que hacen posible el mantenimiento de sus funciones. Adems de establecer esta delimitacin con el entorno, las membranas tambin delimitan regiones especializadas dentro de la clula, denominadas organelos como son las mitocondrias, el retculo endoplsmico, el complejo de Golgi, las vesculas, etc. Al delimitar estas diferentes regiones se aumenta la probabilidad de que ocurran ciertos procesos metablicos en cada uno de ellos y que no haya interferencias indeseables. Las membranas regulan en dnde deben ocurrir ciertas reacciones, y cul es el momento ms adecuado, ya que algunos fenmenos deben ocurrir secuencialmente (en serie) y otros simultneamente (en paralelo). Las membranas entonces, representan superficies de intercambio, por lo tanto su medida se expresa en unidades cuadradas, es decir en submltiplos del metro cuadrado. Estos intercambios deben estar acoplados con las necesidades de la clula, necesidades que son proporcionales al volumen celular, cuya medida se expresa en unidades cbicas. De manera que si una clula esfrica aumenta de radio, su volumen (necesidades) crece ms rpido que su superficie membranosa (intercambios). Al crecer, la clula rpidamente alcanza un tamao crtico en el que los intercambios son insuficientes para cubrir las necesidades. Esta es una de las razones por las que debe ocurrir la divisin celular, ya que las dos clulas hijas tendrn un menor radio, lo que mejora la relacin superficie/volumen. Los componentes de la membrana, que son fundamentalmente lpidos y protenas, estn en permanente recambio y transformacin. La tasa de recambio y de transformacin est regulada por numerosos mecanismos acoplados dependiendo de la actividad de la clula y de las caractersticas de su entorno. Los lpidos de las membranas plasmticas poseen propiedades fsicas que permiten separar dos medios acuosos: el lquido extracelular del lquido intracelular. Este hecho permite delimitar regiones hidrofbicas hacia el interior de la membrana de regiones hidroflicas que miran hacia los espacios acuosos interno y externo. Estas atracciones y repulsiones con relacin al agua, constituyen fuerzas que contribuyen a moldear la geometra tanto de las protenas inmersas en la membrana como de las diferentes clases de lpidos (principalmente fosfolpidos) y son estas caractersticas geomtricas las que en buena medida determinan el tipo y la especificidad de las interacciones de la membrana celular. En otras palabras ayuda a comprender la selectividad caracterstica de cada membrana. La proporcin de lpidos y protenas tambin cambia de acuerdo con la especializacin de la clula. En la mielina, que envuelve los axones de las clulas nerviosas, la proporcin lpido/ protena es 10:1, mientras que en las membranas de la mitocondria la proporcin es 1:3. Las propiedades de los lpidos como la viscosidad, vara considerablemente con los cambios de temperatura. Pero esto no es posible en organismos como los nuestros en los que temperatura es cuidadosamente regulada. De manera que para conseguir diferentes grados de viscosidad, es necesaria otra estrategia que consiste en la variacin de la composicin qumica, incluida la proporcin de colesterol y el grado de saturacin de las cadenas hidrocarbonadas. La viscosidad de los lpidos afecta la movilidad de las protenas inmersas en la matriz lquida de lpidos de membrana. Adicionalmente, hay fenmenos de interfase entre lpidos de diferente densidad, lo que delimita regiones llamadas microdominios lipdicos o balsas (rafts) lipdicas. Parece que la interaccin de estas balsas con las protenas inmersas en ellas, afecta la probabilidad de ciertos fenmenos como son los transportes a travs de la membrana.

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Una de las funciones bsicas de las membranas plasmticas, es distribuir de una manera asimtrica las diferentes especies inicas a cada lado de la membrana. Esta funcin depende de manera especial de una clase de protenas denominada bomba Na-K ATPasa, encargada de bombear el sodio hacia el exterior de la membrana mientras que al mismo tiempo bombea potasio al interior de la membrana. Adicionalmente tenemos bombas de cloruro y bombas de calcio. Recordemos que bombear significa movilizar iones en contra de su gradiente de concentracin (transporte activo primario), fenmeno que no es espontneo y que requiere gasto de energa metablica (ATP). Este mantenimiento de la asimetra en la distribucin de los iones a lado y lado de la membrana, crea un fenmeno elctrico denominado potencial de membrana. La medida de esta diferencia en la distribucin de las cargas elctricas que portan los iones, se expresa en unidades llamadas Voltios. En realidad la diferencia en la distribucin de las cargas elctricas a cada lado de la membrana es tan pequea que la unidad ms conveniente es el milivoltio (mV). La membrana distribuye las cargas elctricas de tal manera que la cara de la membrana que mira hacia el interior de la clula tiene mayor nmero de cargas elctricas comparado con el nmero de cargas elctricas en la cara de la membrana que mira hacia el exterior de la clula. De manera que podemos concebir la membrana celular como una batera, en la que el polo positivo mira hacia el exterior de la clula y el polo negativo mira hacia el interior de la clula. Si la temperatura permanece constante, como es aproximadamente el caso de nuestro organismo, el valor del voltaje depende de las concentraciones de los iones participantes por la cara externa y por la cara interna de la membrana celular. A este valor se le conoce como el potencial de membrana. Algunas membranas como las de las clulas nerviosas y musculares, pueden cambiar de manera transitoria y reversible el voltaje, variando la permeabilidad de la membrana a los diferentes iones, y la propagacin de estos cambios de voltaje constituye una seal elctrica. Estas membranas que pueden cambiar sus propiedades elctricas se conocen como membranas excitables. En resumen podemos decir: Las membranas celulares constan de una matriz lipdica que las hace muy poco permeables a las sustancias polares como son los iones, y ms permeables a sustancias no polares como el oxgeno y el dixido de carbono. Para permitir el paso de los iones a travs de la membrana se requiere de una facilitacin dada por protenas especializadas llamadas canales inicos. La mayora de estos canales son altamente selectivos. Cuando los iones se mueven espontneamente desde la regin donde estn ms concentrados hacia la regin donde estn menos concentrados, se habla de difusin facilitada. Para movilizar los iones en el sentido contrario a la difusin, se requiere de la participacin de las ya mencionadas protenas bombas que consumen ATP. Son estos movimientos inicos a favor y en contra de la direccin de la difusin los que producen los cambios de voltaje. Cuando se toma como referencia el potencial de membrana, tambin llamado potencial de reposo, se compara desde el punto de vista elctrico el interior de la membrana con el exterior. Ya habamos mencionado que el interior de la clula corresponde con el polo negativo. Por lo tanto el valor del potencial de membrana se expresa con un nmero negativo de milivoltios, porque si se toma como punto de referencia el exterior de la membrana, (0 mV), el interior es ms negativo. Por ejemplo -75 mV.

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Cualquier variacin del voltaje del potencial de membrana hacia valores ms positivos (que es lo mismo que decir valores menos negativos), se llama despolarizacin. Cualquier variacin del voltaje del potencial de membrana hacia valores ms negativos (que es lo mismo que decir valores menos positivos), se llama hiperpolarizacin. Cuando una membrana que se encuentra despolarizada, regresa al valor del voltaje de reposo, a este cambio se le llama repolarizacin. A manera de conclusin podemos afirmar que las membranas celulares, trabajan para mantener una distribucin a lado y lado de su superficie, de especies qumicas, de cargas elctricas y del agua. En otras palabras las membranas mantienen ciertas propiedades qumicas, elctricas y osmticas indispensables para que los procesos vitales sean sostenibles. Numerosos procesos fisiopatolgicos se pueden expresar como variaciones indeseables de los gradientes qumicos, los gradientes elctricos y los gradientes osmticos a travs de las membranas. Ms all de ciertos valores crticos, estos gradientes son incompatibles con la vida.

Movimiento del agua y los solutos

La membrana celular acta como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la mayor parte de las molculas, dejando pasar selectivamente a otras. Para entender los sucesos que acontecen es necesario refrescar los conceptos de potencial de agua, difusin y smosis.

El potencial de agua es la tendencia del agua a moverse de un rea de mayor concentracin a una de menor concentracin. Las molculas de agua se mueven de acuerdo a la diferencia de energa potencial entre el punto donde se encuentran y el lugar hacia donde se dirigen. La presin y la gravedad son dos de los orgenes de este movimiento. Por ejemplo, el ciclo hidrolgico en el cual el agua fluye de las partes altas a las bajas, al igual que el agua de lluvia cae de las nubes, y para volver a formar parte de ellas es necesario que el sol la evapore. La energa es necesaria tanto para mantener este ciclo, como para llevar el agua a una zona alta.

La difusin es el movimiento neto de sustancia (lquida o gaseosa) de un rea de alta concentracin a una de baja concentracin. Dado que las molculas de cualquier sustancia se encuentran en movimiento cuando su temperatura esta por encima de cero absoluto (0 grados Kelvin -273 grados C), existe una disponibilidad de energa para que las mismas se muevan desde un estado de potencial alto a uno de potencial bajo. La mayora de las molculas se mueven desde una concentracin alta a una baja, es decir el movimiento neto es desde altas concentraciones a bajas concentraciones. Eventualmente, si no se agrega energa al sistema las molculas llegan a un estado de equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogneamente en el sistema.

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Difusin

El agua, el anhdrido carbnico y el oxgeno se encuentran entre las pocas molculas simples que pueden cruzar la membrana celular por difusin. Tambin difunden molculas sin carga como el etanol y resulta ligeramente permeable a la urea. Para que tenga lugar el fenmeno de la difusin, la distribucin espacial de molculas no debe ser homognea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentracin entre dos puntos del medio. La difusin constituye una de las principales formas de movimiento de sustancias entre las clulas y una de las formas en que las pequeas molculas cruzan la membrana celular. El intercambio de gases en branquias y pulmones es consecuencia de fenmenos de difusin. El anhdrido carbnico se regenera constantemente dado que es producido en las clulas como consecuencia de fenmenos metablicos, y como la fuente est en el interior de la clula, el flujo neto del CO2 es hacia el exterior de la clula. Los procesos metablicos, requieren usualmente oxgeno, cuya concentracin es mayor en el exterior de la clula, por lo tanto su flujo neto es hacia el interior. Por smosis (del griego osmos = impulso) se conoce al fenmeno de difusin de agua a travs de una membrana semipermeable (o de permeabilidad diferencial o de permeabilidad selectiva). Ejemplos de ese tipo de membrana son la membrana celular, como as tambin productos como los tubos de dilisis y las envolturas de acetato de celulosa de algunas salchichas. El agua se mueve de reas de alta concentracin de agua-baja concentracin de solutos a reas de baja concentracin de agua-alta concentracin de solutos.

El movimiento del agua a travs de una barrera semipermeable, como la membrana celular va de un alto potencial de agua a un bajo potencial de agua. La presencia de solutos decrece el potencial de agua de una sustancia, por lo tanto existe ms agua por unidad de volumen en un vaso de agua corriente que en el volumen equivalente de agua de mar. En una clula, que posee organelas y molculas grandes, la direccin del flujo del agua es, generalmente, hacia el interior de la clula.

La presin osmtica se define como la presin hidrosttica necesaria para detener el flujo neto de agua a travs de una membrana semipermeable que separa soluciones de composicin diferente. La presin osmtica es una propiedad de tipo coligativa, es decir, depende del nmero de partculas. As por ejemplo una solucin de NaCl 0,5 M, si estuviera totalmente disociada en Na

+ y Cl

-, sera equivalente a una solucin de glucosa 1M.

Las soluciones hipertnicas son aquellas, que con referencias al interior de la clula, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua). Las hipotnicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en otras palabras, mayor potencial de agua). Las soluciones isotnicas tienen concentraciones equivalentes de

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/transp.htm#Osmosis#Osmosis

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sustancia y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo.

Las clulas animales se hinchan cuando son colocadas en solucin hipotnica, algunas como los eritrocitos terminan estallando debido al agua que penetra en ellas por flujo osmtico (se lisan). Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguneo, es decir un medio interno isotnico. Esto elimina los problemas asociados con la prdida o ganancia de agua desde y hacia las clulas. Estamos hablando por supuesto de una de las claves de la homeostasis (del griego homos = mismo o similar, stasis = estar) o la capacidad de mantener relativamente constante el medio interno.

A diferencia de las clulas animales, las clulas de bacterias y plantas estn rodeadas por una pared celular rgida, en este caso:

- Cuando se encuentran en un medio hipotnico, el agua que penetra por flujo osmtico genera una presin de turgencia que empuja al citosol y la membrana plasmtica contra la pared celular.

- En cambio en soluciones hipertnicas las clulas se retraen, separndose la membrana de la pared celular como consecuencia de la prdida de agua por flujo osmtico (fenmeno conocido como plasmlisis).

Organismos unicelulares como el Paramecium, y otros organismos de vida libre en agua dulce, tienen el problema de que son usualmente hipertnicos con relacin a su medio ambiente. Por lo tanto el agua tiende a fluir a travs de la membrana hinchando a la clula y eventualmente rompindola, hecho molesto para cualquier clula. Una vacuola contrctil es la respuesta del Paramecium a este problema, si bien el bombear agua hacia exterior de la clula requiere energa ya que trabaja contra un gradiente de concentracin.

Protenas de membrana que intervienen en el transporte

Debido a su interior hidrofbico, la bicapa lipdica de una clula constituye una barrera altamente impermeable a la mayora de las molculas polares. Esta funcin de barrera tiene gran importancia ya que le permite a la clula mantener en su citosol a ciertos solutos a concentraciones diferentes a las que estn en el fluido extracelular; lo mismo ocurre en cada compartimiento intracelular envuelto por una membrana. El desarrollo evolutivo ha creado sistemas celulares destinados transportar especficamente molculas hidrosolubles, subsanando el problema del aislamiento celular. El transporte de molculas es realizado por parte de las protenas integradas en la membrana celular. Por lo general es altamente selectivo en lo que se refiere a los productos qumicos que permiten pasar.

Las tres clases principales de protenas de membrana (todas ellas de transmembrana) que intervienen en el pasaje de molculas a travs de la misma son:

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Protenas de canal que conforman un "tnel" que permite el paso de agua y electrolitos a favor de un gradiente de concentracin o potencial elctrico (forman un canal que atraviesa la bicapa en todo su espesor). La partcula que pasa se selecciona de acuerdo a su tamao y carga. Suelen estar cerrados y abrirse frente a estmulos especficos. El pasaje se realiza de acuerdo al gradiente de concentracin de las molculas. Las clulas que presentan gran permeabilidad al agua poseen un canal que facilita la entrada de la misma. La protena responsable, acuaporina, fue identificada por Peter Agre en eritrocitos, a mediados de los 80s.

Las acuaporinas son protena para el transporte especfico de agua y que NO se relacionan con la smosis, sino con el transporte de agua para la formacin de soluciones y lquidos biolgicos(INCLUSO EN LA FORMACIN DE LA ORINA A NIVEL RENAL), de ah que se expresen ampliamente en la economa tisular sistmica.

La selectividad es una propiedad central de la acuaporina. Debido a la carga positiva del centro del canal, los iones cargados positivamente se rechazan. Esto impide el pasaje de protones a travs del mismo. Las molculas que se introducen a travs del estrecho canal se reacomodan, orientndose en el campo elctrico local formado por los tomos de la pared. Los protones se detienen en el camino y son rechazados debido a sus cargas positivas.

Bombas: Utilizan energa (provista por el ATP) para transportar molculas contra un gradiente de concentracin.

Transportadores: Este tipo de protenas, luego de fijar las molculas al transportar (A), sufren un cambio de conformacin (B) en manera tal que permite a las molculas fijadas, atravesar la membrana plasmtica. Se conocen tres tipos de transportadores:

"uniport" llevan un soluto por vez.

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"symport" transportan el soluto y co-transportan otro diferente al mismo tiempo y en la misma direccin. "antiport" transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la direccin opuesta. Uno entra y el otro sale o vice-versa.

Transporte Activo y Pasivo:

Para el transporte pasivo no se requiere que la clula gaste energa. Entre los ejemplos de este tipo de transporte se incluyen la difusin de oxgeno y anhdrido carbnico, la smosis del agua y la difusin facilitada.

El transporte activo, en cambio, requiere por parte de la clula un gasto de energa que usualmente se da en la forma de consumo de ATP. Ejemplos del mismo son el transporte de molculas de gran tamao (no solubles en lpidos) y la bomba sodio-potasio.

Difusin Facilitada

La difusin facilitada se realiza tanto por medio de las protenas canal como por los "uniport". Permite que molculas que de otra manera no podran atravesar la membrana, difundan libremente hacia afuera y adentro de la clula. Este proceso permite el paso de iones pequeos tales como K

+, Na

+, Cl

-, monosacridos,

aminocidos y otras molculas. Al igual que en la difusin simple el movimiento es a favor del gradiente de concentracin de las molculas. Sin embargo su velocidad de transporte es mayor, ya que no entran en contacto con el centro hidrofbico de la bicapa. El transporte es especfico, transportndose un tipo de molculas o un grupo de ellas estrechamente relacionados. La velocidad de transporte en la difusin facilitado esta limitada por el nmero de canales disponibles en la membrana. La velocidad de transporte se satura cuando todos los

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/transp.htm#tpasivo#tpasivohttp://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/transp.htm#tactivo#tactivohttp://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/transp.htm#ATP#ATPhttp://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/transp.htm#bomba#bomba

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transportadores estn funcionando a su mxima capacidad (ver que la curva indica una "saturacin") mientras que en la difusin simple la velocidad de depende solo del gradiente de concentracin. La glucosa entra en la mayor parte de las clulas por difusin facilitada. Parece existir un nmero limitado de protenas transportadoras de glucosa, transportadores llamados GLUT. El rpido consumo de la glucosa por la clula (por la tan conocida gliclisis) mantiene el gradiente de concentracin. Sin embargo, cuando la concentracin externa de glucosa aumenta, la velocidad de transporte no excede cierto lmite, sugiriendo una limitacin en el transporte. Transporte Activo El transporte activo requiere un gasto de energa para transportar la molcula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el nico que puede transportar molculas contra un gradiente de concentracin, al igual que la difusin facilitada el transporte activo esta limitado por el nmero de protenas transportadoras presentes. Son de inters dos grandes categoras de transporte activo: -Transporte activo primario: Usa energa (generalmente obtenida de la hidrlisis de ATP), a nivel de la misma protena de membrana produciendo un cambio conformacional que resulta en el transporte de una molcula a travs de la protena. El ejemplo ms conocido es la bomba de Na

+/K

+. La bomba de Na

+/K

+ realiza un contra-transporte (usando un "antiport"). Transporta K

+

al interior de la clula y Na+ al exterior de la misma, al mismo tiempo, gastando en el proceso

ATP. En ente caso, las protenas transportadoras deben mover molculas contra un gradiente de concentracin. Por ejemplo en la bomba de sodio-potasio de las clulas nerviosas el Na

+ es

mantenido a bajas concentraciones en el interior de las clulas y el K+ a altas concentraciones.

Las concentraciones estn invertidas en el exterior de las clulas.

Concentraciones inicas

In Interior Sangre

Sodio 12 mM 145 mM

Potasio 140 mM 4 mM

Las bombas inicas activadas por ATP generan y mantienen gradientes inicos a travs de la membrana plasmtica. Cuando se propaga un mensaje nervioso los iones pasan a travs de la membrana (sale K y entra Na) transmitiendo el mensaje. Luego de este proceso, los iones deben ser transportados activamente a la "posicin de partida" a lo largo de la membrana. Cerca de un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na/K. Existen cuatro tipos de "bombas" que utilizan ATP para mover solutos contra gradientes de concentracin: Las bombas de clase P (compuestas por dos polipptidos diferentes: alfa y beta) intervienen en el transporte de H

+, Na

+, K

+ y Ca

++, se las encuentra en las membranas plasmticas de

vegetales, hongos y bacterias, donde en las membranas plasmticas de eucariotas actan como bombas de Na

+/K

+ e H

+/K

+ (clulas gstricas) y este tipo se lo encuentra adems como

bombas de Ca++

en dichas clulas (y en el retculo sarcoplsmico de clulas musculares). La bomba clase F. Las bombas clase V (mltiples subunidades de membrana y citoslicas) intervienen en el transporte de H

+ de membranas de vacuolas de vegetales y hongos, en los endosomas y

lisosomas de clulas animales y en ciertas clulas animales secretoras de cidos (ej. Osteoclastos y clulas gstricas).

*Investigue dnde actan los medicamentos del grupo farmacolgico del Omeprazol.

file:///F:/sitio2002/cel_euca/transporte.htm%23glicolisis

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Las bombas clase ABC (ATP Binding Cassete, con dos dominios de trasmembrana y dos citoslicos) intervienen en el transporte de iones y molculas pequeas. Se encuentran en membranas plasmticas bacterianas como permeasas asociadas al transporte de aminocidos y monosacridos. En retculo endoplsmico de clulas de mamferos asociadas al transporte de pptidos relacionados con la presentacin de antgenos por las protenas de CHM, y en membrana plasmtica de mamferos asociadas al transporte de molculas pequeas, fosfolpidos y frmacos lipidosmiles pequeos. Esta superfamilia incluye a la MDR1 (MultiDrug Resistence) que exporta un gran nmero de frmacos y es factor clave de la resistencia de las clulas cancerosas a los quimioterpicos y a la protena CFTR (protena reguladora transmembrana de la fibrosis qustica), un canal para el Cl

- que es defectuosa en la fibrosis

qustica.

*Investigue qu es la Fibrosis Qustica o Mucoviscidosis.

-Transporte activo secundario: Utiliza la energa para establecer un gradiente a travs de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molcula de inters contra su gradiente de concentracin. La Escherichia coli establece un gradiente de protones (H

+) entre ambos lados de la membrana

utilizando energa para bombear protones hacia afuera de la clula. Luego estos protones se acoplan a la lactosa (azcar que sirve de nutriente al microorganismo) a nivel de la lactosa-permeasa (protena transmembrana), la lactosa permeasa usa la energa del protn movindose a favor de su gradiente de concentracin para transportar la lactosa dentro de la clula. Este transporte acoplado en la misma direccin a travs de la membrana celular se denomina co-transporte (utiliza las protenas "simport"). E. coli utiliza este tipo de mecanismo para transportar otros azucares tales como ribosa y arabinosa, como as tambin numerosos aminocidos. Otro sistema de transporte secundario usa la bomba de Na/K en una primera etapa, genera as un fuerte gradiente de Na a travs de la membrana. Luego la protena "simport" para el sistema Na-Glucosa usa la energa del gradiente de Sodio para transportar Glucosa al interior de la clula.

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Este sistema se usa de manera original en las clulas epiteliales del intestino. Estas clulas toman glucosa y Na del intestino y lo transportan al torrente sanguneo utilizando la accin concertada de los "simport" para Na/Glucosa, la glucosa permeasa (una protena canal de difusin facilitada para la glucosa) y las bombas de Na/K. Se debe hacer notar que las clulas del intestino se encuentran unidas entre s por "uniones oclusivas" que impiden que nada proveniente del intestino pase al torrente sanguneo sin ser primero filtradas por las clulas epiteliales. Este mecanismo es la base de la formulacin de las "sales de rehidratacin oral" que contiene glucosa y electrolitos, utilizada para combatir los efectos de la diarrea provocada por el clera y otras bacterias patgenas. La cura implica no solamente el uso de antibiticos sino adems la reposicin del agua que se pierde por accin de las toxinas microbianas. La administracin oral de glucosa y sales, que se absorben coordinadamente a nivel del intestino delgado, genera un gradiente osmtico que arrastra el agua desde la luz del intestino hacia la sangre.

Transporte Mediado por Vesculas

Las vesculas y vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberacin de productos qumicos hacia el exterior de la clula o para permitir que los mismos entren en la clula. Se aplica el trmino exocitosis cuando el transporte es hacia fuera de la clula. Endocitosis: (del griego endon = dentro; kytos = clula) Es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la clula a travs de la membrana. Se conocen tres tipos de endocitosis: - Fagocitosis: (del griego phagos = comiln; kytos = clula) En este proceso, la clula crea

unas proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudpodos que rodean la partcula slida. Una vez rodeada, los pseudpodos se fusionan formando una vescula alrededor de la partcula llamada vescula fagoctica o fagosoma. El material slido dentro de la vescula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glbulos blancos constituyen el ejemplo ms notable de clulas que fagocitan bacterias y otras sustancias extraas como mecanismo de defensa.

- Pinocitosis: En este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vescula de lquido extracelular. En este caso, no se forman pseudpodos, sino que la membrana se repliega creando una vescula pinoctica. Una vez que el contenido de la vescula ha sido procesado, la membrana de la vescula vuelve a la superficie de la clula. De esta forma hay un trfico constante de membranas entre la superficie de la clula y su interior.

- Endocitosis mediada por receptor: Este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginacin de la membrana slo tiene lugar cuando una determinada molcula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana (1, 2). Las "fositas recubiertas" ("coated pits") son invaginaciones de la membrana donde se encuentran los receptores.

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Una vez formada la vescula endoctica (3), que al formarse queda recubierta por una protena llamada clatrina, est se despoja de la clatrina (4) y se une a otras vesculas para formar una estructura mayor llamada endosoma (5). Dentro del endosoma se produce la separacin del ligando y del receptor (6): Los receptores son separados y devueltos a la membrana (7, 8), mientras que el ligando se fusiona con un lisosoma siendo digerido por las enzimas de este ltimo (7, 8).

EL AGUA Y SUS PROPIEDADES

Grfica 1. Estructura de una Molcula de agua

El agua es el elemento que acta como solvente comn para las sustancias requeridas para la vida de la clula. Por sus caractersticas especiales, es posible la vida que conocemos. Gracias al agua la vida slo es posible en soluciones acuosas y en estas se llevan acabo 3 grandes de reacciones, que son claves: 1-Reacciones pH(potencial hidrogenin H

+ y potencial hidroxilo OH

-)

2-Reacciones de potencial xido-reductivo: recordemos que la xido-reduccin es el tipo de reaccin clave para la formacin de energa. 3-Reacciones de precipitacin: formacin de sales(ejm.: sales biliares), pero tambin en situaciones fisiolgicas ms especializadas como las que conocer en inmunologa(reacciones antgeno-anticuerpo). Composicin del agua: posee dos tomos de hidrgeno, cada uno comparte sus electrones con un par de electrones de un tomo de oxgeno.

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El agua es una molcula polar porque el oxgeno ejerce mayor fuerza de atraccin que el hidrgeno sobre los electrones compartidos. Esto crea una carga positiva parcial en cada

hidrgeno con un ngulo de 104,5 entre ellos y una carga negativa parcial sobre el oxgeno originndose una molcula elctricamente asimtrica conformando un dipolo.

Grfica 2. Estructura del agua y sus caractersticas de dipolo Segn el estado fsico en que se encuentre el compuesto por ejemplo el agua, los dipolos que la conforman tiene disposiciones con diferente grado de ordenamiento, desde el menor grado como en el estado de gas, hasta el de mximo ordenamiento como es el slido, en el agua en la estructura de hielo.

Grfica 3. Ordenamiento al azar de dipolos en estado lquido La caracterstica de polaridad la presentan diversos compuestos, algunos aminocidos son ejemplos de ellos, presentados a continuacin:

Grfica 4. Algunos ejemplos de aminocidos polares

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Las molculas que poseen grupos tanto polares como no polares, se denominan molculas anfipticas, se disocian en agua si la fuerza de interaccin de la porcin polar con el agua sobrepasa las fuerzas hidrofbicas de la porcin no polar. Se presentan algunos ejemplos en el siguiente grfico:

Grfica 5. Algunos ejemplos de biomolculas anfipticas Uniones covalentes Los enlaces covalentes son uniones fuertes que se suceden entre los tomos de una molcula cuando comparten un par de electrones. Puede ser simple como en el hidrgeno

molecular H2 (H H), dobles cuando comparten dos pares de electrones como en el oxgeno

molecular O2 O O; si comparten tres pares de electrones como en el nitrgeno molecular

N N, se trata de un triple enlace covalente. Uniones no covalentes Las interacciones entre molculas (o entre diferentes partes de una molcula de gran tamao) se dan por una serie de enlaces dbiles llamados no covalentes. Las atracciones ocurren en regiones cargadas de la misma molcula o de molculas diferentes, tenindose entre las 2 partes pesos moleculares iguales o muy similares; son realmente dbiles, por lo que se rompen o se reensamblan fcilmente, esta caracterstica es lo que permitir a los enlaces no covalentes interacciones dinmicas entre las diferentes molculas de las clulas.

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Grfica 6. Tipos de interacciones dbiles (no covalentes) entre biomolculas y el agua como solvente Para algunos autores pueden ser agrupadas en 4 tipos: a) Puentes de hidrgeno Cuando un tomo de hidrgeno es unido de forma covalente a un tomo electronegativo particularmente de oxgeno o nitrgeno, el par de electrones compartidos es desplazado del ncleo del tomo electronegativo, dejando al tomo de hidrgeno con una leve carga positiva. Como resultado de la carga positiva del ncleo del tomo de hidrgeno, puede acercar a un segundo par de electrones de otro tomo electronegativo para formar una interaccin dbil conocida como puente de hidrgeno. Los puentes de hidrgeno tambin pueden ocurrir entre molculas diferentes al agua, en donde existan tomos electronegativos de oxgeno o nitrgeno que realicen por proximidad uniones no covalentes a los tomos de hidrgeno de un segundo compuesto, como en los enlaces peptdicos. Ocurren entre la mayora de molculas polares y se forman en molculas grandes y de mucha importancia biolgica como en los cidos nucleicos.

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Grfica 7. Puentes de hidrgeno uniendo bases nitrogenadas en una cadena de DNA b) Enlaces inicos (puentes salinos) Son interacciones entre tomos cargados llevando a atraccin o a repulsin. El cloruro de sodio NaCl en forma de cristal es una estructura simtrica formada por las fuerzas de atraccin entre cargas negativas del cloro y positivas del sodio; este tipo de atraccin entre componentes fuertemente cargados se denomina enlaces inicos. Cuando el NaCl entra en contacto con el agua, el Na

+ es atrado por la carga negativa del oxgeno del agua y el Cl

- por

las cargas positivas del hidrgeno del agua formndose una cubierta de agua que rodea a los iones en solucin mediante enlaces inicos.

Grfica 8. Cristales de cloruro De Sodio

Grfica 9. Cubierta de agua alrededor del Cloruro de Sodio en solucin

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c) Interacciones hidrofbicas Los compuestos que son capaces de interactuar con el agua se denominan hidroflicos. Las molculas no polares como esteroides o molculas grasas son insolubles en agua por su falta de regiones cargadas. Cuando se mezclan compuestos no polares con agua, estas sustancias hidrofbicas se unen en agregados, minimizando su exposicin a su ambiente polar circundante. Esta asociacin de molculas no polares se llama interaccin hidrofbica. Esta es la razn por la que compuestos no polares agrupados tienden a localizarse en el interior de la mayora de las protenas o compuestos solubles, lejos del ambiente acuoso, como sucede en el caso de las lipoprotenas o la bicapa lipdica que constituyen las membranas.

Grfica 10. Agregados hidrofbicos d) Fuerzas de van der Waals Ocurren entre dipolos transitorios generadas por los movimientos rpidos de los electrones. Actan a distancias muy cortas, aproximadamente entre 2-4 amstrongs y son muy sensibles a la distancia de separacin entre los tomos y significativamente ms dbiles que los puentes de hidrgeno. El agua como solvente La naturaleza polar del agua y su habilidad para formar puentes de hidrgeno le confieren su importante papel de solvente polar. Las molculas polares en realidad estn dispersas en el agua. Las sales cuya estructura se construye por atracciones de grupos cargados, se disuelve en el agua por atracciones electrostticas ejercidas por el dipolo a los componentes de la sal. Muchas molculas orgnicas no se ionizan pero poseen grupos polares dbiles que pueden ser atrados por el agua permitiendo su solubilizacin, esto sucede por ejemplo con azcares y alcoholes. En los compuestos no polares entre los enlaces covalentes las fuerzas no siempre son iguales, sino que presentan asimetra. La distribucin de electrones alrededor de un tomo en un momento dado es esttica, por lo que puede variar las fuerzas en otro momento; esto es, en un momento dado, la densidad electrnica puede ser mayor en un lado del tomo que en otro, lo cual puede cambiar en el momento siguiente. Esta transitoria asimetra de la distribucin electrnica resulta en cambios momentneos de la carga en la misma molcula, convirtindolos en Dipolos. Si dos molculas con dipolos se acercan los suficiente y se orientan de manera apropiada, experimentan fuerzas de atraccin

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dbiles conocidas como fuerzas de van der Waals, que los une. Son ejemplos molculas que se encuentran en procesos de interaccin biolgicos como uniones de anticuerpos o protenas en las superficies virales.

Grfica 11. Distribucin electrnica asimtrica en un dipolo

Nunca olvide que la cantidad de agua en un individuo humano se estima haciendo el siguiente clculo: 65mL por Kg de peso en la mujer y 70 mL por Kg de peso en el hombre.

Electrolitos Las sustancias que se disocian y facilitan la conduccin de la corriente elctrica a travs del agua. En este proceso se pueden agrupar de acuerdo a la carga, las que se cargan negativamente se denominan aniones y los que lo hacen positivamente se denominan cationes y en conjunto se clasifican como electrolitos. Los compuestos no electrolitos como los azcares, al solubilizarse en agua no son cargados ni se disocian en especies con carga. cidos (Electrolitos) fuertes Los lcalis o las sales se disocian completamente en agua cuando estn a bajas concentraciones. En una solucin preparada conteniendo diferentes sales (NaCl. K2SO4, y lactato de Na), estas sustancias no existen en solucin sino que se encuentran en forma de iones disociados (Na

+, k

+, SO4

-, lactato

-). El cido sulfrico (H2SO4) y el cido clorhdrico (HCl)

son cidos fuertes porque se disocian totalmente liberando protones H+. Los hidrxidos de

sodio o de potasio son lcalis o bases fuertes y liberan hidroxilos OH- pudiendo ser aceptores

de protones. Electrolitos dbiles Sin embargo, muchos cidos cuando se disocian en agua no lo hacen totalmente sino que establecen un equilibrio entre los componentes disociados y los que no se disocian. As los iones

H

+ e OH

- se recombinan constantemente para formar agua y no pueden estar en

forma inica formando parte de la molcula de agua; en un instante es in, al siguiente forma parte de una molcula y de esto surgen las constantes de disociacin para cada compuesto. De acuerdo a esto, el cido lctico, un importante intermediario metablico en solucin acuosa se disocia parcialmente en anin lactato y protones (H

+) as:

CH3-CHOH-COOH CH3-CHOH-COO- + H+ Se establece un equilibrio dinmico entre los componentes. Algunas sales de metales alcalinos se disocian completamente a bajas concentraciones, pero esto no ocurre a altas concentraciones. Esto explica por qu compuestos y sales orgnicas como el lactato de sodio es disociado totalmente en sistemas biolgicos, lo que ocurre en virtud a la baja concentracin en que all se encuentra de esta sal.

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Disociacin de los electrolitos El grado de disociacin de cada electrolito depende de la afinidad del anin por H

+. Habr ms

disociacin si las fuerzas de dipolo del agua que interactan con el anin y el catin son ms fuertes que las fuerzas electrostticas de unin entre el anin y el catin

del electrolito. En

razn a esto los compuestos que tienen mayor carga elctrica se disocian totalmente mientras que los que tienen menor carga elctrica se disocian menos y se les denomina electrolitos dbiles. La concentracin de varias especies de electrolitos dbiles (HA) puede calcularse mediante la frmula de la ecuacin de equilibrio de disociacin:

Siendo: (K`eq) una constante fsica A

- anin disociado

[ ] Concentracin de cada componente en mol/l o Molar mmol/l o mM. De la frmula puede inferirse que K`eq ser un nmero pequeo si el compuesto tiene un pequeo grado de disociacin (denominador grande), o la inversa K`eq ser grande si el grado de disociacin del compuesto es grande (denominador pequeo). (Obviamente esta frmula no se aplica para sustancias que se disocian totalmente). El grado de disociacin de un cido se incrementa al aumentar la temperatura. El agua es un electrolito dbil y se disocia:

HOH H+ + OH-

Un protn que se disocia, interacta con el oxgeno de otra molcula de agua para formar el in hidronio H3O

+. En la prctica se acepta el uso de H

+ en lugar de H3O

+ teniendo en cuenta que

la ltima es la especie presente en la disociacin. A 25 C el valor de K`eq para el agua es muy pequeo, corresponde a 1.8 x 10

-16

Dado que la concentracin del agua prcticamente no cambia por la disociacin, se tiene: K`eq x [H2O] = [

H

+] [ OH

- ]= 1 x 10

-14

Este valor a 25 C es 1 x 10-14

. En agua pura, la concentracin de [H+] es igual a la [OH

-].

Entonces por sustitucin en la ecuacin anterior, 2[H+] = 1 x 10

-14, por lo tanto [H

+] = 1 x 10

-7 y

la [OH-] = 1 x 10

-7.

Si la adicin de sustancias disueltas en el agua altera la concentracin de H

+ o de OH

- como

ocurre con la adicin de un cido o de una base, concomitantemente debe ocurrir un cambio en otro in en orden a compensar la prdida de equilibrio del agua. Por conveniencia, [H

+] es

usualmente expresada en trminos de pH y se calcula:

En la ecuacin que describe la disociacin del agua es 1 x 10

-14 = [H

+] [OH

- ], tomando el

logaritmo negativo a ambos lados, la ecuacin se transforma 14 = pH + pOH. En agua pura la

[H+] [A-]

(K`eq) = -------------

[HA]

[ H

+] [ OH

- ]

K`eq = 1.8 x 10-16

= -------------

[H 2O]

1

pH = log ---------

[ H

+]

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[H+] y la [OH

-] son iguales, siendo para ambas 1 x 10

-7 y el pH = 7.0 valor que corresponde al

pH neutro. Bajos valores de pH corresponden a altas concentraciones de H+

(cidos) y altos

valores de pH corresponden a bajas concentraciones de H+ (lcalis).

Los valores de pH de diferentes fluidos biolgicos se presentan en la tabla 1:

Tabla 1. Valores de pH de diferentes fluidos biolgicos intra y extracelulares Cuando ocurre un cambio en alguno de los componentes en una reaccin en equilibrio, debe producirse un cambio concomitante en cada uno de los dems componentes a fin de contrarrestar y recuperar el equilibrio perdido de forma eficiente. Por ejemplo en una solucin de cido carbnico un incremento en la [H

+] decrece la concentracin de base conjugada (in

bicarbonato) con incremento equivalente en el cido conjugado (cido carbnico) cido conjugado = base conjugada + [H

+]

Acidos y Bases La definicin ms conveniente para los sistemas biolgicos es la de Bronsted y Lowry: un cido es un donante de protones, una base es un aceptor de protones. Un ejemplo de cido dbil importante en medicina es el cido carbnico (H2CO3). El par Bicarbonato como sistema buffer en sangre y pulmones. En animales con respiracin pulmonar, el Bicarbonato es un sistema buffer muy efectivo para mantener el pH del agua cercano a 7.4 en razn a que el cido carbnico (H2CO3) en el plasma sanguneo est en equilibrio con la gran reserva de CO2 que se almacena como aire en los pulmones. Este sistema buffer comprende tres reacciones de equilibrio reversibles entre el CO2 de los pulmones y el H2CO3 del plasma sanguneo. Cuando Se liberan [H

+] por ejemplo, por la produccin de cido lctico en el msculo despus

de ejercicio vigoroso, como difunde libremente a la sangre a travs de los tejidos, aumenta las concentraciones de H2CO3 equilibrndose (reaccin 1). Esto incrementa la concentracin de CO2 en el plasma sanguneo (reaccin 2), aumentando a la vez, la presin de CO2 gaseoso en el aire de los pulmones (reaccin 3); el CO2 extra es exhalado.

[H+] [base conjugada]

K`eq= ---------------------------

[cido conjugado]

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De la misma forma, cuando el pH del plasma sanguneo se aumenta, por ejemplo durante el catabolismo proteico por aumento de NH3 se dan los eventos a la inversa: la [H

+] disminuye

causando una mayor disociacin de H2CO3 en H+ + HCO3

- . Esto llevar a que ms CO2

gaseoso de los pulmones se disuelva en el plasma sanguneo. Por lo tanto la frecuencia respiratoria (rata de inhalaciones y exhalaciones de CO2) puede permitir ajustes rpidos asegurando as un equilibrio que mantiene constante el pH de la sangre.

Osmolaridad

El propsito de este desarrollo es definir cuidadosamente los conceptos fundamentales de los que depende la comprensin de la smosis, la presin osmtica, el flujo osmtico as como la proyeccin de estos conocimientos en la prctica de las profesiones de la salud. Antes de empezar las definiciones es importante recordar algunas magnitudes y unidades que se van a emplear. La cantidad de materia se refiere a un nmero de partculas que se encuentran en un gas o en disolucin. Su unidad se llama un Mol y corresponde a un nmero de Avogadro de partculas, es decir, 6.02 x 10

23 partculas. Para medir la cantidad de iones o de molculas del

cuerpo esta unidad es muy grande y se utiliza en cambio los milimoles es decir 6.02 x 1020

partculas. A veces cuando tenemos una cantidad de iones, lo que queremos contar es la cantidad de cargas elctricas presentes, y ya no hablamos de milimoles sino de miliequivalentes. Un miliequivalente corresponde a 6.02 x 10

20 cargas elctricas elementales.

Para convertir milimoles en miliequivalentes, se multiplican los milimoles por la valencia del in y obtenemos los miliequivalentes. Para iones con valencia 1 como el Na, K, Cl, la cantidad de milimoles es la misma cantidad de miliequivalentes. En cambio para el Ca que tiene valencia 2, un milimol de Ca corresponde a 2 miliequivalentes de Ca. Podemos expresar la concentracin de una molcula o un in en milimoles por litro de disolucin (mmol/L) o en miliequivalentes por litro de disolucin (meq/L). Osmosis Se puede definir como el flujo pasivo de agua a travs de una membrana selectivamente permeable a favor del gradiente de presin osmtica. Para poder entender bien esta definicin es necesario revisar lo que significa flujo pasivo, membrana selectivamente permeable, gradiente, y presin osmtica.

H + HCO3-

reaccin 1 H2CO3 reaccin 2 Fase

acuosa CO2 sangre en capilares

reaccin 3 CO2(gas) Fase gaseosa

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Flujo pasivo Es el paso de una clase de molculas (en este caso de agua) de la regin donde estas molculas estn ms concentradas, es decir, tengan una mayor actividad o movimiento, hasta una segunda regin separada por una membrana, donde esta misma clase de molculas tengan una menor concentracin, es decir, tengan una menor actividad o movimiento. De acuerdo con esta definicin, es equivalente decir flujo pasivo a decir difusin pasiva. De una manera ms precisa, debemos entender el flujo como el paso de molculas de una regin a otra por unidad de tiempo. Cuando decimos que el flujo es pasivo, nos referimos a que la energa necesaria para que ocurra el flujo depende del movimiento espontneo de las molculas (cintica molecular) y no es necesario utilizar energa metablica (es decir ATP obtenido de la oxidacin de carbohidratos o lpidos). Membrana selectivamente permeable La difusin pasiva puede ser simple o facilitada. Se dice que es simple cuando las molculas pueden atravesar la bicapa lipdica de la membrana (es decir son molculas polares). Gradiente Es la relacin entre la diferencia de concentracin o la diferencia de presin de una sustancia a travs de la membrana, dividido por la distancia que las separa (es decir el grosor de la membrana o del conjunto de membranas que separan los dos compartimientos). Gradiente = (C1 C2) /d = (P1 P2) / d Donde C1 es la concentracin en el compartimiento 1, C2 es la concentracin en el compartimiento 2 y d es la distancia que separa los dos compartimientos. En la expresin equivalente, P1 es la presin en el compartimiento 1 y P2 es la presin en el compartimiento 2. Se dice entonces que hay un flujo pasivo cuando la sustancia se mueve a favor del gradiente, es decir del sitio de mayor concentracin (o presin) al sitio de menor concentracin (o presin). Observe que el gradiente puede aumentar tanto por un aumento de la diferencia entre C1 y C2 (o P1 y P2) como por una disminucin de la distancia que separa los dos compartimientos. De la misma manera el gradiente puede disminuir tanto por una disminucin de la diferencia entre C1 y C2 (o P1 y P2) como por un aumento de la distancia que separa los dos compartimientos. Presin osmtica El gradiente de presin osmtica se crea por la diferente concentracin de solutos en las soluciones a cada lado de la membrana. Suponga que en el compartimiento 1 tiene agua con glucosa y en el compartimiento 2 tiene solo agua. Ahora suponga que la membrana que separa los dos compartimientos no es permeable al soluto (glucosa) y solo es permeable al agua.

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En el compartimiento 1 la presencia de la glucosa le resta movilidad a las molculas de agua, por lo tanto habr una diferencia de actividad molecular: las molculas de agua del compartimiento 2 estarn ms activas que las del compartimiento 1. Por lo tanto habr un flujo neto de agua (osmosis) del compartimiento 2 hacia el compartimiento 1. Como consecuencia de lo anterior, el nivel del agua del compartimiento 1 asciende ejerciendo una presin que depende de la altura a la que llegue este nivel. A esta presin se le denomina presin hidrosttica. El nivel mximo al que llega la columna de agua en el compartimiento 1 corresponde a la presin hidrosttica que contrarresta el movimiento osmtico de agua entre el compartimiento 2 y el compartimiento 1. A esta presin se le denomina presin osmtica. La presin osmtica es una propiedad coligativa de las soluciones, es decir, que depende del nmero de partculas disueltas en la solucin y no depende de su tamao, forma, peso o carga elctrica. Por lo tanto lo que importa es la diferencia de concentracin de las partculas y no la diferencia de la concentracin molar. Esta ltima afirmacin se entiende mejor mediante un ejemplo: Una solucin de glucosa de 1 milimol/Litro tiene una concentracin osmtica de 1 miliosmol/Litro. Pero una solucin de NaCl de 1 milimol/Litro tiene una concentracin osmtica de 2 miliosmoles/Litro porque el NaCl se disocia en agua en Na y Cl por lo tanto se duplica el nmero de partculas osmticamente activas. En los textos de fisiologa usted encuentra la siguiente expresin para medir la presin osmtica, que se conoce como la ecuacin de vant Hoff:

= C.R.T.

Donde es la presin osmtica, C es la diferencia de concentracin de las partculas del soluto en las dos soluciones, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura absoluta en grados Kelvin. Note que para ejercer estos efectos osmticos, el soluto debe ser idealmente impermeable. Si el soluto fuera totalmente permeable, sera el soluto y no el agua el que difundiera a travs de la membrana. Por lo tanto no se generara presin osmtica alguna y diramos de ese soluto que es osmticamente inefectivo. Se denomina coeficiente de reflexin a la medida de la permeabilidad relativa de la membrana al soluto y al solvente. Esta medida se calcula mediante la expresin:

= 1 (Ps/Pa)

Donde es el coeficiente de reflexin, Ps es la permeabilidad al soluto y Pa es la permeabilidad al agua (solvente). Se entiende entonces que si la membrana fuera impermeable al soluto y totalmente permeable al agua, la expresin quedara:

= 1- (0/1) = 1 0 = 1 Y si la membrana fuera totalmente permeable al soluto y al agua la expresin quedara:

= 1 (1/1) = 1 1 = 0

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Por lo tanto si el coeficiente de reflexin es 1 el soluto tiene un mximo de efectividad osmtica mientras que si el coeficiente de reflexin es 0, no tiene efectividad osmtica. El flujo de agua causado por la diferencia de presin osmtica puede ser calculado mediante la ecuacin de flujo osmtico:

F = L.A. ( 1- 2) Donde F es flujo de agua, L es la conductividad hidrulica de la membrana y A es el rea de la

membrana y 1 y 2 las presiones osmticas a cada lado de la membrana. Si tenemos en cuenta el coeficiente de reflexin, la expresin anterior para el flujo de agua, quedara:

F = .L.A.( 1- 2) Efectos de la Osmolaridad en las clulas Los cambios en la osmolaridad plasmtica producen cambios en el volumen celular (por ejemplo el volumen de los glbulos rojos): las clulas disminuyen su volumen (crenacin) o lo aumentan (se hinchan.) La capacidad de una partcula para cambiar el volumen celular se denomina su tonicidad. Una solucin extracelular que cause un flujo neto de agua al interior de la clula se llama una solucin hipotnica. (La clula aumenta su volumen) Una solucin extracelular que cause un flujo neto de agua hacia el exterior de la clula se llama una solucin hipertnica. (La clula disminuye su volumen) Una solucin que no causa un cambio en el volumen intracelular, se llama una solucin isotnica. El cambio de volumen de las clulas se puede calcular usando la siguiente expresin:

i.Vi = f.Vf

Donde i es la osmolaridad inicial, Vi es el volumen celular inicial, f es la osmolaridad final y Vf es el volumen celular final. Ejemplo: si un glbulo rojo tiene un volumen inicial de 100 micras cbicas y una osmolaridad inicial de 285 miliosmoles/Litro y este glbulo rojo es puesto en una solucin hipertnica con una osmolaridad de 325 miliosmoles/Litro su volumen final ser:

Vf = ( i.Vi) / f Reemplazando por los valores del problema: Vf = (285x100) / 325 = 88 micras cbicas Tenga en cuenta que los cambios rpidos y/o exagerados del volumen celular producen perturbaciones graves en la membrana celular y en el citoesqueleto que llevan a la muerte de las clulas. Osmolaridad del Plasma La mayor parte de la osmolaridad plasmtica depende del nmero de partculas de Na con una menor contribucin de glucosa y rea. La rea se mide usualmente como el nitrgeno ureico en sangre (BUN , Blood rea Nitrogen).

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La osmolaridad plasmtica puede ser estimada aproximadamente como: Posm = 2 x [Na] + [glucosa]/18 + [BUN]/2.8 Donde Posm es la osmolaridad plasmtica, [Na] es la concentracin plasmtica de sodio, [glucosa] es la concentracin plasmtica de glucosa y [BUN] es la concentracin plasmtica de Nitrgeno ureico. El nmero 2 se debe a que el NaCl se disocia en plasma, luego por cada Na hay que contar un Cl que tambin juega en el nmero de partculas osmticamente activas. Los valores normales para los parmetros con los que se calcula la osmolaridad plasmtica son:

[Na] = 137 145 meq/L [glucosa] = 60 110 mg/dL en ayunas [BUN] = 10 20 mg/dL Posm = 275 285 mosmol/L

La osmolaridad plasmtica efectiva est determinada por aquellos osmoles que actan manteniendo la aguja en el compartimiento extracelular. Debido a que la urea es un osmol inefectivo, la osmolaridad plasmtica efectiva se calcula as: Posm efectiva = 2 x [Na] + [glucosa]/18 Importancia fisiolgica y clnica La presin osmtica determina la distribucin de agua entre los espacios extracelular e intracelular. Cada uno de estos espacios contiene un soluto del que depende principalmente la presin osmtica: El espacio extracelular contiene como principal soluto sodio. El espacio intracelular contiene como principal soluto potasio. El sodio y el potasio son osmoles efectivos no solo por el bajo coeficiente de permeabilidad que tienen, sino tambin porque slo es posible restringir estos iones a sus respectivos espacios mediante la accin de las protenas bombas Na-K-ATPasa (transporte activo). Si una clula entra en crisis energtica, es decir no puede fabricar suficiente ATP, las bombas se hacen inefectivas para mantener el sodio fuera y el potasio dentro de la clula. Esto genera un desequilibrio osmtico que pone en riesgo inminente la supervivencia de la clula. Cuando se afectan los lquidos corporales mediante cambios en la concentracin de sales o en la cantidad de agua, es importante diferenciar los cambios del volumen tanto intracelular como extracelular, los cambios de osmolaridad plasmtica, los cambios de la concentracin de sodio plasmtico, y los cambios en la excrecin urinaria de sodio. La medicin de Na en el plasma es una concentracin (mmol/L) y no un volumen (litros). De manera que la medicin de Na en plasma refleja una proporcin entre las cantidades de soluto y el agua presentes y no la cantidad absoluta de sodio o de agua. Esto quiere decir que no hay una correlacin necesaria entre la concentracin de Na plasmtico y el volumen del lquido extracelular. Adicionalmente, es el volumen del lquido extracelular el principal determinante de la excrecin urinaria de sodio. Luego no hay una relacin entre la concentracin de Na plasmtico y la excrecin urinaria de sodio.

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Ejemplo: Cuando el organismo retiene agua, la concentracin plasmtica de Na se reduce por dilucin, pero la excrecin urinaria de sodio aumenta debido al incremento del volumen extracelular. Finalmente el volumen intracelular vara inversamente con la concentracin plasmtica de Na. De manera que el volumen intracelular disminuye con la hipernatremia (aumento de la concentracin plasmtica de Na) y el volumen intracelular aumenta con la hiponatremia (disminucin de la concentracin plasmtica de Na). La siguiente tabla resume los cambios mencionados:

Sustancia aadida al Lquido Extracelular

Osmolaridad Plasmtica

Sodio Plasmtico

Volumen extracelular

Volumen intracelular

Sodio Urinario

NaCl Aumenta Aumenta Aumenta Disminuye Disminuye

Agua Disminuye Disminuye Aumenta Aumenta Aumenta

Solucin isotnica

No cambia No cambia Aumenta No cambia Aumenta

De manera que nunca hay que confundir osmolaridad plasmtica con volumen extracelular. Si una persona suda excesivamente, o tiene diarrea acuosa, pierde ms agua en proporcin a la prdida de sodio, luego el resultado es un aumento en la osmolaridad plasmtica, y un aumento en la concentracin plasmtica de Na, mientras que va a tener una disminucin en el volumen extracelular. Si un paciente recibe una infusin endovenosa de solucin salina Normal (isotnica), le estaremos produciendo un aumento del volumen extracelular sin producirle cambios en la osmolaridad plasmtica o en la concentracin plasmtica de Na. Si al mismo paciente le administramos una infusin de solucin salina 0.5 Normal (hipotnica), le vamos a producir inicialmente una disminucin en la concentracin de Na plasmtico por dilucin pero un aumento del volumen del lquido extracelular. Este conocimiento de la osmolaridad ser fundamental para comprender las diferentes clases de prdida de agua (deshidratacin) bien sea iso-osmtica, hipo-osmtica o hiper-osmtica. Igualmente se podr diferenciar los efectos de una sobrehidratacin bien sea iso-osmtica, hipo-osmtica o hiper-osmtica. Un adelanto para entender los distintos efectos se observan en la siguiente tabla:

Tipo de cambio

Volumen Intracelular

Volumen Extracelular

Osmolaridad Intracelular

Osmolaridad Extracelular

Deshidratacin Iso-osmtica

No cambia Disminuye No cambia No cambia

Deshidratacin Hiper-osmtica

Disminuye Disminuye Aumenta Aumenta

Deshidratacin Hipo-osmtica

Aumenta Disminuye Disminuye Disminuye

Sobrehidratacin Iso-osmtica

No cambia Aumenta No cambia No cambia

Sobrehidratacin Hiperosmtica

Disminuye Aumenta Aumenta Aumenta

Sobrehidratacin Hipo-osmtica

Aumenta Aumenta Disminuye Disminuye

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Tambin este conocimiento ser indispensable para estudiar los mecanismos por medio de los cuales, el organismo regula el volumen extracelular y la osmolaridad plasmtica. Para regular el volumen extracelular es necesario tener en cuenta la accin de la hormona Aldosterona, mientras que para regular la osmolaridad plasmtica es necesario tener en cuenta la accin de la Hormona Antidiurtica (ADH). Estos temas se estudiarn en la fisiologa renal y la fisiologa del sistema endocrino. Algunos lquidos de reposicin frecuentemente usados

La solucin de Dextrosa en agua al 5% tiene una osmolaridad de 252 mOsm/L es decir es hipo-osmtica con respecto al plasma. Tambin es hipotnica es decir causa movimiento de agua hacia el glbulo rojo. La solucin salina fisiolgica (NaCl al 0.9%) es iso-osmtica con el plasma y tambin isotnica, es decir no cambia el volumen de los glbulos rojos. El Lactato de Ringer tiene una osmolaridad de 272 mOsm/L es decir es aproximadamente isotnica. Provee Na, Cl, K y lactato La Dextrosa en agua al 10% tiene una osmolaridad de 505 mOsm/L, es decir, es hiperosmolar e hipertnica.

SEGUNDA PARTE-GUA DE ESTUDIO Y PREGUNTAS ORIENTADORAS

Resuelva los siguientes casos y sustente sus respuestas:

1-Qu lquidos biolgicos especializados se encuentran en el ser humano? Cul es la localizacin de estos? Qu funciones especializadas principales cumplen?

2-Cmo es la distribucin porcentual por compartimentos del agua?

3-Cmo cambia la distribucin y contenido de agua con la edad? Cmo es en el recin nacido? Cmo es en la tercera edad?

4-Complete la siguiente tabla, colocando >(mayor concenracin)

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9-Qu son los osmolitos idigenos(u osmoles idigenos)? Cules son? Qu funcin tienen?

10-Qu es el efecto Donnan de las protenas? Tiene que ver algo con la presin onctica o tambin denominada coleidosmtica?

11-Los grupos sanguneos del grupo ABO son glicolpidos de superficie presentes en los eritrocitos. Investigue cul es su estructura y como se localizan en la membrana.

12-Investigue y sustente que es un Sindrome Antifosfolpidos. Es un transtorno autoinmune? Contra qu estructura celular se genera una respuesta anmala? Cules son los principales signos en el paciente.

13-Los cambios neoplsicos benignos y malignos(cncer) son de asiento frecuente en tejidos epiteliales, en especial en los adultos.

a-Un paciente de 40 aos presenta una lesin epitelial neoplsica benigna en la piel. Cmo se llamara es lesin? De qu tejido se origina? b-Si esta lesin se origina de una glndula epitelial, cmo se llamara la lesin? Por qu? c-Si esta lesin fuera maligna cmo se denominara? y si fuera una lesin glandular maligna, cmo se denominara? d-En medicina humana se habla de que ciertos cnceres son in situ, es decir que ellos se localizan en el tejido epitelial donde se originan y no han perneado a los tejidos subyacentes. Para que suceda diseminacin y metstasis de las clulas cancerosas, ellas deben degradar una estructura de soporte de los tejidos epiteliales, cul es esta estructura?

14-Qu son los Papilomavirus? Qu tejidos atacan? Qu tipo de lesin celular producen?

15-Qu alteraciones en el medio interno(agua y electrolticos) posee:

a-paciente con emesis severa b-paciente con insolacin severa 16-Al respecto del edema: a-Qu es Edema? b-Qu importancia en clnica humana tiene? c-Puede ser de 5 causas: defina cada una y d ejemplos.

Conteste con la siguiente referencia. Kumar V, cotran RS, Robbins SL. Patologa humana de Robbins. Sptima Edicin. Editorial Elsevier Saunders. Pginas:80-82.

-Aumento de la presin hidrosttica:

-Descenso de la presin osmtica del plasma(hipoproteinemia):

-Obstruccin linftica:

-Retencin de sodio:

-Inflamacin:

d-Defina: Ascitis, Hidrotrax(Derrame pleural), Ascitis(Hidroperitoneo), Anasarca. e-Defina y distinga: exudado y transudado.

17-Qu son los liposomas y las micelas? Diagrame y explique qu utilidades clnicas poseen? Qu beneficios traen como vehculos de frmacos humanos?

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18-Cules son las 2 principales hormonas que se encargan de haya un equilibrio hdrico positivo, por su capacidad antidiurtica? Dnde se producen(en qu glndulas)?

19-Al respecto de la orina:

a-Qu son los frmacos llamados diurticos? Cmo actan? En qu rgano actan? En el tratamiento de qu enfermedades se utilizan y por qu? b-Defina: poliuria, oliguria, anuria, nictura, nocturia.

20-Mencione qu pH poseen las siguientes secreciones biolgicas y qu funcin tiene ello.

-Secrecin gstrica -Secrecin salivar y secrecin pancretica -Manto cutneo

21-Los frmacos del grupo de los prazoles como el omeprazol son medicamentos que se utilizan para el manejo de transtornos del grupo de la Enfermedad cido-Pptica, como lo es la Gastritis:

a-Qu es la gastritis? b-Qu tiene que el ver el pH? c-Cmo actan estos frmacos como el omeprazol? d-Hay alguna causa bacterial involucrada en esta enfermedad? e-Cmo actun medicamentos con bases y sales, tales como HIDRXIDO DE ALUMINIO, CARBONATO DE CALCIO E HIDRXIDO DE MAGNESIO, que vienen en forma de soluciones o emulsiones?

22- No olvide nunca que:

-Hay transtornos que llevan a alteracin del pH sanguneo, lo cual condiciona en s una alteracin grave que tiene complicaciones secundarias. Partiendo de 4 parmetros habituales se diagnstica estas situaciones clnicas: el pH sanguneo, la concentracin de hidrogeniones(en miliequivalentes/Litro), la concentracin de bicarbonato(en miliequivalentes/Litro) y la PaCO2(presin arterial de dixido de carbono, o pCO2, o en pocas palabras la cantidad de CO2 que anda en sangre). Los rangos de valores normales para estos parmetros son:

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En la siguiente grfica se muestra los valores normales y la variacin de estos parmetros(flecha arriba y flechas abajo), para hablar de Alcalosis y Acidosis, las cuales pueden a su vez ser de tipo respiratoria y metablica.

-Las acidosis y las alcalosis respiratorias son causadas por alteraciones en la fisiologa pulmonar y el transporte de oxgeno desde el pulmn, en el eritrocito y el trasegar de estos, por el rbol vascular.

-Las acidosis y las alcalosis metablicas son causadas por alteraciones en el metabolismo como tal, que llevan a la presencia de mucho cido, o mucha base, o poco cido o poca base, haciendo que se pierda el equilibrio(homeostasis) interno de este sistema. Habitualmente las alteraciones metablicas pueden explicarse a una funcin anormal del rin, aunque tambin puede deberse a la exposicin a sustancias lcalis o cidas.

-En la clnica mdica hay estados mixtos, donde coexiste alcalosis y acidosis, pero no es de nuestro inters en este momento.

-Si la homeostasis corporal est regulada, entonces hay tendencse hacen ajustes fisiolgicos en la fisiologa, principalmente renal(COMPENSACIN metablica) o pulmonar(COMPENSACIN RESPIRATORIA), para alcanzar un nuevo equilibrio homeostsico compatible con la vida. Entonces frente a las acidosis respiratorias y las alcalosis respiratorias, el rin compensa jugando con la principal base que es el bicarbonato, y frente a las acidosis metablicas y las alcalosis metablicas, el pulmn juega con el principal cido que el H2CO3(cido carbnico).

Esto se entiende mejor si caemos en cuenta que el sistema amortiguador por excelencia es:

CO2 H2CO3(cido carbnico) (HCO3-)2 (bicarbonato)

Este sistema buffer par funciona en una forma tal que, si lo que est descompensado es cido(acidosis) se prefiere hacer el equilibrio resultante hacia bicarbonato, y si lo que est descompensando es lcali(alcalosis), el equilibrio compensador tiende hacia el cido carbnico.

compensa hiperventilado(disminuyendo as la pCO2) o hipoventilando(incrementado as la pCO2).

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Condicin clnica.

Algunos Ejm.: CAMBIO INICIAL

RESPUESTA COMPENSADORA HOMEOSTSICA

ACIDOSIS RESPIRATORIA

Hipoventilacin por EPOC, enfermedades musculares con mal trabajo respiratorio

Compensa rin: Elimina cido y retiene bicarbonato

ALCALOSIS RESPIRATORIA

Hiperventilacin por Ansiedad psicgena,

Sobreventilacin mecnica en Unidad de cuidado intensivo(UCI)

Compensa rin: Elimina bicarbonato y retiene cido

ACIDOSIS METABLICA

Presencia de un cido en exceso(intoxicacin con

sustancias cidas, diabetes), fallo renal que no permite eliminacin de

hidrogeniones, prdida excesiva de

bicarbonato(orina o fecal)

Compensa pulmn: Hiperventilacin que

elimina CO2, evitando la formacin de cido

carbnico.

ALCALOSIS METABLICA

Por prdida elevada de hidrogeniones(emesis),

aumento de bicarbonato(va

parenteral o enteral), diurticos,

hiperaldosteronismo

Compensa pulmn: Hipoventilacin que retiene

CO2 para permitir formacin de cido

carbnico, que libere hidrogeniones, que

neutralizen y compensen. Sin embargo la actividad

pulmonar no logra compensar, y se necesita que alguien profesional

entre a ayudar.

Los 2 rganos fundamentales en esta regulacin y que pueden hacer homeostasis compensatoria son el rin y el pulmn.

a-Qu son los gases arteriales o gasimetra(o gasometra)? En qu arteria se toma? Para qu sirve? b-Qu son y cules son los sistemas buffer(amortiguadores o tampn) del plasma sanguneo? Para qu sirven? c-La hemoglobina es un buffer? Explique. d-Cul es la funcin de la Anhidrasa-carbnica? Qu hace el frmaco denominado Acetazolamida? Qu uso clnico tendra este frmaco? e-Qu es acidosis metablica de anin gap positivo? Tiene que ver algo con la cetognesis de la diabetes mellitus descompensada? f-Cmo altera el pH la curva de disociacin de la hemoglobina?

23-Qu es, cmo se hace y qu componentes tiene un Balance Corporal Total de lquidos?

24-Qu son o de qu estn compuestos los grnulos de mucgeno de las glndulas exocrinas mucosas, y de qu estn compuestos los grnulos de zimgenos(o cimgenos) de las glndulas exocrinas?

25-La alopecia es un problema epitelial? Explique y sustente su respuesta.

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26-Por qu a los hipertensos arteriales se le indica dieta hiponatrmica?

27-Por qu a las personas con insuficiencia renal aguda y crnica se les restringe parcialmente la toma de lquidos?

28-Qu tipo de epitelio de revestimiento es el endotelio vascular? Qu funcin tiene?

29-Qu es un mesotelio? La membrana peritoneal, la membrana pleural, la membrana pericrdica y la membrana sinovial son mesotelios?

30-Complete la siguiente tabla:

Sitio anatmico Tipo de Tejido Epitelial(clasificacin)

Tracto ventilo-respiratorio

Mucosa gstrica e intestinal

Epidermis cutnea

Recubrimiento interno de vasos sanguneos y linfticos

Recubrimiento interno de pleura, pericardio, sinovia y peritoneo

Mucosa oral, vaginal y esofgica

Vejiga urinaria

Pncreas endocrino

Tiroides

Glndula Mamaria y Prosttica

Glndulas salivares y Pncreas Exocrino

lveolos pulmonares

Glndulas sebceas

Glndulas sudorparas

31-Al respecto de la lmina basal y la membrana basal:

Nunca olvide que los tejidos epiteliales tanto de revestimiento como glandulares descansan

da trofismo, sostn, nutricin y polaridad(una parte apical y una parte basal).

Esta membrana basal ancla a las clulas, dado que estas expresan molculas de adhesin celular llamadas Integrinas, en sus hemidemosomas.

La membrana basal est compuesta por 3 capas:

-lmina lcida: rica en una protenas llamadas lamininas, unas protenas llamadas entactinas(o tambin denominadas nidgenas) y 2 proteinglicanos llamados Perlecan y Bamacan.

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-lmina densa: rica en colgeno tipo IV

-lmna fibroreticular(o de Bowman): rica en colgeno tipo III y VII.

La asociacin de lmina lcida y lmina densa, se denomina como tal lmina basal, y si a esta est asociada una lmina fibroreticular, se habla entonces de Membrana Basal. Esto es importante, porque clulas como los adipocitos, clulas musculares e incluso algunos tipos de neuronas, poseen lmina basal, pero no Membrana Basal, es decir poseen las 2 primeras lminas.

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Nunca olvide que en los tejidos epiteliales, entramadas entre las clulas pueden existir en otras clulas, las siguientes:

-Melanocitos -Clulas de defensa o inmunolgicas, es especial clulas dendrticas y linfocitos. En el epitelio epidrmico hay clulas dendrticas de alta complejidad, llamadas clulas de Langerhans. -Terminaciones nerviosas libres, terminaciones nerviosas encapsuladas o clulas especializadas de linaje nervioso, como sucede en la piel, con las clulas de Merckel.

a-Investigue qu es la Enfermedad de Alport.

32-La siguiente fotografa muestra una Citologa Vaginal con Frotis de Papanicolau:

a-Qu es esto? b-Para qu se hace? c-Se valora clulas epiteliales en busca de? Explique. d-Slo se hace citologa vaginal en medicina? En qu otros sitios anatmicos y en busca de qu patologas se realiza?

33-Complete la siguiente tabla:

Tipo de Secrecin Definicin Ejemplos de glndula

Holocrina

Merocrina o Ecrina

Apocrina

33-Existen infecciones cutneas superficiales(ver abajo) causadas por hongos(Dermatomicosis) llamados Dermatofitos. De qu se alimentan estos hongos en la piel?

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34-Complete la siguiente tabla, al respecto de ciertas enfermedades, qu especializaciones de membrana apical epitelial, estn siendo vulneradas, y de ah el mal funcionamiento, y por tanto la expresin clnica.

Sindrome o Enfermedad Especializacin afectada y

citoesqueleto presente dentro de la misma

Efecto clnico

Diarrea Mala absorcin secundaria a

infecciones por virus(rotavirus) o toxinas bacterianas(Clera).

Sordera sensorial y/o Vrtigo

Prdida de la audicin y/o

equilibrio.

Infertilidad masculina Incapacidad de fertilizar.

Infeccin ventilo-respiratoria alta

Incapacidad de funcionamiento de

la barrera muco-ciliar.

a-El cigarrillo qu especializacin puede afectar? b-El ruido estridente qu especializacin puede afectar? d-En qu consiste la enfermedad llamada Fibrosis Qustica o Mucoviscidosis? En qu edad se presenta? Es espordica o familiar? Qu la caracteriza clnicamente? e-En qu consiste la enfermedad de Kartagener o tambin llamada Sindrome de Young? En qu edad se presenta? Es espordica o familiar? Qu la caracteriza clnicamente?

35-Al respecto de los Neuroepitelios:

a-Qu son? Cules son los ms importantes en la especie humana? b-Qu funcin cumplen?

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c-Cree que hay un nexo evolutivo entre los epitelios y el tejido neural que explique la existencia de los neuroepitelios? Investigue y argumente.

36-Las clulas germinales(vulo y espermatozoide) son clulas epiteliales? Explique.

37-El hgado es una glndula epitelial? Sustente.

38-Qu son las permeasas GLUT?

TERCERA PARTE

Resuelva el siguiente cuestionario relacionado a unidades de medida y potencias de 10.

1-El prefijo corresponde en potencias de 10 a ?

PREFIJO SMBOLO EQUIVALENCIA EN POTENCIAS DE 10

exa E

peta P

tera T

giga G

mega M

kilo k

hecto h

deca da

deci d

centi c

mili m

micro

nano n

pico p

femto f

ato a

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2-Qu significan los sistemas de medidas internacionales:

-MKS

-CGS

3-Cules son las principales unidades de medidas utilizadas en medicina?

Nota: recuerde que las unidades inglesas no son de nuestra utilidad: yarda, pie, pulgada,

-Longitud -Masa -Superficie -Volumen y Capacidad

4-Conteste:

1 metro corresponde a cuntos centmetros? 1 metro corresponde a cuntos milmetros? Si una persona mide 1,70m a cuntos centmetros y cuntos milmetros corresponde esto?

5-Conteste:

1 metro cuadrado corresponde a cuntos centmetros cuadrados? 1 metro cuadrado corresponde a cuntos centrmetros cuadrado?

6-Conteste:

1 metro cbico corresponde a cuntos centmetros cbicos? 1 metro cbico corresponde a cuntos milmetro cbicos? 1 litro corresponde a cuntos milmetros cbicos? Por qu se dice en general que un 1mL es igual a 1c.c.?

7-Conteste:

1 Kg corresponde a cuntos gramos? Si una persona pesa 85 Kg, cuntos gramos es?

8-Defina qu es Volemia.

El clculo de la volemia vara por gnero(sexo) se considera que un hombre posee una volemia de 75mL por Kg, y la mujer posee una volemia de 65mL por Kg.

En ese orden ideas:

Cul es la volemia de una mujer de 56 Kg? Cul es la volemia de un hombre de 84 Kg? Qu es el Shock Hipovolmico?

9-Cul es la densidad del agua?

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BIBLIOGRAFA/REFERENCIAS Cooper G.M. La Clula. Segunda Edicin. 2004. Captulo 12. Dvorkin MA, Cardinali DP. Best&Taylor. Bases Fisiolgicas de la Prctica Mdica. Edicin 13. Editorial Mdica Panamericana. 2005. Captulo 2(Introduccin al trfico de sustancias a travs de la membrana celular: pginas 29-39). Levy MN, Koepen BM, Stanton BA. Berne&Levy Fisiologa. Cuarta Edicin. 2006. Editorial Elsevier-Mosby. Captulo 1. http://www.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/fluoreciencia/capitulos_fluoreciencia/qamb_cap8.pdf Baynes JW, Dominiczak MH. Bioqumica mdica. Editorial Elsevier-Mosby. Segunda Edicin. 2005. Captulo 7. Campbell NA, Reece JB. Biologa. Editorial Mdica Panamericana. Sptima Edicin. 2007. Captulo 3(Agua y adaptabilidad del ambiente-pginas 47-57) y Captulo 7(Estructura y Funcin de la Membrana Celular-pginas 124-140). Kierszenbaum AL. Histologa y biologa celular. Editorial Elsevier Mosby. Segunda Edicin. 2008. Captulo 1 y 2. Gartner LP, Hiatt JL. Texto Atlas de Histologa. Segunda Edicin. Editorial Mc Graw Hill-Interamericana. 2004. Captulo 5. Ross MH, Kay GI, Pawlina W. Histologa Texto y Atlas Color con Biologa Celular y Molecular. Cuarta Edicin. Editorial Mdica Panamericana. 2005. Captulo 4. Geneser Finn. Histologa sobre bases biomoleculares. Tercera Edicin. Editorial Mdica Panamericana. 2003. Captulos 6 y 7. Young B, Heath JW. Histologa Funcional WheaterEditorial Harcout-Churchill Livingston. Captulo 5: pginas 80-96. Stevens A, Lowe JS. Histologa Humana. Editorial Elsevier. 2006. captulo 3.