Apuntes de fisiología celular PDF

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.Notas de Dra. Ligia...

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Frieda Castillo

CLASE1 – 16 DE ENERO DE 2019

Temario 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Funciones básicas de la célula Sistemas de control biológico de las células excitables Mecanismos de control hormonal Denominadores comunes de la función hormonal Respuestas metabólicas Respuestas hormonales

introducción • • • • •

La célula se tiene que enterar de que ya comiste, y ¿cómo lo hace?: La célula beta tiene un mecanismo para ello Preguntas que siempre hace: ¿Por qué y cómo? 10:05 comienza la clase: llegar tardeà pierdes el examen semanal: no repite exámenes Exámenes semanales 4 parciales de 10%: uno de ellos es la suma de los semanales y uno de medio término de 20%

¿De qué estamos hechos? • Las partes más pequeñas que conforman a ser humanoà Lo más básicoà Átomos: Formados de protones (núcleo), neutrones (núcleo) y electrones (periferia): forman enlaces • Átomos más frecuentes encontrados: CHONPS (95%)à nos componen • Hay un 5% de átomos que no nos componen pero si se están moviendo en el líquido que tenemos y nos permiten funcionar: Sodio, potasio, calcio, cloro, magnesio, zinc, iodo, hierro

Frieda Castillo Si tomo átomos de carbono, hidrogeno y oxígeno formo Carbohidratosà Dar energía: Funcionamos con eso • Su energía está almacenada en forma de glucógeno à que son glucosas pegadas en forma lineal; se almacena en cantidades pequeñas • El glucógeno está almacenado en el hígado y músculo à Se almacena en cantidades pequeñas; (grasa aporta mas kilocalorías que un carbohidrato pero tarda más)à necesitamos carbohidratos debido a que es más rápido • Los carbohidratos son solubles en agua, un carbohidrato muy chiquito, es soluble en aguaà puede convivir con ella por el hecho de ser agua: si almaceno muchas glucosas van a atraer mucha aguaà almacenar grandes cantidades de glucógeno atraería grandes cantidades de agua que no sirven de nada: preferimos almacenar el exceso de energía en forma de grasa: la ventaja de la grasa que es hidrofóbico, entonces se puede tener la cantidad de grasa que se quiera sin que se retenga agua • Grasa à Se repiten mucho los átomos de carbono e hidrógeno: La grasa da estructura: en las membranas y reserva: cada quien puede tener la cantidad de grasa que decida por si es necesario cuando no hay un aporte físico. Son hidrofóbicasà Los lípidos siempre van a querer viajar con alguien que conviva con el agua que casi siempre son proteínas, aparte de que no tienen carga y eso les complica moverse libremente por el cuerpo; necesita que alguien lo transporte o cubra • Aminoácidos o proteínas: Estructuraà Somos proteínas: Si observamos el DNA, observamos muchas instrucciones para las proteínas o Las proteínas que nos hacen funcionar y que trabajan siempre son las enzimas à son proteínas: catalizadores: que logran cortan o pega algoà fosforila, hidroliza § Ejemplo: ATPasa: le corta un fosfato a un ATP • Agua: Medio por el cual estamos más constituidos (60-70% de nosotros)à Tiene la capacidad de convivir con todo aquello que tenga cargaà Medio ideal para que las proteínas, carbohidratos y lípidos se desplacen: Cuando hablamos de agua, la clasificamos en o Agua que vive dentro de la célulaà Líquido intracelular: Citoplasma o Agua que vive fuera de la célula à Líquido extracelular: Sangre (plasma, líquidos disueltos que hay) y líquido intersticial (líquido entre las células) No hay agua sola en el cuerpo • Nucleótidos: Adenina, Guanina (bases purinas); Citosina, Timina y Uracilo (pirimidínicas) Cuando se unen estas estructuras podemos formar organelos à la mayoría tiene esta estructura para poderse relacionar Células eucariotas se asocian entre ellas porque se parece su función y van a formar tejidos • Conectivo: ninguno de los demás: sangre, tejido adiposo, ligamentos • Epitelial: recubrimiento • Muscular: movimiento • Nervioso: control

Frieda Castillo Si comenzamos a poner capas de diferentes tejidos armamos órganos à sistemas à cuerpo humano

Funciones básicas de las células Membrana celular Estructura • Modelo de mosaicao fluido à Es un modelo de los que más se ha hablado: Hay 3 componentes ahí: o Lípidos § Fosfolípidos: fosfatidilcolina, fosfatidilserina, etc à Una parte tiene carga, tiene un fosfato y un glicerol (se llena de agua) y las colitas de ácidos grasos son hidrofóbicas (no se llena de agua) = es por ello que hay una bicapa à necesitas 2 partes con carga que convivan con ese medio acuoso § Colesterolà Añade cierta fluidez a la membrana siempre y cuando no esté en exceso; porque si se presenta en exceso la membrana se vuelve rígida o Proteínasà Hay proteínas en la membrana porque necesitamos que algo se lleve con el agua para entrar y salirà Proteínas permiten que deje pasar y salir cosas § Integralesà Atraviesan a la membrana - Canales iónicos - Receptores - Acuaporinasà fluya el agua - Bombas - Proteínas transportadoras: GLUT § Periféricas à No cruzan la membrana, están de un lado o del otro, la mayoría están hacia adentroà Sirven para anclar al citoesqueleto o ayudar a las bombas como sodio-potasio o Carbohidratos à Se encuentran en forma de glucocalix: Se llama así debido a la forma de un cálizà Hecho de oligosacáridos (se unen de manera covalente a las proteínas o a los lípidos de membrana) à Ej: el glucocalix de una plaqueta le sirve para unirse con la de junto porque sabe que trabajan en equipo: Si eres endotelio es el más delgadito de todos: si la sangre pasa a toda velocidad, puede romper el endotelio, lo que hace el glucocalix es que la sangre que va a rosar se frene tantito para que no haya tanta fricción. Función: • Transporte o Tipos à La diferencia principal entre los 2 es el uso y no uso de ATP y el gradiente de concentración: el cual es la diferencia de la cantidad de las moléculas a un lado y al otro de la membrana

Frieda Castillo Pasivo: Transporte que NO gasta energía en forma de ATP que además va a favor del gradiente de concentración - Ejemplo: Si ella tiene 500 de nosotros y afuera no hay nadie, el hecho de que estemos ahí presentes (moléculas están chocando unas con otras debido a la energía cinética), los 500 vamos a chocar por esa energía cinética, pero si abre la puerta, el choque va a favorecer que muchos salgan disparados por ella = Ese es un gran gradiente de concentración (afuera nada, dentro mucho) à El gradiente de concentración puede ser distintoà Se busca el equilibrio - Transporte pasivo = difusión à 2 tipos: Þ Difusión simple à Atraviesa a través de los lípidos y fosfolípidos: Muy pocas cosas pueden usar esta difusión simpe como: gases: oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno, poco de alcohol y de agua, moléculas pequeñas que no tengan carga y puedan convivir con los lípidos: lípidos pequeños Þ Difusión facilitada à Necesita proteínas porque las cosas pueden pasar sin ellas: Mayor parte del cuerpo necesita ayuda como: cualquier molécula con carga y cuyo tamaño no le permita pasar por la bicapa « A favor del gradiente « Con ayuda de una proteína transportadora « Los que nos facilitan esta difusión son los canales iónicos, proteínas transportadoras (como GLUT) y las acuaporinas Pregunta 1à Si yo quisiera que el sodio se mueva por transporte pasivo, ¿Qué te tiene que hacer, entrar a la célula o salir de la célula? à El sodio si quiere entrar necesito transporte pasivo porque hay mucho fuera y poco dentro: que entre y buque el equilibrio El sodio tiene poca permeabilidad y el potasio mucha, el potasio se fuga por transporte pasivo, si quiero sacar sodio= transporte activo porque el sodio vive afuera (vive fuera y saco más, gasta energía) Pregunta 2 à ¿Qué factores afectan la velocidad de la difusión, tanto simple como facilitada? ¿Qué factores pudieran hacer que se apure o que no se apure tanto la difusión? à La cantidad de proteínas (a mayor permeabilidad, mayor velocidad de difusión) (a mayor gradiente de concentración, mayor velocidad de difusión), la temperatura afecta debido a que favorece a ese choque de energía cinética (a mayor temperatura, mayor velocidad), la superficie (a mayor superficie, mayor velocidad de difusión), espesor de la membrana celular (a mayor espesor, menor velocidad y a menor espesor, mayor velocidad) Generalmente como la temperatura y el PH en el cuerpo humano son constantes, no los metemos tanto, si baja o sube nos va a mal §

El alveolo tiene un epitelio muy simple; si el gas se debe mover a través de ello tiene una capa de célulasà el vaso sanguíneo que trae el eritrocito con el oxígeno también tiene una sola capa de células/epitelio delgado para que haya una rápida

Frieda Castillo difusión con los gases (difusión simple) à Los que fuman van depositando en sus pulmones y llega a los alveolos una gran cantidad de sustancias que es extraño para el cuerpo humano, llegan los leucocitos y tratan de desaparecerlo (cuando un leucocito actúa nos está tratando de defender pero causa inflamación y daña el tejido) cuando se daña la membrana del alveolo capilar se puede reparar, pero el problema es que la colágena cicatriza el epitelio delgadito y vas engruesando la membrana, que hace difícil la difusión = concentrando CO2 y sufriendo para meter Oà EPOC Todos los factores de la velocidad de difusión los combinó un científico y creó la Ley de difusión de Fick Velocidad de difusión= (superficie) (gradiente) (permeabilidad) / espesor §

Activo: Transporte que requiere de energía de ATP o de algún tipo de energía y va en contra del gradiente - Ejemplo: Si afuera hay una persona y dentro hay 500, se mete ese 1 para que quede como 501 porque voy en contra del gradiente de concentraciónà Si el cuerpo no tiene esto, no funciona - El transporte activo busca el desequilibrio à Nosotros vivimos en un desequilibrio que nos hace funcionar - Tipos Þ Primario « Bombas à la mayoría de las bombas tienen un apellido que es “ATPasa”: gastan el ATP « Principal/Bomba más famosa: Bomba sodio potasio ATPasa à Gasta energía para mover al sodio y al potasio: la bomba saca sodio porque va a donde hay mucho y quiere más; mete potasio § Esta bomba es de Tipo P (se fosforilan) » Yo tengo a la bomba normalmente en reposo abierta hacia el lado citosólico: tiene 3 espacios para el sodio, cuando el sodio se acopla, se activa la ATPasa y voy a romperle un fosfato y se le pega a la bomba para activarla y ya fosforilóà Lo que causa que se mueva y se abra, los sodios se van a salir y van a quedar los sitios expuestos para el potasio; el potasio se va a pegar y la bomba va a regresar a su posición inicial de manera que el potasio ya se metió à Gasto 1 ATP para mover a 5 iones y se llama normalmente la tasa de

Frieda Castillo acoplamiento de 3 a 2 (3 sodios x 3 potasios cada vez que trabaja la bomba) § Antiporte Na y K (3:2) § Funciónà Mantener el volumen celular constante: El agua se lleva bien con lo que tenga carga; si una célula se llena de sodio y la dejo ahí = la célula se va a hinchar porque el sodio atrae al agua porque tiene cargaà entonces no deja que el sodio permanezca mucho tiempo; si se va a meter pero si la bomba ve el sodio, lo saca= evita que la célula se hinche y mantener el gradiente eléctrico: A la bomba normalmente se le llama electrógena= nos mantiene gradiente eléctrico: diferencia; afuera positivo y dentro negativo = lo mantiene así la bomba « Otra: Ca ATPasa Þ Secundario à Un ion se mueve a favor del gradiente y con la energía que entró, se cuelan más « Utiliza la energía cinética de una molécula que se mueve a favor del gradiente para mover a otra en contra del gradiente § Podrían moverse las 2 al mismo lado o las 2 en distintos « Más comunes: Sodio à El sodio es quien se aprovecha más comúnmente debido a que va a favor del gradienteà cada vez que pueda meterse a la célula, va a hacerlo « Ejemplo: SGLT1 à Está en el enterocito: Utiliza la energía cinética del sodio que se está metiendo a favor del gradiente para que la glucosa aproveche y se meta por ahí: El sodio se mete, la glucosa entra y está transportando en este caso el simporte y no estoy gastando ATP, sino aprovechando la energía de 1 que se metió para que se cuele alguien más = Gatorade: Tomas para rehidratar; trae glucosa, sodio, potasio, agua y colorante à Dejas entrar al sodio y al agua, ambos tienen carga à hidrata mejor por ello que el agua « No intentar rehidratar con jugo porque entran muchas cargas à Þ Endocitosis

Frieda Castillo « Tiene 3 variantes § Fagocitosis à La membrana va a sacar prolongaciones haciendo una polarización rápida de los microtúbulos y trata de rodear al cuerpo extraño: Lo rodea en una vesícula llamada fagosoma, lo mete hacia la célula y se desplazan los fagosomas a través de los microtúbulos con último destino = los lisosomas, dentro de un lisosoma hay enzimas, PH ácido. En resumenà son partículas grandes que necesitan ser rodeadas a la célula para encontrarse con el lisosoma, requiere ATP à Tenemos el síntoma predominante del cansancio porque se gasta una gran cantidad de ATP en todo el sistema de defensas porque es complejo, entonces el ATP tiene que distribuirse hacia otro lado » Partículas grandes - fagosoma § Pinocitosis à Nunca sale, cuando está cerca el fluido que quieres meter, se invagina y se rodea para llegar al lisosoma (invaginación: se refiere al hecho de que cuando el fluido empieza a dejar que entre, para formar después una vesícula que vaya al interior de la célula para que vaya desplazándose por los microtubulos) » Invaginación de gotas LEC en vesículas § Mediada por receptores à Los receptores deben estar presentes en la membrana; llega un ligando y entonces todo eso empieza una serie de reacciones que son identificadas por una proteína llamada adaptina: identifican en dónde están los receptores con sus ligandos y manda a llamar a las clatrinas: quienes se encargan de procesos de invaginación (las que jalan para quitar al receptor con su ligando de donde está); ya que se dio la invaginación por parte de las clatrinas, debe llegar una molecula que corte (escición? = cortar) = la dinamina: permite que se corte, se desplace a través de los

Frieda Castillo microtubulos y se despaza al último destino =lisosoma » Varios receptores ligandos agregados en una zona de la membranaà adaptina identifica, clatrina (invaginación) y dinamina (esción y transporte de vesículas cubiertas con clatrina hacia lisosoma) » Beta – arrestinas: desensibilización de RPG (Receptor ligado a proteína G) à desensibilizar es que dejen de servir, tiene que estar trabajando el receptor; las betaarrestinas mandan a llamar a las clatrinas para quitar al receptor » Favorecen a la formación de vesículas con receptores, cubiertas de clatrina para reciclar Þ Exocitosis à se refiere a salida « Fusión de vesículas con la membrana plasmática § Hay manera de que una célula libere hacia la sangre su contenido mediante vesículas que tiene guardadas, esas vesículas pueden llegar y fusionarse con la membrana, y dejar salir las cosas « Constitutiva y no constitutiva § Constitutiva à Pasa sin ayuda: agua- vesícula – se sale » Sucede siempre sin ayuda § No constitutiva à agua – vesículas – se quedan guardadas y la única manera de que salgan es que llegue el calcio (le da un golpe para que salga) » Tengo las vesículas y no se sale a menos que haya calcio Si una vesícula trae una proteína que va a salir de una célula ¿dónde se fabricó esa proteína? En el RER à se hace ahí y sale una vesícula que llega al Aparato de Golgi, donde se perfecciona, lo almacena y lo empaquetan y Golgi lo saca, y permanece ahí en el citoplasma Si es constitutivaà Va a salir tarde o temprano Si es no constitutiva à Se va a guardar hasta que alguien permita que llegue el calcio, y entonces el calcio lo empuje

Frieda Castillo « Transporte a través del citoesqueleto, unión y fusión con la membrana § Las vesículas se van deslizando por los microtúbulos à Van a llegar a la membrana à se unen a la membrana y luego à se fusionan con ella (a veces con calcio y a veces sin) Þ Ósmosis à Movimiento de agua de donde hay menor a donde hay mayor concentración de solutos « El agua estaba afuera de repente se llenaba de cargas à Aumento el soluto, entonces el agua siguió al soluto: Ósmosis va a decir que el agua se mueve de donde hay menor a mayor concentración de soluto § Si quiero saber cómo está la glucosa, sodio, etc de un paciente: se hace una toma de sangre y ahí es donde se buscaà Sangre está llena de cosas químicas, la mayoría de ellas con carga , esa sangre va a tener la presencia constante de tanta cantidad de sodio, colesterol, glucosa, etc « Osmolaridadà Cantidad de soluto que hay en un litro de agua/Osmolalidad à Cantidad de soluto que hay en un kilo de agua: 1 kg de agua hablando de la sangre de un ser humano es la sangre con todo lo que hay , si yo mido un líquido cuando es por litro, las grasas y sólidos no entranà kilo (hidrofílicas) incluye todo y litro (hidrofóbicas) solo a cargas de agua à muchas veces se concontrarán por kilo y otras por litro « Normal 280-300 mOsm/kg à niveles constantes en un laboratorio § Pueden subir o bajar estos valores; ¿A quién lo meterían a fuerza para hacer una fórmula para saber qué osmolaridad tenemos? Sodio à porque jala agua y vive fuera de la célula » Niveles de potasio normales à 3.5-5 » Niveles de sodio à 135-145= Más importante el sodio que el potasio para la osmolaridad de la sangre; si

Frieda Castillo pierdo sodio, baja la osmolaridad » Niveles de glucosa à 70100: Si yo aumento la glucosa, voy a tener un resultado alto de osmolaridad à si yo meto más glucosa de lo normal, va a subir « ¿Quiénes influyen? Fórmula para calcular osmolaridad 1. 2(Na) + Glucosa/18 +Urea /5.6 Cuando deshago una proteína, desarmo los aminoácidos y el grupo con la N se va al ciclo de la urea; si solo cuento la N de la molécula, se llama burborea • Ion = Sodio, potasio, calcio à la unidad es miliequivaletes por litro (mEq/dl) • Glucosa = ml/dl Ejercicio: Química sanguínea La sangre tiene células: eritrocitos, leucocitos y plaquetas (a las células las mide la biometría hemática) y agua A lo que mide la química sanguínea es a lo que está disuelto en el plasmaà se pide para calcular la osmolaridad del paciente • • •

Glucosa: 88 mg/dl Urea: 21 mg/dl Sodio: 142 mEq/dl o 2(Na) + Glucosa/18 +Urea /5.6 o 2(142) + 88/18 + 21/5.6 o 284 + 4.88 + 3.75 o 292.63 à normal; isosmolar

Plasma hiperosmolar = diabetes La glucosa sube muchísimo; ¿Qué va a pasar con el líquido? (tenemos componente intracelular y extracelular (sangre)) Hay un movimiento de la célula hacia la sangre, las cargas están aumentadas en la sangre y el agua de la célula se va para allá à la célula se deshidrata: Síntomas de diabetesà Poliuriaà hago grandes cantidades de orina porque el agua de la célula se está llenando del torrente sanguíneo y la tengo que tirar, polidipsia: sed à da sed porque la célula se deshidrata Una señora se toma 8 litros de agua y murióà llega al concurso con una osmolaridad normal; si yo me tomo 8 litros de agua (que no trae nada), se va a diluir cuando llegue a la sangre à Los valores de sodio por litro van a bajar; el sodio se va a meter a las célulasà las neuronas están metidas en una cavidad que no les permite tener tamaños diferentes; si entra agua a una neurona se aplastan y dejan de percibir oxígeno y nutrientes = se van a morir; y si es en el puenteà va a dejar de respirar à ES PELIGROSO QUE BAJE EL SODIO: debes deshidratar la célula: meter sodio a la sangre: soluciones

Frieda Castillo Que subaà Edema celular • •

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Integridadà Al ser lípidos podrían rodear completamente y aislar a la célula, mientras la membrana esté completa, la célula conserva todo lo que debe de tener = por lo tanto la deja íntegra Permeabilidad à Permeabilidad selectiva/membrana semipermeable: Te dice que hay ciertas cosas que pueden ingresar a la célula, y ciertas que noà La permeabilidad depende de las proteínas; mientras haya canales para ello, ello va a entrar, si no lo hay, no entrará Reconocimiento à ¿Cómo sé que esa célula es justo la que yo voy a esperar que sea? à receptores: están en la membrana y son proteínas integrales Interacción à La célula tiene que usar a su membrana para dejar salir a una molécula que lleva un mensaje, y esa va a llevar a la membrana de otra que tiene receptor Diferencia potencial eléctrico à Hay líqui...