Examen 2018, preguntas y respuestas PDF

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Clase 01. Sistema: Es arbitrario. Puede tener límites claros o no. En casi cualquier sistema entrará energía. Podemos definir sistemas abiertos, que intercambian materia y energía; los cerrados, que intercambian energía (Olla a presión), pero no materia; y los aislados no intercambian materia ni ene...

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Clase 01. Sistema: Es arbitrario. Puede tener límites claros o no. En casi cualquier sistema entrará energía. Podemos definir sistemas abiertos, que intercambian materia y energía; los cerrados, que intercambian energía (Olla a presión), pero no materia; y los aislados no intercambian materia ni energía. Los sistemas biológicos somos sistemas abiertos, aclimatizables, complejos, parcialmente predecibles, y somos extremadamente ordenados. Para mantener la homeostasis necesitamos energía. Equilibrio termodinámico o equilibrio: Estable, no hay consumo de energía. A través de regulación, dentro de rangos de la variable independiente la variable dependiente se mantiene estacionada. Estado estacionario o equilibrio dinámico: Consumo de energía para mantener una variable como la glicemia, o presión arterial, etc. Control: Una afecta a la otra independientemente. Regulación: Una variable afecta a la otra, y el producto retroalimenta a la primera. Retroalimentación negativa: Vuelve la variable a donde estaba. Retroalimentación anticipatoria: El sistema predice lo que pasará, ejemplo: ciclo circadiano. Equifinalidad: La estructura de un órgano o celula determina como funciona. Por ejemplo, un vaso sanguíneo de determinado diámetro limitará el flujo sanguíneo. Casi teológico, poco utilizado. Clase 02. Temperatura corporal: 36,5 - 37,5 En el caldo primordial, los lípidos se ensamblaban espontáneamente. Miller – Urey: Hicieron experimentos simulando las características de la tierra primitiva: aplicaron descargas eléctricas y radiación UV. A la muerte de Miller ya se habían formado los 20 AA esenciales. Agua: Molécula no linear con momento dipolar, con lo cual se forman los puentes de hidrógeno, que permite que sea cohesionada, ordenada. Miscelas: Monocapas lipídicas que se cierran sobre sí mismas. Liposoma: Bicapas lipídicas que se cierran sobre sí mismas. Es muy estable, pues es un sistema con bajo nivel de energía (menor al de la miscela). Deja un compartimento interno. Se usan como vectores para transportar fármacos a través de, por ejemplo, endocitosis. Tiene permeabilidad selectiva. Membranas biológicas: Los lípidos de membrana son fosfolípidos. En masa el 50% corresponde a proteínas, pues son más grandes. Su estabilidad se debe a interacciones de van der Waals y puentes de hidrógeno. Se comporta como un capacitor o condensador, se acumulan cargas en los dos extremos y evita que se junten. El citoplasma es un ambiente electronegativo, pues se escapa mucho potasio al exterior. Mantiene un potencial de membrana, a través de mecanismos como la bomba sodio potasio. Hay muchas enzimas que están ancladas por el lado citosólico, de hecho, una de las funciones primordiales de algunos de los fosfolípidos es ser sustratos se señalización celular, son considerados segundos mensajeros. La perdida de asimetría es sinónimo de apoptosis. Proteína receptor: Proteína que genera una respuesta en la célula. Lípidos de membrana: Existen fosfolípidos, glicolípidos y colesterol. Recordar que el colesterol también es polar. Fosfolípidos: Son anfipáticos. Están compuestos de una base hidrofílica, glicerol, y ácidos grasos. El más abundante es el diacilglicerol que, como su nombre indica, posee colas hidrofóbicas. La Etanolamina (cargada a capa interna) es un endocanalinoide, que actualmente lo mencionan como un neurotransmisor, proviene de la fosfatidiletanolamina (cargada a capa externa). La fosfatidilcolina es esencial para la generación de acitidilcolina. También existen la fosfatidilserina (cargada a capa

interna) y esfingomielina (cargada a capa externa). Los lípidos saturados tienen libre rotación, se ordenan fácilmente, los insaturados, poseen doble enlace, rigidizan la bicapa, pero deja espacios en que moléculas, como el agua, pueden atravesar. Fluidez de membrana: Se basa en motilidad lateral y flip-flop. El último es catalizado, de lo contrario es muy lento. Colesterol: Rigidiza la fluidez. Lo componen un grupo alcohol, que está en contacto con el agua, y unos anillos esteroidales junto a los ácidos grasos de los fosfolípidos. Proteínas de membrana: Existen integrales y periféricas. Las periféricas son hidrosolubles asociadas temporalmente a la membrana, pueden desanclarse ante estímulos específicos. Dentro de las periféricas existen proteínas ancladas a algún elemento de la membrana, por tanto pueden estar propensas a acción de la lipasa, en general las periféricas externas están asociadas a reconocimiento celular, y las periféricas internas tienen que ver con metabolismo y señalización. Las integrales son hidrosolubles y en alfa hélices tienen 20 a 25 residuos apolares insertos en la región hidrofóbica. Corresponden al 70% de las proteínas. Poseen una región o dominio hidrofóbico en donde se anclan a la membrana. En general tienen función de transporte, pero también tiene otras funciones como enzimáticas, receptor, adhesión celular e interacción con el citoesqueleto. Modelo alfa hélice: Posee cerca de 25 AA. Altamente estable con puentes de hidrógeno. Tienen una inclinación de 30 a 40 grados. Modelo Beta barril: Genera macroporos, que son hidrofílicos, como las porinas. Posee puentes de sulfuro e hidrógeno. Glicoproteínas: Proteínas unidas a cadenas cortas de azúcares. Generan el glicocálix. Como por ejemplo los proteoglicanos (cadenas largas). El glicocálix protege la superficie de daño químico y mecánico, funciona como una esponja, absorbiendo agua. Promueve la adhesión entre células adyacentes. Espectrinas: Proteína del citoesqueleto que forma un andamio intracelular. Interactúa con los filamentos de actina. Experimento para demostrar el movimiento de las proteínas: Se marcaron con fluoróforo las proteínas de dos células, una con rodamina (luz roja), la otra con fluerecerina. Luego de 20 minutos de fusionadas las membranas las proteínas ya estaban homogeneizadas. No todas las proteínas se mueven libremente, existen lugares en donde hay proteínas de andamio, aquí se concentran las proteínas. Balsas de lípidos: Microdominios de composición lipídica pero de distinta composición del resto de la membrana, aquí pueden haber una gran concentración de, por ejemplo, receptores. Poseen mayores niveles de colesterol y esfingolípidos glicosilados. Permite compartimentalización de las funciones celulares. Se clasifican en bolsas planas y caveolas (caveolinas, bastante en epitelios).

Clase 03. Segunda ley de la termodinámica: El universo tiende al desorden (entropía). Energía libre de gibbs: Manera para cuantificar la energía que se necesita para que una reacción ocurra espontáneamente o no. Toma solo variables del sistema. ΔG0  No espontáneo. De esto se desprende que en una reacción espontánea se espera que el producto esté en un nivel menor de energía, sea más desordenado. Ecuación general del transporte:

Flujo=

Fuerza impulsora Resistencia

Flujo: Cantidad de materia que cruza un área unitaria (A) por unidad de tiempo (t). Fuerza impulsora: Puede ser voltaje, gradiente de altura, gradiente de concentración.

Flujo = conductancia x fuerza impulsora; Conductancia = Resistencia-1 Ley de Fick: J = DxA ∂C / ∂x Coeficiente de difusión: Constante para una partícula. Cuantifica la resistividad. A una temperatura constante, éste depende del radio molecular del soluto. Cuanto más pequeña, mayor será la permisividad. También de la viscosidad del medio, mientras más alta la viscosidad, hay mayor resistividad. En caso de transporte de membrana, podemos parafrasear la ley de ficks, y básicamente podemos decir que el flujo dependederá exclusivamente de su gradiente de concentración por su permeabilidad. P = D / ∂x; P = permeabilidad (cm/s); D = coeficiente de difusión (cm2/s); dx = espesor de la membrana (cm); Transporte pasivo: Espontáneo gracias al gradiente de concentración. Difusión simple  A través de membrana; Difusión facilitada  Transportadores y canales. Transporte activo: No espontáneo. Primario  Hidrólisis de ATP. Secundario  Subvencionado por el primero. Difusión simple: Depende del área de membrana y solubilidad lipídica. El componente resistivo será la permeabilidad de membrana. Presenta cinética no-saturada, no llega a un valor máximo. Depende de la energía cinética del elemento que difunde, uno puede determinar cuánto se va a mover, dependiendo esto del componente resistivo, y el medio, y el tiempo, etc. Las partículas se mueven de forma aleatoria, pudiendo predecirse que se moverán de la región de mayor concentración a la de menor concentración. Por la lentitud que conlleva, este movimiento es solo relevante a nivel subcelular. Difunden gases (CO 2, N2, O2), y pequeñas moléculas polares no cargadas, como la urea, el agua y el etanol. Impermeable a iones y moléculas polares grandes. Difusión facilitada: A través de proteínas de membrana que generan un poro hidrofílico continuo. En general es específico, pasivo, y tiene una cinética saturada, por lo que hay competencia entre sustratos similares. También reducen la energía de activación por reemplazo del radio de hidratación a través del pasaje hidrofílico. Glucosa: Principal biocombustible. Depende de la demanda energética. En un experimento de una persona que ejercitaba una sola pierna, se observó que ésta era más eficiente para captar la glucosa que la pierna que no ejercitó. En una persona atlética la glicemia oscila menos. Siempre está en mayor concentración en el medio extracelular, pues cuando entra en el intracelular es rápidamente fosforilada. Glut: Transporte muy conservado filogenéticamente. En general cualquier hexosa se puede unir a él. La unión de la glucosa al sitio activo del glut lo estabiliza, esta cambia su morfología apuntando la glucosa al medio intracelular y la libera, volviendo a su estado inicial para seguir con el ciclo. Es una proteína con 12 dominios TM con amino- y carboxi-terminal hacia citoplasma. La proteína deja un “bolsillo” (sitio alostérico) con 5 dominios que se cierran en un “círculo” donde se unirá la glucosa. Glut 1: Presenta un km de 5 mM. En tejido fetal, eritrocitos, endotelio y BHE. Glut 2: Presenta un km de 10-20 mM. Se presenta en células betas pancreáticas. Tiene menor afinidad, pero mayor capacidad de transporte. Glut 3: Presenta un Km de 1 mM. El de mayor afinidad. Se encuentra en neuronas y placenta. Glut 4: Presenta un km de 5 mM. Se presenta en tejidos que son blancos de insulina, como adipocitos, musculatura estriada y tejido renal. Glut 5: Presenta un km de 10 mM. Muy promiscuo con hexosas. En el tejido intestinal. En las células beta-pancreáticas hay un canal iónico sensible a atp, se cierra cuando hay mucho atp. Entonces cuando hay poca glucosa, hay una corriente constante de K+, entonces está hiperpolarizada (estado estacionario). Cuando aumentan los niveles de ATP, el canal se cierra, se despolariza y comienza a entrar violentamente Ca+, y esto permite la secreción de la vesícula de insulina. Cuando aumenta la insulinemia, el receptor de insulina (receptor de la familia tirosina quinasa) genera una cascada de eventos que involucra distintas quinasas. Fosforilan los receptores GLUT lo que genera un aumento en la translocación de ellos , pero no mayor expresión génica de GLUT. Al haber más receptores se transportará más glucosa, aumentará la eficiencia, más no la

potencia, pues esta es intrínseca de la unión, y como sabemos, no estamos aumentando la afinidad. Se mantiene el Km y aumenta el Vmax. En el hipotálamo hay neuronas que censan glucosa con el mismo mecanismo. Km = Constante de Michaelis, entre menor es, mayor afinidad hay. En otras palabras, si se afecta la km, se afecta la constante de afinidad y se afecta la potencia. Hipoglicemia: Se secreta menos insulina que lo usual en estado estacionario, por tanto una hipoinsulinemia, y una menor translocación de receptores glut. Puede existir inhibición competitiva por sustratos similares, en el caso de la glucosa, serían otras hexosas. Disminuye la constante de afinidad, aumenta la km y la Vmax se mantiene constante. Debería afectar la potencia. Inhibición alostérica: Inhibición en el que el inhibidor se unirá al sitio alostérico, causando una disminución del Vmax, pero manteniendo el Km. No afecta la potencia. Transporte activo: No ocurre de manera espontanea ΔG>0. En contra de su gradiente. La energía necesaria viene de la hidrólisis de ATP gracias de ATPasas. La más importante es la bomba sodio potasio ATPasa. Si se generan los gradientes de potasio y sodio, se genera la energía acumulada o potencial de membrana. El 20% del calor corporal proviene de esta bomba. Bomba sodio potasio ATPasa: Es una proteína que se encuentra en todas las células. Es una bomba electrogénica. En condiciones de reposo ofrece sitios de unión a tres sodios intracelulares, cuando se unen, cambia morfológicamente y se expone el sitio que hidroliza al ATP. Luego de hidrolizarlo, se autofosforila. Esta fosforilación gatilla otro cambio morfológico que produce que el sitio de unión de los sodios quede hacia el medio extracelular y que se pierda la afinidad por el sodio. En esas condiciones se expone el sitio de unión para dos potasios, esta unión gatilla otro cambio morfológico que nos lleva a la desforilación de la bomba, la cual tiene tendencia a volver a su estado normal, que es más estable, y entrega los dos potasios al medio intracelular. Clase 04. Recordar que el Na se encuentra más intracelular (5-10nM) que extracelular (130-150 mM), el K+ se encuentra extracelular (4 mM) es menor que el que encuentra intracelularmente (150mM), mismo pasa con Ca+ que se encuentra en menor cantidad en intracelular (100 nM) que extracelular (1-2 mM). Si ponemos el flujo en el eje Y, y la diferencia de concentración en el eje X. Veremos una línea recta cuya pendiente corresponde con el coeficiente de permeabilidad. Transporte activo: En contra del gradiente, ΔG>0. Necesita energía. Tiene cinética saturada. Primario: Directamente de ATPasa. Secundario: Acoplado a gradientes electroquímicos existentes. El co-transporte será a favor de su gradiente. Proteínas de membrana: Podemos dividirlas en canales iónicos (prácticamente poros) y transportadores específicos. Estas últimas son las que participan en la difusión facilitada y transporte activo. Canales iónicos: Transportan en un rango de millones a diez millones por segundo. Transportadores: 100 a 1000 iones por segundo. Transporte activo primario: Proteínas integrales de membrana. Se encuentran en la membrana plasmática, pero también en membranas de compartimentos internos (Retículo sarcoplásmico y mitocondria). ATPasa Na+-K+: Membrana plasmática. ATPasa Ca+: Membrana plasmática y retículo sarcoplásmico (REL de miocitos). ATPasa Na+-H+: Membrana plasmática de células parietales del estómago y túbulo renal distal. ATPasas tipo P: Hidrolizan ATP y se autofosforilan. Mantiene gradientes. Iónes Na+, K+, H+ y Ca+. ATPasas tipo F: Participan en bombeo de H+ en las mitocondrias (F1F0).

ATPasas tipo V: Bombas presentes en endosomas, vesículas. Bombea A. Tiene función de acidificación. ATPasas tipo ABC: Bombea numerosos iones en bacterias, parece conferir resistencia a drogas. La bomba sodio potasio está sujeta a cambios que pueden ser dramáticos, de hecho, la expresión de la bomba sodio potasio aumenta al agregar cAMP o PKA. El cianuro bloquea el complejo cuatro de la cadena transportadora de electrones, bloqueando entonces la producción de ATP. Entonces se puede observar una perdida del potencial de membrana, de -50 mV hacia 0. Si agregamos ouabaína, inhibidor de la bomba sodio potasio, veremos el mismo efecto. Regulación del volumen celular: Las células tienden a retener a los cationes, que entran solvatados, hay una tendencia a hincharse. La expulsión activa de Na+ - que sale con una molécula de agua –contrarresta este efecto. El aumento del volumen celular activa la bomba. Uso clínico de bloqueadores de ATPasa NA+-K+: Desde el siglo XVII: Extractos de Digitalis purpurea alivia a pacientes con arritmia. Esta planta tenía digitoxina y digoxina que bloquean selectivamente la ATPasa Na +-K+. Esto se explica pues se disminuía el potencial de acción, disminuyendo el umbral al disparo de acción. El potencial de acción cardiaco es esencialmente calcio. Al agregar una porción discreta de ouabaina lo que obtendremos será un aumento del ingreso de calcio, esto pues se disminuye el potencial al disparo de acción. Si se agrega digitoxina, se bloquea selectivamente la bomba Na-K. Entonces existe una sobrecarga de sodio, lo interesante es que el transportador activo secundario que entraba Na+ y expulsaba Ca2+ ahora se invertirá, retirando Na+ e ingresando Ca2+. Clase 05. Transporte activo secundario. Cotranporte o simporte  Ambos hacia la misma dirección; Intercambio o Antiporte  Lados contrarios Co-transportador de sodio glucosa: En la región apical del epitelio del duodeno. Tiene sitios de unión a glucosa y otro a sodio. Se aprovecha del gradiente del sodio extracelular, tomando sodio y glucosa y se modifica morfológicamente, cambiándose de dirección, entonces se envían a la región intracelular. En el epitelio duodenal SÍ puede haber más glucosa que en el exterior. En la región basal de la célula epitelial existirá un glut que permitirá el transporte de la glucosa al fluido extracelular. Si la célula no puede mantener el calcio en un estado bajo mM, muere. Dada la gradiente excesivamente mayor en el medio extracelular, se requiere sacar el calcio. Para esta función existe una ATPasa que aprovecha la hidrólisis del ATP para expulsar calcio, la bomba serca y un Intercambiador Na+-Ca+2. La bomba serca es una bomba encontrada en las mitocondrias y el retículo sarcoplásmico (gasta ATP e ingresa Ca+2). Intercambiador Na+-Ca2+: 3 isoformas en el corazón. Esencial en procesos de contracción muscular. Tiene menor afinidad pero mayor capacidad de transporte que la ATPasa Ca+2. Aprovecha la gradiente de sodio para expulsar 3 calcios por cada sodio que ingresa. Entonces ingresa una carga positiva neta. En células excitables, cuando se abre un canal iónico, entra un montón de Ca +2 rápidamente. Existe transporte activo secundario en el ciclo de vida de los neurotransmisores, para ingresar precursores como la tirosina (AA aromáticos) aprovechando la Na+. Cabe mencionar que existen ATPasas que bombean H+ al interior, generando un PH de 5.

Osmosis: Caso especial de difusión, espontaneo. El que se mueve es el disolvente, no el soluto. Entonces se desprende que lo relevante para nosotros es que osmosis es el flujo de agua desde soluciones de baja concentración de soluto a soluciones con

mayor concentración de soluto. Hipertónico: Más soluto, menos soluto; Hipotónico: menos soluto, más agua; Isotónico: Igual soluto, igual agua. Presión osmótica: Presión que se debe aplicar sobre una solución para evitar el paso de agua a través de la membrana. Ecuación de van’t Hof: π = m R T; m=concentración osmótica; R = constante universal de los gases; T = T° absoluta (°K). Lo interesante es, entonces, que relaciona directamente la concentración osmótica con la presión osmótica. Además no se necesita de una membrana para conocer la presión osmótica, solo se necesita la concentración osmótica. La p. osmótica del líquido intracelular es 6,7 atmósferas. Concentración osmótica: m = π / (R T); Se refiere a partículas osmóticamente activas. Cuando se expresa en osmoles / litros, se habla de osmolaridad. Cuando se habla de osmoles / kg de disolvente, se habla de osmolalidad. La osmolaridad promedio de los líquidos corporales es 290-300 mOsm/L (también el suero o medio intracelular). 1 mol de glucosa = 1 osmol; 1 NaCl = 2 osmoles; CaCl2 = 3 osmoles; Urea = 1 osmol; Son las partículas que se disocian en el agua. Regulación del volumen celular: Hipertónico  Crenación; Hipotónico  Citólisis (hemólisis en eritrocitos). Acuaporinas: “Difusión facilitada” del agua, son muy específicas y muy abundantes, particularmente en tejido renal. Tiene 6 segmentos transmembranas, dos dominios especulares. Forman tetrámeros pero cada monómero es un canal de agua funcional. Tiene una región con Asp-Pro-Ala que permite el paso de agua “en fila india”, pero no de otras sustancias. Presenta un filtro de selectividad (Arg) que impide el paso de H +, HO3- y otras cargas. Estructuras pequeñas pueden difundir también, como el glicerol, el CO2 y la urea. Claves en el balance hidrosalino renal...