ENTRADA 10: INCORPORAR LA INFORMACIÓN SELECCIONADA A SU PROPIA BASE DE CONOCIMIENTO

TEMA ASIGNADO: MODELOS DE COMUNICACIÓN CELULAR

La señalización celular tiene lugar bien a través de la interacción directa célula-célula, bien mediante la acción de moléculas señalizadoras secretadas. Los diferentes tipos de señalización mediante moléculas secretadas se suelen dividir en tres grandes clases en función de la distancia recorrida por la molécula señalizadora. En la señalización endocrina, las moléculas señalizadoras, hormonas, son secretadas por células endocrinas especializadas y se transportan a través de la circulación, actuando seobre células diana localizadas en lugares alejados en el organismo. Un ejemplo clásico lo proporciona la hormona esteroidea estrógeno, que es producida por el ovario y estimula el desarrollo y mantenimiento del sistema reproductor femenino y de los caracteres sexaules secundarios. En los animales se porducen más de 50 hormonas distinitas por las glándulas endocrinas, entre las que se incluyen la pirtuitaria, tioides, paratiroides, páncreas, glándulas suprarrenales y gónadas.

A diferencia de las hormonas, algunas moléculas señalizadoras actúan localmente, afectando al comportamiento de las células próximas. En la señalización paracrina, una molécula liberada por una célula actúa sobre las células diana vecinas. Un ejemplo lo proporciona la acción de los neurotransmisores que transportan la señal entre las células nerviosas en la sinapsis.

Por último, algunas células responden frente a señales que producen ellas mismas. Un ejemplo de esta señalización autocrina es la respuesta de las células inmunes de los vertebrados frene a antígenos extraños. Algunos tipos de linfocitos T responden a la estimulación antigénica sintetizando un facotr de crecimiento que induce su propia porliferación, lo que supone, por tanto, el aumento del número de linfocitos T con capacidad de respuesta y la amplificación de la respuesta inmune.

PROPUESTA DE ENSEÑANZA

Estos tipos de señalización mediante secreción pueden estudiarse desde gráficos que faciliten la comprensión a través de ideas principales, ya sean gráficos o mapas conceptuales.

MODELOS DE COMUNICACIÓN CELULAR	CARACTERÍSTICAS	EJEMPLO
Endocrina	Las moléculas señalizadores son secretadas por células endocrinas y se transportan por el sistema circulatorio, actuando en células diana lejanas.	Hormona esteroidea estrógeno. Hormona esteroidea andrógeno.
Paracrina	Una molécula liberada por una célula actúa sobre las células diana vecinas.	Neurotransmisores
Autocrina	Respuesta de las células frente a señales que ellas mismas sintetizan.	Células T

BIBLIOGRAFÍA

Cooper GM, Hausman RE. La célula. 4. ed. Madrid; Marbán: 2008.

Villee, CA. Biología. 8. ed. Santiago; McGraw Hill: 1996.

ENTRADA 9: IDENTIFICACIÓN DE FUENTES DE INFORMACIÓN PARA APOYO AL PROCESO DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

TEMA ASIGNADO: MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS

  

Figura 9.1  Mecanismos de transporte a través de la membrana. De izquierda a derecha: Difusión simple, no requiere de ATP y se realiza a favor del gradiente de concentración. Difusión facilitada, no hay gasto de energía y se da a favor del gradiente de concentración. El transporte activo requiere del gasto de ATP, ya que se da en contra del gradiente de concentración.

I. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA A TRAVÉS DE MEMBRANAS BIOLÓGICAS

Pasivos : Impulsados por la agitación térmica del soluto (difusión) o disolvente (ósmosis). Requieren diferencias de concentración (solutos no cargados) o electroquímicas (iones). Son procesos disipativos que tienden a llevar el sistema a un estado de equilibrio termodinámico.

Activos: No explicables por agitación térmica. Pueden funcionar contra gradientes de concentración (solutos no cargados) o electroquímicos (iones). Se clasifican en transporte activo primario, donde el acoplamiento entre el transporte y el consumo de energía es directo (ATPasas), y transporte activo secundario, donde el acoplamiento es indirecto (otro mecanismo directo crea el gradiente necesario).

Otra clasificación posible se basa en la ausencia o existencia de moléculas transportadoras específicas (transportadores o carriers). La difusión simple, la ósmosis y la ultrafiltración (transferencia por diferencia de presión hidrostática) no son mediados por transportadores.

II. La transferencia mediada por transportadores incluye:

A. Difusión facilitada: Una molécula específica permite la transferencia de uno o más solutos, en general iones, en contra de sus gradientes electroquímicos. La molécula tiene actividad de ATPasa (hidroliza ATP). Tres ejemplos son la Na,K-ATPasa presente en la membrana plasmática de todas las células, la Ca-ATPasa del retículo sarcoplásmico, y la H,K-ATPasa de las células oxínticas de la mucosa gástrica.

B. Transporte activo primario: Una molécula específica acopla el paso de un soluto en contra de su gradiente electroquímico con el paso de otro a favor de su gradiente. La energía perdida por este último es empleada para transportar el primero. Los solutos pueden trasportarse en el mismo sentido (cotransporte; por ejemplo, Na con glucosa) o en sentido opuesto (antiporte; por ejemplo, Na/H). No son ATPasas. La energía se requiere para mantener el gradiente que permite el funcionamiento del sistema (ej, Na,K-ATPasa para mantener antiporte Na/H).

C. Transporte activo secundario: : Una molécula específica facilita la transferencia de un soluto a favor de su diferencia de concentración. Por ejemplo, transportadores de glucosa que facilitan el ingreso de la hexosa a las células en la mayoría de los tejidos, y la salida en epitelios a través de los cuales se transfiere glucosa (túbulo proximal, intestino delgado, plexos coroideos). Para igual diferencia de concentración, la transferencia es mucho mayor en presencia del transportador.

El transporte activo primario y secundario puede ser electrogénico (generar una corriente transmembrana) cuando hay transferencia neta de carga (ej. Na-glucosa, Na,K-ATPasa con estequiometría 3 Na, 2 K por ATP hidrolizado).

LECTURAS RECOMENDADAS

Saraví FD. Transporte activo y pasivo [internet]. [Consultado 2010 Oct 23]. Disponible en: http://fcm.uncu.edu.ar/medicina/area/fisica/apuntes/03%20Transporte%20pasivo%20y%20activo.pdf

Delgado D. Membranas biológicas y transporte [internet]. [Consultado 2010 Oct 24]. Disponible en: http://grupos.unican.es/asignaturabioquimica/documentos/Dolores08-09/Tema9_membranas%2008-09.pdf

ENTRADA 8: EVALUACIÓN DE LA LITERATURA Y SUS RESULTADOS

TEMA ASIGNADO: MEMBRANAS BIOLÓGICAS: ESTRUCTURA Y FUNCIONES

La estructura y función de las células dependen de forma crucial de las membranas, que no sólo separan el interior de la célula de su entorno, sino que también definen los compartimentos internos de las células eucariotas incluyendo las organelas de núcleo y citoplasma. La formación de las membranas biológicas se basa en las propiedes de los lípidos, y todas las membranas comparten una misma organización estructural: bicapas de fosfolípidos con proteinas asociadas. Estas proteínas de membrana son muy especializadas; algunas actúan como receptores que permiten a la célula responder a señales externas, algunas son responsables del transporte selectivo de moléculas a través de la membrana, y otras participan en el transporte de electrones y en la fosforilación oxidativa. Además las proteínas de membrana controlan las interacciones entre células de organismos pluricelulares.

LÍPIDOS DE MEMBRANA

Los fosfolípidos son la unidad fundamental de las membranas biológicas. Son moléculas anfipáticas, que consisten en dos cadenas de ácidos grasos hidrófobos ligados a un grupo de cabeza hidrofílica que contiene fosfato. Los fosfolípidos forman bicapas espontáneamente en soluciones acuosas. Los lípidos constituyen aproximadamente el 50% de las membranas celulares, aunque esta proporción puede variar dependiendo del tipo de membrana.

 Las membranas plasmáticas de los mamíferos contienen cuatro fosfolípidos principales: fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina y esfingomielina, que juntos constituyen cerca del 60% del total de lípidos en la membrana. Además de fosfolípidos, en las membranas se encuentran los glucolípidos y el colesterol, que corresponden al 40% de la totalidad de lípidos.

El colesterol desempeña un papel importante en la determinación de la fluidez de la membrana. Se insertan en la bicapa con sus grupos polares gidroxilo próximos a los grupos de cabeza hidrofílicos de los fosfolípidos. Los anillos hidrocarbonados rígidos del colesterol interactúan por lo tanto con las regiones de las cadenas de acidos grasos que son adyacentes a los grupos de cabeza de los fosfolípidos. Esta interacción disminuye la movilidad de las porciones externas de las cadenas de ácidos grasos, haciendo que esa parte de la membrana sea más rígida.

PROTEÍNAS DE MEMBRANA

Las proteínas son el otro constituyente principal de las membranas celulares, constituyendo entre el 25 y el 75% de la masa de las diversas membranas. El modelo actual de la estructura de las membranas, considera las membranas como un mosaico fluido en el que las proteínas están insertadas en la bicapa (Fig. 8.1). Las proteinas de membrana desempeñan las funciones específicas de la membrana celular. Estas proteinas se dividen en dos tipos generales, basándose en la naturaleza de su asociación con la membrana. Las proteínas integrales de membrana están embebidad directamente dentro de la bicapa. Las proteínas periféricas de membrana nos están insertadas en la bicapa pero están asociadas a la membrana indirectamente, generalmente a través de interacciones con las proteínas integrales de membrana.

Figura 8.1 Modelo del mosaico fluido de la estructura de la membrana.

EVALUACIÓN DE SITIOS WEB

URL#2: http://docencia.izt.uam.mx/acbc/documentos/pdf/diaporamas/03_membrana__e_rodriguez_i_jimenez_h_gonz.pdf 

URL#1:  ESTRUCTURA, FUNCIÓN Y MODIFICACIONEShttp://www.fisio.cinvestav.mx/posgrado/biologia-celular/2009-clase-1-historia.pdf	URL#2: MEMBRANA CELULAR:
Validez: La presentación en diapositivas fue hecha por el profesor Rubén Gerardo Contreras Patiño, profesor titular del departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias de CINVESTAV, Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Guadalajara. Con esta presentación se nos quiere dar a conocer la estructura y función de la membrana citoplasmática. Él, al inicio de la presentación remite sus datos, su correo, teléfono, página del curso y el usuario y contraseña para hacer parte del curso. De esta manera se puede contactar para aportar ideas y hacer críticas y sugerencias sobre el modo de exponer la información.	Validez:  La presentación fue realizada por Ernesto Rodríguez Aguilera, Irma Jiménez Morales y Humberto González Márquez,  de la Academia de Profesores de la Universidad Autónoma Metropolitana de Iztapalapa, delegación del Distrito Federal Mexicano. La información expone  de manera sintética e ilustrativa la estructura y funciones de las membranas celulares. Los profesores no remiten datos, como sus correos electrónicos o páginas web donde se puedan hacer sugerencias o aportes a la información expuesta.
Pertinencia: La información es adecuada, las imágenes ayudan a ilustrar de manera eficaz lo que se quiere exponer en cuanto a fenómenos, estructura y procesos que ocurren en la membrana biológica; es oportuno agregar que los aportes y hechos históricos referentes al tema son la columna vertebral de esta presentación. La información me parece que va a dirigida a estudiantes de educación superior. Considero que hay que tener información previa de conceptos relacionados con la membrana celular y de la célula de tal forma que la presentación sea más comprensible para el lector.	Pertinencia: La información es adecuada, y forma al lector en los conceptos básicos de estructura y función de la membrana celular. La presentación parece que se dirige a estudiantes universitarios, pero también es comprensible y amena para cualquier persona que le interese el tema o lo esté consultando. La información se presenta de una manera clara y organizada, a través de imágenes que ilustran lo explicado textualmente.
Confiabilidad: La página es confiable, pues es la página de la CINVESTAV, donde se producen presentaciones en los diversas temáticas de la Biología Celular, como éste de Membrana Celular. Además, el autor remite numerosos datos para contactarlo, y la información extraída tiene sus respectivas referencias bibliográficas.	Confiabilidad: Pienso que la página es confiable, pues es un documento perteneciente a la página de la Universidad Autónoma Metropolitana. Al final del documento se muestran las diferentes referencias demostrando que no se ha cometido plagio en la exposición de la información.
Relevancia: La información presentada es importante y los visitantes de este blog pueden utilizar esta URL para expandir su consulta de las membranas biológicas, que se expone sintéticamente en esta entrega.	Relevancia: La información presente en esta exposición es importante, ya que ayuda a formar en conceptos básicos de la membrana de una forma organizada a través de múltiples imágenes e ideas principales.
Actualidad, vigencia y referencia de las misma: La presentación parece ser de 2009, aunque no hay uns dato específico que lo confirme; se puede considerar, suponiendo que sea de este año, un texto vigente, que puede ayudar al que busca la información. La presentación no comete plagio, porque toda la información extraída está citada. El sitio es totalmente gratis y necesita tener el programa Adobe Reader para que la página pueda mostrar la presentación.	Actualidad y referencia de las mismas: No hay datos que digan la fecha de publicación. De todos modos, gran parte de los conceptos no necesitan actualización, pues ya se ha demostrado con muchas observaciones en el pasado que los mecanismos básicos de la membrana y su estructura son de esta forma. Se puede considerar válido y vigente el contenido de esta presentación. El sitio es totalmente gratis y se puede acceder con Adobe Reader.

BIBLIOGRAFÍA

Cooper GM, Hausman RE. La Célula. 4. ed. Madrid: Marbán; 2008.

ENTRADA 7: EL SENDERO DE LA CITA

En las células aerobias la mator parte de la energía se genera en las mitocondrias. El dioxígeno es el aceptor electrónico final en la oxidación de las moléculas de nutrientes.

TEMA ASIGNADO: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA MITOCONDRIA

Las mitocondrias contiene su propio ADN y se piensa que representan organismos similares a las bacterias incorporados a la célula eucariota hace entre unos 700 Ma y 1.5 Ga.

La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μ de longitud (Fig. 7.1). Su número depende de las necesidades energéticas de la célula.
Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.

Figura 7.1. Estructura y tamaño de la mitocondria. Se observan claramente las membranas externa e interna, los pliegues de esta última llamados cristas, al igual que el espacio intermembranal y la matriz mitocondrial.

Membrana externa: Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 10.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.

Membrana interna: La membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas de este orgánulo:

Espacio intermembranoso: Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversos enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato quinasa o la creatina quinasa. También se localiza la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación).

Matriz mitocondrial: La matriz mitocondrial contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas tipo 70S similares a los de bacterias, llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgánulos que tendría una célula procariota de vida libre. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos; también se oxidan los aminoácidos y se localizan algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo.

La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas.

URL: http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/R-T20-ciclokrebs-10.pdf.
Título: Tema 20- Ciclo del ácido cítrico

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS DEL TEXTO: Las bibliografías del artículo están mal citadas. Sin embargo, entre las cuatro que allí se encuentran, quizá la de Mathews sea la más relevante porque Mathews es un autor caracterizado por la vasta extensión de sus capítulos, de los cuales hay mucho material para traer a colación en un resumen como este del ciclo del ácido cítrico, en donde se tiene una idea clara de cómo funciona este mecanismo propio de la mitocondria.


Bibliografía como está presente en el texto: Mathews.- cap. 14, ps. 544 y 556-571 y sigtes.

BIBLIOGRAFÍA

Mathews CK, van Holde KE. Procesos oxidativos: Ciclo del ácido cítrico y rutas de las pentosas fosfato. Bioquímica. 2. ed. Madrid: McGraw Hill; 1998. p. 531-573.


Wikipedia. Mitocondria [internet]. [Consultado 2010 Oct. 10]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria


McKee T, McKee JR. Bioquímica, las bases moleculares de la vida. 4. ed. México D.F.: McGraw Hill; 2009.

ENTRADA 6: ESTRATEGIAS DE BÚSQUEDA SOBRE RECURSOS DE APOYO A LA ACADEMIA

TEMA ASIGNADO: ENZIMAS: GENERALIDADES

Los catalizadores específicos, denominados enzimas, son muy importantes. La catálisis es esencial para hacer que muchas reacciones bioquímicas de importancia crucial se produzcan en condiciones fisiológicas a velocidades útiles. Una reacción que requiere muchas horas para completarse no puede ser útil, desde el punto de vista metabólico, para una bacteria que ha de reproducirse en 20 minutos, o para una célula nerviosa humana que debe responder a un estímulo de forma instantánea.

En el complejo medio de la célula hay innumerables reacciones posibles entre moléculas. La célula se aprovecha de la catálisis específica para canalizar las sustancias hacia rutas que sean útiles en vez de a direcciones colaterales despilfarradoras. Además , las enzimas que la célula utiliza son catalizadores poco habituales, ya que en la mayor parte de los casos, la eficacia de su acción puede controlarse, de manera que se module la producción de distintas sustancias en respuesta a las necesidades de la célula y del organismo.

Tienen propiedades notables.

1) Las velocidades de las reacciones catalizadas por enzimas a menudo son extraordinariamente elevadas, observándose aumentos de la velociadad de 10⁷ a  10⁹ veces.

2) Las enzimas son muy específicas para las reacciones que catalizan, y raras veces forman porductos secundarios.

3) Las enzimas pueden regularse.

Por definición, un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de la reacción química y que no se altera de forma permanente por la reacción. Los catalizadores realizan esta hazaña debido a que disminyen la energía de activación que se requiere para una reacción química (Fig. 6.1). En otras palabras, los catalizadores proporcionan una vía de reacción alternativa que requiere menos energía.

Figura 6.1  Reacción sin catalizar vs. reacción catalizada por enzima. Obsérvese el poder catlítico de la enzima al reducir la energía de activación para llegar al estado de transición.

GRUPO DE INVESTIGACIÓN

Microbiodiversidad y Bioprospección es un grupo de investigación de la Universidad Nacional, Sede Medellín, el cual aporta en el estudio y aislamiento de enzimas microbianas en el sector industrial, realizando un estudio detallado de la función y estructura de péptidos, enzimas y proteínas en general, incluyendo su caracterización.

No disponen de página web, la cual está en construcción.

La presentación del grupo, que incluye sus generalidades, número de profesionales y estudiantes, infraestructura (equipos y software, laboratorios, oficinas), líneas de investigación, áreas en las que se trabaja, proyectos realizados y en curso, fortalezas y posibles aportes, está disponible en la siguiente URL:

http://www.unalmed.edu.co/~posbiote/Grupo%20investigacion%20Microdiversidad.pdf

BIBLIOGRAFÍA

Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG. Bioquímica. 3. ed. Madrid: Pearson Addison Wesley; 2002.

McKee T, McKee JR. Bioquímica: Las bases moleculares de la vida. 4 ed. México D.F.: McGraw Hill; 2009.