FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA
CICLO:
2011-00
ACTIVIDAD AULA - CASA Nº 2 1. Señale cuáles de los siguientes enunciados son verdaderos (V) o falsos (F). En los falsos, cambiar la frase para hacerla cierta. a. La mayoría de las células eucariontes eucariontes son más más grandes que las procariontes. procariontes. b. Algunas células procariotas son lo suficientemente grandes para para ser observables observables a simple vista. vista. c. Las células procariontes procariontes carecen carecen de membrana membrana plasmática plasmática ya que poseen poseen una pared pared celular d. La relación relación área/volumen área/volumen es generalmente generalmente mayor mayor en las células procariontes que en las eucariontes. eucariontes. e. Los ribosom ribosomas as mitocond mitocondria riales les de las células células muscula musculare ress se parecen parecen más a los de las bacteri bacterias as del intestino que a los del citosol de las mismas células musculares. f. Dado que las las procariotas no tienen mitocondrias, mitocondrias, no pueden llevar llevar a cabo la síntesis de ATP. ATP. 2. Cada uno de los tipos celulares celulares listados más abajo es un buen ejemplo ejemplo de especialización funcional. Unir las células de la columna A con las funciones apropiadas de la columna B, explicando la elección. Lista A
Lista B
a. Célula pancreática
División celular
b. Célula del músculo biceps
Absorción
c. Célula del borde intestinal
Movimiento
d. Célula nerviosa
Secreción
e. Cé Célula bacteriana
Transmisión de impulsos eléctricos.
3. Completa cada uno de los siguientes enunciados enunciados sobre estructura celular, celular, con diez palabras palabras como máximo. a. Los virus son parásitos intracelulares obligados, se reproducen mediante ……. ……. b. Una estructura estructura celular que es visible visible con el microscopio electrónico, electrónico, pero no el óptico óptico es …. …. c. Algun Algunos os de los medios en en los que es más probable probable encontrar encontrar arqueas arqueas que eubact eubacterias erias son son ….. d. En la centrifugación por gradiente gradiente de densidad, los los organelos organelos se separan mediante……….. e. La hipótesis hipótesis de que las células células eucariotas eucariotas evolucio evolucionaron naron a partir partir de una asociación asociación simbiótic simbióticaa de las procariotas, se sustenta en… f. Si se le enseña enseña una micrograf micrografía ía electrónic electrónicaa de un corte de una célula célula y se le pide que identifiq identifique ue si es vegetal o animal, una cosa que podría hacer es ……. 4. Indiq Indique ue si las siguientes siguientes afirmacione afirmacioness sobre la memb membrana rana plasmática plasmática son verdaderas verdaderas o fals falsas. as. Si una afirmación es falsa fundamente por qué. a. Aunque las moléculas moléculas lipídicas son libres de difundir en el plano de la bicapa lipídica, ellas no pueden cruzar la bicapa (flip-flop) a menos que existan translocadores de fosfolípidos en la membrana. b. Los glicolípidos nunca se encuentran encuentran en la cara cara citoplásmica de las membranas. c. Las células mutantes mutantes que no pueden sintetizar colesterol, mueren mueren porque incrementan incrementan la fluidez. fluidez. d. La membrana plasmática en en una célula eucariótica no puede aportar superficie suficiente suficiente para albergar moléculas enzimáticas unidas a membrana necesarias para mantener las funciones vitales en una célula de ese tamaño. e. Las membranas membranas intracelula intracelulares res dividen dividen la célu célula la en comp compartimi artimientos entos funcional funcionalmente mente diferent diferentes, es, cada uno con límites establecidos por membranas impermeables. f. Ta Tant nto o en té térm rmin inos os de ár área ea co como mo de ma masa sa,, la me memb mbra rana na pl plas asmá máti tica ca es un co comp mpon oneent ntee membranoso minoritario en las células eucarióticas. 5.
Analice el siguiente planteamiento. Justifique. “Los “Los cambios cambios en la fluidez de la membrana dependen en
un alto grado de su composición lipídica” 6.
Diga las funciones de los carbohidratos en las membranas celulares? ¿Cambiarán estas funciones si en vez de orientarse hacia el exterior lo hicieron hacia el interior de la célula?
7.
El modelo de mosaico fluido es el más aceptado para las membranas biológicas. ¿Cómo se sitúan los componentes en la membrana? Represéntelos.
8.
Mencione 3 evidencias de la asimetría mostrada por las moléculas constituyentes de la membrana
9.
El veneno de una serpiente determinada se caracteriza por provocar una hemólisis importante. Para descubrir las bases de la actividad hemolítica del veneno, usted lo analiza, y encuentra que el veneno posee una proteasa, una neuraminidasa (la cual remueve los residuos de ácido siálico de los gangliósidos), y una fosfolipasa. El tratamiento de los glóbulos rojos aislados con estas enzimas purificadas dio los resultados que se muestran en la tabla. El análisis de los productos luego de tratamiento con fosfolipasa, mostró un incremento importante de fosforilcolina y diacilglicerol libres. Enzima
Hemólisis
Neuroaminidasa
No
Proteasa
No
Fosfolipasa
Sí
a. Represente una molécula de glicerofosfolìpido b. ¿Cuál es el sustrato para la fosfolipasa, y dónde es cortado? b. Explique por que la fosfolipasa causa hemólisis pero no la actividad proteasa o neuraminidasa. 10.
Señale cuál de los siguientes enunciados, relacionados al transporte a través de membranas, son verdaderas (V) o falsos (F). En los falsos, cambiar la frase para hacerla cierta. a. La difusión facilitada de un catión siempre se realiza desde el compartimento en el que su concentración es mayor, al de concentración menor. b. Las membranas celulares son esencialmente imperameables a las moléculas polares c. Una concentración de sacarosa 0,25M podría no ser isotónica para una célula de un mamífero, si esta célula tuviera transportadores de sacarosa en su membrana plasmática. d. El dióxido de carbono y los aniones bicarbonato suelen desplazarse en el mismo sentido. A través de la membrana plasmática del eritrocito. e. El tratamiento de una célula animal con un inhibidor específico de la bomba de Na+/K +, posiblemente no afecte a la toma de glucosa en cotransporte con sodio f. El coeficiente de solubilidad para un soluto determinado es varios órdenes de magnitud menor, si aparece una proteína del soluto en la membrana
11. De la siguiente lista de propiedades, indicar cuál(es) pueden servir para distinguir entre cada uno de los pares propuestos. Pares
Propiedades
a. Difusión simple, difusión facilitada
Sentidos en los cuales se transportan dos solutos
b. Difusión facilitada, transporte activo
Sentido en cual se mueve un soluto, con relación a su gradiente de concentración o a su potencial electroquímico.
c. Difusión simple, transporte activo
Cinética del transporte de solutos
d. Transporte activo indirecto
Requerimiento de energía del metabolismo
e. ATPAsa de tipo P, ATPasa de tipo V
Requerimiento del transporte simultáneo de dos solutos
f. Simporte, antiporte
Inhibición competitiva
g. Uniporte, transporte acoplado
Direccionalidad intrínseca
12. Explique las propiedades de especificidad, saturación y competencia aplicadas a los transportadores de membrana. 13. Si usted conoce que la concentración intracelular de sales de los eritrocitos es de 0,15 M. Describa el fenómeno que pudiera ocurrir si se coloca dichas células en una solución hipertónica de una concentración de 0.30 M. 14. Si las concentraciones de [Na+] son mayores fuera de la célula y las concentraciones de [K+] son mayores dentro de la célula: a. Cómo es que se mantienen estas concentraciones? b. Cómo se pueden revertir dichas concentraciones? 15. Explique cada uno de los mecanismos de transporte para la captación de glucosa 16. Un nuevo medicamento (S) fue analizado para estudiar su paso a través de una membrana y se pudo encontrar que las concentraciones del mismo en el lado interior era una función del tiempo: S (mg/ml)
tiempo
(seg)
25
5
50 100
10 20
200
40
Explique como pasa S a través de la membrana. 17. En el transporte antiport, dos sustancias pueden moverse en direcciones opuestas a través de la membrana plasmática. En la mayoría de las células, los antiportes Na +/Ca2+ mantienen una concentración baja de Ca en el citosol de las células. Cómo afecta el digital este transporte ?. 18. El jugo gástrico del estómago tiene un pH de 2,0. Esta acidez resulta de la secreción de protones por las células epiteliales de la mucosa gástrica. a. Qué tipo de bomba se encuentra en la mucosa intestinal. Explique b. Que agentes actuán inhibiendo esta bomba. Explique 19. Cuáles serían las consecuencias de una mutación en las siguientes proteínas (anote solo una para cada proteína)
a. Glucoforina
b. Proteína banda 3
c. Na/K ATPasa
d. Receptor LDL
20. La concentración de calcio en el citosol es de 10-5 mol/L mientras que en el retículo endoplasmático es de 10-2 mol/L. ¿Cómo sería posible que se transporten iones calcio hacia el interior del retículo? ¿Qué pasará con este proceso en condiciones en el cual los n iveles de ATP intracelular son bajos? 21. Sobre los receptores de membrana responda: a. Naturaleza química. b. Qué ocurre cuando el ligando es reconocido por el mismo? c. Cómo es la unión del ligando al receptor?
d. Por qué permite el reconocimiento de una sustancia específica y no otra e. Por qué se dice que los receptores actúan como transductores de señales? 22. Un hombre de 38 años de edad con peso de 71 kg relata que su padecimiento actual es inanición con anorexia, dolor abdominal y diarrea. Un día después siguió con nausea intensa, vómito y diarrea muy abundante y líquida. Ingresó al hospital con hipotensión postural y deshidratación. Se pudo aislar Vibrio cholerae
toxígeno de sus heces. El paciente mejoró rápidamente al reponerle agua, electrolitos y
administrarle tetraciclina por vía bucal. a. Como actua la toxina colerica. Que procesos de la membrana plasmática resultan afectados por Vibrio cholerae
en un caso de cólera ?
b. Cuáles serían los datos de laboratorio que permitirían precisar el tratamiento hidroelectrolítico ? c. Por qué en este caso hay que añadirle glucosa al tratamiento hidroelectrolítico?
LOS CANALES IÓNICOS: LA BIOLOGÍA Y PATOLOGÍA El transporte de moléculas polares como los azúcares o aminoácidos o a partículas cargadas como los iones hacia dentro y fuera de la célula o entre diferentes compartimentos intracelulares, se lleva a cabo por proteínas de membrana como bombas, transportadores y canales iónicos. Los canales iónicos están formados de una molécula proteica única o de varias de ellas constituyendo complejos moleculares. Cuando el canal iónico se abre, forma un poro acuoso que se extiende a través del espesor de la membrana. En la ruta de conducción se encuentra el filtro de selectividad iónica que permite el flujo preferencial de un tipo específico de ion, por ejemplo los canales de K + permiten el flujo de iones K+ muy efectivamente pero no permiten que niveles apreciables de iones Na + crucen la membrana. De esta manera tenemos canales de Na +, K +, Ca2+ y Cl- que forman varias familias de cada uno. Existe otro grupo de canales que transportan cationes (Na + y K +) de manera simultánea, sin gran selectividad entre ellos pero que no permiten el paso de aniones (canales catiónicos no selectivos). El flujo de iones se lleva a cabo a una gran velocidad de hasta 106 iones por segundo, considerándose el sistema de transporte iónico más eficiente. Esta eficiencia se da gracias a que los iones fluyen pasivamente en favor de su gradiente electroquímico, sin gasto de energía metabólica, siendo esto una característica muy importante para los procesos de las células excitables. Las probabilidades de cierre y apertura de los canales iónicos son controladas por un sensor que puede ser eléctrico, químico o mecánico. En el caso de los canales activados por voltaje, el sensor incluye varios aminoácidos cargados que se mueven en el campo eléctrico de la membrana durante la apertura o cierre del canal. En el caso de los canales activados por ligando, el sensor es una región de la proteína canal que se encuentra expuesta ya sea al exterior o al interior de la membrana, que une con gran afinidad una molécula específica que lleva a la apertura o cierre al canal. Los canales mecanosensibles, como los que se encuentran en los corpúsculos de Pacini, se abren por el estiramiento que sufre la membrana celular ante la aplicación de presión y/o tensión. El mecanismo sensor en esta última clase de canales no es claro aún, sin embargo, se ha propuesto que participa el citoesqueleto que se encuentra inmediatamente por debajo del canal.
Las patologías de los canales iónicos o canalopatías El concepto reciente de canalopatía se refiere a los defectos en la función de los canales iónicos que llevan a alteraciones fisiológicas importantes en diversos tejidos. Las canalopatías pueden producirse por dos tipos de mecanismos: las alteraciones genéticas y las enfermedades autoinmunes. Dentro de las alteraciones genéticas se encuentran las mutaciones que se presentan en la región codificante del gen para un canal iónico. Frecuentemente estas mutaciones producen cadenas polipeptídicas que no son procesadas correctamente y no se incorporan a la membrana plasmática o bien, al acoplarse las subunidades y formar los canales, éstos no son funcionales. Otra posibilidad frecuente es que aún siendo canales funcionales, presentan una cinética alterada. Cualquiera que sea el caso, llevan a la ganancia o pérdida de la función del canal. Dentro de las alteraciones genéticas es posible también que se presenten mutaciones en la región promotora del gen que codifica para un canal iónico. Esto puede causar subexpresión o sobrexpresión de la proteína canal produciéndose cambios en el número de canales, es decir, también existiría aumento o disminución de la función. Como tercer tipo de alteración genética que determina la disfunción, se encuentran las mutaciones en los genes que codifican para moléculas reguladoras de los canales iónicos ya sea por defectos en su estructura por sí mismas, o por defectos en las rutas que llevan a su producción. Actualmente se conocen una diversidad de patologías asociadas a canales iónicos en diversos tejidos. A nivel del músculo esquelético, las mutaciones en los canales de Na +, K +, Ca2+ y Cl- activados por voltaje y en el canal de acetilcolina llevan a desórdenes como las parálisis hiper e hipokalémicas, miotonías, hipertermia maligna y miastenia. A nivel neuronal, se ha propuesto que las alteraciones en los canales de Na + activados por voltaje, los canales de K + y Ca2+ activados por voltaje, el canal activado por acetilcolina o el activado por glicina, podría explicar procesos como la epilepsia, la ataxia episódica, la migraña hemipléjica familiar, la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esquizofrenia, la hiperreflexia. A nivel del músculo cardíaco, se han reportado diversas mutaciones en los canales de Na + y K +, las cuales llevan a tres desórdenes principales: el síndrome del QT largo, el síndrome de Brugada y la enfermedad del sistema de conducción. a. Esquematice los tipos de canales y como ellos funcionan. b. Investigue sobre otras canalopatías (describa brevemente cuatro de ellas). b. Realice un esquema de la lectura.
