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GLUCOLISIS Y RESPIRACION CELULAR Panorama general de la oxidación de la glucosa 1. En los sistemas vivos, la oxidación de la glucosa se desarrolla en dos etapas principales: la glucólisis y la respiración celular. La glucólisis ocurre en el citoplasma. La respiración, que incluye el ciclo de Krebs y el transporte de electrones, tiene lugar en la membrana celular de las células procariontes y en las mitocondrias de las células eucariontes. 2. En la glucólisis y en el ciclo de Krebs, las coenzimas NAD+ y FAD aceptan átomos de hidrógeno provenientes de la glucosa y se reducen a NADH y FADH2, respectivamente. En la etapa final de la respiración, estas coenzimas ceden sus electrones a la cadena respiratoria. Primera etapa, varios pasos: la glucólisis 3. La glucólisis ocurre prácticamente en todas las células vivas. Cada uno de sus pasos es catalizado por una enzima específica. 4. En el primer paso de la glucólisis, la glucosa se divide en dos moléculas de tres carbonos (ácido pirúvico), que pueden seguir dos vías: aeróbica o anaeróbica. El proceso se inicia con energía proveniente de dos moléculas de ATP. 5. En presencia de O2, la degradación de la glucosa implica la oxidación progresiva del ácido pirúvico a CO2 y agua. Durante el proceso se forman dos NADH y cuatro ATP. 6. La glucólisis anaeróbica ocurre en ausencia de O2. Consiste en la conversión del ácido pirúvico en alcohol etílico (fermentación alcohólica) o en ácido láctico (fermentación láctica). Estas vías generan en total dos moléculas de ATP, que representan el 5% de lo que se genera por la vía aeróbica. Un paso intermedio: la oxidación del ácido pirúvico 7. El ácido pirúvico producido por la glucólisis aeróbica es transportado del citoplasma a la matriz mitocondrial. Allí participa en una reacción de oxidación que genera un grupo acetilo y una molécula de CO2, mientras que un NAD+ se reduce a NADH. 8. Cada grupo acetilo se une momentáneamente a la coenzima A, para formar acetil-CoA. Este paso constituye el nexo entre la glucólisis y el ciclo de Krebs. Segunda etapa: pasos por el ciclo de Krebs 9. Cada acetilo que entra en el ciclo de Krebs se combina con una molécula de cuatro carbonos (ácido oxalacético) y forma una de seis (ácido cítrico). 10. En el curso de este ciclo se liberan dos moléculas de CO2, que no pertenecen a la molécula de glucosa original, y se producen una de ATP, tres de NADH y una de FADH2. La etapa final: el transporte de electrones 11. Luego de la oxidación total de la glucosa, la mayor parte de la energía almacenada permanece en los electrones del NADH y el FADH2. Esos electrones son conducidos luego a un nivel energético inferior a través de la secuencia de reacciones de oxidorreducción que constituyen la cadena respiratoria. Los pasos de esta cadena son catalizados por enzimas unidas a citocromos. Rendimiento energético global 13. A partir de la oxidación de una molécula de glucosa se producen a lo sumo 38 de ATP, repartidas de la siguiente manera: la glucólisis produce ocho ATP (seis provienen de la oxidación de los dos NADH, los otros dos se forman directamente); la conversión del ácido pirúvico en acetil-CoA produce seis ATP (provenientes de dos NADH); el ciclo de Krebs produce 24 ATP (18 provienen de seis NADH; cuatro, de dos FADH2; los dos restantes se forman directamente). 14. El 40% de la energía libre producida en la oxidación de la glucosa se retiene en forma de moléculas de ATP. En otras palabras, el proceso tiene una eficiencia del 40%. Otras vías catabólicas 16. Las grasas, las proteínas y los hidratos de carbono diferentes de la glucosa son transformados por distintas vías que están conectadas con el ciclo de Krebs. Vías de síntesis 17. Los distintos intermediarios de la glucólisis y el ciclo de Krebs pueden ser precursores para el proceso de biosíntesis. Las vías biosintéticas son diferentes de las catabólicas.

La respuesta inmunitaria link: http://www.youtube.com/watch?v=cKZECiUkmy8 La evolución de los sistemas inmunitarios 1. El sistema inmunitario distingue lo "propio" de lo "no propio" y es capaz de desencadenar distintos tipos de respuestas defensivas. Estos mecanismos de defensa son el objeto de estudio de la inmunología. 2. Los poríferos poseen en la superficie corporal moléculas que reconocen partículas y organismos extraños. Algunos invertebrados fabrican sustancias antibacterianas y factores inmovilizadores de microorganismos. Los artrópodos poseen diversas proteínas con función antimicrobiana o antifúngica. Los vertebrados fabrican anticuerpos verdaderos, proteínas que detectan moléculas extrañas al organismo mediante un mecanismo que implica el reconocimiento de estructuras complementarias. 3. El sistema inmunitario de los vertebrados es altamente especializado y sus dos tipos de respuesta, innata y adaptativa, se integran en una compleja red de interacciones. La primera respuesta innata interrumpe infecciones incipientes o las controla hasta que se organiza una respuesta adaptativa. La respuesta adaptativa elabora respuestas específicas y desarrolla la memoria inmunológica. Células del Sistema Inmunitario La respuesta inmunitaria innata 4. Las primeras barreras de defensa del organismo son la piel y las mucosas. La secreción de moco, saliva o lágrimas ricas en microbicidas brindan una protección adicional. Cuando los microorganismos logran ingresar en el cuerpo, las células y las sustancias químicas que constituyen la inmunidad innata desencadenan una respuesta antiinfecciosa. *La respuesta inflamatoria (a) Cuando la piel es atravesada por un agente punzante que alberga algún microorganismo, (b) los mastocitos o basófilos secretan histamina, que aumenta el flujo de sangre en la zona y la permeabilidad de los capilares. (c) Simultáneamente, la histamina activa el sistema de la coagulación y se generan pequeños coágulos, lo que da comienzo al proceso de cicatrización. (d) Los leucocitos fagocíticos que ingieren microorganismos y partículas extrañas llegan atraídos por sustancias quimiotácticas producidas localmente. Algunos leucocitos liberan más histamina, lo cual aumenta la respuesta inflamatoria; otros producen citocinas proinflamatorias que cambian el valor de referencia del termostato hipotalámico, en correlación con el inicio de la fiebre. La zona afectada se congestiona y se torna caliente, rojiza y dolorosa. 5. Las células de la respuesta innata presentan receptores de reconocimiento de patrones (RRP). Se trata de moléculas receptoras expuestas sobre la membrana celular, que detectan en forma específica patrones moleculares asociados con los patógenos (PMAP). Las células vinculadas con la respuesta innata también reconocen microorganismos patógenos a través de receptores de anticuerpos que se unen previamente al microorganismo. 6. Las moléculas reconocidas por los anticuerpos se llaman antígenos. Estas moléculas forman parte de las membranas o las paredes celulares de los microorganismos invasores y su naturaleza química es variada. Cuando una célula de la respuesta innata reconoce un patógeno, por lo general lo elimina por fagocitosis. link: http://www.youtube.com/watch?v=xLDZBD7evUE 7. El componente humoral de la respuesta innata comprende a las proteínas hepáticas de fase aguda, el sistema del complemento y las sustancias químicas que actúan como mensajeros intercelulares. Entre las proteínas hepáticas se destacan los RRP solubles, que se unen a la superficie del microorganismo e inducen la activación del sistema del complemento. Este sistema intensifica la respuesta inflamatoria innata. Los mensajeros intercelulares incluyen a las citocinas y los interferones. *La Respuesta Inmunitaria Innata y el reconocimiento de los patógenos Se observa un receptor de reconocimiento de patrones (RRP) localizado sobre la membrana plasmática de una célula humana, perteneciente al sistema inmunitario (un monocito o una célula dendrítica). Con la colaboración de moléculas adaptadoras, se inicia una cascada de fosforilaciones intracelulares: las proteínas 1, 2F y 3F fosforilan a las proteínas 2 y 3 y al factor transcripcional FT. Este ultimo factor fosforilado ingresa en el núcleo celular, reconoce una zona especifica del DNA o ADN e inicia la actividad transcripcional de genes que intervienen en la respuesta inflamatoria. PMAP el el patrón molecular asociado con los patógenos. 8. Las citocinas son proteínas con función reguladora, que participan en las respuestas innata y adaptativa. Transmiten mensajes entre células del sistema inmunitario y entre el sistema inmunitario y otros sistemas, como el endocrino o el nervioso. Se unen a receptores de membrana de las células blanco e inducen su activación. Una vez controlado el patógeno, desactivan a las células responsables de elaborar la respuesta antiinfecciosa. link: http://www.youtube.com/watch?v=rQv1VbiSQjg 9. Los interferones actúan sobre las células infectadas, las células vecinas y otras células del sistema inmunitario. Son liberados por las células infectadas, se unen a receptores específicos en las células vecinas e interfieren la replicación viral. Inhiben la replicación del DNA y la producción de aminoácidos esenciales en la célula infectada. También activan a los linfocitos NK (Natural Killer o Células Asesinas) y T citotóxicos. 10. Las células mieloides y los linfocitos NK intervienen en la respuesta innata. Las células mieloides comprenden a los fagocitos (polimorfonucleares y monocitos-macrófagos), los granulocitos y las células dendríticas. Los mecanismos de defensa incluyen la fagocitosis y la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos. Los linfocitos NK reconocen los anticuerpos que cubren a las células infectadas y son capaces de disparar la lisis celular y la liberación de sustancias que favorecen la extravasación de leucocitos al foco inflamatorio. link: http://www.youtube.com/watch?v=_hyGEGwifao El complejo mayor de histocompatibilidad 11. El complejo mayor de histocompatibilidad (CMH), denominado en los seres humanos sistema de antígenos leucocitarios humanos (HLA), es altamente polimórfico. Comprende un grupo de glucoproteínas que se expresan en forma codominante en la superficie de las células con núcleo. Incluye los genes del sistema HLA de clases I, II y III. *El complejo mayor de histocompatibilidad: Antígenos de clase 1 y 2 Estructura de los antígenos codificados por genes del CMH. (a) El antígeno de clase 1 esta formado por la cadena polipeptídica alfa codificada por un gen del CMH, combinada con otro polipéptido, β2- microglobulina, codificado por un gen que no pertenece a la región del CMH. (b) El antígeno de clase 2 esta formado por cadenas polipeptídicas α (alfa) y β (beta), ambos codificadas por genes de CMH. Las estructuras tridimensionales formada por los dominios más externos de estas cadenas proteicas se asocian con péptidos antigénicos y forman los complejos capaces de ser reconocidos por el receptor antigénico de los linfocitos T. 12. Todas las células con núcleo exponen fragmentos de moléculas propias, codificadas por genes del sistema HLA I, que actúan como antígenos frente al sistema inmunitario de otro individuo. Las moléculas HLA de clase I presentan péptidos antigénicos a los linfocitos T que expresan la proteína de membrana CD8. Las moléculas HLA de clase II presentan antígenos a los linfocitos T que expresan la proteína de membrana CD4. La presentación antigénica desencadena la respuesta inmunitaria adaptativa. Los productos de los genes del sistema HLA de clase III participan en aspectos de la respuesta inmunitaria no relacionados con la presentación de antígenos. 13. Las enfermedades autoinmunitarias resultan de la combinación de componentes genéticos y ambientales. Cuando un péptido propio combinado con una molécula HLA no es reconocido como tal, se puede desencadenar una respuesta inmunitaria. La mayoría de estas enfermedades se asocian con la expresión de moléculas del sistema HLA de clase II. La respuesta inmunitaria adaptativa 14. Los linfocitos T y B, por medio de sus receptores, reconocen individualmente millones de estructuras antigénicas diferentes. En los mamíferos, el proceso de diferenciación de linfocitos B en la médula ósea y de linfocitos T en el timo confiere las aptitudes necesarias para el reconocimiento antigénico específico. Los linfocitos B producen anticuerpos y forman parte de la respuesta humoral. Los linfocitos T intervienen en la respuesta celular. En ambos casos, la célula que reconoce a un antígeno prolifera por mitosis (expansión clonal). link: http://www.youtube.com/watch?v=JtLzA_dYwXY 15. Los mecanismos adaptativos humoral y celular tienen tres etapas: reconocimiento específico del antígeno, activación, expansión y diferenciación de un linfocito específico y fase final efectora de eliminación del antígeno. El primer contacto con un antígeno desencadena una respuesta primaria. En esta respuesta, algunos linfocitos generan células de memoria "preadaptadas" para un nuevo contacto. El encuentro posterior con el mismo antígeno da lugar a una respuesta secundaria, más rápida y de mayor magnitud. 16. Todas las respuestas de defensa desarrolladas por un individuo constituyen la inmunidad activa. En ciertos estados fisiológicos o terapéuticos se transfieren productos de la respuesta inmunitaria (inmunidad pasiva). 17. El sistema inmunitario está constituido por dos órganos linfáticos primarios -la médula ósea y el timo- y por órganos linfáticos secundarios, como el bazo, los ganglios linfáticos y los cúmulos de tejido linfoide asociados con mucosas (amígdalas, el apéndice, las placas de Peyer, las adenoides y los cúmulos asociados con los bronquios). La respuesta adaptativa se dispara en los órganos linfáticos secundarios, luego del reconocimiento antigénico. La linfa ingresa en los ganglios a través de los vasos linfáticos aferentes, se filtra a través del seno linfático periférico en la cisterna central y abandona el ganglio a través de los vasos linfáticos eferentes. Las válvulas desde el interior de los vasos evitan el retroceso de la linfa. La linfa entrante acarrea bacterias, virus y otros patógenos, que quedan así expuestos a los linfocitos concentrados en las zonas corticales. Los linfocitos activados por el reconocimiento de un antígeno proliferan y posteriormente abandonan el ganglio a través de los vasos linfáticos eferentes desde donde pasan a la circulación sanguínea, que los distribuye por todo el organismo. Los ganglios linfáticos aumentan de tamaño cuando el sistema inmunitario se activa. *Componentes del sistema inmunitario humano Se destacan la médula ósea y el timo, órganos en los que comienza la diferenciación de los linfocitos B y T, principales protagonistas de la respuesta inmunitaria. El timo es un órgano bilobulado esponjoso que se encuentra en la zona superior del tórax y detrás del esternón. Es una glándula que alcanza su máximo desarrollo al nacer y se atrofia después de la pubertad. Dentro del timo, los linfocitos T se someten al proceso complejo de diferenciación, selección y maduración. Otros órganos importantes del sistema son los vasos y los ganglios linfáticos, el bazo y el MALT con todos sus componentes. Los linfocitos B y la producción de anticuerpos 18. La teoría de la selección clonal sostiene que cada individuo presenta una inmensa diversidad de linfocitos B, cada uno genéticamente equipado para sintetizar un solo tipo de anticuerpo. Cada antígeno particular es reconocido sólo por el linfocito B que posee en su membrana el anticuerpo complementario. La interacción antígeno-anticuerpo "selecciona" linfocitos B específicos e induce su proliferación y diferenciación. 19. El proceso de tolerancia central de los linfocitos B elimina células potencialmente autorreactivas. Cuando llegan al bazo, los linfocitos B con estas características son eliminados mediante el proceso de tolerancia periférica. Los linfocitos B sobrevivientes completan su maduración, que culmina con la expresión de inmunoglobulinas (IgD e IgM) en la membrana. Inmunoglobulina Tipos de Inmunoglobulinas 20. Las principales funciones de los anticuerpos son: unión a partículas extrañas, que provoca su aglutinación y favorece la captura por células fagocíticas (anticuerpos opsonizantes), unión a patógenos o toxinas microbianas, que interfiere la penetración del patógeno en la célula (anticuerpos neutralizantes), interacción con antígenos en la membrana de microorganismos, que induce la unión a proteínas del sistema del complemento (anticuerpos activadores del complemento), unión a células infectadas o tumorales, que desencadena el mecanismo de citotoxicidad en células NK. Los anticuerpos son un nexo entre la célula infectada o tumoral y las células citotóxicas. *Teoría de selección clonal de la formación de anticuerpos (a) Un linfocito B maduro virgen (ya que aún no ha tomado contacto con el antígeno que es capaz de reconocer) expone un anticuerpo específico en su superficie. (b) Cuando el linfocito se une a moléculas de antígeno con un epitope complementario al sitio de unión de su anticuerpo, se induce su activación. (c) El linfocito B comienza a dividirse y diferenciarse, y (d) origina células plasmáticas y células de memoria. Las células plasmáticas secretan grandes cantidades de anticuerpos circulantes, todos con una especificidad idéntica a la de los anticuerpos presentes originalmente sobre la superficie del linfocito B. Las células de memoria portadoras de los mismos anticuerpos persisten indefinidamente en la circulación y secretan anticuerpos sólo después de un encuentro posterior con el mismo antígeno, momento en el que se diferencian en células plasmáticas. Para una mejor Explicación: link: http://curtisbiologia.com/files/flash/40_9.swf *La Función de los Anticuerpos Las principales funciones son: 1- Unión a partículas extrañas, lo que provoca su aglutinación y favorece la captura por células fagocíticas. Por esta función se denominan anticuerpos Opsonizantes. 2- Unión a patógenos o toxinas microbianas, lo que interfiere en la penetración delo patógeno en la célula. Por esta función se denominan anticuerpos Neutralizantes. 3- Interacción con antígenos presentes en la membrana de microorganismos. Esta interacción induce a proteínas del sistema del complemento, que expone a los complejos inmunitarios a la acción del sistema reticuloendotelial -(un conjunto de células fagocíticas) o inicia el reclutamiento de leucocitos que participan en la respuesta inflamatoria. Por esta función se denominan anticuerpos Activadores del Complemento. 4- Unión a células infectadas o tumorales que desencadenan en células Natural Killer el mecanismo de citotoxidad celular ya mencionado. Los anticuerpos actúan como un nexo entre la célula infectada o tumoral y las células citotóxicas. Esta función se define como Citotoxidad Dependiente de Anticuerpos. *Fagocitosis de una partícula extraña "Marcada" con Anticuerpos. Las células fagocíticas como los macrófagos tienen receptores para las regiones constantes de los anticuerpos. Los anticuerpos, a su vez, tienen dos sitios de unión con el antígeno, de modo que un solo anticuerpo puede unirse a dos células o partículas diferentes y provocar su aglutinación. Las células fagocíticas se unen a los anticuerpos unidos a antígenos y así capturan estas grandes masas de partículas extrañas junto con los anticuerpos durante el proceso de Opsonización. Los linfocitos T y la inmunidad mediada por células 21. Existen tres tipos de linfocitos T: helper 1, helper 2 y no helper. Los helper 1 se transforman en células efectoras que producen interferón γ, sustancia que activa a los macrófagos. En presencia de los linfocitos T helper 2, los linfocitos B se diferencian en células plasmáticas efectoras de la respuesta adaptativa. Los linfocitos T no helper constituyen las células efectoras citotóxicas. 22. Los linfocitos T se originan a partir de células hematopoyéticas pluripotenciales de la médula ósea. Cada linfocito es sometido a un proceso de selección que asegura la tolerancia inmunológica e impide que lleguen al torrente sanguíneo las células potencialmente autorreactivas. 23. Un linfocito T maduro reconoce a los antígenos que se adaptan a sus receptores de membrana. Luego del reconocimiento, se desencadenan la activación y la diferenciación celular, que conducen a la producción de clones de células efectoras y células de memoria. 24. La activación y la diferenciación de los linfocitos B depende de los linfocitos T helper. Los linfocitos T helper y los linfocitos B reconocen distintos determinantes antigénicos A y B sobre un mismo virus (reconocimiento ligado). Los linfocitos T helper 2 promueven la diferenciación de los linfocitos B en células plasmáticas, especializadas en la producción de anticuerpos. 25. Las células de memoria conservan la información para producir anticuerpos y permanecen en circulación durante toda la vida de un individuo. En un segundo encuentro con un mismo patógeno, la producción de anticuerpos se desencadena de inmediato. 26. Pocos días después de iniciada una infección, aparecen los linfocitos T citotóxicos. La célula dendrítica inicia la respuesta mediante la captura, el procesamiento y la presentación de antígenos virales. Los linfocitos T helper y citotóxicos reconocen distintos determinantes antigénicos A y B sobre un mismo antígeno (reconocimiento ligado) y se organiza la respuesta. La célula infectada es eliminada por los macrófagos. Además, el linfocito T citotóxico secreta sustancias citotóxicas que inducen la lisis de la célula infectada. Una vez eliminada la infección, las interleucinas regulan la respuesta. *La acción de los linfocitos T helper (o colaborador) Referencia: (a) La acción de los linfocitos T helper de tipo 2. Un virus formado por dos determinantes antigénicos A y B es (1) fagocitado por una célula dendrítica (CD) o por un macrófago (MF), (2) el virus es procesado y los determinantes antigénicos expresados junto con moléculas de CMH de clase II, (3) las células presentadoras migran al órgano linfático secundario (OLS) más cercano. (4) El determinante antigénico A es reconocido por un linfocito T helper o colaborador (LTcol) que, (5) debido a características particulares del microambiente local en el OLS se activa, se expande clonalmente y se diferencia en linfocito T helper 2 (LTcol2), denominado así por su capacidad para guiar la diferenciación de los linfocitos B. Para simplicidad del esquema se omite en el dibujo a la progenie de linfocitos T helper 2 de memoria que se originan en este mismo proceso de expansión. Por fuera del OLS (6), un linfocito B maduro virgen reconoce al virus a través de su BCR, lo procesa y expone los determinantes antigénicos A y B en su membrana. (7) El linfocito B migra al OLS más cercano, donde (8) alguno de sus determinantes (el determinante antigénico A, en la figura) es reconocido por el linfocito T helper 2. La colaboración entre el linfocito T y el linfocito B dispara (9) la síntesis de las interleucinas (IL-4 e IL-5) que promueven la diferenciación del linfocito B en (10) células plasmáticas productoras de anticuerpos y (11) células de memoria. (b) La acción de los linfocitos T helper de tipo 1. Un virus formado por dos determinantes antigénicos A y B (1) infecta una célula. La lisis de esta célula infectada (2) dispersa a los antígenos virales los cuales (3) pueden ser fagocitados (3) por una célula dendrítica que procesará y presentará nuevamente a A y B (4) junto con moléculas del CMH de clase I o de clase II. La célula presentadora acarrea al antígeno (5) hasta el OLS más cercano. Para que ocurra la interacción eficaz entre la célula dendrítica y el linfocito T citotóxico se requiere la participación de un linfocito T colaborador (6). Éste debe previamente reconocer algún determinante antigénico (en este caso, el determinante antigénico B) expuesto sobre la célula dendrítica junto a una molécula del CMH de clase II. Dentro del OLS, un linfocito T citotóxico (7) reconoce a alguno de los determinantes antigénicos unido a moléculas del CMH de clase I (B, en la figura), se activa y (8) prolifera, lo cual origina (9) una progenie de linfocitos T citotóxicos de memoria y una progenie de linfocitos T citotóxicos efectores que (10) abandonan el OLS siguiendo un patrón de migración que los guía al tejido originalmente infectado. La respuesta efectora (11) requiere el reconocimiento del antígeno y conduce a la (12) muerte por apoptosis (serie de eventos que constituyen la muerte celular programada genéticamente) de las células infectadas en ese tejido. El cáncer y la respuesta inmunitaria La destrucción exitosa de una célula cancerosa por Linfocitos T citotóxicos 27. Las células cancerosas se reproducen rápidamente e invaden tejidos a los que no pertenecen. Poseen antígenos diferentes a los de las células normales, pueden ser identificadas como extrañas e inducir una respuesta inmunitaria. Según la teoría de la "vigilancia inmunológica", cuando falla la respuesta del sistema inmunitario, se establece la enfermedad. El desafío de los trasplantes de tejido 28. Los tejidos trasplantados provenientes de otro individuo son atacados por linfocitos T y macrófagos activados; entonces, el injerto es rechazado. El descubrimiento y la identificación de los antígenos del CMH permite optimizar la semejanza entre el dador y el receptor en los trasplantes de órganos. Para reducir el rechazo se administran fármacos que suprimen parcialmente la respuesta inmunitaria del individuo trasplantado. 29. Los trasplantes de tejido más frecuentes son las transfusiones de sangre. Los glóbulos rojos humanos no tienen antígenos del CMH, sino que exhiben antígenos únicos, codificados por un gen polimórfico. Los grupos sanguíneos están definidos por estos antígenos y por los anticuerpos presentes en el plasma. Si una persona recibe una transfusión con glóbulos rojos que llevan un antígeno no propio, sus anticuerpos reaccionan y hacen que estas células se aglutinen y sean fagocitadas. *La anemia hemolítica del recién nacido La enfermedad por Rh o anemia hemolítica del recien nacido puede ocurrir en madres Rh negativas (Rh-) que llevan un feto Rh+. (a) En la última etapa del primer embarazo o durante el nacimiento del bebé, las células sanguíneas del feto se filtran a través de la barrera que separa las circulaciones materna y fetal. Los antígenos de los glóbulos rojos del feto Rh+ estimulan la producción de anticuerpos por el sistema inmunitario de la madre Rh-. Los linfocitos B de memoria permanecen indefinidamente en el torrente sanguíneo de la madre. (b) En la etapa final del segundo embarazo, los anticuerpos de la madre pasan a través de la placenta desde la sangre materna a la sangre del feto. Si el segundo feto es Rh+, los anticuerpos reaccionarán con los antígenos de sus glóbulos rojos, destruyéndolos. Algunas patologías del sistema inmunitario 30. Las inmunodeficiencias son enfermedades que surgen por defectos del sistema inmunitario. Pueden tener una causa genética o ser adquiridas durante la vida de un organismo (inmunodeficiencias secundarias). En estas enfermedades, los linfocitos activados por antígenos extraños reaccionan contra antígenos propios estructuralmente similares. 31. El sistema inmunitario de algunos individuos reacciona frente a sustancias que en apariencia son inofensivas (alérgenos). Esta respuesta, que se denomina alergia, incluye la producción de IgE y la formación de células de la memoria inmunitaria. La reexposición al mismo antígeno conduce a la formación de anticuerpos IgE, que se unen a receptores de los mastocitos y de los basófilos alojados en el tejido conectivo. La unión del antígeno a estos anticuerpos provoca la liberación de mediadores de la inflamación. Si la liberación es masiva, los vasos sanguíneos se dilatan. Esto puede producir la caída de la presión sanguínea y la contracción de los bronquíolos (shock anafiláctico). 32. El HIV que causa el SIDA es un retrovirus. Su membrana presenta glucoproteínas complementarias a la molécula CD4, utilizada como receptor para la infección de linfocitos T helper y macrófagos. El virus ingresa a través de un mecanismo de endocitosis mediada por receptor que requiere además un correceptor. Mutaciones en un tipo de correceptor podrían explicar la resistencia de ciertos individuos a la infección por este virus. Virus HIV link: http://www.youtube.com/watch?v=36UDFKEpc2E 33. El HIV puede permanecer latente como un provirus o comenzar la replicación de nuevas partículas virales. En este último caso, en un período breve, nuevos virus emergen del linfocito T helper infectado, que suele ser destruido en el proceso. Estos virus invaden otros linfocitos T helper y así se perpetúa el proceso. Finalmente, quedan escasos linfocitos T helper funcionales, lo cual afecta la proliferación y las actividades de los linfocitos B y T citotóxicos. El organismo no tiene una respuesta inmunitaria eficaz contra las células que albergan el HIV, contra el propio virus o contra otros microorganismos invasores; tampoco la tiene contra las células malignas presentes. Linfocito T helper atacado por el HIV Aplicaciones inmunoterapéuticas 34. La vacunación se basa sobre la capacidad del organismo de generar una respuesta inmunológica a ciertas formas alteradas de patógenos. Este procedimiento desarrolla células con memoria inmunológica que confieren protección durante toda la vida. Todavía se emplean bacterias y virus muertos. Las vacunas elaboradas con microorganismos vivos atenuados son más eficientes, pero tienen el riesgo de la reversión del patógeno alterado a la forma virulenta. Ahora es más frecuente el uso de la tecnología del DNA recombinante para obtener proteínas que generen una respuesta inmunitaria.

LA ORGANIZACIÓN DE LAS CELULASEl tamaño, la forma y la organización de la célula.1. Las células son las unidades básicas de la estructura y la función biológica.2. La mayoría de las células vegetales y animales miden entre 10 y 30 micrómetros de diámetro. Su interior está dividido en compartimientos funcionales: en el citoplasma se encuentran las organelas; en el núcleo, el DNA nuclear.3. El tamaño celular está limitado por la capacidad del núcleo para regular las actividades metabólicas y por la relación superficie/volumen. Por lo general, las células de menor tamaño son las metabólicamente activas y las que tienen una superficie pequeña en proporción a su volumen.Célula EucariotaCélula ProcariotaLos límites de la célula4. La matriz extracelular en los organismos pluricelulares es el conjunto de proteínas y carbohidratos localizados en el espacio que rodea a las células. Participa en la adhesión entre células y en el desarrollo de tejidos y órganos, controlando la diferenciación celular, la morfogénesis, la migración de células y el metabolismo.5. La membrana celular mantiene separada a la célula del medio que la rodea y regula la entrada y salida de sustancias. Está formada por fosfolípidos, proteínas y, en algunos casos, colesterol. Los fosfolípidos forman una bicapa dinámica y fluida por la cual se desplazan lateralmente las proteínas (modelo de mosaico fluido). La cara interna de la membrana presenta proteínas integrales de membrana y proteínas periféricas, que presentan actividades enzimáticas, actúan como receptores de señales químicas o participan en el transporte de sustancias. La cara externa presenta cadenas cortas de carbohidratos unidas a proteínas, que cumplen funciones de adhesión celular y reconocimiento de moléculas.6. Las células vegetales están rodeadas por una pared celular, que realiza muchas de las funciones que cumple la matriz extracelular en las células animales. Cuando una célula vegetal se divide, se forma una pared primaria de celulosa. A veces, cuando las células maduran, se forma una pared secundaria de polisacáridos como la lignina.7. Las células eucariontes poseen membranas internas que presentan la misma estructura general que la membrana celular y definen los compartimientos y las organelas.En el interior de la célula, el núcleo8. El núcleo celular es un compartimiento esférico que contiene el DNA nuclear y asegura la síntesis de las moléculas complejas que requiere la célula. Está limitado por dos membranas concéntricas que presentan poros por donde circulan sustancias desde el citoplasma y hacia él.9. En las células eucariontes, las moléculas de DNA nuclear son lineales y están fuertemente unidas a proteínas histónicas y no histónicas. Cada molécula de DNA con sus proteínas constituye un cromosoma. Cuando la célula no se está dividiendo, los cromosomas forman una maraña de hilos delgados llamada cromatina. Cuando la célula se divide, los cromosomas se condensan.10. El cuerpo más conspicuo dentro del núcleo es el nucléolo, lugar donde se construyen las subunidades de los ribosomas.Entre el núcleo y la membrana celular, el citoplasma11. En el citoplasma se pueden distinguir el citosol, las organelas y el citoesqueleto. El citosol es una solución acuosa rica en proteínas, iones y otras moléculas. Las vesículas y las vacuolas, el retículo endoplasmático, el complejo de Golgi y los lisosomas son organelas que constituyen el sistema de endomembranas. Los ribosomas, los peroxisomas, las mitocondrias y los plástidos son otros tipos de organelas.12. Las vesículas almacenan y transportan materiales, dentro de la célula, hacia ella y desde el exterior. La mayoría de las células de plantas y hongos contienen un tipo particular de vesículas, llamadas vacuolas, que mantienen la turgencia celular.13. El retículo endoplasmático es una red de sacos aplanados, tubos y canales interconectados. Se denomina rugoso cuando tiene ribosomas adheridos a su superficie externa, y liso cuando no los tiene. Cumple un papel importante en el tráfico de proteínas. En asociación con las membranas del retículo liso se producen la síntesis de lípidos y la degradación del glucógeno.Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)Retículo Endoplasmático Liso (REL)14. El complejo de Golgi es un conjunto de cisternas que actúan como centro de compactación, modificación y distribución de proteínas y lípidos. En las células de las plantas, sintetiza y reúne algunos de los componentes de las paredes celulares.15. Los lisosomas son un tipo especial de vesículas presentes en las células animales. Contienen enzimas hidrolíticas activas en medio ácido, que degradan las principales macromoléculas que se encuentran en la célula. En los glóbulos blancos, intervienen en la digestión de bacterias.16. Los peroxisomas contienen distintas enzimas oxidativas que participan en la degradación de los ácidos grasos y el peróxido de hidrógeno que se forma durante el proceso. También degradan sustancias tóxicas como el etanol. En las plantas hay dos tipos de peroxisomas: los que están en las hojas y los que están en las semillas en germinación; estos últimos transforman los ácidos grasos en los azúcares necesarios para el crecimiento de la planta.17. Los ribosomas son las únicas organelas que no están rodeadas por membranas. En ellos se acoplan los aminoácidos durante la síntesis de proteínas. Los que están libres intervienen en la síntesis de proteínas que permanecerán en el citosol; los que están adheridos a la superficie externa del retículo endoplasmático lo hacen en la síntesis de proteínas que serán enviadas a la superficie de la célula, al exterior o a otros compartimientos del sistema de endomembranas.18. Las mitocondrias presentan dos membranas. La interna está plegada hacia adentro y forma crestas donde ocurre la respiración celular, proceso que consiste en la degradación de moléculas orgánicas. La energía liberada durante la degradación es almacenada en el ATP. Como las bacterias, las mitocondrias se reproducen por fisión binaria, tienen un pequeño cromosoma y poseen ribosomas similares a los que tienen los procariontes.19. Los plástidos se encuentran sólo en las plantas y las algas. Hay tres tipos de plástidos maduros: leucoplastos, cromoplastos y cloroplastos. Los leucoplastos almacenan almidón, proteínas o aceites. Los cromoplastos contienen los pigmentos que dan color a las flores y los frutos. Los cloroplastos son el lugar en donde ocurre la fotosíntesis. Como las mitocondrias, los cloroplastos contienen en la estroma muchas copias de un pequeño cromosoma.20. El citoesqueleto es un denso entramado de haces de fibras proteicas que se extiende a través del citoplasma. Está formado por tres tipos de filamentos: microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina. Los microtúbulos son tubos huecos, formados por dímeros de tubulina alfa y beta. Son componentes de los cilios y los flagelos, participan en el transporte de organelas y en el movimiento de los cromosomas durante la división celular. Los filamentos intermedios están compuestos por proteínas fibrosas resistentes y duraderas, formadas por tetrámeros. Abundan en las células sometidas a tensiones mecánicas (epiteliales, nerviosas y musculares) y forman la lámina nuclear, un armazón que sostiene la membrana del núcleo. Los filamentos de actina están constituidos por actina, una proteína globular. Producen movimientos celulares mediante la formación de seudópodos, estrangulan el citoplasma durante la división celular y forman parte de las estructuras contráctiles de las células musculares.El citoesqueleto y el movimiento21. Todas las células poseen movimientos celulares como las corrientes citoplasmáticas, los movimientos de las organelas y los cromosomas y los cambios de forma durante la división.22. Existen dos mecanismos de movimiento celular: el montaje de proteínas contráctiles como la actina y la miosina y las estructuras motoras permanentes formadas por la asociación de microtúbulos (cilios y flagelos). La actina participa en el mantenimiento de la organización citoplasmática, la movilidad celular y el movimiento interno de los contenidos celulares. En algunos casos, el movimiento es producido por la interacción entre actina y miosina, por ejemplo, los movimientos musculares de los vertebrados. Los cilios y los flagelos son estructuras largas, delgadas y huecas, que se extienden desde la superficie de las células eucariontes. Los cilios son cortos y aparecen en grandes cantidades, los flagelos son largos y escasos. Sólo están ausentes en unos pocos grupos de eucariontes (algas rojas, hongos, plantas con flor y gusanos redondos).23. Casi todos los cilios y los flagelos tienen la misma estructura interna: nueve pares de microtúbulos fusionados forman un anillo que rodea a otros dos microtúbulos situados en el centro. En la parte inferior de cada cilio hay una estructura en forma de cilindro, el cuerpo basal, formado por microtúbulos dispuestos en nueve tripletes en la periferia del cilindro y sin microtúbulos en el centro.CilioFlagelo24. Muchos tipos de células eucariontes contienen en su citoplasma centríolos, cuya estructura es idéntica a la de los cuerpos basales. Se encuentran sólo en organismos que presentan cilios y flagelos. Habitualmente se hallan en pares, con sus ejes longitudinales formando ángulos rectos entre sí, en la región del citoplasma próxima a la envoltura nuclear. Esa región, llamada centrosoma, participa en la formación del huso mitótico. El huso es una estructura formada por microtúbulos, que aparece en la división celular y está relacionada con el movimiento de los cromosomas.

FOTOSÍNTESIS, LUZ Y VIDAVisión general de la fotosíntesis: sus etapas1. Los organismos fotosintéticos productores de O2 usan energía lumínica, CO2 y agua para producir la materia orgánica necesaria para su alimentación. El O2 que liberan se forma con átomos provenientes del agua.2. La fotosíntesis se realiza en dos etapas: la lumínica, en la que se utiliza la energía de la luz para sintetizar ATP y NADPH, y la fijadora de carbono, que utiliza los productos de la primera etapa para la producción de azúcares.La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos: los tilacoides3. En los eucariontes, la fotosíntesis se realiza en los cloroplastos, organelas que poseen una membrana externa y otra interna. La membrana interna rodea una solución densa, la estroma, donde se encuentran las membranas tilacoides, que tienen forma de sacos aplanados dispuestos en forma apilada. Las reacciones de la etapa lumínica ocurren en los sacos tilacoides y las que fijan el carbono, en la estroma.4. Los sacos tilacoides de los procariontes fotosintéticos pueden formar parte de la membrana celular, estar aislados en el citoplasma o constituir una estructura compleja de la membrana interna.La naturaleza de la luz5. El modelo ondulatorio de la luz permite a los físicos describir matemáticamente ciertos aspectos de la luz y el modelo fotónico permite otro tipo de cálculos y predicciones matemáticas. Estos dos modelos ya no se consideran opuestos uno al otro, sino complementarios, en el sentido de que es necesaria una síntesis de ambos para una descripción completa del fenómeno que conocemos como luz.6. Los sistemas vivos absorben la energía lumínica mediante el uso de pigmentos. Los organismos fotosintéticos tienen distintos tipos de pigmentos: la clorofila, que se encuentra en los sacos tilacoides, los carotenoides y las ficobilinas. Existen diferentes tipos de clorofila: la clorofila a, que colecta energía luminosa y está involucrada en la transformación de energía lumínica en química; la clorofila b, presente en las plantas y las algas verdes, y la clorofila c de las algas marrones.7. La correspondencia entre el espectro de absorción de las clorofilas a y b y el espectro de absorción de la fotosíntesis indica una estrecha relación entre ésta y aquéllas (en ambos casos se observan dos picos, uno en la zona del rojo y otro en la del azul). Los carotenoides absorben en forma muy eficiente longitudes de onda que no son absorbidas por la clorofila.El transporte de electrones: los fotosistemas y la ATP sintetasa.8. Los organismos fotosintéticos poseen dos fotosistemas, cada uno formado por una antena colectora de luz y un centro de reacción fotoquímico que incluye una molécula de clorofila a. Ambos fotosistemas se diferencian por el pico de absorción de la clorofila: el Fotosistema I lo presenta a 700 nm; el Fotosistema II, a 680 nm.9. En un flujo no cíclico de electrones, los dos fotosistemas trabajan en forma simultánea y continua. Así se produce un flujo permanente de electrones desde el agua al Fotosistema II, de éste al Fotosistema I y de este último al NADP+.10. Durante el transporte de electrones, los protones presentes en la estroma son enviados al espacio intertilacoide, creando un gradiente cuya energía se utiliza para sintetizar ATP. La síntesis de ATP a partir de energía lumínica se conoce como fotofosforilación.11. Cuando los dos fotosistemas trabajan en forma independiente, se forma un flujo cíclico de electrones. En este caso no se forma NADPH, pero se sintetiza ATP. Es una ruta alternativa que permite regular la cantidad de NADPH y ATP formados en presencia de luz y, probablemente, aumenta la eficiencia en la formación de ATP cuando coexiste con el flujo no cíclico de electrones.Las reacciones que fijan carbono12. El ATP y el NADPH formados durante el transporte de electrones se utilizan en la reducción del CO2 a glucosa. La incorporación de CO2 en compuestos orgánicos se conoce como fijación del carbono y ocurre en forma cíclica (ciclo de Calvin). En las plantas verdes, el CO2 llega a las células fotosintéticas a través de aberturas especializadas llamadas estomas.13. El ciclo de Calvin comienza con la unión del CO2 a una molécula de cinco carbonos (ribulosa bifosfato) que luego se divide en dos moléculas de tres carbonos (fosfoglicerato). Cada seis vueltas del ciclo se introducen seis moléculas de CO2 y se producen dos moléculas de un azúcar de tres carbonos (gliceraldehído fosfato).14. Las plantas poseen un mecanismo de control que evita que el ciclo de Calvin ocurra durante la noche. La luz lo estimula indirectamente y las reacciones de fijación de carbono son inhibidas en la oscuridad.15. La fotorrespiración ocurre cuando la concentración de CO2 en la hoja es baja en relación con la de O2. Consiste en la oxidación de la ribulosa bifosfato, con formación de CO2 y agua. Es un proceso que disminuye la eficiencia fotosintética de las plantas.16. En las células del mesófilo de las plantas C4, el CO2 se une a un compuesto de tres carbonos (fosfoenolpiruvato), formando oxalacetato. Este último se convierte en malato y pasa a zonas más profundas de la hoja, donde libera CO2 que ingresa en el ciclo de Calvin. Este proceso, que involucra gasto de energía, representa una adaptación a las sequías y a intensidades lumínicas y temperaturas altas.17. En plantas de ambientes secos existe una vía metabólica llamada fotosíntesis CAM. La fijación de CO2 ocurre durante la noche y con él se forma malato, que se almacena en las vacuolas. Durante el día, el malato es liberado, se descarboxila y el CO2 ingresa en el ciclo de Calvin.Utilización de los productos de la fotosíntesis18. El gliceraldehído fosfato producido por el ciclo de Calvin se integra en glucosa o fructosa. Las células vegetales usan estas sustancias para elaborar almidón, celulosa y sacarosa; las células animales las usan para elaborar glucógeno. Todas las células utilizan azúcares para la elaboración de otros carbohidratos, lípidos y aminoácidos. Además, la oxidación del carbono fijado es la fuente de energía del ATP en todas las células heterótrofas.El balance entre la fotosíntesis y la respiración19. En las plantas, la fotosíntesis y la respiración ocurren en forma simultánea. La intensidad lumínica a la cual se igualan sus velocidades es el punto de compensación para la luz. La concentración de CO2 a la cual se igualan es el punto de compensación para el CO2. Por debajo de estos puntos de compensación, la respiración excede a la fotosíntesis y la planta no crece. Como muchos órganos vegetales no fotosintetizan, para que una planta se mantenga y crezca, la fotosíntesis debe exceder largamente la tasa de respiración.