Human Physiology: The Mechanisms of Body Function. Vander. 8th edition.

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Corazón: ubicación.

El corazón, envuelto por una membrana serosa (el pericardio) está situado en la cavidad torácica. Ocupa parte del espacio que separa los pulmones, denominados mediastino.

Por mediastino se entiende el espacio torácico limitado:

1. Por delante: por el esternón y los cartílagos dorsales.
2. Por detrás: por la columna vertebral.
3. Por los lados: por los pulmones, recubiertos por una membrana serosa: las pleuras.
4. Por abajo: por el diafragma.
5. Por arriba: por la región cervical con la que se comunica.

El pericardio junto con las arterias y venas que salen y llegan al corazón mantienen a éste órgano en el lugar descripto.

Corazón.

Planos anatómicos.

Las descripciones anatómicas se basan sobre cuatro planos anatómicos que atraviesan el cuerpo en la posición anatómica. Existen muchos planos sagitales, frontales y transversos, pero sólo un plano medio.
El uso principal de los planos anatómicos es describir cortes e imágenes del cuerpo.

• El plano medio (plano sagital medio) es el plano vertical que pasa longitudinalmente a través del centro del cuerpo, dividiéndolo en las mitades derecha e izquierda.
• Los planos sagitales son planos verticales que pasan por el cuerpo, paralelos al plano medio. Es útil dar un punto de referencia que indique su posición, como un plano sagital a través del punto medio de la clavícula.
• Los planos frontales (planos coronales) son planos verticales que pasan por el cuerpo perpendiculares (en ángulo recto) al plano medio, dividiéndolo en las porciones anterior (frontal) y posterior (dorsal).
• Los planos horizontales (planos transversales) son planos que pasan por el cuerpo perpendiculares a los planos medio y frontal. Un plano horizontal divide el cuerpo en las partes superior e inferior. Es útil dar un punto de referencia que indique su nivel, como un plano horizontal a través del ombligo.

Compartimientos celulares.

Las membranas son las que generan los compartimientos celulares.

Básicamente RE, mitocondria (con doble membrana), núcleo (con doble sistema de membrana), peroxisomas, lisosomas y las vesículas emergentes del Golgi o las vesículas endocíticas.

Lisosomas.

En esta imagen vemos un lisosoma que tiene adentro una mitocondria y un peroxisoma→es secundario porque tiene algo adentro.

La función del lisosoma es degradar cosas. Están llenos de enzimas hidrolíticas (en presencia de agua hidrolizan proteínas en aminoácidos, lípidos en ácidos grasos, glúcidos complejos en glúcidos simples). Estas enzimas hidrolíticas tienen la particularidad de que trabajan a un pH al que ninguna otra enzima trabaja, trabajan a pH ácido. El lisosoma tiene un pH interno 4-5. Para mantener este pH interno ácido, el lisosoma tiene en su membrana una bomba de protones que permite el ingreso de protones desde el citosol hacia la luz del lisosoma. Además poseen canales de cloruro, porque no pueden entrar solamente protones (deben mantener la electroneutralidad).
La membrana del lisosoma es la única que posee una bomba de protones, por lo tanto esta bomba de protones es un marcador bioquímico. También posee una proteína: LAMP2. Las proteínas LAMP2 son proteínas asociadas a la membrana lisosomal, es una proteína típica de lisosomas, por lo tanto también es un marcador bioquímico.

Confocal immunofluorescent analysis of LAMP2 antibody with HepG2 cell.

Ejemplo: cuando hay una mutación en una enzima que es una glucosidasa, una hexoaminidasa A, hay un glucolípido, que tiene una ceramida, que no se degrada. Cuando no se degrada se acumula dentro del lisosoma, y los lisosomas se empiezan a llenar de gangliósidos, y así empiezan a ser no funcionales. Así se genera una enfermedad neurodegenerativa que se denomina enfermedad de Tay-Sachs.

Los lisosomas cuando se fusionan con lo que tienen que degradar forman lo que se llama lisosoma secundario. Se fusionan con moléculas solubles que son llevadas dentro de la célula por endocitosis, formando así una vesícula endocítica, que luego forma un endosoma temprano y un endosoma tardío. Cuando el lisosoma se fusiona con el endosoma, tenemos un lisosoma secundario. Pero también el lisosoma es capaz de degradar organelas o compartimientos viejos, y esto se llama autofagosoma, y este proceso se denomina autofagia. Los lisosomas también pueden fusionarse son fagosomas que contienen bacterias.

Peroxisomas.

Los peroxisomas, en lugar de tener enzimas hidrolíticas como tienen los lisosomas, tienen enzimas oxidativas: oxidan todo lo que pasa por ahí. En general oxidan ácidos grasos de cadenas muy largas, porque la mitocondria hace β-oxidación pero solo de cadenas de 20-24 C, no más. Pero hay ácidos grasos que son de cadenas muy largas y esto debe ser oxidado en el peroxisoma.
La membrana del peroxisoma tiene un transportador de tipo ABC que permite el transporte del ácido graso del citosol hacia el interior del peroxisoma y aquí el peroxisoma lo oxida a un ácido graso que tiene dos átomos de C menos, se genera un acetilo y un ácido graso más corto. Para esta oxidación se necesita oxígeno y como consecuencia de la oxidación se produce peróxido de hidrógeno (H₂O₂).
El H₂O₂ es tóxico para la célula, por lo tanto, rápidamente esta enzima catalaza va a degradar el H₂O₂ en H₂O y O₂.
La catalasa es un marcador bioquímico. Con la catalasa no se puede identificar a la membrana del peroxisoma, se puede identificar al peroxisoma.

Cuando el transportador de la membrana del peroxisoma que se encarga del transporte del ácido graso al interior del peroxisoma no funciona, el ácido graso no entra, por lo tanto no puede ser degradado, pero el problema es que se acumula en la célula y se produce una enfermedad que se conoce como adrenoleucodistrofia (ADL), la famosa enfermedad de Lorenzo. Es una enfermedad ligada al cromosoma X (es transmitida por las mujeres).

RE y aparato de Golgi.

Microfotografía electrónica donde se ve un RE muy desarrollado y todas las vesículas secretorias.

Acá se ve el retículo endoplasmático marcado con una proteína específica del RE que es el PDI (proteína disulfuro isomerasa), que es la encargada de poner los puentes disulfuro cuando se pliegan las proteínas.

Mitocondrias.

Doble membrana:

Funciones:

• Producción de ATP → función más importante

• β-oxidación de ácidos grasos

• Ciclo de la urea (degradación de ácidos grasos)

• Depósito de Ca²⁺ → es el principal depósito de Ca²⁺ de las células. Este depósito de Ca²⁺ no es fácilmente movilizable, el Ca²⁺ que se moviliza es es del RE.

Núcleo.

El núcleo es el gran compartimiento que contiene al genoma. Está rodeado por un doble sistema de membranas. Aquí ocurre la transcripción y maduración del ARNm, ARNt y el ARNr, se ensamblan los ribosomas. Dentro del núcleo ocurren también procesos de biosíntesis y biodegradación. La síntesis del ARN ocurre dentro del núcleo, pero también hay síntesis de lípidos.

El núcleo tiene un sistema del tipo proteasómico para la degradación.

Citoesqueleto.

 Los compartimientos vienen dados por las membranas pero la forma de la célula viene dada por el citoesqueleto.

Enterocito

Fibroblasto

Funciones de las membranas.

Tanto la membrana plasmática como las membranas de los compartimientos celulares evitan el pasaje de sustancias de un lado al otro.

La bicapa lipídica en general hace que la membrana sea impermeable a todo, lo único que puede atravesarla es el etanol.

Gracias a las membranas y a su impermeabilidad la célula eucarionte vive y es altamente eficiente, porque tiene enzimas que degradan todo dentro de las membranas de los lisosomas, y tiene enzimas que sintetizan hormonas proteicas dentro del compartimiento del RE.
El agua no pasa, hay canales de agua.
Las proteínas le otorgan permeabilidad a la membrana, por eso decimos que las membranas tienen una permeabilidad selectiva. Esta selectividad se la da el tipo de proteína que poseen las membranas. Por esto, hay membranas que dejan pasar el agua y otras que no.
Las membranas poseen proteínas que permiten la recepción de señales y también la transducción de señales al interior de celular. Además hay proteínas que permiten que las células se anclen a la MEC (matriz extracelular) y al citoesqueleto.
Los lípidos por su parte tienen constituyentes que van a ser sustratos y cofactores de enzimas, por ejemplo, PLA2. La PLA2 debe posicionarse sobre una PE, si no hay PE la PLA2 no se posiciona, entonces aquí la PE actúa como un cofactor, pero a su vez la PLA2 que estaba sacando un lípido de la membrana para degradarlo, aquí el lípido es un sustrato; entonces los lípidos de la membrana actúan de sustratos y cofactores. Y gracias a los lípidos la membrana tiene una determinada fluidez. La fluidez viene dada por la composición lipídica, pero si tenemos una alta cantidad de proteínas en una membrana, esa membrana será más rígida que una membrana que tenga menor cantidad de proteínas. Esto ocurre en membranas que son enriquecidas en proteínas como por ejemplo la membrana mitocondrial interna.

Extracción de las proteínas de la membrana plasmática.

¿Cómo podemos extraer las proteínas de la membrana plasmática? Con detergente.
Para la extracción de las proteínas de la membrana plasmática hay que desestabilizar interacciones entre la proteína y la membrana.
Para extraer proteínas transmembrana o proteínas ancladas a lípidos hay que desestabilizar las interacciones hidrofóbicas. En cambio para extraer proteínas periféricas, que ineractúan con otras proteínas o lípidos a través de cargas iónicas, entonces hay que desestabilizar las interacciones iónicas, y para esto hay que colocar la membrana en un tubo que tenga una concentración de KCl 1M (esto aumenta la fuerza iónica), así, la alta concentración de K⁺ desestabiliza la interacción entre los lípidos y las proteínas periféricas, entonces no se necesita detergente para estas proteínas.

Los detergentes disgregan la membrana plasmática. Los detergentes son micelas que cuando se van acercando a la membrana va intercalando las partículas de detergente con las partículas de la membrana para formar micelas un poco más grandes. De esta manera se pueden extraer las proteínas de la membrana.
Hay dos tipos de detergentes:

Los detergentes no iónicos no tienen carga, tienen polaridad pero no tienen carga neta. Disgregan la membrana pero la proteína la extraen en su conformación nativa: los detergentes no iónicos no desnaturalizan proteínas.

Acá vemos cómo los detergentes no iónicos pueden extraer de las membranas a las proteínas en su forma nativa. De acuerdo a la concentración de detergente que se agrega a un tubo de ensayo, podemos formar micelas o directamente extraer la proteína de la membrana.
Con detergentes no iónicos podemos extraer las proteínas de la membrana y medirles la actividad en un tubo de ensayo, porque la proteína se encuentra en su estado nativo, por lo tanto no pierde funcionalidad.

Orientación vectorial de proteínas y glucolípidos en las membranas.

Las proteínas deben tener una orientación, es decir, que el dominio extracelular es diferente al dominio extracelular. Esta orientación vectorial es lo que le da la topografía a la membrana. Entonces, toda la membrana en sí tiene una asimetría.
Ya hablamos de asimetría de bicapa (cómo es la distribución de lípidos) pero ahora hablamos de la asimetría de membrana y podemos decir que toda la membrana tiene una asimetría, porque las proteínas y los glucolípidos tienen una determinada orientación vectorial (de un lado hacia el otro) y eso va a favorecer que la membrana interactúe con lo que deba interactuar de un lado y del otro, es decir, del lado exoplasmático y del lado citosólico.