Estructura de la membrana

En la entrada de hoy quiero centrarme en el concepto de membrana y su gran importancia para la supervivencia de las células.

La estructura de la membrana plasmática es sencilla y se basa en una lámina de moléculas lipídicas de un espesor de 5nm . La membrana plasmática no solo actúa como una barrera que impide que el contenido de la célula se escape y se mezcle con el medio circulante. Para que la célula pueda sobrevivir, es necesario que los nutrientes ingresen a la célula a través de la membrana plasmática y que los productos de desecho sean expulsados hacia el exterior. Para facilitar este intercambio, la membrana plasmática esta atravesada por canales y bombas selectivas , es decir, por moléculas proteicas que permiten el ingreso de sustancias específicas. Otras proteínas de la membrana, actúan como sensores que permiten que las células respondan a las alteraciones de su entorno.

Cuando una célula crece o cambia de forma, también se modifica su membrana aumentando su superficie mediante el agregado de una mayor cantidad de membrana sin perder su continuidad y posee la capacidad de deformarse sin romperse.

En los casos en los que la membrana sufre perforaciones no se colapsa como un globo ni queda rota, sino que se repara rápidamente.

Todas las membranas celulares están compuestas en su mayoría por fosfolipidos, pero también por proteínas compartiendo una estructura fundamental común. El componente lipídico esta formado por millones de moléculas de lipidos organizados en dos láminas adosadas y conforman una membrana lipídica.Esta bicapa es la responsable de la estructura fundamental de la membrana y actúa como barrera de permeabilidad.

Membrana celular y sus componentes(Creative commons images)

Características citológicas de la célula muscular esquelética

La entrada de hoy va dedicada un poco a explicar las características básicas de la célula muscular esquelética.

Las unidades estructurales del tejido muscular son las células musculares. Una fibra muscular de este tipo , es una célula mutinucleada. También es importante mencionar que las células tienen una doble función de contracción-relajación y esto es debido a la existencia de microfibrillas.

Podemos decir que se forma por la fusión de dos células precursoras multinucleadas, los mioblastos. Además , la característica más notable de una célula muscular esquéletica es la presencia de estriaciones transversales. Estas pertenecen a centenares de miofibrillas y se encuentran juntas unas de otras, llenan ampliamente todo el citoplasma o sarcoplasma.

Cerca del núcleo encontramos orgánulos típicos , como pueden ser las mitocondrias con sus respectivas crestas laminares y dispuestas en hileras paralela a las miofibrillas.
Además , encontramos otros orgánulos , como el aparato de golgi pequeños,reticulo endoplasmático liso, rugoso, los lisosomas son escasos y otros compartimientos no membranosos como son los ribosomas son abundantes.

Las miofibrillas también aparecen en el citoplasma y estas son un conjunto de filamentos gruesos y delgados que conforman el citoesqueleto. Los miofilamentos gruesos, contienen una proteína de peso molecular alto , llamada la miosina. Esta proteína presenta dos cadenas pesadas y cuatro cadenas ligeras. 

Los filamentos delgados están formados por 3 proteínas: 

• Actina
• Tropomiosina
• Troponina

Finalmente decir, que las células musculares las podemos clasificar en

• Fibras rojas:Se caracterizan por ser de acción lenta , son de alta resistencia y oxidativas. Utilizan gran cantidad de oxigeno y este se utiliza en la fosforilación oxidativa que le proporcionará la mayoría de su energía.
• Fibras blancas:Estas son de acció rápida , de baja resistencia y glicolíticas. Estas , utilizan el mínimo oxigeno ya que obtiene su energía de la glucolisis y además carece de enzimas que permitan la fosforilación oxidativa.
• Fibras mixtas:Estas son de acción promedio ,ya que obtiene la energía de ambas fuentes y presenta una resistencia alta.

Músculo esquelético voluntario (Creative commons images)

La neurona

Es una célula que transmite información a otras células nerviosas , músculo o células glandulares; la neurona es la unidad básica funcional del cerebro.El cerebro contiene 1 billón y 100 billones de neuronas, dependiendo de la especie.

La neurona consiste en un cuerpo celular , dendritas y un axón. El cuerpo celular contiene el núcleo y al citoplasma. El axón que es excitable eléctricamente , se extiende desde el cuerpo celular extendiéndose y dando origen a muchas ramas pequeñas antes de finalizar en la terminal nerviosa. Las dendritas se extienden desde el cuerpo neuronal y reciben mensajes de otras células neuronas. 

Las sinapsis son los puntos de contacto donde una neurona se comunica con otra. Las dendritas y el cuerpo celular están cubiertos con sinapsis formadas por las terminales de los axones de otras neuronas. Las neuronas se comunican al transmitir impulsos eléctricos a lo largo de los axones , los cuales pueden variar en longitud desde una pequeña fracción de pulgada hasta tres pies (90 cm) o más. Muchos axones están cubiertos de la vaina de mielina , la cual acelera la transmisión de las señales eléctricas a lo largo del axón. Esta vaina está hecha de células especializadas  llamadas oligodendrocitos en el cerebro y células de Schwann en el sistema nervioso periférico. 

Los impulsos nerviosos involucran la apertura y el cierre de canales iónicos, que son túneles moleculares llenos de agua,selectivamente permeables,que atraviesan la membrana celular y permiten a los iones o a las moléculas pequeñas , entrar o salir de la célula. El flujo de estos iones crea una corriente eléctrica que produce cambios pequeños de voltaje a través de la membrana de la neurona. La capacidad de la neurona para generar un impulso eléctrico depende de la diferencia de carga entre el interior y el exterior de la célula.

La neurona es capaz de disparar impulsos nerviosos muchas veces cada segundo. Cuando alcanza el terminal del axón , estos cambios de voltaje van a disparar la liberación de neurotransmisores, los mensajeros químicos del cerebro. Estos, se liberan en las terminales nerviosas, difunden a través de la hendidura sináptica y se unen a receptores en la superficie de la célula blanco.

Partes de una neurona (Creative Commons images)

La comprensión cada vez mayor de los neurotransmisores en el cerebro y de la acción de drogas sobre los químicos obtenida primordialmente por la investigación animal guía a uno de los campos más grandes de la neurociencia.
Impulsados con esta información, los científicos esperan entender los circuitos responsables de desordenes como la enfermedad de Alzheimer y el mal del parkinson. Diluciar estos diferentes circuitos químicos será vital para entender como el cerebro almacena recuerdos , porque el sexo es una motivación tan poderosa y cómo se conforma la base biológica de las enfermedades mentales.
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Aminoacidos y proteínas

Los aminoácidos son compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular que al unirse entre sí forman lo que llamamos, proteínas. Químicamente están compuestas por carbono(c),hidrogeno(H),oxigeno(O) y nitrógeno(N).Se caracterizan por tener en su molécula un grupo carboxilo , un grupo amino y una cadena lateral o también llamado grupo R. Todos estos grupos están unidos covalentemente a un átomo de carbono.

Estructura de un aminoacido (creative commons)

Todos los aminoácidos responde a esta forma general: H2N-CHR-COOH. Se les llama en función del nombre del grupo R.Los aminoácidos son sólidos ,solubles en agua,cristalizables , incoloros o poco coloridos y con un punto de fusión por encima de 200ºC.

Existen 2 aminoácidos proteicos, que son los constituyentes básicos de las proteínas. Además , hay 150  más que se encuentran libres o junto con las células en los tejidos, pero que no forman parte de las proteínas y estos se conocen como aminoácidos no proteicos. Algunos de ellos son intermediarios en las reacciones metabólicas como la ornitina o forman parte de las paredes celulares de muchas bacterias como el ácido D -Glutamico.

 20 aminoácidos proteicos (creative commons images)

Un poco de historia de la biología

La estructura fascinante para explicar la función del ADN: la Doble hélice

A mediano siglo XX se inicio el estudio de la estructura de las proteínas,utilizando técnicas de difracción por rayos X.

En el año 1951, L Pauling sugirió la estructura de hélice para la determinación de proteínas, y M.Wilkins y R.Franklin obtuvieron las primeras imágenes del ADN. E.Chargaff demostró que existen cantidades idénticas de los cuatro nucleidos que componen el DNA.

Todos estos datos permitieron a Watson y Crick en el año 1953 proponer el modelo helicoidal del ADN.

Imagen ADN(Creative commons)

Una nueva era: El ADN és el material genético 

Imagen ADN (Creative commons)

En el año 1944, Avery , Mcleod y McCarty transfieren características de una bacteria a otra utilizando ADN.

Estos trabajos, fueron confirmados por Joshua Lederberg junto con los experimentos de Alfred Hershey y Marta Chase, quienes demostraron que el ADN era la molécula que llevaba la información de los virus bacterianos.

Historia de un largo viaje

El libro de Charles Darwin , el origen de las especies , recoge las observaciones realizadas en el viaje del barco H.M.S. Beagle por América del Sud y las Indias orientales.

Su teoría de la evolución establece que los principios de la herencia y la lucha por la supervivencia o la selección natural son las fuerzas que dirigen la evolución de las especies.

Imagen que ilustra la teoría de la evolución (imagen de creative commons)

La genética clásica

Trabajando en su huerto de guisantes, el monje austriaco Gregor Mendel (1822-1884) descubrió que los caracteres se transmiten por unidades genéticas y descubrió las leyes de la herencia.

Sus descubrimientos no se comprendieron hasta el principio del siglo XX. A lo largo de dos décadas (1920-1940), los trabajos de Thomas Morgan y su grupo que trabajaban con la osca Drosophila melanogaster confirmaron las leyes de Mendel y el agrupamiento de los caracteres genéticos en grupos de segregación.

Estos estudios identifican los cromosomas como los portadores de las unidades geneticas de la herencia. 

Gregor Mendel (imagenes de Creative commons)

Hipersensibilidad de tipo I: La alergia

¿Que son las reacciones de hipersensibilidad de tipo alérgico?

Son aquellas reacciones que se producen cuando la inmunoglobulina E(IgE) que hay unida a su receptor en los mastocitos de los tejidos y basófilos de sangre se une al antígeno(alergeno). Esto va a desencadenar en la activación de estas células y por consiguiente liberaran mediadores de medio extracelular. 

¿Que función tienen esas sustancias llamadas mediadores?

Los mediadores poseen intensas actividades biológicas produciendo entre otros efectos:

• Vasodilatación
• Aumento de la permeabilidad muscular
• Contracción del músculo liso bronquial y intestinal
• Inflamación local

Este tipo de reacciones se denomina Hipersensibilidad inmediata porque se desencadenan poco tiempo(minutos) después de la administración del alergeno al individuo sensible. La forma sistémica de esta reacción se denomina anafilaxia y en ellas los mediadores inducen contracción del músculo liso bronquial hasta la asfixia y disminución de la tensión arterial con colapso cardiovascular.

¿Cuales son las caracteristicas de esta HS inmediata?

La secuencia de acontecimientos característica de la HS inmediata consiste en la exposición a un antígeno de tipo ambiental que estimula a los linfocitos B específicos y a los linfocitos T colaboradores de la subpoblación TH2. La intervención de estos linfocitos T es vital para que se produzca el cambio de isotipo a la IgE. La IgE producida se une a receptores específicos en la superficie de las células efectoras; fundamentalmente mastocitos de los tejidos. La unión de la IgE a los mastocitos libera numerosos mediadores que son los responsables de la aparición de la reacción alérgica. 

Mecanismo de defensa frente a una bacteria de crecimiento extracelular

En la entrada de hoy vamos a explicar los mecanismos de defensa inmunitaria que intervienen en función del tipo de organismo que infecta y el proceso del mismo. En este caso nos centraremos únicamente con los mecanismos que suceden tras el reconocimiento de bacterias de tipo extracelular.

Frente a bacterias de crecimiento extracelular

El mecanismo de inmunidad innata más importante que interviene en estos casos, es la fagocitosis. 

Los fagocitos intervienen detectando directamente a la bacteria.Tras su reconocimiento , la rodeara formando lo que conocemos como fagosoma.Otras estructuras llamadas lisosomas, actuaran fusionándose con estos últimos formando fagolisosomas y finalmente se utilizarán enzimas de los lisosomas para poder destruir a la bacteria de crecimiento extracelular.

Además de este mecanismo llamado Fagocitosis, existen otros que únicamente nombraremos como son la activación del complemento y la inflamación llevada a cabo por unas moléculas llamadas citoquinas.

El mecanismo de inmunidad adaptativa,más importante en este caso son los anticuerpos(Ac). Estos , van a actuar neutralizando y uniéndose a la toxina de la bacteria y impidiendo que se pueda a llevar a cabo la acción.