Tema 1º: Conceptos básicos de cinética enzimático.

La concentración de enzima total y de enzima libre la conocemos, pero la concentración del complejo enzima sustrato no se conoce experimentalmente y la pondremos como dato que no conocemos.

V_{formacion [ES]}  = V_{descomposicion [ES]}

V_{formacion [ES]}  =K₁*[E]*[S]

V_{descomposicion [ES]} =K₂*[ES]+K₃*[ES]

La K_M es una relación entre las constantes de velocidad. Como K₂ es mucho mayor que K₃ se desprecia K₃. La constante de disociación del complejo enzima sustrato tiene como unidad la de la concentración elevado a menos uno.

Tema 1º: Conceptos básicos de cinética enzimático.

Las enzimas son catalizadores de los sistemas biológicos. Es el conjunto de muchos aminoácidos diferenciando diferentes tipos. Cuando una enzima entra en contacto con el sustrato se produce rotaciones y da el producto. Tienen cargas positivas y negativas. No son inertes. Una ruta metabólica no se puede producir sin enzimas. Aceleran el proceso de reacción. Son específicas o esteroespecificas (gran especificidad), llega a distinguir entre isomeros. Catalizan reacciones de las rutas metabólicas. La ausencia de alguna enzima produce patologías. El aumento o disminución de la concentración de enzimas indica enfermedades.

Para que un sustrato se transforme en producto debe de tener una diferencia de energía a favor del producto. Pasamos de un estado de menor energía a mayor energía que se denomina estado de transición. Esto se produce en ausencia de enzimas. Las enzimas disminuyen el estado de transición.

Las características de las enzimas son: presentan un sitio de unión y un sitio catalítico. Para definir la especificidad se postulo el modelo llave-cerradura. El sitio catalítico se parece al sustrato cuando esta e el estado de transición.

Lo primero para caracterizar una enzima es coger la enzima y el sustrato para hacer un experimento en el que colocamos en todos los tubos de ensayo la misma concentración de enzima y vamos cambiando la concentración de sustrato y calculamos la velocidad. Buscamos la ecuación de la representación grafica. Con ello calculo los parámetros cinéticos. Cuando la K esta acompañada de un número es la constante de velocidad y si se acompaña de una letra es la constante de disociación o asociación.

Medimos la velocidad a tiempos cortos, la concentración de producto es tan pequeña que no se transforma en sustrato de nuevo.

La velocidad es la concentración de producto generado por minuto y si es especifica por miligramos de enzima existentes. La constante de velocidad en este caso es K₃ si se define la velocidad como la concentración de sustrato que desaparece siendo la velocidad como K₃*[ES]. La concentración de enzima total es igual a la concentración de enzima más la concentración del complejo enzima sustrato. [E_T] = [E]+[ES].

Homeostasis ó homeostasia

Homeostasis ó homeostasia: las funciones que los órganos y los tejidos llevan a cabo para asegurar la preexistencia de condición estática o constante del medio interno. No se debe de confundir hemostasis que es la preservación de la sangre, que no es lo mismo que mantener el nivel constante de sangre.

Las generalidades de los sistemas es: que un sistema es el conjunto de partes u órganos semejantes, compuestos de un mismo tejido y dotados de funciones del mismo orden.

Se dividen en 7 sistemas: transporte de líquidos, regulación de funciones corporales, control del cuerpo, de eliminación de productos metabólicos y de nutrición de líquidos extracelulares. El sistema renal es el que controla el pH del organismo, el renal lo colocamos dentro del de eliminación de productos metabólicos junto con el respiratorio. Los dos últimos sistemas son el músculo esquelético y el sistema reproductor. Todos ellos tienden a la homeostasis. 

Tema 1º: Introducción y generalidades.

Fisiología: es la ciencia que estudia las funciones de los seres vivos y el modo en el que se regulan. También se puede definir como la ciencia biológica que tiene por objeto el estudio de los factores físicos y químicos responsables del origen, desarrollo y progresión de la vida.

Otra definición también valida, pero poco científica es la ciencia que se encarga de estudiar como funciona los sistemas de los seres vivos. Se divide en general o celular y especial. La fisiología especial se divide en animal y vegetal. Dentro de la animal podemos encontrar la humana, evolutiva, desarrollo… En la humana encontramos la medica y de aquí parte la fisiopatología que la enlazamos con la general o celular, ya que la fisiopatología es el estudio de las enfermedades y nos fijamos en la celular o general para dar la explicación de cómo se cura o como se produce.

En cuanto a la historia se divide en cinco etapas. La primera etapa abarca desde el origen de la medicina hasta Hipócrates, que es una época antes de cristo. La fisiología se origino con os filósofos de la naturaleza mediante practicas empíricas y observación que luego se utiliza para curar las enfermedades. Hipócrates dice que la medicina sea tu alimento… La segunda etapa llega hasta Galeno, hasta el 110 d.C. Aproximadamente en el que se consiguen conocimientos de anatomía y zoología. La tercera etapa llega hasta Harvey aproximadamente hasta 1618 en la que se incluyen el conocimiento de las funciones primarias y secundarias que son los sistemas. Destacar al científico Ibn-An-Nafis que describe la circulación menor (desde pulmones hasta el corazón). Harvey describe las dos circulaciones, tanto la menor como la mayor (que recorre el resto del cuerpo). Destaca el español Server que dijo que la sangre se movía por el cuerpo. La cuarta etapa llega hasta el siglo XVIII en el que se desarrolla la anatomía animal y morfología funcional. Aparecen los primeros documentos de experimentos en animales vivos. Destacar a Lavoisier que observo el origen oxidativo del calor animal. La última etapa se sitúa en los siglos XIX y XX en el que pierde fuerza la teoría del vitalismo que decía que el cuerpo obtenía la energía gracias al alma. Se separan la fisiología de la medicina. Destaca Darwin. Se adopta el experimento como regla básica de la investigación.

En el siglo XX se separa la fisiología de la medicina definitivamente. Los padres de la fisiología son C. Bernard y H. Ledwing. Bernard acuña el concepto de homeostasis. Ramón y Cajal destaca en esta época por el descubrimiento de la neurona. En 1959 Severo Ochoa es premio novel por el descubrimiento de la ARN polimerasa.

En el siglo XXI, en el 2007 recibieron el premio novel el instituto de medicina de Karoliska. Iniciaron la modificación genética en ratón para el uso de células troncales o embrionarias, para el desarrollo de células madre. En el 2008 se conceden el premio novel de medicina dos científicos franceses y uno alemán por sus descubrimientos sobre el virus del SIDA y el cáncer cervical. En el futuro destacar la fisiología neuronal y células madres, para la regeneración. 

Aminoácidos y peptidos. Estructura primaria de las proteínas

Aminoácidos y peptidos. Estructura primaria de las proteínas

La selenocisteina es el aminoácido numero veintiuno, se nomenclatura con la U o con la Sec. En la esteroisomeria de los aminoácidos tenemos dos posibles formas especulares que son la L y la D, mientras que en las proteínas del organismo solo se han encontrado la forma L-aminoácidos, aunque en la naturaleza encontremos los D-aminoácidos. La estructura de los aminoácidos se caracterizan o diferencian en las cadenas laterales, que hay veintiuna distintas y varían las propiedades por las que podemos clasificarlos. Los aminoácidos pueden ser: alifáticos (un grupo amplio de compuestos que contienen anillos cerrados de átomos de carbono. Los compuestos aromáticos presentan gran estabilidad por tener la estructura resonante asignada al benceno. Algunos anillos aromáticos pueden contener también un átomo de oxígeno o de nitrógeno. A este pertenece la glicina que no tiene enantiomeros, la alanita, valina, leucina e isoleucina. Se localizan en el interior de la estructura terciaria de la proteína por sus propiedades hidrófobo. En este grupo podemos incluir a la prolina que forma un ciclo con el grupo amina, aunque no tiene el carácter hidrófobo. Le proporciona rigidez a la cadena, dando poca flexibilidad), con un grupo hidroxilo o azufre (treonina, serina, metionina y Cisteína. Las dos últimas no tienen carga, pero son polares o ligeramente polares. Son hidrófilos, excepto la metionina. La Cisteína se localiza ionizada a un pKa de siete, que mediante la oxidación producen un enlace disulfuro covalente dando lugar a la Cisteína en el plegamiento de proteínas.), aminoácidos básicos (son la lisina, histidina y arginina. Tienen un grupo amino y cumplen la función del traspaso de electrones o iones.), aminoácidos ácidos (tienen un grupo carboxilo. Son aspártico y glutámico. Están ionizados a un pH fisiológico. Tienen el mismo efecto que los básicos. Del aspártico sale la asparragina y del glutamato sale la glutamina.)

 Y aminoácidos aromáticos (en el grupo R poseen un anillo. Absorben la luz ultravioleta. No son todos hidrófobos. Funcionan como selectores de poros. Son el tryptofano, tirosina y fenoltalamina. Pueden llega a la florescencia y se utilizan para el calculo de aminoácidos en una molécula.

Aminoácidos y peptidos. Estructura primaria de las proteínas

Introducción a la bioquímica:

Tenemos cuatro niveles de organización de los elementos  que forman la materia orgánica. En el primer nivel tenemos al carbono, nitrógeno, hidrogeno y oxigeno. En el segundo grupo tenemos a los demás que aparecen en la tabla. El grupo de elementos terciarios son aquellos elementos químicos que aparecen en los compuestos orgánicos pero en la menor proporción, pero en todos los organismos vivos son comunes. El grupo cuarto son aquellos elementos químicos que esta presentes en algunos de los seres vivos y no en todos.

Aminoácidos y peptidos. Estructura primaria de las proteínas

Las proteínas son biopolímeros con multitud de funciones. Los biopolímeros se componen de monómeros que son la unidad mínima que componen a las proteínas. La estructura primaria de una proteína es la secuencia ordenada de los monómeros. Las proteínas regulan infinidad de funciones como son: estructurales como es el caso del citoesqueleto, el movimiento, la catálisis en los que son las enzimas las que se encargan que son proteínas especificas, transportan sustancias y sirven de señal que transmiten a otras proteínas o a la célula en general. Las proteínas se encargan del “trabajo de la célula”.

La estructura de un aminoácido que es la unidad monomerica, estructural básico que forman a las proteínas. Lo forman un carbono central denominada carbono α, un átomo de hidrogeno, el grupo amino y el grupo radical. Tenemos 21 radicales diferentes que proporcionan 21 aminoácidos diferentes. En una disolución a un pH neutro se comportan como iones bipolares o zwitteriones. La forma no iónica es cuando esta el grupo amino y el carboxilo sin carga, mientras que en la iónica tenemos el amino con tres hidrógenos y carga positiva y el carboxilo sin hidrogeno y carga negativa. Según el pH se pueden fabricar las curvas de titilación de los aminoácidos. En estas curvas podemos conocer el pKa de la disolución cuando se produce la primera disociación porque coincide con el  pH. El primer pKa y el segundo coinciden en todos los aminoácidos, mientras que el tercero en la gran mayoría no lo tiene o son diferentes. El primer pKa esta en torno al dos y el segundo esta entre nueve y diez. 

Neurobiología: Tema 2; Neuronas y Glía

Las células gliales se consideran como células de soporte que tienen la función de facilitar a la neurona para que esta cumpla su función lo mejor posible. Encontramos cinco tipos de células de la glía en el sistema nervioso central que son:

·        Astrocito: sirven para el soporte y mantenimiento neuronal. Mantiene la neurona en una posición concreta y da consistencia a la neurona. También produce la captación de metabolitos al igual que la eliminación de sustancias nocivas. Para poder realizar esta función los astrositos producen una membrana limitante que regula la concentración de potasio en el sistema nervioso, produce los metabolismos de neurotransmisores y son células excitables que pueden sufrir fenómenos eléctricos desencadenados por la unión del neurotransmisor. Hay dos tipos de membrana limitante que son: la membrana limitante superficial que se forma por una prolongación del astrocito  rodeando a las meninges y la membrana limitante perivascular que rodea a los vasos sanguíneos. A través de estas membranas los astrocistos intercambian las sustancias. Son estructuras de intercambio. El venero mas mortal es una inyección de potasio en el sistema nervioso. Para controlar la concentración de potasio, el astrocito disminuye la concentración de potasio de las zonas donde es alta desplazándolo hasta donde hay una baja concentración.

o   Astrocito protoplásmico: tienen mayor cantidad de citoplasma que el fibroso.

o   Astrocito fibroso: tiene la misma función que el protoplásmico.

·        Oligodendrocito: tienen una única función  que es el recubrimiento de axones del sistema nervioso central. No solo forma vainas de mielina en las neuronas mielinicas, sino que también recubre a las neuronas amienilicas.

·        Microglia:

·        Epéndimo: también llamado epidimocito.

Estas células gliales son del sistema nervioso central. En el sistema nervioso periférico hay oto tipo de células gliales. Los tipos que encontramos son:

·        Células de Schwann: forman el revestimiento del axon. Pueden formar una vaina de mielina en las neuronas mielinicas que es un revestimiento complejo o simplemente los axones se introduzcan dentro de un acumulo de estas células.

·        Células de la glía ganglionar: forman los ganglios.

·        Teloglia: esta presente en receptores sensoriales.

Tema 2; Neuronas y Glía

La excitabilidad de las neuronas es otra propiedad. La neurona esta en su mayor parte en potencial de reposo y esto es debido a la semipermeabilidad de la membrana plasmática. Es un potencial negativo, ya que en el medio interno aparecen cargas negativas. En la neurona este valor esta entre -60 y -65mV. LA neurona mantiene este potencial debido al bombeo de protones mediante la bomba de sodio/ potasio que se denomina sodio/potasio ATPasa. Sale sodio y entra potasio. Las células pueden alterar este potencial en reposo. Esto se denomina diferencia de potencial. La neurona es excitable ya que produce fenómenos eléctricos de dos tipos que son la despolarización cuando se hace el potencial menos negativo o se hace positivo e hiperpolarizacion que es cuando el potencial se hace mas negativo. Las neuronas son las únicas células capaces de generar y transmitir  los potenciales de acción. El potencial de acción es una onda.

Las cargas positivas y negativas están muy cerca en reposo. El potencial de acción consiste en que si estimulamos la célula mediante corriente da como resultado un tren de potenciales de acción. La neurona es excitable debido a que reacciona ante estímulos eléctricos tanto de forma artificial como de forma natural.

La capacidad de secreción de las neuronas es otra de sus propiedades. El potencial se desplaza hasta llegar al final del axon. Para funcionar el contacto con otra célula, la neurona debe de ser capaz de transmitirlo y lo realiza mediante el desarrollo de la capacidad de secreción de neurotransmisores. Toda neurona es capaz de elaborar y secretar los neurotransmisores para generar el potencial eléctrico en la célula siguiente.

La secreción de neurotransmisores es de tipo merocrino en el cual la célula produce unos gránulos de secreción denominadas vesículas que se fusionan con la membrana plasmática y vierte el contenido al exterior sin que la neurona sufra ningún daño. Esta secreción se utiliza para la señalización entre células. En el caso de las neuronas se denomina como señalización celular. Algunas neuronas son capaces de producir verdaderas hormonas de secreción endocrina.

Los tipos de neurona según el número de prolongaciones que tenemos son:

·        Unipolar o monopolar: del soma neuronal solo sale una sola prolongación.

·        Bipolar: del soma neuronal salen dos prolongaciones, dendrita y axon.

·        Multipolar: del soma salen varias prolongaciones correspondientes a varias dendritas y un solo axon.

En cuanto a las monopolares podemos decir que hay dos tipos que son las verdaderas unipolares y las falsas. Las verdaderas son los conos y bastones de la retina y las falsas son neuronas que comenzaron como bipolares, pero con el desarrollo se fusionan el axon y la dendrita.

Las neuronas según el tipo de morfología y arborización son:

·        Célula piramidal: el soma tiene forma de pirámide. Las dendritas salen por toso el soma y el axon de la base de esté.

·        Célula estrellada: tiene muchas prolongaciones. También es denominada como célula granulada.

Las neuronas se pueden clasificar según su función en:

·        Sensoriales: transmiten el impulso desde el órgano receptor hasta el sistema  nervioso central.

·        De asociación: ponen en contacto el sistema nervioso central.

·        Motoras: llevan la información desde el sistema nervioso central a la célula efectora.

Si las clasificamos según la longitud del  axon tenemos:

·        Golgí tipo I: poseen axones muy largos llegando hasta metros. Se diferencian en dos tipos E y G.

·        Golgí tipo II: poseen axones cortos y se diferencian en F y H.

Según el neurotransmisor producido se clasifican en:

·        Estimuladoras: cuando el neurotransmisor que produce sirve para que se produzcan potenciales de acción en la célula siguiente. Por ejemplo Glutamato.

·        Inhibidoras: cuando el neurotransmisor que se produce sirve para que no se produzcan potenciales de acción en la célula siguiente como por ejemplo el GABA.

Tema 2; Neuronas y Glía

En el cerebro humano joven tenemos cerca de un billón de neuronas y diez billones en cuanto a células de la glía. En un experimento con el cerebro de Einstein realizado por Marian C. Diamond aparece la misma proporción de neuronas, pero hay un notable incremento en las células de la glía.

Las propiedades de las neuronas son:

    Las neuronas poseen rasgos comunes con otros tipos celulares debido a que son células.

    Aparecen rasgos específicos, pero no exclusivos, dando a la neurona propiedades generales exclusivas:

o   Polaridad morfo-funcional; una neurona típica tiene todos los orgánulos de una célula eucariota. El núcleo es grande y eucariótico. Aparecen prolongaciones que son las dendritas y el axon que es característico de la neurona lo cual produce una polaridad. En la neurona hay varias dendritas que poseen prolongaciones múltiples y un solo axon. Por un polo de la neurona se encuentran las dendritas y por el otro polo el axon. En el axon hay pocas ramificaciones. Nace en el soma, en la región conocida como cono axonico y termina en la región terminal axonico o botón terminal que se superpone sobre el órgano efector u otra neurona. Las dendritas son varias por células, cortas que van desde μm hasta mm y poseen una arborización variable. El axon solo hay uno por neurona, es largo llegando desde μm hasta metros y la arborización se limita a colaterales dispersas. Las dendritas tienen una superficie lisa o espinosa en cambio el axon es liso. El axon se recubre de las células de Schwann que forman el revestimiento. En el axon aparece una mayor cantidad de neurotubulos y neurofilamentos que en las dendritas. El retículo endoplasmatico rugoso nunca aparece en axones, al igual que los ribosomas, pero si aparecen en dendritas, lo que les proporciona una mayor síntesis de proteína. En una neurona aparecen tres polos:

• §  Región receptora: es la que percibe el estimulo eléctrico y esta constituido por el soma y las dendritas.
• §  Región conductora: que la constituye la mayor parte del axon.
• §  Botón terminal: presenta la región efectora constituida por el terminal axonico que transmite el impulso eléctrico.

La unión de la porción conductora y el botón terminal forman el polo emisor. Las dendritas forman parte del polo receptor y el axon del polo emisor. En el axon aparece transporte axoplasmico que es el transporte de proteínas desde el soma.

Tema 1; Conceptos de Neurobiología

La neurobiología es la ciencia que estudia la estructura, función y desarrollo del sistema nervioso. Se origina a partir de tres ramas que son anatomía, embriología e histología. Posteriormente incorpora conocimientos de medicina, farmacología, biología celular, fisiología y psicología.

Ha tenidos dos problemas principalmente que son:

·        El estudio del sistema nervioso es muy complejo.

·        Al tener un enfoque del sistema nervioso humano solo hay estudio en la especie humana, pero no hay experimentación con humanos y se realizan con modelos parecidos en animales.

En cuanto a la historia tenemos que desde la antigüedad se realizan operaciones en el cerebro. Se tenía la idea de que la inteligencia estaba en el corazón y no en el cerebro, aunque se debatía. Hipócrates fue el primero en decir que el cerebro controla todo el cuerpo. Aristóteles decía que el cerebro actúa como un refrigerador de la sangre y el corazón regia. Galeno pensó que el funcionamiento del sistema nervioso estaba en los ventrículos que bombeaban un fluido a trabes de los nervios hasta los músculo produciendo el movimiento. Descartes separo lo intelectual de los ventrículos, pero no sabía lo que controlaba lo intelectual.

En el siglo XIX y principios del XX se desarrollan cuatro principios importantes que son:

·        Los nervios son como cables eléctricos, ya no se consideran tubos huecos. Galvani y De Bals Reyaron lo proponen. Bell experimento con animales llegando a la conclusión de que de la medula espinal salen dos raíces y al seccionar las raíces ventrales el animal pierde la capacidad de movimiento. Magandie corta las raíces dorsales y el animal pierde la sensibilidad.

·        Se acepta la hipótesis de la localización específica de las funciones, Gall sabía que en el cerebro había determinadas partes y pensó que había diferentes funciones. La forma del cráneo estaba relacionada con la forma de los lóbulos conociéndose a esto como frenológica. Estableció la posición de la funciones concretas. Flouvens estaba en contra y aunque sus experimentos demostraban esta teoría no la aceptó. Se descarta la frenológica debido a que la forma del cráneo no esta relacionada con el cerebro. Broca demostró las localizaciones específicas de las funciones experimentando con un enfermo que podía escuchar, pero no hablar. Al diseccionarlo vio que había una zona que estaba deleccionada llamando así al área del lenguaje área de Broca.

·        Se analiza la evolución del sistema nervioso y se correlaciona con los cambios de conductas. Darwin propuso esto debido a que las conductas son un rasgo evolutivo, por lo que debe de haber un órgano que lo controle.

·        Se descarta la teoría reticularista y se acepta la doctrina de la neurona. La propone Ramón y Cajal diciendo que el sistema nervioso no es una red y que las neuronas están relacionadas pero son células independientes.

Ramón y Cajal propuso la teoría de la neurona, teoría de la polarización dinámica de la neurona que es la neurona recibe un estimulo por la dendrita y lo trasmite por el axon y el principio de especificidad de las conexiones entre neuronas.

Pío del Río Hortega desarrollo una teoría de tinción de carbonato de plata amoniacal que permitió el descubrimiento de las células de la microglia.

En los animales primitivos como los cnidarios tenemos el sistema nervioso en el exterior. Aparecen receptores que sn células que perciben estímulos. El receptor se conecta con las neuronas que conducen el estimulo percibido por el receptor hasta el efecto que pueden ser células musculares o glándulas. Este esquema se conserva en toda la evolución. El sistema nervioso solo sirve de comunicación de estímulos medioambientales.

Las primeras observaciones las realizo Parker que lo hizo mediante la técnica de la tinción de Golgí que es la de cromato de plata. Esta técnica de impregnación utiliza el cromato de plata para que la plata que se deposita en la célula percibiendo el contorno de la célula. En comparación la técnica de Nissl se puede observar las neuronas como pequeñas figuras geométricas, pero no se observan las conexiones. Con ella podemos ver el soma donde se encuentra el núcleo, citoplasma y gránulos de Nissl que corresponde con acumulo de retículo endoplasmatico rugoso. Con la técnica de Golgí apreciamos el soma, pero no el interior celular debido a que la plata se deposita en el exterior, pero si apreciamos las prolongaciones de la neurona. Con esta técnica vemos las conexiones de las neuronas. Como característica a destacar es que solo tiñe un 5 ó 10% de las neuronas de la muestra.

La teoría de la neurona establece que las neuronas son células independientes y que entre distintas neuronas no hay continuidad, sino contacto. La membrana plasmática se coloca entre las dos neuronas. La comunicación interneuronal propuesta por Sherrinton es que la neurona se comunica mediante sinapsis.