sábado, 23 de octubre de 2010

Entrada 9: Identificación de Fuentes de Información para apoyo al Proceso de Enseñanza Aprendizaje

TRANSPORTE A TRAVES DE LAS MEMBRANAS

MECANISMO DE TRANSPORTE

Las membranas regulan el tránsito químico pudiendo actuar como una barrea a una sustancia dada en un determinado momento o promoviendo su paso activo en otro instante; esto en respuesta a las condiciones ambientales o las necesidades celulares. Permite el ingreso de sustancias útiles, tales como los nutrientes y la salida de los materiales de desecho; se dice entonces que tiene permeabilidad selectiva, propiedad que le permite regular el intercambio de sustancias. La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas a las moléculas más pequeñas es lo que le permite a la célula controlar y mantener su composición interna. Existen, sin embargo, muchos factores que determinan el tipo de mecanismo mediante el cual las distintas moléculas atravesarán dicha membrana. Ellos son:

Mecanismos de transporte pasivo

1. Difusión simple: significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana. sólo las moléculas pequeñas sin carga pueden difundir libremente a través de la bicapa lipídica. Las moléculas pequeñas no polares, tales como O2 y CO2 , son solubles en la bicapa lipídica y por lo tanto pueden cruzar fácilmente las membranas. Las moléculas pequeñas polares sin carga, tales como el H2O, pueden también difundir a través de las membranas, pero moléculas polares con carga y más grandes, tales como la glucosa, no pueden.
Para el caso de una membrana fosfolipídica pura, la velocidad de difusión de una sustancia depende de su:
  • Gradiente de concentración, a mayor gradiente de concentración, mayor velocidad de difusión
  • Hidrofobicidad, a mayor hidrofobicidad, esto es, mayor coeficiente de partición, mayor solubilidad en lípido y por tanto mayor velocidad de difusión
  • Tamaño, a mayor tamaño, menor velocidad de difusión
  • Carga, si la molécula posee carga neta.

2. Difusión facilitada: La difusión facilitada utiliza canales (formados por proteínas de membrana) para permitir que moléculas cargadas (que de otra manera no podrían atravesar la membrana) difundan libremente hacia afuera y adentro de la célula. Estos canales son usados sobre todo por iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-.
La velocidad del transporte facilitado esta limitado por el numero de canales disponibles mientras que la velocidad de difusión depende solo del gradiente de concentración.

Mecanismos de transporte activo

El transporte activo requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el único que puede transportar moléculas contra un gradiente de concentración, al igual que la difusión facilitada el transporte activo esta limitado por el numero de proteínas transportadoras presentes.
Son de interés dos grandes categorías de transporte activo, primario y secundario. El transporte activo primario usa energía (generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP), a nivel de la misma proteína de membrana produciendo un cambio conformacional que resulta en el transporte de una molécula a través de la proteína.
El ejemplo mas conocido es la bomba de Na+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza un contratransporte("antyport") transporta K+ al interior de la célula y Na+ al exterior de la misma, al mismo tiempo, gastando en el proceso ATP.
El transporte activo secundario utiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración.

Transportadores

Un transportador puede movilizar diversos iones y moléculas; según la direccionalidad, se distinguen:
  • antiportadores: aquéllos que transportan un tipo de molécula en contra de su gradiente al mismo tiempo que desplazan uno o más iones diferentes a favor del suyo, siendo ambos gradientes contrapuestos,
  • simportadores: los que desplazan el compuesto a transportar en contra de su gradiente acoplando este trasiego al desplazamiento de uno o más iones diferentes a favor del suyo, que, en este caso, es equivalente al de la molécula a transportar.

Ambos reciben el nombre de con transportadores.






Registro de fuentes a la luz de la norma


Las fuentes citadas tienen una gran relevancia, puesto que contienen una información muy ampliada detallada y graficada para un buen entendimiento, además la mayoría son con un propósito educativo.
Aparte el video puede aportar gran información mostrando detalles específicos.
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sábado, 16 de octubre de 2010

Entrada 8: Evaluación de la Literatura y sus Resultados

MEMBRANAS BIOLOGICAS

COMPONENTES Y PROPIEDADES DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS

Las membranas biológicas son superficies delgadas y flexibles, que separan a las células y a compartimientos de las células de su medio. Diferentes membranas tienen diferentes propiedades, pero todas comparten una arquitectura común. Las membranas son ricas en fosfolípidos, los cuales espontáneamente forman estructuras de doble capa en el agua. Las proteínas y lípidos de las membranas pueden difundirse lateralmente dentro de la membrana, dándoles las propiedades de un mosaico fluido. Las membranas son asimétricas, las caras interna y externa poseen diferentes proteínas y tienen diferentes propiedades.

La membrana esta constituida de una doble capa de fosfolípidos, combinada con una variedad de proteínas en un arreglo de mosaico fluido.
La superficie de las membranas celulares son hidrofílicas (amante del agua), y el interior es hidrofóbico.

Las moléculas hidrofílicas tienden a interactuar con el agua y una con otra, Las moléculas hidrofóbicas evitan la interacción con el agua y tienden a interactuar con otras moléculas hidrofóbicas. 


Las membranas celulares son selectivamente permeables. Algunos solutos cruzan la membrana libremente, algunos cruzan con asistencia y otros no pueden cruzar.

http://www.maph49.galeon.com/memb1/Diffuse.gif
Unas pocas sustancias lipofílicas se mueven libremente a través de la membrana celular por difusión pasiva. La mayoría de pequeñas moléculas u iones, requieren la asistencia de acarreadores proteícos específicos, para transportarlos a través de la membrana. Las moléculas grandes no cruzan intactas las membranas celulares, excepto en casos especiales.
 Los solutos de mayor importancia biológica requieren portadores proteínicos, para atravesar la membrana, por procesos pasivos o activos.

El transporte activo usa energía para mover solutos cuesta arriba, en contra de un gradiente, en cambio en la difusión facilitada, los solutos se mueven cuesta abajo en favor del gradiente de concentración y no es necesario el uso de energía.

COMPOSICION QUIMICA

La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general.

Lípidos
El 98% de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico  (que repele el agua). Los más abundantes son los fossoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. 

Proteínas
El porcentaje de proteínas oscila entre un 20% en la vaina de mielina de las neuronas y un 70% en la membrana interna mitocondrial; el 80% son intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan.

Glúcidos
Están en la membrana unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos. Pueden ser polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando el glicocalix. Representan el 8% del peso seco de la membrana plasmática. Sus funciones principales son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular (colaboran en la identificación de las señales químicas de la célula).

FUNCIONES

La función básica de la membrana plasmática es mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del medio.



REFERENCIAS





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sábado, 9 de octubre de 2010

Entrada 7: El Sendero de la cita

TERMODINÁMICA METABÓLICA

Temodinámica es el estudio de las transformaciones energéticas que acompañan los cambios físicos y químicos de la materia. Le interesa solo los estados inicial y final.

Las leyes de la termodinámica son:
1. "La energía ni se crea ni se destruye"
2. El desorden del universo aumenta siempre. Los procesos físicos y químicos sólo se producen espontáneamente cuando aumenta el desorden.
3. al acercarse la temperatura de un cristal sólido perfecto al cero absoluto (°K) el desorden se aproxima a cero (0).



∆Suniverso= ∆Sentorno + ∆Ssistema


SISTEMA: Espacio físico donde se dan las reacciones

ALREDEDORES: Entornos del sistema
UNIVERSO: sistema+alrededores
Tipos de sistemas:
1. Aislados: No hay intercambio de energía o materia
2. Cerrados: Hay intercambio de energía, pero no de materia
3. Abiertos: Hay intercambio de energía y de materia

Energía libre de Gibbs G: Expresa la cantidad de energía para realizar un trabajo.

∆Hentalpia: Es el contenido del calor en el sistema reactante.

Entropia S: Es la expresión cuantitativa de aletoriedad o desorden de un sistema.

Cuando no hay equilibrio en la reacción, la tendencia a moverse al equilibrio representa la fuerza directriz  ∆G°
La entropía es el valor numérico que se le da al desorden presente en el universo.

∆G'°= -RTLnKeq.
Esta medida es utilizada a condiciones estándar 298K, 1M, 1atm, pH= 7

∆G= ∆G'° + RT LnKeq

Cuando hay más moléculas se aumente el desorden y, por ende, se favorece la reacción.
La reacción se produce espontáneamente cuando la energía del producto es menos que la del reactante.

METABOLISMO
las células realizan muchas reacciones, las cuales pueden ser endergónicas (que requieren gasto de energía) o exergónicas (que liberan energía durante el proceso), las cuales todas juntas forman el metabolismo celular. algunas de las reacciones requieren de enzimas para acelerarlas, este tema lo vimos en la entrada anterior.

Estructura y Función de la Mitocondria



La mitocondria tiene:
Dos membranas
  • Membrana interna Contiene las siguientes proteínas: ATPasas (Complejo FoF1), Proteínas de transporte electrolito, Complejos lanzadera
  • Membrana externa: contiene porinas, iones y moléculas pequeñas que pasan libremente a través de las porinas
Una membrana interna invaginada
La matriz contiene enzimas del ciclo TCA (y otras) enzimas solubles
La membrana interna contiene transportadores de metabolitos y la cadena de transporte de electrones.



ATP: Adenosín trifosfato, se refiere a una unidad energética empleada en los seres vivos.

La función de la mitocondria es brindarle energía a la célula, por medio de procesos que involucran oxígeno y otros que no, en la glicólisis se obtienen 2ATP (proceso anaeróbico), en contraposición en el Ciclo de Krebs, Transporte de electrones y fosforilación oxidativa. (los últimos son aerobios) se obtienen 32 ATP, lo que denota que son mucho más eficientes, energéticamente hablando, los procesos aeróbicos.

ARTÍCULOS RELACIONADOS

  • Termodinámica en la Medicina. http://downloads.gphysics.net/UACH/Medicina/UACH-Fisica-en-la-Medicina-06-Termodinamica.pdf 
  • Termodinámica Biológica. Mecanismos de Regulacion de la Temperatura  Corporal. http://www.med.unne.edu.ar/catedras/fisiologia/diapos/016.pdf 
  • Mutaciones del Genoma Mitocondrial y su Expresión Clínica en Cardiología. http://www.sld.cu/galerias/pdf/sitios/genetica/genoma_mitocondrial_y_cardiopatias.pdf
  • Mitocondrias en la Vida y en la Muerte Celular.  http://www.ces.edu.co/Descargas/Publ_Med_Vol16_2/Pages_from_49_50.pdf 




REFERENCIAS
para un mayor entendimiento de los artículos necesitamos tener el tema lo suficientemente claro, por lo tanto es importante conocer  a profundidad sobre el, conociendo en el caso de la Termodinámica Metabólica sus leyes, principios, etc; y en el caso de la Mitocondria su estructura, función, como realiza todo esto, etc.Por lo tanto unas referencias importantes antes de leer los artículos relacionados seria el desarrollo del tema, ya que en los artículos observamos ya enfermedades y aplicaciones.
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sábado, 2 de octubre de 2010

Entrada 6: Estrategias de Búsqueda sobre recursos de apoyo a la Academia


ENZIMAS

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos, que aumentan la velocidad de reacción química.  Así proporcionan una vía de reacción en la que se utiliza una energía de activación  mucho menor que la que se usa en una reacción. Las enzimas se unen al reactante (Sustrato) y liberan producto, quedando después de cada ciclo catalítico en su estado inicial.
E + S --à  ES --à E + P

Centro activo: Proporciona las propiedades catalíticas. Es una zona en la que se forma el complejo enzima-sustrato

Dos enzimas distintan que catalizan la misma reacción son denominadas isoenzimas.
CLASIFICACION

Se clasifica según el tipo de reacción

  • Oxidorreductasas: Catalizan oxidaciones y reducciones
  • Transferasas: intervienen en reacciones en las que se vean implicadas transferencias de grupos funcionales como glucósidos, metilo o fosforilo.
  • Hidrolasas: actúan en reacciones de hidrólisis, rompiendo enlaces mediante H ó OH
  • Liasas: actúan adicionando grupos funcionales como el H2O, NH3O, CO2 a los dobles enlaces.
  • Isomerasas: Catalizan cambios geométricos o estructurales dentro de una molécula.
  • Ligasas: intervienen en las reacciones formando enlaces mediante el aprovechamiento de la energía liberada en forma de ATP.

NOMENCLATURA DE LAS ENZIMAS.

En la antiguedad las enzimas recibían nombres relacionados a los investigadores que las dieron a conocer al mundo, pero al ser tanta la cantidad de enzimas descubiertas se hizo necesario darles un nombre sistemático.
Es así como a las enzimas se les da el nombre de acuerdo al sustrato sobre el que actúan, la reacción que realizan y una terminación -asa.

Se utilizan dos tipos de nomenclatura (conservan el prefijo -asa):
  • Nomenclatura recomendada: Informativa y sencilla. Indica el sustrato y el tipo de reacción catalizada.
  • Nomenclatura sistemática: Específica y rigurosa.


Las enzimas se identifican por un número de clasidicación, dado por la Comisión de Enzimas de la unión internacional de química pura y aplicada, el número es precedido por las siglas EC y contiene cuatro dígitos, (clase, subclase, subsubclase y el número de orden (1-6))

MECANISMOS DE ACCION

Las enzimas pueden actuar de diversas formas, aunque, como se verá a continuación, siempre dando lugar a una disminución del valor de ΔG‡
  • Reducción de la energía de activación mediante la creación de un ambiente en el cual el estado de transición es estabilizado (por ejemplo, forzando la forma de un sustrato: la enzima produce un cambio de conformación del sustrato unido el cual pasa a un estado de transición, de modo que ve reducida la cantidad de energía que precisa para completar la transición).
  • Reduciendo la energía del estado de transición, sin afectar la forma del sustrato, mediante la creación de un ambiente con una distribución de carga óptima para que se genere dicho estado de transición.
  • Proporcionando una ruta alternativa. Por ejemplo, reaccionando temporalmente con el sustrato para formar un complejo intermedio enzima/sustrato (ES), que no sería factible en ausencia de enzima.
  • Reduciendo la variación de entropía de la reacción mediante la acción de orientar correctamente los sustratos, favoreciendo así que se produzca dicha reacción.
  • Incrementando la velocidad de la enzima mediante un aumento de temperatura. El incremento de temperatura facilita la acción de la enzima y permite que se incremente su velocidad de reacción. Sin embargo, si la temperatura se eleva demasiado, la conformación estructural de la enzima puede verse afectada, reduciendo así su velocidad de reacción, y sólo recuperando su actividad óptima cuando la temperatura se reduce. No obstante, algunas enzimas son termolábiles y trabajan mejor a bajas temperaturas.

CINÉTICA ENZIMÁTICA.
La cinética enzimática es la que estudia la velocidad de las reacciones químicas         que son catalizadas por las enzimas.
Para estudiar la cinética enzimática se mide el efecto de la concentración inicial de sustrato sobre la velocidad inicial de la reacción, manteniendo la cantidad de enzima constante.  
En la gráfica podemos observar un nuevo término Km, el cual, es la concentración necesaria de sustrato necesaria para llegar a la mitad de la velocidad máxima.

SITIOS DE INTERES

En el artículo encontraremos una definición de enzimas y sus funciones y su relación con la digestión y la nutrición; aparte de cuales enzimas son comerciales. Para el completo desarrollo de la información visite http://www.ntmexico.com/biblioteca/nutricion/enzimas.pdf

En el próximo artículo encontraremos los problemas digestivos y el beneficio que trae a estas las enzimas, y algunos consejos dietéticos.  Para el completo desarrollo de la información visite http://www.alimentacion-sana.org/informaciones/novedades/enzimas.htm

En el siguiente archivo encontraremos información sobre el cáncer de páncreas, y como puede ayudar en esto las enzimas pancreáticas, sus beneficios, efectos secundarios, como se debes hacerlo y en donde se pueden encontrar. Para el completo desarrollo de la información visite http://www.pancan.org/section_en_espanol/learn_about_pan_cancer/diet_and_nutrition/Pancreatic_enzymes.php

Herramientas Informaticas

Videos: 


Imágenes:




Bibliografía:




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