ATP

El trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. Se encuentra incorporada en los ácidos nucleicos.

Se produce durante la fotosíntesis y la respiración celular, y es consumido por muchos enzimas en la catálisis de numerosos procesos químicos. Su fórmula es C10H16N5O13P3.




En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose un sólo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce como fosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.

El sistema ATP <-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en las células.

El ATP es una molécula que está formada por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos. La adenosín-trifosfato es la moneda de cambio de las energías. Es la única molécula que al final se puede convertir directamente en energía. Las otras moléculas, glucosas, grasa,.. por medio de varios procesos (glucólisis anaeróbica o ciclo de Krebs), terminan convirtiéndose en ATP.



¿CUÁL ES LA RAZÓN DE QUE EL ATP TENGA ALTA ENERGÍA DE HIDRÓLISIS?
Los productos resultantes de la hidrólisis, ADP-3 y HPO4-2 se hallan cargados negativamente, por lo que tienen poca tendencia a aproximarse, debido a la repulsión de sus cargas. Es por eso que son más estables que el ATP.

La molécula de ATP-4 a pH 7.0 tiene cargas negativas muy próximas entre sí, lo que ocasiona una fuerte repulsión de sus cargas eléctricas.
Cuando se hidroliza el grupo fosfato terminal desaparece parte de la tensión creada por la repulsión de las cargas eléctricas.
Los productos de la hidrólisis se estabilizan por resonancia.


HIDROLISIS
Las células obtienen energía libre a partir de las moléculas de nutrientes. Esa energía es convertida por medio de diferentes procesos en ATP, a partir de ADP (adenosina difosfato) y Pi (fosfato inorgánico). El ATP es capaz de donar parte de su energía a las reacciones endergónicas del metabolismo, para la síntesis de intermediarios metabólicos y macromoléculas. Además, el ATP es utilizado en muchos procesos celulares y fisiológicos que requieren un suplemento de energía, como la conducción eléctrica en el sistema nervioso, el transporte de sustancias a través de la membrana en contra de gradiente de concentración y la contracción muscular.

Los productos de la hidrólisis del ATP mas frecuentes son el ADP y el Pi; sin embargo, en algunas ocasiones puede producirse una hidrólisis tal que se originan el AMP (adenosina monofosfato) y el PPi (pirofosfato). La hidrólisis del ATP conduce a la liberación de 30.5kJ/mol; la ecuación es la siguiente:



La división del ATP implica la ruptura de un enlace químico entre el segundo grupo fosfato y el tercero. Los dos cabos sueltos de este enlace tienen cargas eléctricas de signos contrarios y tienden a asociarse de manera natural con algo que las neutralice; para ello utilizan los dos fragmentos en que puede partirse una molécula de agua (H+ y OH-). A este fenómeno se le denomina hidrólisis (del griego hydros agua y lysis, descomponer), por lo que se dice que el ATP es hidrolizado cuando se divide en ADP y fosfato libre. En la célula, la hidrólisis del ATP es promovida por enzimas llamadas ATPasas, que al mismo tiempo capturan la energía liberada para aplicarla a un fin particular. Cuando, como veremos, la aplicación consiste en que la ATPasa modifica transitoriamente su propia confomación para realizar un trabajo mecánico, se le da el nombre de mecanoenzima. Otras ATPasas utilizan la energía derivada de la hidrólisis del ATP para distribuir solutos de manera asimétrica entre ambos lados de las membranas celulares, por lo que constituyen un verdadero sistema de bombeo. Muchas otras ATPasas aplican la energía para vincular moléculas durante la construcción de cómpuestos orgánicos mayores.



INESTABILIDAD

El ATP es inestable a ácidos, álcalis y al calor. A pH 7.0 el ATP se encuentra como un anión con cuatro cargas negativas. El fosfato terminal del ATP se puede decir que existe en un estado activado, cuando este fosfato se hidroliza se forma ADP y Pi, dos moléculas de menor contenido energético. El enlace químico que se rompe en esa reacción de hidrólisis se conoce algunas veces como un enlace de alta energía.

El ATP es inestable porque hay 3 grupos negativamente cargados del fosfato conectados juntos secuencialmente. Las cargas negativas están empujando constantemente lejos de si mismos.

Una molécula de ATP es bastante inestable, ya que cuenta con dos cargas negativas bastante cercanas y que producen una tensión por fuerzas de repulsión, como consecuencia de la hidrólisis se rompe un enlace químico y como resultado se producen ADP y Pi, moléculas con un menor contenido energético.

REACCIONES BIOQUIMICAS
La función del ATP es suministrar energía hidrolizándose a ADP y Pi. Esta energía puede usarse para:

- Obtener energía química: por ejemplo para la síntesis de macromoléculas;

- Transporte a través de las membranas

- Trabajo mecánico: por ejemplo la contracción muscular, movimiento de cilios y flagelos, movimiento de los cromosomas, etc.

- El metabolismo conlleva un gran número de reacciones químicas, pero la gran mayoría presenta alguno de los mecanismos de catálisis básicos de reacción de transferencia en grupo.

- La coenzima más importante es el adenosín trifosfato (ATP). Este nucleótido es usado para transferir energía química entre distintas reacciones químicas. Sólo hay una pequeña parte de ATP en las células, pero como es continuamente regenerado, el cuerpo humano puede llegar a utilizar su propio peso en ATP por día. El ATP actúa como una conexión entre el catabolismo y el anabolismo, con reacciones catabólicas que generan ATP y reacciones anabólicas que lo consumen. También es útil para transportar grupos fosfato en reacciones de fosforilación.


NADH Y FADH2

El poder reductor se refiere a la capacidad de ciertas biomoléculas de actuar como donadoras de electrones (y protones) en reacciones metabólicas de óxido-reducción.

Durante el catabolismo, las reacciones de oxidación arrancan electrones y protones de los sustratos, que van a parar a ciertos coenzimas que se "cargan" (se reducen) con ellos. Estas coenzimas reducidos poseen ahora poder reductor, ya que acabarán cediendo sus electrones y protones, proceso imprescindible para generar energía o para las reacciones anabólicas; es decir, los electrones y protones transportados por los coenzimas pueden cederse:

• A la cadena respiratoria, con lo que se generará energía (ATP)
• A otro substrato que se reducirá (anabolismo)

Para que un sustrato se oxide debe haber alguna molécula que se reduzca.
Estas moléculas, las llamamos moléculas de poder reductor, actúan como conjugado del sustrato para formar un par redox. Suelen ser derivados de vitaminas, y los más usuales son el NADH, el NADPH, el FMNH2 y el FADH2 (derivados de la vitamina B).

Estas moléculas van a tener gran importancia en la respiración celular, ya que sus formas reducidas aportarán los electrones para conseguir ATP (hipótesis quimiosmótica de Mitchell), así como otros procesos, como la formación de gliceraldehído-3-fosfato en el ciclo de Calvin.



BIBLIOGRAFIA

http://www.todonatacion.com/atp/

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www.elergonomista.com

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http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/143/htm/sec_9.htm

EL OLFATO

El olfato u olfacción es el sentido encargado de detectar y procesar los olores. Es un quimiorreceptor en el que actúan como estimulante las partículas aromáticas u odoríferas desprendidas de los cuerpos volátiles, que ingresan por el epitelio olfativo ubicado en la nariz, y son procesadas por el sistema olfativo.

La nariz humana distingue entre más de 10.000 aromas diferentes. El olfato es el sentido más fuerte al nacer.

Ciertas investigaciones indican la existencia de siete olores primarios: alcanfor, almizcle, flores, menta, acre y podrido. Estos olores primarios corresponden a siete tipos de receptores existentes en las células de la mucosa olfatoria. Las investigaciones sobre el olfato señalan que las sustancias con olores similares tienen moléculas del mismo tipo. Estudios recientes indican que la forma de las moléculas que originan los olores determina la naturaleza del olor de esas moléculas o sustancias. Se piensa que estas moléculas se combinan con células específicas de la nariz, o con compuestos químicos que están dentro de esas células.

NARIZ

La nariz se divide en dos compartimientos separados por el tabique nasal, los cuales tienen dos orificios de salida denominados narinas. Por el otro lado, la nariz termina en unas aberturas que comunican con la faringe.

En las paredes laterales de las fosas nasales se encuentran unos huesos esponjosos llamados cornetes, que se encargan de calentar y limpiar el aire que va hacia los pulmones. Debajo de cada cornete existen unos espacios denominados meatos, que son los que comunican la nariz con los senos paranasales.

El armazón óseo de la nariz está constituido por huesos, cartílagos duros y cartílagos blandos. Los huesos duros forman la parte superior y los laterales del puente, los cartílagos forman los laterales de las fosas nasales y el propio tabique nasal.

Las paredes nasales están revestidas por mucosas que tienen como función esencial el acondicionamiento del aire inhalado. Además, la mucosa atrapa y quita el polvo y los gérmenes del aire cuando se introducen en la nariz.

La nariz es el órgano donde reside el sentido del olfato. En el epitelio olfativo se encuentra la pituitaria amarilla, constituida por un grupo de células nerviosas con pelos microscópicos llamados cilios. Estos están recubiertos de receptores sensibles a las moléculas del olor.

Hay unos veinte tipos distintos de receptores, cada uno de los cuales se encarga de una clase determinada de moléculas de olor. Estas células establecerán sinapsis con las neuronas de los bulbos olfatorios, que mandarán las señales al cerebro.



Cada fosa nasal se comunica por una abertura con el exterior. A la entrada de ellas se encuentran pelos gruesos y cortos. El interior está recubierto por una membrana llamada pituitaria.

Presenta dos aspectos:

1. Pituitaria respiratoria, por ella pasa el aire que va a los pulmones y el que sale de los pulmones. Es de color rosado y recubre la porción inferior de las fosas nasales.

2. Pituitaria olfatoria, en ella se encuentran las células olfativas, que son impresionadas por las sustancias odoríferas. Es de color amarillento y se ubica- en el cornete superior, por donde -se distribuyen las ramas del nervio olfatorio.


OLFATO

El olfato humano es el más sensible de todos nuestros sentidos: unas cuantas moléculas, es decir, una mínima cantidad de materia, bastan para estimular las células olfativas.

Los receptores olfativos del hombre se encuentran situados en la porción superior de las fosas nasales, donde la pituitaria amarilla cobre el cornete superior y se comunica con el bulbo olfatorio.


Los vapores emitidos por las sustancias olorosas penetran por la parte superior de las cavidades o fosas nasales y, después de disolverse en la humedad de la pituitaria amarilla, actúan químicamente sobre los receptores olfativos. Los impulsos nerviosos que resultan de la activación de los receptores son trasmitidos al bulbo olfatorio y de ahí a la corteza cerebral para la formación de la sensación.

Mediante el acto de olfatear, la dirección de la corriente de aire es dirigida hacia la región olfatoria superior de la cavidad, facilitando la llegada de un mayor número de partículas olorosas hasta los receptores olfativos.

Las sensaciones olfatorias suelen confundirse con las del gusto, ya que ambas son producidas por el mismo estímulo químico. En verdad, varios alimentos son apreciados más por el olor que por el sabor.

Tienes curiosidad?? Atrévete a ver este video del olfato!!!!!!!!!!!!!

BIBLIOGRAFÍA
www.profesorenlinea.cl/Ciencias/olfato.htm

http://www.monografias.com/trabajos14/lossentidos/lossentidos.html

EL GUSTO

EL GUSTO es el sentido que nos permite saborear las cosas. Se experimenta la sensación del gusto por medio de la lengua.

La lengua es un órgano muscular, movible, que además de experimentar la sensación del gusto sirve para otras funciones como el habla, el masticamiento y el tragar de los alimentos.

La lengua contiene un conjunto de células especializadas, llamadas yemas gustativas, que son, los órganos especiales del gusto. Además de éstas, la lengua también tiene otro tipo de células que producen saliva, que es necesaria para tragar los alimentos.

La teoría clásica reconoce la existencia de sólo cuatro sabores: amargo, ácido, dulce, salado. Cada uno de estos sabores tiene asociado una zona específica de la lengua como sensor específico (sensor gustatorio) que recibe el sabor.


• Amargo: existen diferentes compuestos químicos que proporcionan el sabor amargo. La lengua humana es muy sofisticada en la detección de sustancias amargas. Se es capaz de distinguir diferentes tipos de amargura, esto es quizás un instinto de supervivencia ya que la mayoría de los venenos posee este sabor.


• Ácido: se trata de receptores en la lengua capaces de detectar sustancias ácidas (es decir H+ en solución).


• Dulce: azúcar (glucosa), en la punta de la lengua. El mecanismo exacto por el que se detecta lo dulce es objeto de investigación en la actualidad.


• Salado: se trata de papilas gustativas sensibles a la recepción de iones procedentes de la sal común (NaCl).


Según las investigaciones realizadas por el fisiólogo japonés Kikunae Ikeda en el año 1908, el umami es un quinto sabor, cárnico. Corresponde a un sabor detectado por la lengua y su principal responsable es el glutamato monosódico presente en algunas algas y que es frecuente en los platos que se preparan en Asia. El glutamanto monosódico (sabor Umami) es la sal sódica del aminoácido conocido como ácido glutámico (o glutamato) que se encuentra de forma natural en numerosos alimentos como los tomates, setas, verduras e incluso la leche materna. No es un aminoácido esencial. Su sal purificada también se utiliza como condimento para potenciar el sabor de los alimentos y se conoce con el nombre de E621.




Los órganos que componen al sentido del gusto son:


Boca, orificio presente en la mayoría de los animales, a través del cual se ingiere el alimento y se emiten sonidos para comunicarse. La boca está formada por dos cavidades: la cavidad bucal, entre los labios y mejillas y el frontal de los dientes, y la cavidad oral, entre la parte interior de los dientes y la faringe. Las glándulas salivares parótidas vierten en la cavidad bucal y las demás glándulas salivares en la cavidad oral. El paladar de la cavidad oral es de hueso, es duro en la parte frontal y fibroso y más blando en la parte posterior. El cielo de la boca termina por detrás, a la altura de la faringe, en varios pliegues sueltos y membranosos.




Glándulas salivares, glándulas que segregan saliva. La saliva es un líquido ligeramente alcalino que humedece la boca, ablanda la comida y contribuye a realizar la digestión. Las glándulas submaxilares son las más grandes, están localizadas debajo de la mandíbula inferior y desembocan en el interior de la cavidad bucal; las glándulas sublinguales se encuentran debajo de la lengua, y las parótidas están colocadas frente a cada oído. Las glándulas bucales también segregan saliva y están en las mejillas, cerca de la parte frontal de la boca.


La saliva de la glándula parótida contiene enzimas llamadas amilasas, una de las cuales, conocida como ptialina, participa en la digestión de los hidratos de carbono.


Las glándulas salivares de los seres humanos, en especial laparótida, se ven afectadas por una enfermedad infecciosa específica, las llamadas paperas.


Lengua (anatomía), órgano musculoso de la boca, asiento principal del gusto y parte importante en la fonación y en la masticación y deglución de los alimentos. La lengua está cubierta por una membrana mucosa, y se extiende desde el hueso hioides en la parte posterior de la boca hacia los labios. La cara superior, los lados y la parte anterior de la cara inferior son libres. El resto está unido a la cavidad bucal. Los músculos extrínsecos fijan la lengua a distintos puntos externos y los músculos intrínsecos, que discurren de forma vertical, transversal y longitudinal, permiten muchos y diversos movimientos.


Como principal órgano del gusto, la lengua tiene papilas gustativas que contienen los receptores gustativos y se encuentran dispersas por toda su superficie. Los distintos receptores aparecen concentrados en determinadas zonas de la lengua; de esta manera, los sabores dulce y salado son detectados en la parte anterior de la lengua; el ácido o agrio en los lados, y el amargo en la parte posterior dorsal. Las papilas gustativas contienen unos botones gustativos que tienen unos pelitos microscópicos muy sensibles denominados cilios. Los cilios envían mensajes al cerebro sobre el sabor las cosas, para que tu puedas percibir si son dulces, ácidas, amargas o saladas.



La membrana de la célula gustativa está cargada negativamente en el interior con respecto al exterior. Una sustancia con sabor hace que se pierda relativamente el potencial negativo despolarizando la célula. El primer estímulo gustativo hace que las fibras nerviosas alcanzan una velocidad de descarga máxima, pero después regresa a un nivel bajo y estacionario. El nervio gustativo transmite una señal inmediata potente y una señal continua más débil durante el tiempo en el que dure el estímulo. La variación del potencial de la célula gustativa es el potencial receptor para el gusto.

Existen básicamente dos tipos de mecanismos:

• Receptor ionotrópicos: Para sabor salado y ácido (Na e H+), uno receptor específico para cada receptor. Si estos iones entran en la célula receptora en cantidad suficiente, esta se despolariza. La despolarización abre canales de calcio, que provocan la liberación de neurotransmisores, iniciando así la transmisión nerviosa. La despolarización específica de un tipo determinado de receptor se interpreta en el cerebro como un sabor (salado en el caso del Na y ácido en el del H+), ya que en cada receptor, sólo un estímulo determinado provocará su despolarización.

• Acoplados a proteína G: También pueden ser receptores acoplados a proteína G, que por vía del AMPc abre los canales de calcio y se liberan neurotransmisores. Son los sabores amargo, dulce y umami. Es un caso similar al anterior, sólo que en este caso no es la molécula "causante" del sabor la que entra en la célula, siendo así la presencia del ión el culpable directo de la despolarización. En este caso, la "molécula de sabor" activa unos receptores externos de membrana que la reconocen específicamente, iniciando en el interior de la célula la despolarización. Esto es lo que se conoce en bioquímica como mecanismo de segundo mensajero.
Bien porque entre directamente por un canal del receptor ionotrópico o bien porque un mecanismo de segundos mensajeros (IP3) active un canal en la célula, el resultado es el mismo: en la célula entra sodio iónico, lo que lleva a la despolarización celular y la entrada de calcio que posibilita la exocitosis de vesículas contenedoras de neurotransmisores en la hendidura sináptica.


BIBLIOGRAFÍA
http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EpykZZkVlpTmArxzcv.php

http://www.laescolar.com/servicios/monografias/g/gusto/papila.jpg

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/htm/sec_10.htm

VISION

El sentido de la vista es el que permite al hombre conocer el medio que lo rodea, relacionarse con sus semejantes, y el hombre debe contar con los elementos adecuados para captar e interpretar señales provenientes de aquellos. Las imágenes visuales le proporcionan a través del ojo, información sobre el color, la forma, la distancia, posición y movimiento de los objetos.

Es el sentido humano más perfecto y evolucionado. El órgano receptor es el ojo o globo ocular, órgano par alojado en las cavidades orbitarias.

LUZ VISIBLE
La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la totalidad del espectro electromagnético . Sin embargo, podemos percibir la luz directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de rayos EM.

Las ondas de luz tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros (4 000 y 7 000 Å). A medida que el arcoiris se llena de matices, nuestros ojos perciben diferentes longitudes de ondas de luz.

El ojo humano evolucionó en respuesta a la luz emitida por el Sol. Es por esto que nuestros ojos son sensibles a los colores que abarcan del amarillo al verde.


















La luz visible es una pequeña región del espectro electromagnético cuyas ondas tienen una longitud que va desde los 780 nanometros de la luz roja a unos 380 en la violeta.
Esta pequeña región del espectro es la luz que percibe el ojo humano y nos permite ver los objetos.

La luz blanca es el conjunto de todas las longitudes de onda del espectro visible en proporciones iguales. Cada longitud de onda corresponde a un color diferente del rojo al violeta.
El color de las cosas depende en la manera en que reflejan la luz. La luz blanca es la mezcla de todos los colores. Puedes ver estos colores si haces pasar la luz a través de un cristal especial que se llama prisma.

Cuando la luz blanca atraviesa un prisma, se dispersa y se separa en diferentes colores. Si miras atentamente podrás ver siete tiras de color, cada una penetrando en las siguientes.
Los colores son rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil o índigo (una mezcla de azul y violeta) y finalmente violeta.

Cuando la luz blanca ilumina un objeto, parte de los colores son absorbidos y otros son reflejados; cuando las cosas se ven blancas es porque aborven todos los colores y no reflejan ninguno, y cuando las cosas se ven negras es porque no reflejan casi nada de luz que les llega.

La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que sí tiene grosor).
Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto.

OJO Y CELULAS RECEPTORAS
El ojo es un órgano que detecta la luz, por lo que es la base del sentido de la vista.
Se compone de un sistema sensible a los cambios de luz, capaz de transformar éstos en impulsos eléctricos. Los ojos más sencillos no hacen más que detectar si los alrededores están iluminados u oscuros. Los más complejos sirven para proporcionar el sentido de la vista.
El ojo es el órgano de la visión en los seres humanos y en los animales. Los ojos de las diferentes especies varían desde las estructuras más simples, capaces de diferenciar sólo entre la luz y la oscuridad, hasta los órganos complejos que presentan los seres humanos y otros mamíferos, que pueden distinguir variaciones muy pequeñas de forma, color, luminosidad y distancia. En realidad, el órgano que efectúa el proceso de la visión es el cerebro; la función del ojo es traducir las vibraciones electromagnéticas de la luz en un determinado tipo de impulsos nerviosos que se transmiten al cerebro.

La cantidad de luz que entra en el ojo se controla por la pupila, que se dilata y se contrae con este fin. La córnea y el cristalino, cuya configuración está ajustada por el cuerpo ciliar, enfoca la luz sobre la retina, donde unos receptores la convierten en señales nerviosas que pasan al cerebro. Una malla de capilares sanguíneos, el coroides, proporciona a la retina oxígeno y azúcares. Izquierda: Las glándulas lagrimales secretan lágrimas que limpian la parte externa del ojo de partículas y que evitan que la córnea se seque. El parpadeo comprime y libera el saco lagrimal; con ello crea una succión que arrastra el exceso de humedad de la superficie ocular.


La retina tiene una estructura compleja. Está formada básicamente por varias capas de neuronas interconectadas mediante sinapsis. Las únicas células sensibles directamente a la luz son los conos y los bastones. Los bastones funcionan principalmente en condiciones de baja luminosidad y proporcionan la visión en blanco y negro, los conos sin embargo están adaptados a las situaciones de mucha luminosidad y proporcionan la visión en color.



La capa interna o retina, está constituida por células fotosensibles, que son de 2 tipos :
• conos, que aprecian los colores, y
• bastones, que aprecian el blanco y el negro

Las primeras o células fotorreceptoras (conos y bastones) se localizan apuntando hacia la parte posterior del globo ocular de forma que para alcanzar estas células la luz debe atravesar un montón de estructuras de forma que sólo aproximadamente el 10 % de la luz que incide sobre la córnea alcanza la retina. De esta luz no toda es capturada por los fotorreceptores y así por ejemplo en algunos vertebrados nocturnos aparece una capa reflectante llamada tapete situada por detrás de los fotorreceptores cuya función es incrementar la posibilidad de que la luz más tenue estimule a las células y esto es lo que explica que muchos ojos de animales brillen en la noche.

Las células receptoras son los conos y los bastones. Los conos se relacionan con la visión en colores la visión diurna, y los bastones con la visión nocturna. existen más de 100 millones de bastones en el ojo humano, y cerca de 4 millones de conos. Cada bastón se divide en un segmento externo y uno interno, el que a su ves posee una región nuclear y una región sináptica. En el segmento externo unos discos llamados discos contienen compuestos fotosensibles en sus membranas, que responden a la luz provocando una serie de reacciones que inicán potenciales de acción.

Los conos también poseen estos segmentos, a diferencia de los conos, su región exterior tiene una conformación distinta, mediante el plegamiento de su membrana se da lugar a la formación de los sacos, en cuyas membranas también se encuentran pigmentos fotosensibles.



VISION Y PERCEPCIÓN
En concreto, la luz entra a través de la córnea, después, el rayo luminoso encuentra el iris, y a través de la pupila el rayo luminoso pasa al cristalino, después del cristalino, la luz atraviesa una masa gelatinosa clara, el humor vítreo, por último, el rayo de luz llega a la retina.

Las impresiones obtenidas por las células sensoriales de la retina son conducidas por el nervio óptico y posteriormente a la vía óptica, al centro visual del cerebro, donde la imagen toma forma y la percibimos.

Para entender mas como funciona la visión, observe este video!!



La visión y percepción son dos procesos dependientes entre sí, pero muy diferentes. Hablamos de visión cuando nos referimos al hecho físico de recibir y sentir la luz con nuestro aparato ocular.
o VISIÓN
o CAMPO VISUAL
Estas sensaciones visuales deben ser procesadas por el cerebro para que puedan ser comprendidas, a esto le llamaremos percepción. Podemos estudiar la percepción desde distintos puntos de vista:
o PERCEPCIÓN DE LA FORMA
o PERCEPCIÓN DEL ESPACIO
o PERCEPCIÓN DEL COLOR
o PERCEPCIÓN DEL MOVIMIENTO
La percepción puede ser engañada, ¿cómo? Observa las ILUSIONES ÓPTICAS.




En la percepción visual de las formas hay un acto óptico-físico que funciona mecánicamente de modo parecido en todos los hombres. Las diferencias fisiológicas de los órganos visuales apenas afectan al resultado de la percepción, y eso que, tamaño, separación, pigmentación y otras muchas características de los ojos, hacen captaciones diferenciadas de los modelos. Su mecánica funcional, inspeccionando por recorridos superficiales y profundos, rápidos o lentos, itinerarios libres y obligados, los intervalos del parpadeo o el descanso por el "barrido" de los ojos, producen una información prácticamente idéntica en todos los individuos de vista sana. Las diferencias empiezan con la interpretación de la información recibida; las desigualdades de cultura, educación, edad, memoria, inteligencia, y hasta el estado emocional, pueden alterar grandemente el resultado. Porque se trata de una lectura, de una interpretación inteligente de señales, cuyo código no está en los ojos sino en el cerebro. Estas formas o imágenes se "leen" a semejanza de un texto literario, unas fórmulas matemáticas o una partitura musical, y de igual manera tiene su aprendizaje, requiriendo una gramática que explique sus leyes y profundice el sentido de la lectura.


BIBLIOGRAFÍA
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http://es.wikipedia.org/wiki/Visi%C3%B3n

TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANAS

Cada célula se encuentra rodeada por una membrana plasmática que la rodea, le da forma, es específica de la función de esta y la relaciona con el medio extracelular.
Actúa como una barrera de permeabilidad que permite a la célula mantener una composición citoplasmática distinta del medio extracelular.

El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a través de la membrana plasmática o el movimiento de moléculas dentro de la célula.

La célula necesita este proceso porque es importante para esta expulsar de su interior los desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, gracias a la capacidad de la membrana celular que permite el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:

Transporte pasivo o difusión
El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no gasta energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico).

Difusión facilitada
Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos.
Esta sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteina transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una kinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior --> interior favorece la difusión de la glucosa.

La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:

• Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana
• Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana
• De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo

Transporte activo
Mecanismo que permite a la célula transportar sustancias disueltas a través de su membrana desde regiones de menor concentración a otras de mayor concentración. Es un proceso que requiere de energía, llamado también producto activo debido al movimiento absorbente de partículas es un proceso el energía-requerir que mueve el material a través de una membrana de la célula y sube el gradiente de la concentración. La célula utiliza transporte activo en tres situaciones: cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración, cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables, y cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.



PERMEABILIDAD Y POTENCIAL DE MEMBRANA
La membrana plasmática desarrolla una serie de funciones que permiten el paso a través de ella diversas sustancias. La célula obtiene del medio que le rodea los materiales necesarios para su mantenimiento y crecimiento y, a la vez, expulsa al exterior los productos de desecho resultado de sus actividades metabólicas. Esta propiedad de la membrana de ser atravesada por distintas sustancias en un tiempo determinado se conoce con el nombre de permeabilidad celular.

Además de la permeabilidad, la membrana posee la propiedad de selectividad, mediante la cual puede seleccionar las sustancias que entran o salen del citoplasma. Gracias a esta propiedad la célula “acepta” las sustancias que le son útiles y “rechaza” la que son perjudiciales.

Los potenciales de membrana son cambios rápidos de polaridad a ambos lados de la membrana que separa dos disoluciones de diferente concentración, como la membrana celular que separa el interior y el exterior de una célula. Duran menos de 1 milisegundo. Cuando se habla de potenciales de membrana, se debería de hablar del "potencial de difusión" o "potencial de unión líquida". Dicha diferencia de potencial esta generada por una diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana celular. Los potenciales de membrana son la base de la propagación del impulso nervioso.

El cambio eléctrico es el potencial de acción. Tiene un seguido de fases que es la expresión de cambios de permeabilidad de membrana a las concentraciones de los diferentes iones (Na+ y K+).

El potencial de membrana no toma un valor de 0 durante el potencial de acción, sino que alcanza valores positivos. No se produce potencial de acción si se elimina el sodio del espacio extracelular, ya que este es el que causa la despolarización de la membrana. Es al abrirse los canales de Na que se produce el potencial de acción. Se volverá a polarizar la célula al abrise los canales de K, que provocarán una hiperpolarización.

En algunos casos podemos encontrar que los iones calcio también juegan un papel importante en el potencial de acción, actuando junto al Na. Cuando actúan ambos se puede dar lo que se conoce como un potencial en meseta. Los iones Cl también pueden intervenir, pero solo pueden entrar en la célula por transporte activo.


Existen drogas que pueden bloquear los canales, con lo que se bloquean los impulsos. La procaína y la xilocaína tienen esa función, bloqueando ambos tipos de canales. Hay otras drogas que solo afectan a los canales de K, dificultando la vuelta a los niveles de reposo. La tetratoxina (TTX) bloquea tan solo los canales de Na, impidiendo que haya potenciales de acción.


SISTEMA DE TRANSPORTE: CANALES Y ACARREADORES

Los canales son estructuras proteicas incluidas en la membrana celular que permiten el paso de las sustancias. Los canales más estudiados y más relevantes para las células son los canales que permiten el paso de iones. Se encuentran en las membranas celulares de animales, plantas, y bacterias, y juegan un importante papel en procesos tales como la excitación nerviosa y muscular, secreción hormonal, aprendizaje y memoria, proliferación celular, transducción sensorial, control de balance de sales y agua, la regulación de la presión sanguínea y la contracción cardiaca.



Los canales son proteínas incluidas en las membranas celulares. Hay que señalar que no solo se encuentran en las membranas externas, sino que también los hay en otras membranas, como en el retículo endoplasmático y mitocondrias. Normalmente el canal esta formado por varias proteínas diferentes llamadas subunidades, que reciben el nombre de alfa, beta, etc. Un canal se forma por combinaciones de estas unidades formando dímeros, trímeros, o tetrámeros. Al juntarse varias subunidades forman una estructura circular dejando un poro en el centro por donde pasan los iones. Si el canal es voltaje-sensitivo, tiene un fragmento de la proteína formado por aminoácidos que pueden ionizarse, normalmente incluido en la membrana, que es sensible al voltaje y abre o cierra el canal como una compuerta. Si el canal depende de un ligando para abrirse o cerrarse, tiene un lugar a donde este puede unirse.

Muchos de los canales proteicos son muy selectivos para el transporte de uno o más iones o moléculas específicos. Esto se debe a las características propias del canal, como su diámetro, su forma y la naturaleza de sus cargas eléctricas y enlaces químicos que están situados a lo largo de sus superficies internas.

Uno de los canales más importante es:

Canal de sodio, cuya superficie interna tienen una carga intensamente negativa que puede arrastrar pequeños iones de sodio deshidratados hacia el interior de estos canales, separando los iones de sodio de las moléculas de agua que los hidratan. Una vez que están en el canal, los iones de sodio difunden en una u otra dirección.

Canal de potasio, no tiene carga negativa y sus enlaces químicos son diferentes. Por tanto, no hay ninguna fuerza de atracción intensa que arrastre los iones de potasio hacia el interior de los canales, y los iones e potasio no son separados de as moléculas de agua que los hidratan. Los pequeños iones de potasio pueden atravesar fácilmente este canal, mientras que los iones de sodio son rechazados lo que permite una permeabilidad selectiva para un ion específico.





Los acarreadores tienen como caracteristica:
 Son transmembranales
 Universal
 Facilitadores
 Transportadores pasivos (No ATP)
 Catalizan reacciones secundarias
 Transportan a favor del gradiente
 Mayor à Menor
 Cambios conformacionales
 Pueden transportar en contra del gradiente siempre y cuando sea acoplado con el transporte de un soluto a favor del gradiente.

Su estructura es:
 Una sola cadena polipeptídica.
 12 segmentos hidrofóbicos.
 Activos en forma de monómeros.
 Proteínas acarreadoras mitocondriales
 Poseen la mitad del tamaño de las celulares.
 Poseen solo seis segmentos hidrofóbicos
 Son homodímeros para ser funcionales
 60-70% de la proteína es alfa hélice.
 Segmentos hidrofóbicos expanden la membrana.
 Terminales amino y carboxílico se encuentran en el citoplasma.


De acuerdo a su transporte se clasifican en:
• Unipuerto
• Un sólo sustrato
• Difusión facilitada
• Transportadores de glucosa
• Antipuerto
• Transporta sustratos en direcciones opuestas
• Transportador ANC
• Transporta ADP y ATP en el mitocondria
• Simpuerto
• Dos o mas sustratos en la misma dirección
• Cotransporte
• Acarreador de Na+/glucosa en mamíferos




BILBIOGRAFÍA
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webs.uvigo.es/endocrinologia/.../Canales_ionicos_FGonzalez.pdf

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Video: http://www.youtube.com/watch?v=7ZHFiwZEAlU

FOTOBIOLOGIA

La fotobiología estudia los diversos efectos de la radiación solar sobre los diversos ecosistemas y organismos. La fotobiología es el estudio científico de las interacciones entre la radiación no-ionizante (ej. luz visible, radiación ultravioleta) y los seres vivos. La fotobiología es el estudio científico de las interacciones entre la radiación no-ionizante (ej. luz visible, radiación ultravioleta) y los seres vivos.

FENOMENO FOTOQUIMICO

La fotoquímica, una subdisciplina de la química, es el estudio de las interacciones entre átomos, moléculas pequeñas, y la luz (o radiación electromagnética).

El fenómeno fotoquímico precisa de fases principales:

1. Recepción de la energía luminosa
2. Reacción química propiamente dicha.

Según se opere con una sustancia única o con un sistema de varios cuerpos en presencia, se realizará, bien una descomposición de la sustancia en sus elementos (fotólisis), bien una combinación de varios cuerpos en uno solo (fotosíntesis).

Se conocen tres leyes fundamentales para este fenómeno:

1. Ley de absorción de Grotthus-Draper: Una radiación no puede provocar acción química más que si es absorbida por un cuerpo (o un sistema de cuerpos); si no, no puede haber transmisión de energía luminosa.

2. Ley energética: Para que una radiación luminosa actúe eficazmente, debe poseer una energía, por lo menos, igual a la necesaria para la transformación química.

3. Ley de la equivalencia fotoquímica (o ley de Einstein): A cada fotón absorbido, corresponde una molécula descompuesta o combinada.


PIGMENTOS ANTENA Y CAPTACIÓN DE LUZ

En el cloroplasto, los pigmentos están estrechamente asociados a proteínas y se alojan en la bicapa lipídica de los tilacoides. Según el modelo admitido actualmente, estos complejos proteína-clorofila se encuentran empaquetados formando unidades denominadas fotosistemas. Cada unidad contiene de 200 a 400 moléculas de pigmento que tienen por finalidad captar la luz como una antena, forman el llamado complejo antena. Cuando la energía de la luz se absorbe por uno de los pigmentos de la antena, pasa de una molécula a otra de pigmento del fotosistema hasta que alcanza una forma especial de clorofila a que constituye el centro de reacción del fotosistema.


Los pigmentos antena son los encargados de absorber la energía lumínica y transferirla por resonancia al centro de reacción. Al recibir esta energía, la clorofila del centro de reacción pierde un electrón, que es transferido a una serie de transportadores de electrones. Los transportadores actúan en cadena, captando el electrón (y por tanto reduciéndose) y seguidamente cediéndolo (y por tanto oxidándolo) a la siguiente molécula.


También los carotenoides, que se encuentran íntimamente asociados con las clorofilas de los complejos antena, captan energía en sus longitudes de onda características y la transfieren a las clorofilas (aunque con menos eficiencia); tienen además una función protectora, ya que absorben excesos de energía que podrían dar lugar a la formación de compuestos nocivos.


Cuando incide un fotón sobre un electrón de un pigmento fotosintético de antena, el electrón capta la energía del fotón y asciende a posiciones más alejadas del núcleo atómico. En el supuesto caso de que el pigmento estuviese aislado, al descender al nivel inicial, la energía captada se liberaría en forma de calor o de radiación de mayor longitud de onda (fluorescencia). Sin embargo, al existir diversos tipos de pigmentos muy próximos, la energía de excitación captada por un determinado pigmento puede ser transferida a otro al que se induce el estado de excitación. Este fenómeno se produce gracias a un estado de resonancia entre la molécula dadora relajada y la aceptora. Para ello se necesita que el espectro de emisión del primero coincida, al menos en parte, con el de absorción del segundo. Los excitones se transfieren siempre hacia los pigmentos que absorben a mayor longitud de onda, continuando el proceso hasta alcanzar el pigmento fotosintético diana.


CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES FOTOSINTETICOS

La cadena de transportes de electrones es semejante a la de las mitocondrias. Los transportadores de electrones contienen iones metálicos que sufen óxido-reducciones. Esta cadena va en contra del potencial de reducción por lo que necesita una energía que será aportada por la luz. Los transportadores serán los mismos que en el tema anterior pero ahora serán capaces de captar la luz, estos pigmentos forman parte de los complejos llamados fotosistemas. Gracias a los fotosistemas todos los tramos de la cadena van en contra del potencial de reducción (hace que aumente).


En la fosforilación oxidativa, los electrones son transferidos desde un donador de electrones de alta energía a un aceptor a través de una cadena de transporte de electrones. En la fotofosforilación, la energía de la luz solar es usada para crear un donador de electrones altamente energético y un aceptor de esos electrones. Los electrones son transferidos desde el donador hasta el aceptor por una cadena de transporte totalmente diferente a la observada en las mitocondrias. La cadena de transporte de electrones fotosintética tiene varias similitudes con la cadena oxidativa. Tienen transportadores móviles, transportadores liposolubles y móviles, transportadores hidrosolubles y bombas de protones, que se encargan de generar el gradiente electroquímico.



EVOLUCIÓN DE LA RESPIRACIÓN Y FOTOSINTESIS

La evolución del proceso de la fotosíntesis, ha tenido profundas consecuencias, al hacer posible la captura de la energía proveniente de la luz solar. Literalmente la fotosíntesis ha alterado la faz del planeta, transformando la composición de la atmósfera y cubriendo la superficie de la Tierra con un escudo protector de las letales radiaciones ultravioletas, que cada día están llegando del sol.

Sin la fotosíntesis, habría muy poco oxígeno en la atmósfera y no existirían las plantas ni los animales. Sólo existirían algunos microbios, como ocurrió en el comienzo de los tiempos, que tendrían una magra existencia en la sopa primordial de CO2 y minerales. Gracias a la fotosíntesis se produjo oxígeno y a partir de ello, fue posible el desarrollo de las diferentes etapas evolutivas, hasta llegar a la vida compleja.

Antes de la fotosíntesis, la vida consistía sólo de microbios unicelulares, cuya fuente de energía la obtenían de químicos, como azufre, hierro y metano. Hace unos 3.5 mil millones de años, o quizás antes, un grupo de microbios desarrolló la capacidad de capturar energía de la luz solar para producir hidratos de carbono que lo necesitaban para crecer y disponer de combustible. No está claro como lo lograron, pero estudios genéticos sugieren que el aparato captador de luz evolucionó de una proteína, cuya función era transferir energía entre las moléculas. Con ello llegó la "fotosíntesis" (Combustible para la Vida, Energía Solar).

Pero en la temprana versión del proceso, no se produjo oxígeno. En ese entonces se usó como ingredientes primarios, sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono, generando como productos finales, hidratos de carbono y azufre (El Hidrógeno en el inicio de la vida). Después de algún tiempo, evolucionó un nuevo tipo de fotosíntesis que utilizó un recurso diferente, "agua", generando oxígeno como subproducto.

En esos primitivos días, el oxígeno era venenoso para la vida. Pero se concentró en la atmósfera hasta que algunos microbios fueron capaces de desarrollar mecanismos para tolerarlo, y eventualmente descubrir vías para utilizarlo en el desarrollo de fuentes de energía. Esto fue también un punto muy importante: "usando el oxigeno para quemar carbohidratos para producir energía, es 18 veces más eficiente que hacerlo sin oxigeno”.

Desde ese momento la vida en la Tierra adquirió gran fuerza, llevando al desarrollo de formas multicelulares, incluyendo las plantas, las que lograron sus aparatos fotosintéticos facilitados por bacterias fotosintéticas, llamadas cianobacterias. Hoy en día, directa o indirectamente, toda la energía que se produce en la Tierra proviene del proceso fotosintético.


El oxígeno, al mismo tiempo que provee un medio eficiente para quemar combustible, ayuda también a proteger la vida. La Tierra está bajo un constante bombardeo de radiaciones ultravioletas que provienen del sol. Un sub-producto de la atmósfera oxigenada es la capa de ozono que se extiende entre 20 a 60 kilómetros sobre la superficie de la Tierra y que tiene la propiedad de filtrar la mayor parte de los letales rayos ultravioletas. Este paraguas protector permitió que escapara la vida del santuario de los océanos y llegara a colonizar la tierra seca.

Ahora, virtualmente todo proceso bioquímico en el planeta, es en último término dependiente de la captura de la energía solar. Pegue una profunda inspiración y agradezca el oxígeno que llega a sus pulmones, a los microbios que desarrollaron el proceso bioquímico necesario para su presencia en la atmósfera.


BIBLIOGRAFÍA


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BIOENERGETICA MITOCONDRIAL

TEORÍA QUIMIOSMÓTICA

Peter Mitchell propuso la "hipótesis quimiosmótica en 1961.La teoría sugiere esencialmente que la mayor parte de la síntesis de ATP en la respiración celular, viene de un gradiente electroquímico existente entre la membrana interna y el espacio intermembrana de la mitocondria, mediante el uso de la energía de NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura de moléculas ricas en energía, como la glucosa.



Las moléculas como la glucosa, son metabolizadas para producir Acetil-CoA como un intermediario rico en energía. La oxidación de Acetil-CoA en la matriz mitocondrial está acoplada a la reducción de una molécula transportadora como NAD+ y FAD.

Los transportadores traspasan electrones a la cadena transportadora de electrones en la membrana mitocondrial interna, que luego los traspasan a otras proteínas en la cadena transportadora. La energía disponible en los electrones se usa para bombear protones desde la matriz, a través de la membrana mitocondrial interna, guardando energía en forma de un gradiente electroquímico transmembrana. Los protones se devuelven a través de la membrana interna, mediante la enzima ATP-sintasa. El flujo de protones de vuelta a la matriz mitocondrial mediante la ATP-sintasa, provee de suficiente energía para que el ADP se combine con Fósforo inorgánico para formar ATP. Los electrones y protones en la última bomba proteica de la cadena transportadora son llevados al Oxígeno (O2) para formar Agua (H2O).

Ésta fue una propuesta radical en su tiempo, y no fue bien aceptada. La visión que prevalecía era que la energía de la transferencia electrónica se almacenaba es un intermediario estable de alta energía, un concepto mas conservativo del punto de vista químico. EL problema de éste viejo paradigma fue que nunca se encontró aquel intermediario, y la evidencia del bombeo de protones por los complejos de la Cadena de Transporte de electrones creció de forma tal, que no pudo ser ignorada. Eventualmente, el peso de la evidencia comenzó a favorecer la hipótesis quimiosmótica, y en 1978, el Premio Nobel de química fue entregado a Peter Mitchell.

El acoplamiento quimiosmótico es importante en la producción de ATP en el cloroplasto y muchos tipos de bacteria.


POTENCIAL ELECTROQUÍMICO DEL PROTÓN
El potencial electroquímico es importante en la química electroanalítica y en la industria, en la cual tiene diversas aplicaciones (baterías, pilas de combustible…). Constituye una de las muchas maneras de intercambio de energía potencial en las cuales la energía se conserva.

En los procesos biológicos, la dirección de los movimientos iónicos realizados por difusión o transporte activo a través de una membrana está determinada por el gradiente electroquímico. En las mitocondrias y los cloroplastos, los gradientes de protones se utilizan para generar un potencial quimiosmótico (que es también conocido como fuerza motriz protónica). Esta energía potencial es utilizada para la síntesis de ATP a través de la fosforilación oxidativa.


ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CADENA RESPIRATORIA
La cadena respiratoria recibe ese nombre porque consiste en un complicado sistema de moléculas que toman átomos de hidrógeno y electrones de diferentes sustancias que las células obtienen de la degradación de los materiales con los que se nutren. A través de los componentes de la cadena respiratoria, estos hidrógenos y electrones viajan hacia el oxígeno, con el cual se combinan al final. En cierta forma, este proceso puede verse como la manera en la que las células llevan a cabo la combinación del oxígeno con el hidrógeno para formar agua, y es realmente lo que constituye la respiración celular. Pero en el proceso se puede obtener una cantidad muy grande de energía derivada, en términos muy sencillos, de la gran tendencia que tiene el hidrógeno para unirse con el oxígeno, que todos conocemos.

La cadena respiratoria se realiza precisamente en las membranas de las mitocondrias de las células, o en la membrana externa de las bacterias. Cuando los átomos de hidrógeno o en algunas partes de la cadena, los electrones que provienen de ellos viajan hacia el oxígeno, liberan una cantidad de energía, que en lugar de disiparse, se utiliza para mover hidrogeniones (H+) de un lado al otro de las membranas.

Este transporte de H+ (hidrogeniones) representa en gran medida la forma de "atrapar" o convertir la energía derivada de la tendencia natural de los electrones a llegar al oxígeno, en otra forma de energía, la diferencia de concentración de los H+ en ambos lados de la membrana. La tendencia natural de los hidrogeniones que se han concentrado de un lado de la membrana representa una nueva forma de energía, que luego puede ser aprovechada para mover a otras sustancias, como se verá más adelante.

Dentro del grupo de acarreadores directamente ligados a las fuentes de energía, hay uno que tiene un interés muy especial: la bacteriorrodopsina. Ésta es una molécula que existe en algunas bacterias y es capaz de generar el movimiento de H+ de un lado a otro de la membrana, creando también una diferencia de concentración de esta especie química, pero para ello basta que se le ilumine; es decir, puede aprovechar directamente la energía luminosa para mover y producir diferencias de las concentraciones de los H+.


La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroquímico que se utiliza para la síntesis de ATP. Dicho gradiente electroquímico se consigue mediante el flujo de electrones entre diversas sustancias de esta cadena que favorecen en último caso la translocación de protones que generan el gradiente anteriormente mencionado. De esta forma podemos deducir la existencia de tres procesos totalmente dependientes:

• Un flujo de electrones desde sustancias individuales.
• Un uso de la energía desprendida de ese flujo de electrones que se utiliza para la translocación de protones en contra de gradiente, por lo que energéticamente estamos hablando de un proceso desfavorable.
• Un uso de ese gradiente electroquímico para la formación de ATP mediante un proceso favorable desde un punto de vista energético



FOSFORILACION OXIDATIVA
La fosforilación oxidativa es una ruta metabólica que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosín trifosfato (ATP). Aunque las diversas formas de vida utilizan una gran variedad de nutrientes, casi todas realizan la fosforilación oxidativa para producir ATP, la molécula que provee de energía al metabolismo. Esta ruta es tan ubicua, debido a que es una forma altamente eficaz de liberación de energía, en comparación con los procesos alternativos de fermentación, como la glucólisis anaeróbica.

Durante la fosforilación oxidativa, los electrones son transferidos desde un donante de electrones a un aceptor de electrones, como el oxígeno, a través de reacciones redox. Estas reacciones liberan energía, la cual es utilizada para producir ATP. En eucariotas, estas reacciones redox son llevadas a cabo en las mitocondrias por una serie de complejos de proteínas, mientras que en los procariotas, estas proteínas se encuentran ubicadas en la membrana interna de la célula. Estos grupos relacionados de enzimas son llamados cadena de transporte de electrones. En eucariotas, están involucrados cinco complejos de proteínas, mientras que en procariotas se presentan muchas enzimas diferentes, utilizando una variedad de donantes y aceptores de electrones.

La energía liberada por estos electrones desplazándose a través de la cadena de transporte de electrones es utilizada para transportar protones a través de la membrana interna mitocondrial, en un proceso llamado quimiosmosis. Esto genera energía potencial bajo la forma de un gradiente de pH y un potencial eléctrico a través de la membrana. El almacenamiento de energía es aprovechado permitiendo que los protones fluyan de regreso a la membrana a favor del gradiente, a través de la enzima ATP sintasa. La enzima utiliza esta energía para generar ATP desde el adenosín difosfato (ADP), en una reacción de fosforilación. Esta reacción es llevada a cabo por el flujo de protones, que provoca la rotación de una parte de la enzima.

Aunque la fosforilación oxidativa es una parte vital del metabolismo, produce especies reactivas del oxígeno tales como superóxido y peróxido de hidrógeno, lo que lleva a la propagación de radicales libres, provocando daño celular, contribuyendo a enfermedades y, posiblemente, al envejecimiento. Las enzimas que llevan a cabo esta ruta metabólica son blanco de muchas drogas y productos tóxicos que inhiben su actividad.




SINTESIS DE ATP

En las mitocondrias se produce la síntesis de ATP gracias a procesos de cesión y captación de electrones acoplados a la creación de un gradiente de protones.



El gradiente de protones se acopla a la síntesis de ATP gracias a la enzima ATP sintasa.

La ATP sintasa se puede observar como un motor molecular que produce una gran cantidad de ATP cuando los protones fluyen a través de ella. La tasa de sintesis es grande, el organismo humano en fase de reposo puede formar unas 1021 moléculas de ATP por segundo. [1] Mediante experimentos in vitro se ha demostrado que la ATP sintasa actúa de forma independiente respecto a la cadena de transporte de electrones, la adición de un ácido débil (por ejemplo ácido acético) a una suspensión de mitocondrias aisladas es suficiente para inducir la biosíntesis de ATP in Vitro.
Haga clic en el siguiente link para ver animaciones de la sintesis de ATP!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/metabolismo/atpmito.htm


INHIBIDORES Y DESACOPLANTES
Desacopladotes son otras moléculas inhiben la síntesis de ATP desacoplandola de la cadena de transporte electrónico, y aunque no haya síntesis la cadena sigue funcionando. Un desacoplador deshace el gradiente de H+ sin parar la cadena. El más común es el 2,4-dinitrofenol que es soluble en la membrana y su grupo oh se puede disociar. Esto libera energía en forma de calor. Tanto el ATP como el ADP necesitan un transportador para salir y entrar de la matriz mitocondrial y este transporte está favorecido por el gradiente de H+. En la membrana interna de la mitocondria hay un transportador que a la vez que saca atp mete ADP + Pi y esto está dirigido por el potencial de membrana. Los Pi entran gracias a un transportador que se mueve por un gradiente de concentración. Este transportador cotransporta H+ y Pi y aprovecha la energía del gradiente para a la vez que se introduce H+ introducir Pi. Los desacopladores pueden ser fuente de calor para aumentar la temperatura de la célula. Esto es utilizado por neonatos y animales que hibernan. A esta proteína desacopladores se le llama termogenina.

En pocas palabras, son aquellos compuestos que actúan inhibiendo la relación que existe entre la cadena respiratoria y el complejo ATPasico. Estos compuestos transportan protones o iones desde el espacio intermembranico a la matriz mitocondrial desviándolos de su ruta normal hacia el complejo ATPasico .de acuerdo a su mecanismo de acción pueden ser desacoplantes o ionoforos. Actúan inhibiendo el gradiente electroquímico en general, su efecto inmediato es una reducción del gradiente electroquímico, una inhibición de la síntesis de ATP y un aumento del flujo de electrones a través de la cadena respiratoria; es decir bloquean la síntesis de ATP permitiendo que la respiración continúe ya que transportan los protones nuevamente hacia la matriz mitocondrial , evitando el canal protónica de f0 .


Inhibidores de la respiración:
Este tipo de inhibidores reciben este nombre porque su principal función es el inhibir el transporte de electrones en la cadena de la respiración. Los inhibidores del transporte de electrones más comúnmente usados pueden reunirse en tres grupos principales según el sitio de la cadena respiratoria donde actúan:

1. Sobre la NADH-deshidrogenasa, bloqueando la transferencia de electrones entre la flavina y la ubiquinona. (Inhibidores del sitio I)
o Barbitúricos, como el amobarbital
o Piericidina A (antibiótico)
o Rotenona (insecticida)

2. Actúa bloqueando la transferencia de electrones entre el citocromo b y el citocromo c1. (inhibidores de sitio II)
o [Antimicina]

3. Actúan sobre el Hemo a3 de la citocromooxidasa impidiendo su interacción con el oxígeno (inhibidores de sitio III)
o Cianuro
o Monóxido de carbono
o H2S

Inhibidores de la fosforilacion:
Actúan en el complejo enzimático (ATPasa) que cataliza la síntesis de ATP, bloquean el paso en el cual el ADP se une al fosfato impidiendo que la energía del potencial electroquímico llegue al sistema fosforilante.

• Oligomicina
• Atractilósido (inhibe el transportador que introduce ADP a la mitocondria)

MEDICION DEL CONSUMO DE OXÍGENO
Consumo de Oxígeno (VO2), en fisiología, corresponde al volumen de oxígeno que el cuerpo consume, que se relaciona al metabolismo de la persona en determinadas condiciones fisiológicas (reposo o ejercicio). Es un valor complejo que varía con el sexo, la edad y la superficie corporal, además que varía en cuadros donde se afecta la actividad metabólica. (Ej; hipertiroidismo, sepsis, etc). El valor normal en reposo es 3.5 mL/Kg/min.

El volumen máximo de oxígeno, conocido como VO2 máx, es el máximo transporte de oxígeno que nuestro organismo puede transportar en un minuto

¿Para que sirve?

Es la manera más eficáz de medir la capacidad aeróbica de un individuo, Cuanto mayor sea el VO2 max, mayor será capacidad cardiovascular de esta.

¿ Cómo se mide?

Se mide en ml/kg/min, pero si lo multiplicamos por nuestro peso corporal, el resultado se expresará en litros.

Ej Una persona se toma el test y obtiene 51.01 ml/kg/min y si multiplica por su peso 60 kg obtendrá 3060.6 mililitros que equivalen a 3.06 litros de consumo de oxígeno por minuto

Lo más común es que veamos expresado el VO2 max de una persona en litros. Los atletas, corredores de maraton son los que registran los niveles más altos de VO2 max, algunos de ellos alcanzan los 6 litros cuando una persona normal tiene unos 2 litros

¿Cómo se calcula?

Para calcularlo la medicina utiliza la espirometría un estudio que mide el consumo de oxígeno, Los entrenadores utilizan tests indirectos (test de campo no de laboratorio) tal vez el más famoso fue el que nos legó el Dr Cooper, el test lleva su nombre test de Cooper es muy simple de medir, solo se tienen que correr sin parar intentando cubrir la mayor distancia posible en 12 minutos (cabe destacar que hay que tener una mínima condición física para realizar este esfuerzo, es conveniente consultar a un médico antes)

VO2 max = (Distancia Recorrida - 504) / 45
Calcular VO2 max online

Ej Isabel quiere averiguar su aptitud física, entonces corre durante 12 minutos sin parar la mayor distancia posible y aplica la fórmula
VO2 max = (1500 mts - 504) / 45
VO2 max = 22,133 ml/kg/min
Como peso 60 kilos debe multiplicar 22,133*60
VO2 max= 1327 ml = 1,327 litros de consumo de oxígeno
Cabe mencionar que si dos personas tienen el mismo consumo de oxígeno, mejor condición física tendrá la que pese más, puesto que debe trasladar mayor peso corporal
22,133 ml/kg/min * 60 = 1327 ml = 1,327 litros
22.133 ml/kg/min * 90 = 1991,97 ml = 1,991 litros




GENOMA MITOCONDRIAL Y ENFERMEDADES RELACIONADAS
El Genoma mitocondrial, también llamado ADN mitocondrial, es el material genético de las mitocondrias, los orgánulos que generan energía para la célula. El ADN mitocondrial se reproduce por sí mismo semi-autónomamente cuando la célula eucariota se divide. El ADN mitocondrial fue descubierto por Margit M. K. Nass y Sylvan Nass utilizando microscopia electronica y un marcador sensitivo al ADN mitocondrial. Evolutivamente el ADN mitocondrial y el ADN nuclear descienden de genomas circulares pertenecientes a bacterias, que fueron englobadas por un antiguo ancestro de las células eucarióticas.

La estructura del genoma mitocondrial es circular como es el del genoma bacteriano. Se trata de una molécula circular de ADN, helicoidal, con doble hebra, y supercondensada. Se conocen también algunos pocos casos de genomas mitocondriales de forma lineal. En muchos casos, el contenido de GC (guanina-citosina) del ADNmt difiere en gran medida del ADN nuclear, y esto permite separar el ADNmt del nuclear por centrifugación en un l gradiente de cloruro de cesio. No existen histonas u otras proteínas semejantes asociadas al ADNmt. Existen muchas copias del genoma mitocondrial en cada mitocondria, las que se ubican en ciertas regiones llamadas nucleoides. En muchos animales, las dos hebras que componen el ADNmt difieren en densidad porque las bases nitrogenadas no están distribuidas de forma equilibrada en ambas hebras. Esto hace que una hebra sea más "pesada" y otra más "liviana" en el ADNmt.

El contenido de genes de genomas mitocondriales de distintas especies es bastante similar tanto en número como en cantidad de funciones distintas. Sin embargo, el tamaño varía enormemente entre distintos organismos.



Las enfermedades mitocondriales, también conocidas como encefalomiopatías mitocondriales o afecciones de fosforilación oxidativa, son un grupo heterogéneo de alteraciones, caracterizadas por un fenotipo complejo en el que la mayoría de los pacientes presentan encefalopatía y lesiones musculares, además de que pueden dañarse otros órganos como hígado, riñones, corazón, retina, médula ósea, nervios periféricos y páncreas.

Las mitocondriopatías asociadas a defectos de genes mitocondriales muestran gran variedad de fenotipos y se han descrito más de 70 mutaciones relacionadas con estas afecciones. 10 Su clasificación se basa en las características moleculares y genéticas de las mutaciones y se dividen en 2 grupos: 1, 10

• Enfermedades asociadas con mutaciones puntuales.
• Enfermedades atribuibles a reorganizaciones del ADNmt por inserciones o deleciones, o ambas.

Enfermedades asociadas con mutaciones puntuales

A) Síndrome MERRF (epilepsia mioclónica y fibras rojas rasgadas): Se caracteriza por epilepsia mioclónica, debilidad proximal, ataxia, sordera y demencia. El inicio puede ser a cualquier edad y hacerlo con otras manifestaciones, tales como: neuropatía periférica, degeneración corticoespinal, atrofia óptica, disfunción multiorgánica con miopatía, disfunción tubular renal proximal, cardiomiopatía y aumento del ácido láctico. Se debe a una mutación en el ADNmt (entre 80-90 % de los casos experimenta un cambio A-G en la posición 8344; y un pequeño número, T-C, en la posición 8356). 24, 25

B) Síndrome MELAS (encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y episodios parecidos a un accidente vascular encefálico): Además de la tríada que le da nombre, puede haber migraña, vómitos, demencia, epilepsia, sordera, ataxia, retinosis pigmentaria, cardiomiopatía, disfunción tubular renal proximal y miopatía. Su inicio ocurre a cualquier edad. Se asocia con la mutación A-G en el ARNt , en la posición 3243 en 80 % de los casos descritos, aunque se han notificado otras mutaciones.26, 27

C) Síndrome NARP: Se presenta con neuropatía, ataxia y retinosis pigmentaria, sin fibras rojas rasgadas en la biopsia del músculo. Se asocia a una mutación en el ADNmt , con transición heteroplástica T-G en la posición 8993. 10, 28

D) Neuropatía óptica hereditaria de Leber: Puede limitarse a una atrofia óptica bilateral subaguda o estar asociada a otras manifestaciones, con distonía. Se inicia entre los 12 y 30 años, predominantemente en varones. La mutación más comúnmente informada es A-G en la posición 11778 en el gen ND4, seguida de G-A en el gen ND1, posición 3460. 10, 29

Enfermedades atribuibles a reorganizaciones del ADNmt por inserciones o deleciones, o ambas:
Se caracterizan por una deleción larga o, más raramente, por una duplicación de 1,3 a 7,6 kb. Estas mutaciones, esporádicas y heteroblásticas, se asocian a enfermedades como: 1, 28

- Síndrome de Kearns-Sayre y síndromes de oftalmoplejía externa progresiva crónica (CPEO): Tienen una triada clásica, cuya presencia hace sospechar una mutación del ADNmt : ptosis, oftalmoplejía y miopatía con fibras rojas rasgadas. Estas manifestaciones clínicas permiten clasificar a los pacientes en 3 grupos, de acuerdo con la edad de inicio y la gravedad del cuadro:

a) Síndrome de Kearns-Sayre: Forma más grave, que comienza antes de los 20 años con oftalmoplejía externa, retinosis pigmentaria, alteraciones cardíacas (cardiomiopatías o defectos de la conducción), diabetes mellitas, sordera, ataxia cerebelosa y proteínas en el líquido cefalorraquídeo por encima de 1 g/L.

b) Síndrome de Pearson: Comienza más temprana y gravemente en la infancia con anemia, leucopenia, trombocitopenia y disfunción pancreática exocrina; puede estar asociado o no con manifestaciones multisistémicas. Los niños que sobreviven a esta enfermedad, evolucionan hacia el síndrome de Kearns-Sayre. 1, 29

c) Oftalmoplejía crónica progresiva externa (CPEO): Se inicia en la juventud, su gravedad es intermedia y se caracteriza por ptosis bilateral, oftalmoplejía, debilidad e intolerancia al ejercicio. Su forma dominante está asociada con mutaciones del ADN nuclear y múltiples deleciones del ADNmt en el músculo o con mutaciones en el ARNt. 2

Las enfermedades mitocondriales presentan gran heterogeneidad genética y clínica, lo cual impone conocer sus posibles manifestaciones y las alteraciones metabólicas que se les asocian, para poderlas diagnosticar tempranamente. Requieren, por tanto, ser tratadas por un equipo multidisciplinario para lograr una mejor calidad de vida de los pacientes.

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