Membrana Celular
Estructura y Función
La membrana celular actúa como una barrera semipermeable, permitiendo el paso de algunas moléculas mientras que bloquea el paso de otras. Esta barrera rodea a la mayoría de los productos químicos orgánicos producidos dentro de la célula. La membrana está compuesta por lípidos, proteínas y glúcidos.
- Lípidos: Forman una doble capa, con las moléculas de fosfolípidos dispuestas cola a cola. La cabeza polar (hidrófila) del fosfolípido se orienta hacia el exterior de la membrana, mientras que las colas no polares (hidrofóbicas) se orientan hacia el interior, formando una región hidrofóbica.
- Proteínas: Se encuentran dispersas de forma irregular y asimétrica entre los lípidos. Algunas proteínas atraviesan la membrana completamente, mientras que otras se encuentran unidas a la superficie interna o externa. La movilidad de las proteínas confiere fluidez a la membrana.
- Glúcidos: Se encuentran unidos a los lípidos o proteínas, formando glicolípidos y glucoproteínas, respectivamente. Estos componentes pueden actuar como protectores, aisladores y sitios de unión para otras moléculas.
La membrana celular desempeña funciones esenciales como:
- Intercambio de materia: Regula el paso de sustancias hacia el interior y exterior de la célula.
- Reconocimiento: Permite a la célula identificar otras células y moléculas.
- Comunicación: Facilita la comunicación entre células.
Componentes de la Membrana Celular
Fosfolípidos
La molécula de fosfolípido se divide en una cabeza polar y dos colas de hidrocarburos. La cabeza polar está conectada al glicerol, que a su vez está unido a dos colas de ácidos grasos. La presencia de dobles enlaces en los ácidos grasos insaturados proporciona flexibilidad y movimiento a la membrana en el plano lateral.
Colesterol
El colesterol se encuentra en las membranas plasmáticas de las células animales, en una proporción de una molécula de colesterol por cada molécula de fosfolípido. Las bacterias no poseen colesterol. La molécula de colesterol se inserta en la membrana con la misma orientación que la molécula de fosfolípido, con su cabeza polar alineada con la cabeza polar del fosfolípido.
Glicolipidos
Los glicolípidos son componentes de las membranas celulares. Pueden actuar como protectores, aisladores y sitios de unión entre moléculas.
Proteínas de las Membranas
Las proteínas de las membranas poseen regiones hidrofóbicas e hidrofílicas, que se orientan en las mismas regiones que la bicapa lipídica. Algunos tipos de proteínas pueden estar unidos a la superficie citoplasmática por una cadena de ácidos grasos o a la superficie externa de la célula, unidos por un oligosacárido. Estas proteínas se denominan periféricas.
Transporte de Oxígeno y Anhídrido Carbónico
El oxígeno y el dióxido de carbono se transportan en la sangre de dos formas:
- Como solutos: Disueltos en el plasma sanguíneo.
- Como parte de otras moléculas: Unidos a la hemoglobina.
Hemoglobina
La hemoglobina es una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos. Está compuesta por cuatro cadenas polipeptídicas, cada una de las cuales posee un grupo hemo con hierro. El dióxido de carbono puede unirse a los aminoácidos de las cadenas polipeptídicas, mientras que el oxígeno se une al hierro del grupo hemo. La hemoglobina aumenta la capacidad transportadora de oxígeno de la sangre.
Transporte de Oxígeno
El oxígeno se transporta en la sangre de dos formas:
- Oxígeno disuelto en el plasma: Una pequeña cantidad de oxígeno se disuelve en el plasma sanguíneo.
- Oxígeno asociado a la hemoglobina: La mayor parte del oxígeno se transporta unido a la hemoglobina.
Al aumentar la presión parcial de oxígeno (PO2) en la sangre, se acelera la unión del oxígeno a la hemoglobina. La hemoglobina transporta casi todo el oxígeno transportado por la sangre.
Transporte de Dióxido de Carbono
El dióxido de carbono se transporta en la sangre de tres formas:
- Dióxido de carbono disuelto en el plasma: Una pequeña cantidad de dióxido de carbono se disuelve en el plasma sanguíneo (10%).
- Carbaminohemoglobina: Menos de la cuarta parte del dióxido de carbono sanguíneo se combina con los grupos NH2 de la hemoglobina y otras proteínas para formar carbaminohemoglobina (20%). La unión del dióxido de carbono a la hemoglobina se acelera con el incremento de la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) en la sangre.
- Iones bicarbonato: Más de dos terceras partes del dióxido de carbono se transportan en el plasma como iones bicarbonato (70%).
El Corazón como Bomba
El corazón es un órgano muscular que bombea sangre por todo el cuerpo. Está formado por cuatro estructuras principales:
- Nodo sinoauricular (SA): Inicia el latido cardiaco y marca su ritmo. Las células del marcapasos del nodo SA tienen un ritmo intrínseco.
- Nodo auriculoventricular (AV): Recibe el impulso del nodo SA y lo transmite a los ventrículos.
- Haz de His (AV): Conduce el impulso desde el nodo AV hacia los ventrículos.
- Sistema de Purkinje: Distribuye el impulso por los músculos de los ventrículos, estimulando su contracción.
Las estructuras del sistema de conducción del corazón están más especializadas que el tejido muscular cardiaco ordinario y permiten la rápida conducción de un potencial de acción por el corazón.
Conducción del Impulso Cardíaco
- El nodo sinoauricular (SA) inicia el latido cardiaco.
- El impulso viaja por las fibras musculares de ambas aurículas, provocando su contracción.
- El impulso llega al nodo auriculoventricular (AV), donde su conducción se ralentiza para permitir la contracción completa de las aurículas antes de que el impulso llegue a los ventrículos.
- El impulso se acelera a medida que se transmite a los ventrículos por el haz auriculoventricular (AV).
- Las fibras del haz AV y las fibras de Purkinje conducen el impulso por los músculos de ambos ventrículos, estimulando su contracción.
Electrocardiograma (ECG)
El electrocardiograma (ECG) es un registro gráfico de la actividad eléctrica del corazón y de la conducción de los impulsos. Registra los fenómenos eléctricos que preceden a la contracción del corazón.
Para obtener un ECG, se fijan electrodos al sujeto y se registran los cambios de voltaje que representan las variaciones de la actividad eléctrica del corazón.
Ondas del ECG
- Onda P: Despolarización de las aurículas.
- Complejo QRS: Repolarización de las aurículas y despolarización de los ventrículos.
- Onda T: Repolarización de los ventrículos.
El conjunto de las tres ondas del ECG puede ofrecer información sobre la velocidad de conducción del potencial en el órgano cardiaco.
Ciclo Cardíaco
Un latido cardiaco completo está constituido por la contracción (sístole) y la relajación (diástole) de ambas aurículas y ventrículos.
Fases del Ciclo Cardíaco
1. Sístole Auricular
- La contracción de las aurículas finaliza el vaciamiento de la sangre de las aurículas hacia los ventrículos.
- Las válvulas auriculoventriculares (AV) están abiertas y las válvulas semilunares están cerradas.
- Los ventrículos están relajados y llenándose de sangre.
- Esta fase se inicia con la onda P del ECG.
2. Contracción Ventricular
- Tiene lugar entre el principio de la sístole ventricular y la apertura de las válvulas semilunares.
- El volumen ventricular permanece constante, mientras que la presión aumenta rápidamente.
- El comienzo de la sístole ventricular coincide con la onda R del ECG y con la aparición del primer ruido cardiaco.
3. Eyección
- Las válvulas semilunares se abren y la sangre es expulsada del corazón cuando el gradiente de presión en los ventrículos supera la presión arterial en la arteria pulmonar y la aorta.
- Eyección rápida: Fase inicial, que se caracteriza por un aumento de la presión ventricular y aórtico por el flujo de la sangre en la aorta.
- Eyección disminuida: Se caracteriza por una disminución brusca del volumen ventricular y coincide con la onda T del ECG.
4. Relajación Ventricular
- Comienzo de la diástole ventricular.
- Tiene lugar entre el cierre de las válvulas semilunares y la apertura de las válvulas auriculoventriculares (AV).
- Se observa un espectacular descenso de la presión intraventricular, pero no se producen cambios de volumen.
- Durante este periodo se oye el segundo ruido cardiaco.
5. Llenado Ventricular Pasivo
- El retorno de la sangre venosa aumenta la presión intraauricular hasta que las válvulas auriculoventriculares (AV) se ven forzadas a abrirse y la sangre se precipita en los ventrículos relajados.
- La entrada dura 0,1 segundos y provoca un aumento en el volumen del ventrículo.
- Diástasis: Periodo tardío, más largo, de llenado ventricular lento al final de la diástole ventricular y que dura 0,2 segundos. Se caracteriza por el aumento gradual de la presión y del volumen ventricular.
El Sarcómero
Función del Músculo
El músculo es un tejido especializado en la contracción. Sus funciones principales son:
- Movimiento: Permite el desplazamiento del cuerpo y de sus partes.
- Producción de calor: La contracción muscular genera calor, contribuyendo a la regulación de la temperatura corporal.
- Mantenimiento de la postura: Los músculos mantienen la postura del cuerpo.
Propiedades del Tejido Muscular
Las células musculares poseen las siguientes propiedades:
- Excitabilidad: Capacidad de ser estimuladas.
- Contractilidad: Capacidad de contraerse, responsable del movimiento.
- Extensibilidad: Capacidad de distenderse o extenderse.
Estructura del Músculo
Sarcolema
El sarcolema es la membrana plasmática de las fibras musculares.
Retículo Endoplasmático
El retículo endoplasmático es una red de tubos y sacos que se encuentran en las fibras musculares. Bombea calcio (Ca) del sarcolema y lo almacena.
Miofibrillas
Las miofibrillas son finas fibras agrupadas entre sí en el sarcoplasma.
Sarcómero
El sarcómero es la unidad contráctil de la fibra muscular. Se define como el segmento de miofibrilla comprendido entre dos líneas Z.
- Cada miofibrilla posee varios sarcómeros.
Bandas del Sarcómero
- Banda A: Filamentos gruesos (miosina).
- Banda I: Línea Z + extremos de filamentos finos (actina) no superpuestos con los filamentos gruesos.
- Zona H: Filamentos gruesos no superpuestos con los filamentos finos.
Túbulos T
- Se extienden a través del sarcoplasma en ángulo recto con el eje largo de la fibra muscular.
- Son prolongaciones internas del sarcolema.
- Permiten que los impulsos eléctricos se desplacen por el sarcolema y penetren en la célula.
Miofilamentos
La fibra muscular contiene un millón o más de miofibrillas. En cada miofibrilla hay miles de miofilamentos finos y gruesos. Existen cuatro clases distintas de moléculas proteicas en los miofilamentos:
- Gruesos: Miosina.
- Finos: Actina, tropomiosina y troponina.
La actina y la miosina se atraen químicamente entre sí, pero en reposo no interaccionan.