[0:14]Ante todo, te doy la bienvenida a este espacio alternativo y complementario de tu aprendizaje. Mi nombre es Gastón Paltenghi, soy médico especialista en clínica médica y profesor universitario en medicina. En esta oportunidad, he sido convocado por el área de crecimiento y desarrollo para trabajar juntos la membrana plasmática como superficie de intercambio. Y es importante tratar de abordar este tema, dado que tenemos que considerar el nivel microscópico, el nivel celular, como puntapié inicial para poder entender cómo el ser humano puede llegar a recibir información del medio externo, procesar esa información internamente y dar respuestas que permitan un adecuado crecimiento y desarrollo de un niño, de un adolescente, de un joven y la situación homeostática del adulto. Por eso es sumamente importante iniciar nuestro estudio en el nivel celular. La célula es por definición, la unidad estructural funcional de los organismos vivos. Básicamente, desde su composición, pueden ser entendida como compartimentos acuosos, en los cuales se encuentran inmersos las organelas intracelulares y que se encuentran limitados por una membrana plasmática. Esta definición trata de destacar, esencialmente, el concepto de el agua como principal constituyente del medio intracelular. Lo es también del extracelular, pero destacando puntualmente esa composición. El límite de una célula es la membrana plasmática. La membrana plasmática es una doble capa de lípidos con proteínas intercaladas o unidas a ambas superficies. Son tres los componentes esenciales que es importante que destaquemos: lípidos, proteínas e hidratos de carbono. Dentro de los lípidos, es importante que destaquemos a uno de los grandes componentes que son los fosfolípidos de membrana, que como seguramente recordarás, se trataba de moléculas anfipáticas con un polo hidrofílico, con un polo polar que en el gráfico ustedes lo pueden ver como cabecitas de color rojo, azul, gris, blancas. Esas son las superficies que tienen especial afinidad por el agua. El fosfolípido también estaba con dos colas claramente no polares, hidrofóbicas, rechazantes del agua, que en el gráfico ustedes lo pueden ver como unos trazos zigzagueantes. Estas moléculas anfipáticas con un polo hidrofílico, afín por el agua, y con dos colas hidrofóbicas que tienden a rechazar el agua, tienen que adoptar una disposición especial porque tenemos que tener en consideración que el agua es el principal constituyente del compartimento intracelular, pero también lo es del extracelular. Por eso, como van a observar en la imagen, los fosfolípidos deben disponerse en una doble capa donde las cabezas polares afines con el agua queden en contacto con el agua intra y con el agua extracelular, y de esa manera se observa en el interior como un verdadero núcleo hidrofóbico. No es menos importante dentro de los lípidos destacar la presencia del colesterol, porque el colesterol es para la membrana plasmática uno de los principales determinantes del grado de fluidez o rigidez de la membrana plasmática. Otro de los componentes son las proteínas. Dentro de las proteínas, tenemos diferentes tipos ubicadas en diferentes localizaciones de la membrana. Reconocemos dentro de ellas a las proteínas periféricas o extrínsecas de membrana, que como lo ven en el gráfico, básicamente son proteínas que están como apoyadas en una de las mitades de la membrana plasmática, en lo que damos en llamar como hemimembrana plasmática, sea interna o externa, según la ubicación que adopte. Este tipo de proteínas son muy fáciles de quitar de la membrana plasmática con procedimientos sencillos. Diferenciándose en este sentido de las otras proteínas, que son las proteínas integrales o intrínsecas. Son proteínas que, como ustedes ven en el gráfico, ven que claramente son proteínas de transmembrana, atraviesan a la membrana plasmática en todo su en todo su espesor. Es decir, van desde la hemimembrana externa, a la interna, y esto permite una comunicación entre el medio intra y el medio extracelular directo. Obviamente, que a diferencia de las anteriores, para poder quitar una una proteína integral o una proteína intrínseca de la membrana plasmática, es muy intensivo el procedimiento que nosotros debemos aplicar para poder extraerla. Otro de los componentes son los hidratos de carbono. Podemos encontrar hidratos de carbono eh libres bajo la forma de cadenas de oligosacáridos, o se pueden encontrar asociados a lípidos formando glicolípidos. Como vemos en la imagen es un oligosacárido unido a una cabeza este polar de un fosfolípido, o se pueden encontrar unidos a proteínas formando glicoproteínas. Es esta, esencialmente, la composición de la membrana plasmática. Es esta la membrana plasmática que va a cumplir con funciones varias, entre las cuales podemos mencionar el de ser límite con la célula. La membrana plasmática marca el fin del compartimiento intracelular y el comienzo del compartimiento extracelular. Sirve para compartimentalizar los elementos celulares, tanto de la célula en sí misma como de las organoides intracitoplasmáticos que la componen. Y fundamentalmente, participa en el control del intercambio de sustancias. Es decir, que las sustancias que sean capaces de ingresar a la célula y o de salir de la célula, indefectiblemente tienen que hacerlo a través de diferentes mecanismos de transporte en relación a la permeabilidad selectiva que la membrana plasmática tiene y a la naturaleza de la sustancia a ser transportada. Dentro de los mecanismos de transporte que podemos reconocer en la membrana, reconocemos tres grandes grupos: los mecanismos de transporte pasivo, los mecanismos de transporte activo y los mecanismos de transporte en masa. El mecanismo de transporte pasivo es aquel que se realiza a favor de gradiente de concentración o a favor de gradiente químico, sin requerir para esa actividad el uso de energía metabólica.
[7:10]Se da básicamente, cuando una sustancia atraviesa la membrana, simplemente desde el lugar donde hay más al lugar donde hay menos. Dentro de ellas, se reconocen diferentes tipos: la difusión simple, la difusión facilitada y la difusión por canales. La difusión simple es el transporte neto de una sustancia que preferentemente no debe tener carga eléctrica desde el lugar donde está más concentrada al lugar donde está menos concentrada, es decir, a favor de un gradiente químico. La característica de la difusión simple es que hacen este desplazamiento a favor de un gradiente de concentración y no a favor de un gradiente eléctrico. Tengamos en cuenta que es el tipo de transporte que se da para sustancias sin carga eléctrica neta. Es el ejemplo más claro que podemos observar cuando el oxígeno difunde desde el aire del alvéolo capilar hacia el capilar pulmonar o cuando el dióxido de carbono difunde desde el capilar pulmonar hacia el alvéolo pulmonar propiamente dicho. Me parece que ese fenómeno de difusión alvéolo capilar que reconocemos bajo el nombre de hematosis o intercambio gaseoso, es el ejemplo paradigmático de la difusión simple. Allí vemos en la imagen como la sustancia va desde el lugar que está más concentrado en la parte superior de la imagen hacia el lugar donde se encuentra menos concentrada en la parte inferior de la imagen. El otro de los mecanismos es la difusión facilitada, que es el transporte neto de una sustancia, tenga esta carga eléctrica o no, a favor de un gradiente químico o de concentración, pero generalmente llevada adelante por una proteína de las de la membrana plasmática que actúa como un transportador de esa sustancia que la hace soluble en la membrana plasmática y la la transporta desde el lugar donde está más concentrada al lugar donde está menos concentrada. Este fenómeno al estar sujeto a la actividad de una proteína transportadora se define como un fenómeno saturable, inhibible y compatible. Es saturable porque este transportador tiene una capacidad máxima de transporte, la que una vez alcanzada no podrá ser superada. Esa es el TM de transporte, la capacidad de transporte máximo de la sustancia. Es un fenómeno inhibible porque es capaz de ser inhibido por sustancias endógenas a nuestro cuerpo o por sustancias exógenas que puedan ser administradas. Y es un fenómeno competible porque muchas veces a pesar de que existe en el transportador una cierta selectividad para transportar determinadas sustancias, muchas veces ese transportador es compartido con diferentes sustancias, entonces estando presentes dos sustancias que son afines con ese mismo transportador, se va a generar un fenómeno de competencia por ese transportador para poder ingresar a la célula. En la imagen pueden observar cómo la proteína transportadora en un color este morado, es la encargada de transportar las sustancias
[10:31]en el gráfico en la parte inferior eh desde el lugar donde se encuentran más concentradas hacia el lugar donde se encuentran menos concentradas. El transporte es a favor de gradiente químico, pero es facilitado por una proteína transportadora. Como estas proteínas transportadoras pueden transportar diferentes sustancias, dependiendo de la dirección que se le dé a cada sustancia, podemos tener dos grandes subtipos de transportadores, el cotransporte o Synport y el contratransporte o antiport. En el cotransporte o Synport, las dos las sustancias que son transportadas por la proteína son transportadas en el mismo sentido. En el contratransporte o antiport, una sustancia es transportada en un sentido y la otra es transportada en el sentido inverso. En el sentido del cotransporte o Synport, las dos sustancias pueden ingresar a la célula o salir de la célula. En el con-contratransporte o antiport, la sustancia A puede ingresar a la célula mientras la sustancia B puede salir de la misma. Otro de los mecanismos de transporte también pasivo es la difusión por canales. En general, se trata de esas proteínas intrínsecas, integrales o de transmembrana que atravesaban todo el espesor de la membrana plasmática, que además están asociados a un canal central, a un poro central que permite la comunicación directa entre el compartimento intra y el compartimento extracelular.
[12:02]Por ese poro o canal central pueden difundir a través de la membrana diferentes iones, como el sodio, el calcio, el cloro, el potasio, definiéndose claramente canales selectivos para cada uno de estos tipos de transportadores. Otra de las variantes de transporte es el transporte activo. El transporte activo es el movimiento neto de una determinada sustancia a través de la membrana que se da con dos rasgos esenciales y diferentes de los del transporte pasivo. Número uno, se hace en contra de gradiente químico, eléctrico o mixto. Y para ello se debe hacer, obviamente, con el consumo de energía metabólica que la célula provee a partir del ATP. Como vemos en la imagen, que se encuentra a la izquierda, vamos a notar que aquí la proteína transportadora que se encuentra en la membrana, está transportando sustancias en contra de su propio gradiente. Y para eso es necesario obtener una energía que la otorga el ATP o adenosín trifosfato. Integrando un poquito lo que acabamos de plantear, tenemos las tres eh, las dos situaciones claramente eh presentadas. Las del transporte pasivo y las del transporte activo en la imagen. En las primeras de transporte pasivo observamos la difusión simple con la sustancia que va a favor de gradiente químico o de concentración, desde el lugar donde está más concentrado al lugar donde está menos concentrado. Difunde simplemente, dimos como ejemplo la difusión alveolocapilar del oxígeno y del dióxido de carbono. La difusión facilitada vemos en el medio la imagen de una proteína canal y en el otro la de los solutos que están siendo transportados desde el lugar de mayor concentración al lugar de menos concentración en una misma dirección, pero utilizando una proteína transportadora. Y se contrapone con la imagen que encontramos más hacia la derecha que es donde vemos que la misma proteína transportadora está transportando el soluto en contra de gradiente, o sea, del lugar donde está menos concentrado al lugar donde está concentrado. Para eso, dijimos, requeríamos de energía metabólica, la que obtenemos a partir del ATP. Y por último, dentro de los mecanismos de transporte en masa, contraen que encontramos a la endocitosis y a la exocitosis. La endocitosis comprende fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptor. La fagocitosis es aquella donde se incorporan partículas grandes como microorganismos, restos celulares, macromoléculas, etc. Como vemos en la imagen, las moléculas se van incorporando a partir de pequeñas invaginaciones de la membrana plasmática que remedan a la forma de un dedo de guante, lo podemos ver en la imagen con una flecha. La membrana plasmática se va hundiendo, de esa manera va rodeando a la sustancia que quiere incorporar. El paso posterior es que los bordes de la de la vesícula se vayan aproximando entre sí hasta que se establece la fusión de los extremos de la membrana y la internalización de la sustancia. A este fenómeno entonces, es que lo conocemos bajo el nombre de fagocitosis, lo incluimos dentro de los mecanismos de transporte en masa. Otra de las variantes es la pinocitosis que lleva los mismos pasos que lo anterior, pero se establece con una denominación diferente para hacer referencia a la incorporación de fluidos del espacio extracelular. Y finalmente tenemos a la endocitosis mediada por receptor, que lleva exactamente los mismos pasos anteriores a la endocitosis y a la a la fagocitosis y a la endocitosis mediada por receptor, pero cuando en la membrana plasmática contamos con proteínas que actúan como receptoras, estas proteínas seleccionan las sustancias que se desean internalizar y luego sigue todos los pasos de la endocitosis tradicional. Finalmente eh, dentro de los mecanismos de transporte en masa, tenemos a la exocitosis, que es básicamente la secreción de diferentes compuestos producidos por la célula hacia el exterior celular. Los pasos que sigue una exocitosis, son exactamente los mismos, pero en sentido inverso a la de la endocitosis. Es decir, un producto de secreción de la célula es incorporado en paquetes, en vesículas circulares, esferoidales, que tienen una membrana plasmática como límite. Ese límite no es otra cosa que una porción de membrana plasmática que se encuentra en el interior. Por lo tanto, cuando la membrana la vesícula se aproxima a la membrana plasmática, se produce una aproximación de los extremos, de los bordes, de cada uno de los sectores de la membrana, y finalmente la vesícula se incorpora a la membrana plasmática y su interior es volcado al medio extracelular. Es muy importante recuperar estos contenidos que seguramente ustedes habrán trabajado en tiempos anteriores de la carrera. Pero es sumamente importante porque, como dijimos al comienzo, la forma en la que la célula funcione, la forma en la que la célula responda en cuanto a su función, está supeditada a la intensidad, a las características y a las propiedades de los estímulos que esta célula reciba. El intercambio entre el medio extracelular y el medio intracelular es una condición fundamental para garantizar estas características de las funciones celulares. Por eso, entender el funcionamiento de la membrana como una superficie de intercambio, es comprender en el nivel pequeño, en el nivel celular, en el nivel microscópico, como luego vamos a este funcionar macroscópicamente y a nivel orgánico. Finalmente, quiero agradecerles el tiempo que han dispuesto para escucharme y la convocatoria para para este espacio de de aprendizaje. Muchísimas gracias.
