Propiedad de Elsevier. Prohibida su reproducción y venta

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

SUSAN E. MULRONEY, PhD

Professor of Pharmacology and Physiology Director, Special Master’s Program

Georgetown University Medical Center

ADAM K. MYERS, PhD

Professor of Pharmacology and Physiology

Associate Dean and Assistant Vice President, Special Graduate Programs Georgetown University Medical Center

ILUSTRADORES

Imágenes basadas en las obras de la colección Frank H. Netter, MD www.netterimages.com

Modificado para colorear por Dragonfly Media Group

NETTER

Cuaderno de

fisiología para colorear

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

Avda. Josep Tarradellas, 20-30, 1.°, 08029, Barcelona, España

Netter’s Physiology Coloring Book

Copyright © 2022 by Elsevier, Inc. All rights reserved.

ISBN: 978-0-323-69463-6

This translation of Netter’s Physiology Coloring Book by Susan E. Mulroney and Adam K. Myers, was undertaken by Elsevier España, S.L.U. and is published by arrangement with Elsevier, Inc.

Esta traducción de Netter’s Physiology Coloring Book, de Susan E. Mulroney y Adam K. Myers, ha sido llevada a cabo por Elsevier España, S.L.U. y se publica con el permiso de Elsevier, Inc.

Netter. Cuaderno de fisiología para colorear, de Susan E. Mulroney y Adam K. Myers

© 2022 Elsevier España, S.L.U.

ISBN: 978-84-1382-214-3

Todos los derechos reservados.

Reserva de derechos de libros

Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra (www.conlicencia.com; 91 702 19 70/93 272 04 45).

Advertencia

Esta traducción ha sido llevada a cabo por Elsevier España, S.L.U. bajo su única responsabilidad.

Facultativos e investigadores deben siempre contrastar con su propia experiencia y conocimientos el uso de cualquier información, método, compuesto o experimento descrito aquí. Los rápidos avances en medicina requieren que los diagnósticos y las dosis de fármacos recomendadas sean siempre verificados personalmente por el facultativo. Con todo el alcance de la ley, ni Elsevier, ni los autores, los editores o los colaboradores asumen responsabilidad alguna por la traducción ni por los daños que pudieran ocasionarse a personas o propiedades por el uso de productos defectuosos o negligencia, o como consecuencia de la aplicación de métodos, productos, instrucciones o ideas contenidos en esta obra. Con el único fin de hacer la lectura más ágil y en ningún caso con una intención discriminatoria, en esta obra se ha podido utilizar el género gramatical masculino como genérico, remitiéndose con él a cualquier género y no solo al masculino.

Revisión científica:

Francisco Javier Martín Cora Profesor Contratado Doctor Departamento de Fisiología

Universidad de Santiago de Compostela

Servicios editoriales: DRK Edición Depósito legal: B.2.119-2022 Impreso en Polonia

Página de créditos

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

A los miles de estudiantes con los que hemos trabajado a lo largo de los años y que se han convertido en hábiles y dedicados profesionales de la medicina, la odontología, la enfermería, otras profesiones sanitarias y el campo de la investigación. Su dedicación, su trabajo duro y su éxito nos han inspirado para convertirnos en los mejores educadores posibles y nos dan confianza en el futuro de la asistencia sanitaria y la medicina.

Dedicatoria

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

Prefacio

Bienvenidos a Netter. Cuaderno de fisiología para colorear. Nuestro objetivo es crear un método interactivo para reforzar el aprendizaje de los principios y los mecanismos fisiológicos. La fisiología puede ser una materia compleja por su naturaleza integradora, ya que participa de diversas áreas, entre las que se incluyen la biología básica, la física y la química. Mediante la lectura del texto, la realización de las tareas de colorear y otros ejercicios, y las preguntas y respuestas de repaso, el estudiante podrá asimilar y reforzar los principios fundamentales de la fisiología humana. El uso de este cuaderno de colorear en combinación con el estudio del libro de texto Netter. Fundamentos de fisiología permitirá al lector profundizar enormemente su conocimiento de la fisiología humana.

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

Sobre los autores

Los Dres.

SUSAN E. MULRONEY

y

ADAM K. MYERS,

autores de la segunda edición tanto de

Netter. Fundamentos de fisiología

como de las fichas de repaso asociadas

Netter. Flash- cards de fisiología,

son profesores de la Universidad de Washington en Washington DC.

También son coautores de una serie de trabajos de investigación originales sobre el uso de la tecnología educativa y el aprendizaje inverso en la formación biomédica.

La Dra. Mulroney es profesora de Farmacología y Fisiología y directora del prestigioso programa de máster especializado en fisiología del Georgetown University Medical Center. Imparte la docencia a estudiantes de grado y de posgrado acerca de múltiples aspectos de la fisiología humana, inclu­

yendo la fisiología renal, digestiva y endocrina. La Dra. Mulroney ha recibido numerosos premios a la enseñanza, incluido el premio al Educador del Año en Fisiología Arthur C. Guyton, en 2015, otorgado por la American Physiological Society. Sus investigaciones se centran en el desarrollo renal y las diferencias por sexo en las nefropatías.

El Dr. Myers es profesor de Farmacología y Fisiología, y decano asociado y vicepresidente ayudante para programas de posgrado en el Georgetown University Medical Center. Es codirector del pro­

grama de máster sobre Salud e Interés Público de Georgetown, y ha desarrollado y dirigido otros innovadores programas de posgrado a lo largo de su carrera. El Dr. Myers ha obtenido numerosos premios a la enseñanza y tiene gran experiencia en el desarrollo y la administración de programas formativos y en la aplicación de nuevas tecnologías educativas. Es autor de numerosos trabajos de investigación en el ámbito de la fisiología cardiovascular.

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

Sobre los ilustradores

Frank H. Netter, MD

Frank H. Netter nació en 1906 en la ciudad de Nueva York. Estudió arte en la Art Student’s League y la National Academy of Design antes de ingresar en la Facultad de Medicina de la New York Uni­

versity, donde recibió su título de doctor en Medicina en 1931. Durante sus años de estudiante, los bocetos de los cuadernos del Dr. Netter atrajeron la atención de los profesores de la facultad y de otros médicos, lo que le permitió aumentar sus ingresos ilustrando artículos y libros de texto.

Después de establecer una consulta quirúrgica en 1933, continuó con la ilustración como actividad complementaria, pero finalmente optó por abandonar su ejercicio para dedicarse al arte a  tiem­

po completo. Después de su servicio en el ejército de EE. UU. durante la Segunda Guerra Mundial, el Dr. Netter comenzó una larga colaboración con la compañía farmacéutica CIBA (ahora, Novartis Phar­

maceuticals). Esta asociación durante 45 años dio lugar a la producción de la extraordinaria colec­

ción de arte médico tan familiar para los médicos y otros profesionales de la salud de todo el mundo.

En 2005, Elsevier, Inc. adquirió la colección Netter y todas las publicaciones de Icon Learning Sys­

tems. Ahora existen más de 50 publicaciones en las que aparece la obra del Dr. Netter que están disponibles a través de Elsevier.

Los trabajos del Dr. Netter se encuentran entre los mejores ejemplos del empleo de la ilustración en la enseñanza de los conceptos médicos. Los 13 libros de la Colección Netter de ilustraciones médicas, que contiene la mayor parte de las más de 20.000 ilustraciones creadas por el Dr. Netter, se han terminado convirtiendo en uno de los trabajos médicos más famosos jamás publicados. El Atlas de anatomía humana del Dr. Netter, publicado por primera vez en 1989, presenta las ilustracio­

nes anatómicas de la colección Netter. Traducido actualmente a 16 idiomas, es el atlas de anatomía de elección entre los estudiantes de profesiones médicas y sanitarias en todo el mundo.

Sus ilustraciones son apreciadas no solo por sus cualidades estéticas, sino, lo que es más impor­

tante, por su contenido intelectual. Como él escribió en 1949: «El objetivo y la meta de una ilustración es la clarificación de una materia. Sin importar lo bella que sea, lo delicada y sutilmente que pueda estar representada la materia, tendrá poco valor como ilustración médica si no sirve para aclarar un significado médico». Las ilustraciones del Dr. Netter comunican su planificación, concepción, punto de vista y abordaje, y esto es lo que las hace tan valiosas intelectualmente.

Frank H. Netter, MD, médico y artista, falleció en 1991.

Descubre más sobre el médico­artista cuya obra ha inspirado la colección Netter:

https://www.netterimages.com/artist­frank­h­netter.html

Carlos A. G. Machado, MD

Carlos Machado fue elegido por Novartis para ser el sucesor del Dr. Netter. Continúa siendo el prin­

cipal artista que contribuye a la colección Netter de ilustraciones médicas.

Autodidacta en ilustración médica, el cardiólogo Carlos Machado ha contribuido con meticulosas actualizaciones a algunas de las láminas originales del Dr. Netter y ha creado muchas ilustraciones propias con el estilo de Netter para aumentar la colección. La habilidad fotorrealista del Dr. Machado y su comprensión de la relación médico­paciente caracterizan su rico e inolvidable estilo visual. Su dedicación a investigar cada tema y materia que ilustra lo coloca entre los primeros ilustradores médicos de la actualidad.

Descubre más acerca de su formación y su obra en:

https://www.netterimages.com/artist­carlos­a­g­machado.html

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

Índice de capítulos

Capítulo 1 Fisiología y homeostasis celular Capítulo 2 Fisiología nerviosa y muscular Capítulo 3 Fisiología cardiovascular Capítulo 4 Fisiología respiratoria Capítulo 5 Fisiología renal Capítulo 6 Fisiología digestiva Capítulo 7 Fisiología endocrina

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

Capítulo 1 Fisiología y homeostasis celular

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Estructura celular

Las células son las unidades estructurales y funcionales básicas de los organismos vivos. Aunque los orgánulos intracelulares pueden ser diferentes en función del tipo celular, las células tienen componentes comunes que realizan las funciones básicas, como la síntesis de proteínas, la respiración celular, la síntesis de lípidos y la producción, el empaquetamiento y la excreción de diversos materiales. Todos los componentes se rodean por el citosol semilíquido y la membrana celular.

Estructuras importantes

• El núcleo, que alberga la información genética en forma de ADN, genes y cromosomas, y controla la función y la reproducción celular.

• El nucleolo, situado dentro del núcleo, que inicia la producción de los ribosomas, que son necesarios para la síntesis de proteínas.

• El retículo endoplasmático, formado por unas membranas o unos sacos tubulares aplanados. El retículo endoplasmático rugoso (RER) se caracteriza por la presencia de ribosomas en las membranas y es clave para la síntesis de proteínas.

El retículo endoplasmático liso (REL) no contiene ribosomas y sintetiza lípidos, incluidas las hormonas esteroideas.

• El aparato de Golgi, constituido por sacos llenos de líquido que procesan las proteínas sintetizadas para que las usen otros orgánulos celulares o para sacarlas de la célula en vesículas.

• Las vesículas, implicadas en la secreción, la importación, el almacenamiento o el procesamiento de diversos materiales.

Las vesículas pueden fusionarse con la membrana celular para la exocitosis y la secreción del contenido fuera de la célula. Por el contrario, la endocitosis es el proceso mediante el cual la membrana celular atrapa el material extracelular y luego se fusiona para generar una vesícula dentro de la célula. Las vesículas lisosómicas contienen enzimas que degradan el material que no se desea dentro de la célula.

• Las mitocondrias, que son los motores metabólicos de la célula. Estos orgánulos producen la adenosina trifosfato (ATP, adenosine triphosphate), que se emplea como fuente de energía química por toda la célula. La cantidad de mitocondrias con las que cuenta la célula nos orienta sobre sus necesidades metabólicas.

INDIQUE los siguientes componentes celulares:

¨

¨

1. Vesícula

¨

¨

2. Aparato de Golgi

¨

¨

3. Núcleo

¨

¨

4. Nucleolo

¨

¨

5. RER

¨

¨

6. REL

¨

¨

7. Mitocondria

¨

¨

8. Membrana celular

COLOREE e INDIQUE los componentes implicados principalmente en:

¨

¨

1. Producción de energía: mitocondrias (verde)

¨

¨

2, 3, 4, 5. Síntesis de proteínas: aparato de Golgi, núcleo, nucleolo, RER (amarillo)

¨

¨

6, 7. Síntesis de lípidos: REL (rojo)

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Mitocondrias.

B. Nucleolo, RER.

C. Vesículas.

D. Núcleo.

Lámina 1.1

Estructura celular

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Estructura celular

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. ¿Qué orgánulo produce el ATP para aportar la energía destinada a las funciones celulares?

B. Los ribosomas se producen en el _______________ y, asociados con el _______________, sintetizan proteínas.

C. Las ______________ pueden fusionarse con la membrana celular, y esto determina la secreción de su contenido mediante exocitosis.

D. ¿En qué orgánulo se guarda la información genética?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Membrana celular

La membrana celular (membrana plasmática), que separa la célula del medio externo, está constituida por una bicapa lipídica conformada principalmente por fosfolípidos, con cantidades variables de glucolípidos, colesterol y proteínas.

Esta bicapa lipídica se dispone de forma que las colas de ácidos grasos hidrófobas se orientan hacia la parte media de la membrana, y las cabezas polares hidrófilas lo hacen hacia el espacio intra- o extracelular. La fluidez de la membrana viene condicionada, en gran medida, por los ácidos grasos de cadena corta e insaturados incorporados en el seno de los fosfolípidos; la incorporación de colesterol a la bicapa lipídica reduce la fluidez. La región interna hidrófoba oleosa convierte a la bicapa en una barrera eficaz para los líquidos (a ambos lados), con una permeabilidad restringida para difundir a través de los lípidos.

La bicapa lipídica se asocia a diversas proteínas. Estas actúan como canales iónicos (poros de la membrana), receptores de ligandos, moléculas de adhesión (para la adhesión a la matriz extracelular y otras células) y marcadores de reconocimiento celular (como antígenos de superficie). El transporte a través de la membrana puede realizarse por mecanismos activos o pasivos y depende de la composición de la misma, el gradiente de concentración de solutos y la disponibilidad de proteínas de transporte. Si se altera la fluidez de la membrana, la concentración de proteínas o el grosor de la misma,

los procesos de transporte pueden sufrir alteraciones.

COLOREE e INDIQUE cada una de las siguientes proteínas de la membrana:

¨

¨

1. Canal iónico

¨

¨

2. Antígeno de superficie (marcador de reconocimiento celular)

¨

¨

3. Receptor de ligandos

¨

¨

4. Molécula de adhesión

Observe las estructuras que atraviesan la membrana celular (proteínas integrales) y las que solo son proteínas periféricas.

COLOREE e INDIQUE cada una de las siguientes moléculas, empleando el mismo color usado para la proteína

de membrana asociada (coloreado en 1-4):

¨

¨

5. Ion

¨

¨

6. Anticuerpo

¨

¨

7. Ligando

¨

¨

8. Proteína de la matriz extracelular (p. ej., colágeno)

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Bicapa lipídica, hidrófila.

B. Proteínas.

C. Fluidez.

Lámina 1.2

Membrana celular

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Membrana celular

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. La membrana celular está constituida por una __________________, de forma que los grupos de cabeza __________ de cada capa de fosfolípidos se encuentran en la superficie externa de esta.

B. El desplazamiento de los iones a través de la membrana, la unión de ligandos específicos y la adhesión celular son funciones de las _____________ asociadas a la membrana.

C. Los ácidos grasos insaturados y de cadena corta dotan a la membrana de la propiedad de _____________.

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 ^Difusión

La homeostasis, que es el proceso de mantenimiento del medio interno, es un concepto clave en fisiología. A nivel del organismo, el medio interno de nuestros cuerpos se mantiene a pesar de los cambios y los factores de estrés ambientales;

a nivel celular el medio intracelular debe permanecer también en equilibrio para la función fisiológica.

Mientras que la membrana celular protege al medio interno de la célula y limita el movimiento de solutos, partículas y agua entre los compartimentos intra- y extracelular, también es preciso que existan desplazamientos para que entren los nutrientes, se eliminen los elementos innecesarios, se produzca comunicación entre el interior y el exterior y para otros múltiples fines. La membrana celular puede representarse como una membrana semipermeable a través de la cual solo pueden pasar con libertad algunas sustancias. Una serie de procesos de transporte permiten este desplazamiento.

El transporte pasivo es independiente de energía y se produce mediante difusión simple o facilitada. La difusión es el movimiento neto de una sustancia disuelta desde una zona de alta concentración a otra de baja.

La difusión simple es el tipo de transporte más básico a través de la membrana y se describe con la ley de Fick:

( )

= × × −

J_i D_i A (1/X) C₁ C₂ donde:

• Ji representa el flujo neto de la sustancia i.

• Di es el coeficiente de difusión.

• A es el área de la membrana.

• X es la distancia a través de la membrana (grosor de la membrana).

• (C1 − C2) es la diferencia de concentración a ambos lados de la membrana.

La velocidad del flujo neto (difusión) es directamente proporcional al área de la superficie de la membrana y la diferencia de concentración de la molécula a los lados de esta.

Es inversamente proporcional al grosor de la membrana.

La difusión facilitada se produce por canales específicos o proteínas transportadoras de la membrana. Los canales están constituidos por «poros» proteicos, que permiten el paso de una sustancia específica a través de la región hidrófoba de la membrana celular. En el caso de las proteínas transportadoras, la unión de un ligando específico a una proteína condiciona la translocación de la molécula a través de la membrana. La difusión facilitada aumenta la velocidad de difusión de una molécula, pero se limita por una velocidad de transporte máxima. A mayores concentraciones, los transportadores se saturarán y la velocidad de transporte se mantendrá constante.

COLOREE

¨

¨

1. Moléculas a los dos lados de la membrana (azul)

¨

¨

2. Flechas que indican la dirección neta de las moléculas que atraviesan la membrana por difusión

Ji=Di×A(1/X)×C1−C₂

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Simple.

B. Facilitada.

C. Facilitada.

D. No, la difusión no requiere gasto energético, pero la difusión depende de la composición de la membrana y del gradiente de concentración del soluto.

Lámina 1.3 Difusión

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Difusión

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. La difusión _____________ ocurre en todos los gradientes de concentración superiores a 0 a una velocidad que se relaciona linealmente con la magnitud del gradiente.

B. La difusión _____________ se produce a través de canales o proteínas transportadoras.

C. ¿Qué tipo de difusión se asocia a un transporte máximo?

D. ¿Se necesita energía para la difusión?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Ósmosis e importancia de la osmolaridad para la homeostasis de líquidos

La cantidad de solutos en el líquido intracelular (LIC) y el líquido extracelular (LEC) se expresa en miliosmoles, y la concentración se expresa como la osmolaridad del líquido.

En el ser humano, la osmolaridad aproximada es 290 miliosmoles/l (mOsm/l) en toda el agua corporal

(la osmolaridad intra- y extracelular es la misma en el estado de equilibrio). Este equilibrio se obtiene gracias a la ósmosis.

A diferencia del desplazamiento de los solutos mediante difusión, la ósmosis es el desplazamiento (o difusión) del agua desde un área de baja concentración de solutos a otra de alta concentración. El movimiento del agua se produce por la presión osmótica generada por la concentración de solutos.

La presión osmótica es equivalente a la presión hidrostática necesaria para prevenir el movimiento del líquido a través de una membrana semipermeable por ósmosis. Este concepto puede ilustrarse usando un tubo con forma de U con distintas concentraciones de soluto a los dos lados de una membrana semipermeable ideal (es decir, la membrana permeable al agua, pero impermeable a los solutos).

Dado que las concentraciones de soluto son distintas, el líquido se desplazará hacia el lado del tubo con una concentración de solutos más elevada, frente a la fuerza gravitacional (presión hidrostática) que se opone al desplazamiento hasta que la presión hidrostática generada es igual a la presión osmótica (no confunda esto con la presión oncótica, ¡que se refiere de forma específica a la presión ejercida por las proteínas!). En este ejemplo, en equilibrio, la concentración de solutos es casi igual a ambos lados de la membrana y el nivel de agua es distinto:

el desplazamiento de agua se debe a la presión osmótica.

Cuando se aplica este ejemplo a todo el cuerpo, debería quedar claro que los cambios de la concentración de solutos del LEC producirán un flujo osmótico y podrían causar tumefacción o retracción de las células (no deseable).

COLOREE e INDIQUE

¨

¨

1. Presión osmótica; observe los niveles de agua desiguales del tubo en U del lado derecho

¨

¨

2. Presión hidrostática

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. El agua se desplaza hacia la solución más concentrada, desde el LIC al LEC (y las células se retraerán).

B. Para que el agua entre a las células, la concentración osmolar tendría que ser mayor en el LIC que en el LEC.

Lámina 1.4

Ósmosis e importancia de la osmolaridad para la homeostasis de líquidos

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Ósmosis e importancia de la osmolaridad para la homeostasis de líquidos

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. Si la concentración de solutos es más alta en el LEC que en el LIC, ¿en qué dirección fluirá el agua?

B. ¿Qué características del LEC hacen que las células se hinchen?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Transporte celular: transporte activo primario

El transporte primario activo implica el gasto directo de energía derivado de la conversión de ATP a adenosina difosfato (ADP, adenosine diphosphate) para transportar los iones a través de la membrana celular.

La ATPasa Na⁺/K⁺ es el transportador activo ubicuo, que consume energía en forma de ATP para sacar el Na⁺ de las células e introducir el K⁺, estableciendo los entornos iónicos intra- y extracelular esenciales. Dado que se sacan tres iones Na⁺ positivos en la célula y solo se introducen dos iones K⁺ positivos de esta, dicha bomba se denomina electrógena.

El gradiente de concentración establecido para el Na⁺ permite la difusión de iones sodio a favor de su gradiente de concentración durante diversos procesos celulares, incluido el transporte activo secundario (v. lámina 1.6).

Otros ejemplos de transporte primario activo son las ATPasas H⁺/K⁺, H⁺ y Ca²⁺. En todos estos casos se emplea el ATP para movilizar uno o más iones en contra de su gradiente de concentración.

La lámina 1.5 ilustra el transporte activo primario de la ATPasa Ca²⁺.

COLOREE

¨

¨

1. Flecha e iones Ca²⁺ que se desplazan gracias a un transportador en dirección a la concentración iónica más alta, para resaltar que el transporte activo primario permite el movimiento de moléculas en contra del gradiente de concentración

COLOREE e INDIQUE la reacción que aporta la energía necesaria para que los iones Ca²⁺ se desplacen en contra de su gradiente de concentración:

¨

¨

2. ATP

¨

¨

3. ADP

Nota clínica

El transporte activo primario resulta esencial para la

homeostasis de los líquidos (ATPasa Na⁺/K⁺), la transmisión de señales celulares (ATPasa Ca²⁺), la secreción de ácido (ATPasa H⁺/K⁺) y otras funciones. Aunque el bloqueo de la mayor parte de estos transportadores puede producir graves efectos con riesgo para la vida, los transportadores pueden ser la diana de la acción farmacológica, por ejemplo, en la insuficiencia cardiaca (ATPasa Na⁺/K⁺) y el exceso de la secreción de ácido gástrico (ATPasa H⁺/K⁺).

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Cualquiera de las siguientes: ATPasa Na⁺/K⁺; ATPasa H⁺/K⁺; ATPasa H⁺; ATPasa Ca²⁺.

B. ATP a ADP.

Lámina 1.5

Transporte celular:

transporte activo primario

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Transporte celular: transporte activo primario

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. Mencione dos ejemplos de transporte activo primario.

B. Para transportar iones en contra de sus gradientes de concentración, la energía se obtiene por la conversión de _______ en _______.

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Transporte celular: transporte activo secundario

Muchas sustancias se introducen o sacan de la célula mediante el transporte activo secundario con el Na⁺. Este puede adoptar la forma de un simporte (circula en la misma dirección) o un antiporte (los antiporteadores se llaman también intercambiadores, dado que cuando una molécula o ion entra en la célula, otra sale de esta).

El gradiente de concentración de Na⁺ se mantiene gracias a una ATPasa Na⁺/K⁺ activa, que genera un gradiente de concentración para que el Na⁺ entre a las células gracias a un simporte o antiporte específico (como se ha descrito antes), lo que permite la entrada o la salida simultánea de otra molécula. La porción activa de este proceso es el transporte original de Na⁺ frente a su gradiente por la ATPasa Na⁺/K⁺; los acontecimientos posteriores son secundarios.

Un ejemplo típico de transporte activo secundario mediante simporte es el transporte de glucosa-Na⁺ y galactosa-Na⁺ a través del epitelio intestinal. Un ejemplo de antiporte es el intercambio de Na⁺/H⁺ que ocurre en muchas células, incluidas las renales y las intestinales, en las que el Na⁺ entra en las células a favor de su gradiente de concentración a través de un sistema de antiporte, al tiempo que el H⁺ abandona las células. En estos dos ejemplos, el gradiente para el desplazamiento del Na⁺ al interior celular se establece por la salida mediante transporte activo del Na⁺ de la célula gracias a la ATPasa Na⁺/K⁺.

La actividad de la ATPasa Na⁺/K⁺ también permite la difusión pasiva de los iones a través de canales: Na⁺ (a favor de su gradiente de concentración), Cl⁻ (siguiendo al Na⁺ para conservar la electroneutralidad) y H2O (a favor del gradiente de presión osmótico).

Cada panel ilustra el transporte activo primario (bomba de sodio), que establece un gradiente para un tipo de transporte activo secundario.

COLOREE e INDIQUE cada ejemplo de transporte activo secundario:

¨

¨

1. Los iones sodio entran en la célula mediante simporte o antiporte (amarillo) para indicar que circulan a favor de su gradiente de concentración

¨

¨

2. Iones o moléculas que entran en la célula mediante simporte con el sodio (azul)

¨

¨

3. Iones o moléculas que salen de la célula por antiporte con el sodio (rojo)

¨

¨

4. Iones sodio que entran en la célula a través de un canal (amarillo)

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Na⁺.

B. La ATPasa Na⁺/K⁺ (transporte activo primario) establece un gradiente de concentración para que el sodio se desplace desde su alta concentración en el LEC a la baja concentración en el LIC.

Lámina 1.6

Transporte celular:

transporte activo secundario

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Transporte celular: transporte activo secundario

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. En los tres ejemplos anteriores, ¿qué ion se desplaza de forma constante a favor de su gradiente de concentración en el proceso secundario?

B. ¿Cómo se establece el gradiente de concentración para ese ion?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Canales iónicos

El desplazamiento de los iones se produce a través de los canales además de los procesos mediados por un transportador de membrana. Los canales iónicos suelen mostrar una alta selectividad y permiten el paso de iones específicos a favor de su gradiente de concentración (p. ej., Na⁺, Cl⁻, K⁺, Ca²⁺).

La selectividad se basa en el tamaño de los iones y su carga.

Los canales controlados pueden abrirse o cerrarse en respuesta a distintos estímulos. Algunos estímulos, como el sonido, la luz, la distensión mecánica, las sustancias químicas y los cambios de voltaje, pueden afectar al flujo de iones mediante el control de los sistemas de compuerta.

Entre los tipos de canales, se encuentran los siguientes:

• Los canales controlados por ligando se abren

por la unión de un ligando específico, como la acetilcolina o la serotonina. La unión del ligando a su receptor condiciona la apertura del canal, posibilitando el desplazamiento de los iones. Estos canales son tetraméricos o pentaméricos (4 o 5 subunidades).

• Los canales controlados por voltaje se abren en respuesta a un cambio en el voltaje de la membrana.

Estos canales son específicos para determinados iones y están constituidos por varias subunidades con dominios transmembrana que forman una vía para el flujo de iones a través de la membrana.

• Los canales de tipo uniones en hendidura se forman entre dos células adyacentes y permiten el paso de iones y moléculas pequeñas entre las células. Un hemicanal, llamado también conexón, de una célula se alinea con un hemicanal de otra para crear la unión en hendidura. Cada canal es una estructura hexamérica de 6 subunidades de conexina.

COLOREE e INDIQUE

¨

¨

1. Canal abierto (verde); para indicar las moléculas que atraviesan el canal a favor de su gradiente de concentración

¨

¨

2. Canal cerrado (rojo)

Nota clínica

Los fármacos que bloquean canales iónicos específicos tienen importantes usos clínicos. Por ejemplo, los antagonistas de los canales de calcio (como el nifedipino o el verapamilo) se utilizan para tratar las arritmias cardiacas y la hipertensión, mientras que los bloqueantes de los canales de calcio, como la lidocaína, se emplean como anestesia local.

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Controlados por el ligando y controlados por el voltaje.

B. Controlado por el ligando.

C. Voltaje.

D. Iones y moléculas pequeñas, células.

Lámina 1.7 Canales iónicos

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Canales iónicos

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. ¿Qué dos tipos de canales regulados existen?

B. Las sustancias, como la acetilcolina o la serotonina, pueden unirse a un canal ______________.

C. Los canales pueden abrirse en respuesta a un cambio del ______________ de la membrana.

D. Las uniones en hendidura permiten el paso de __________ y _____________ entre ____________________ adyacentes.

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Canales de agua

Además de los canales que permiten el flujo de iones, las membranas celulares pueden tener canales de agua específicos o acuaporinas (AQP), que permiten al agua atravesar la membrana celular hidrófoba siguiendo el gradiente de presión osmótico. Las AQP tienen un papel fundamental en el mantenimiento de una osmolaridad igual en los espacios intra- y extracelular.

Se han identificado muchos tipos de AQP. Los canales pueden expresarse de forma constitutiva en las membranas o se puede regular su inserción en la membrana (p. ej., regulación de AQP-2 por la hormona antidiurética [ADH, antidiuretic hormone]). Por ejemplo, la AQP-3 casi siempre está presente en las membranas basolaterales de las células de los conductos colectores renales, mientras que la regulación del flujo de agua desde el túbulo renal a través de las células del conducto colector se consigue gracias a la inserción de la AQP-2 en las membranas apicales (luminales) estimulada por la ADH.

COLOREE

¨

¨

1. El líquido en el lado de la membrana que tiene más agua en relación con el soluto (azul)

¨

¨

2. El líquido en el lado de la membrana que tiene menos agua en relación con el soluto (un color distinto, para recordar que las moléculas de agua se desplazan hacia el compartimento con una mayor concentración de solutos)

Nota clínica

En la diabetes insípida (un trastorno no relacionado con la diabetes mellitus), el paciente sufre intensa sed y una alta producción de orina. Puede deberse a la carencia de ADH, la falta de respuesta renal a la ADH u otras causas. Los defectos de los genes de la AQP son una de las causas de diabetes insípida nefrogénica, un trastorno en el cual los túbulos renales dejan de responder con normalidad a la ADH.

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. AQP.

B. AQP-3.

C. Las AQP permiten el paso del agua a través de las membranas celulares a favor de su gradiente de concentración osmolar.

D. ADH.

Lámina 1.8 Canales de agua

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Canales de agua

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. ¿Cómo se llaman los canales de agua?

B. ¿Qué canal de agua se encuentra siempre en la membrana basolateral de las células de los conductos colectores renales?

C. ¿Cuál es la función de los canales de agua?

D. ¿Qué hormona determina la inserción de las AQP en la membrana apical de las células de los conductos colectores renales?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Introducción a la homeostasis

La capacidad de mantener el medio interno constante durante los cambios del medio externo se llama homeostasis.

La homeostasis se consigue gracias a la regulación integrada del medio interno por múltiples sistemas orgánicos.

A nivel celular, la homeostasis se consigue como consecuencia de las membranas semipermeables expansibles, que permiten acomodar pequeños cambios en la osmolaridad (concentración de solutos) mediante ósmosis. Sin embargo, para que la función celular sea adecuada, el LIC y, por tanto, la osmolaridad, se debe mantener bajo un control estrecho. La osmolaridad plasmática se encuentra en equilibrio con la osmolaridad del LIC y el líquido intersticial (LI); por tanto, la regulación de la osmolaridad plasmática mediante el manejo renal de agua y los electrolitos y el control central de la sed son claves importantes para la homeostasis celular.

Los sistemas endocrino y nervioso simpático funcionan minuto a minuto para regular la cantidad de sodio y agua retenida por los riñones, lo que permite controlar la osmolaridad plasmática (v. cap. 5, Fisiología renal). Este control integrado es la clave para la homeostasis de los líquidos. La ingesta (agua y alimentos) y la excreción (p. ej., orina, heces) de líquidos se deben encontrar en equilibrio. Si la ingesta supera a la excreción de líquidos, la osmolaridad plasmática disminuye y los riñones excretan el exceso de líquido.

Si la ingesta de líquidos es inferior a la excreción, el organismo desarrollará una deficiencia de líquidos y aumentará la

osmolaridad plasmática. En esta situación, se activará la respuesta de la sed y los riñones retendrán líquido, con producción de menos orina. Esta idea del equilibrio se amplía en las siguientes secciones, en las que se analiza la integración de los sistemas endocrino, cardiovascular y renal para la regulación de la homeostasis de líquido y electrolitos.

COLOREE

¨

¨

1. Flecha de la izquierda que indica que existe un exceso de líquido y orina y debería aumentar la diuresis (verde)

¨

¨

2. Flecha de la derecha que indica que existe una deficiencia de líquido y se debe reducir la excreción (y estimular la sed) (rojo)

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. El plasma es la superficie de contacto entre el medio interno (células) y el externo.

B. El exceso de ingesta de líquido reducirá la osmolaridad plasmática.

C. Aumento de la osmolaridad plasmática. Esto estimulará la retención de líquidos y reducirá la diuresis. También estimulará la sed.

D. Aumento de la diuresis.

E. Retención de líquido, disminución de la diuresis y estimulación de la sed.

Lámina 1.9

Introducción a la homeostasis

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Introducción a la homeostasis

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. ¿Qué compartimento de líquido puede considerarse la superficie de contacto entre el medio interno y el externo?

B. ¿Qué efecto tendrá un exceso de líquido sobre la osmolaridad plasmática?

C. ¿Qué efecto tendrá la reducción de la ingesta de líquido (o el aumento de la excreción de líquido) sobre la osmolaridad plasmática?

D. ¿Qué efecto tiene la ingesta de exceso de líquido sobre la diuresis?

E. ¿Qué efectos tiene la deficiencia ingesta de líquido sobre la diuresis?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Compartimentos de líquidos corporales

El cuerpo de un adulto típico contiene aproximadamente un 60% de agua, lo que equivale en una persona de 70 kg a 42 l, dado que 1 l de agua pesa 1 kg.

El tamaño real de todos los compartimentos corporales depende de distintos factores, incluidos el tamaño de la persona y su índice de masa corporal.

En un adulto normal de 70 kg:

• El LIC representa dos terceras partes del agua corporal total (ACT) (28 l), y el LEC representa el otro tercio del ACT (14 l).

• LIC = ⅔ ACT.

• LEC = ⅓ ACT.

• El compartimento de LEC corresponde al plasma (p. ej., la sangre libre de hematíes) y el LI, que es el líquido que baña las células (fuera del sistema vascular), y también el líquido en el hueso y el tejido conjuntivo. El plasma representa un cuarto del LEC (3,5 l), y el LI representa las otras tres cuartas partes del LEC (10,5 l).

• Volumen plasmático (VP) = ¼ LEC.

• LI = ¾ LEC.

Los compartimentos intra- y extracelular se separan por la membrana celular. Dentro del LEC, el plasma y el LI se separan por el endotelio y las membranas basales de los capilares.

El LI rodea a las células y se encuentra en estrecho contacto tanto con las células como con el plasma.

El LIC presenta distintas concentraciones de solutos que el LEC, sobre todo gracias a la ATPasa Na⁺/K⁺, que mantiene un alto contenido de Na⁺ en el LEC y de K⁺ en el LIC.

COLOREE e INDIQUE la representación esquemática de los compartimentos de líquido:

¨

¨

1. ACT

¨

¨

2. LIC

¨

¨

3. LEC

¨

¨

4. LI

¨

¨

5. VP

COLOREE e INDIQUE las barreras membranosas:

¨

¨

6. Membrana celular

¨

¨

7. Pared capilar (observe la línea discontinua que representa la permeabilidad selectiva de la pared capilar)

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Persona de 40 kg:

ACT = 24 l.

LIC = 16 l.

LEC = 8 l (LI = 6 l; VP = 2 l).

Persona de 85 kg:

ACT = 51 l.

LIC = 34 l.

LEC = 17 l (LI = 12,75 l; VP = 4,25 l).

B. Plasma, LI.

C. LIC = ⅔ ACT; LEC = ⅓ ACT.

Lámina 1.10

Compartimentos de líquidos corporales

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Compartimentos de líquidos corporales

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. Determine el ACT, el LIC, el LEC, el LI y el VP en una persona de 40 kg y otra de 85 kg.

B. La pared capilar separa _______ de ________.

C. ¿Qué fracción del ACT representan el LIC y el LEC?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Uso del método de dilución del indicador para determinar el tamaño de los compartimentos de líquido

El método de dilución del indicador se emplea para determinar el volumen de líquido en los distintos compartimentos

de líquido. Se emplean indicadores con los volúmenes de distribución específicos de compartimentos particulares (v. más adelante). Se realiza la infusión de una cantidad conocida de una sustancia en la corriente sanguínea del sujeto y se permite que difunda. Luego se obtiene una muestra de plasma y se mide la concentración del indicador. A continuación, se calcula el volumen del compartimento con la siguiente fórmula:

Volumen (en l) Cantidad de indicador inyectado (mg) Concentraci n final del indicador (mg/l)

= ó

• Es posible determinar el ACT inyectando agua tritiada, que posteriormente difunde y se equilibra en todos los compartimentos.

• Es posible determinar el LEC inyectando inulina (una molécula de azúcar de gran tamaño), que no puede atravesar las membranas celulares.

• Es posible determinar el VP inyectando el colorante azul de Evans, que se liga a las proteínas plasmáticas (de forma que no llega al LI).

• Es posible determinar el LI y el LIC extrapolando a partir de las siguientes fórmulas:

= −

LIC ACT LEC

= −

LI LEC VP

Dado que el volumen sanguíneo (VS) equivale al VP más el volumen de hematíes, se puede calcular a partir de la siguiente fórmula:

= −

VS VP / (1 hematocrito)

(El hematocrito [HC] mide el porcentaje de volumen de los hematíes en la sangre.)

COLOREE e INDIQUE los compartimentos líquidos en distintos colores (los colores pueden solaparse):

¨

¨

1. ACT

¨

¨

2. LEC

¨

¨

3. VP

¨

¨

4. LIC

COLOREE e INDIQUE las flechas con el indicador adecuado para medir el volumen de líquido correspondiente a los compartimentos por los que dicho indicador puede difundir, usando los mismos colores de 1-4:

¨

¨

5. Colorante azul de Evans

¨

¨

6. Inulina

¨

¨

7. Agua tritiada

?????

LIC=ACT−LEC LI=LEC−VP

VS=VP/(1-hematocrito)

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. LEC − VP = LI, de forma que inyecte inulina

(para el LEC) y el colorante azul de Evans (para el VP);

LIC = ACT − LEC, luego inyecte agua tritiada (para el ACT) e inulina (para el LEC).

B. Se puede determinar de forma directa el LEC usando inulina (20 mg/1,67 mg/l = 12 l) y el VP usando el colorante azul de Evans (0,5 mg/0,17 mg/l = 3 l). Por tanto, el VS es 5 l (VP/[1 − HC]). Usted puede determinar de forma indirecta que el LI es 9 l (LI = LEC − VP).

Además, como el LEC es un tercio del ACT, esta es 36 l y el LIC es 24 l.

Lámina 1.11

Uso del método de dilución del

indicador para determinar el tamaño de los compartimentos de líquido

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

Uso del método de dilución del indicador para determinar el tamaño de los compartimentos de líquido

PREGUNTAS DE REPASO

A. ¿Qué indicadores infundiría para determinar el volumen del LI? ¿Y del volumen del LIC?

B. Se infunden a un paciente con un HC de 40 (0,40) 20 mg de inulina y 0,5 mg de colorante azul de Evans. Tras conseguir el equilibrio, se saca sangre y la concentración de inulina es 1,67 mg/l y, de colorante azul de Evans, 0,17 mg/l.

¿Qué compartimentos pueden determinarse y cuáles son sus volúmenes?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Bombas ATPasa sodio/potasio y medios intra- y extracelular

Recuerde que la osmolaridad de nuestro líquido corporal es aproximadamente 290 mOsm/l (en general se redondea a 300 mOsm/l para hacer cálculos). La ATPasa Na⁺/K⁺ basolateral de las membranas celulares es clave para establecer y mantener los medios intra- y extracelular. El sodio extracelular (y la pequeña cantidad de otros iones positivos) se equilibra gracias a los aniones cloruro y bicarbonato y las proteínas aniónicas.

En su mayoría, las concentraciones de los solutos individuales son similares entre el plasma y el LI, salvo las proteínas (que se suelen representar como A⁻), que permanecen en el espacio vascular.

El principal catión intracelular es el ion potasio (K⁺), que se equilibra por los fosfatos, las proteínas y pequeñas concentraciones de otros aniones de diversos tipos. Dados los altos gradientes de concentración de sodio, potasio y cloruro, se produce un movimiento pasivo de estos iones a favor de estos. La salida de potasio de la célula a través de canales específicos para K⁺ es el factor clave, que contribuye al potencial de membrana en reposo. Las concentraciones diferenciales de sodio, potasio y cloruro a través de la

membrana celular son claves para que se generen potenciales eléctricos.

COLOREE e INDIQUE las áreas que contienen los distintos iones con colores diferentes para resaltar las concentraciones intra- y extracelulares de los distintos cationes y aniones:

¨

¨

1. Na⁺

¨

¨

2. Cl⁻

¨

¨

3. Ion bicarbonato (HCO₃⁻)

¨

¨

4. K⁺

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. ATPasa Na⁺/K⁺. B. La misma.

C. Se equilibrarían las concentraciones de iones sodio y potasio a los dos lados de las membranas celulares, destruyendo los gradientes.

Lámina 1.12

Bombas ATPasa sodio/potasio y medios intra- y extracelular

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Bombas ATPasa sodio/potasio y medios intra- y extracelular

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. Las concentraciones de iones intra- y extracelulares se establecen y mantienen por la ______________ de las membranas celulares.

B. La osmolaridad del LEC es inferior, superior o igual que la del LIC?

C. ¿Qué pasaría si la ATPasa Na⁺/K⁺ dejara de funcionar?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Fuerzas de Starling

Las fuerzas de Starling son las presiones hidrostáticas

y oncóticas que condicionan el desplazamiento de líquido a través de la pared capilar. La salida neta de agua de los capilares es la filtración, y la entrada neta en estos es la absorción.

El movimiento de los líquidos se controla mediante cuatro fuerzas:

• La presión capilar hidrostática (P_c) favorece la salida de líquido de los capilares (Pc, igual que las presiones en otros vasos, viene condicionada en último término por la acción de bombeo del corazón).

• La presión capilar oncótica (πc) se contrapone a la salida por filtración de los capilares y depende de la concentración de proteínas en la sangre. Los únicos agentes oncóticos eficaces en los capilares son las proteínas, porque suelen ser impermeables a lo largo de la pared capilar.

• La presión intersticial hidrostática (P_i) se contrapone a la salida por filtración de los capilares, pero normalmente es una presión baja.

• La presión intersticial oncótica (πi) favorece la salida de los capilares, pero en condiciones normales se pierden pocas proteínas en los capilares, de forma que es un valor próximo a 0.

El desplazamiento de líquido a través de las paredes capilares puede variar como consecuencia de las características físicas de los capilares de una región concreta (p. ej., tamaño de los poros y fenestraciones) y la permeabilidad relativa de los capilares a las proteínas, aunque, en general, las fuerzas que describen la filtración neta pueden expresarse mediante la ecuación de Starling:

( ) (

σ

)

=  − − π − π 

Filtración neta K_f P_c P_{i c i}

En esta ecuación, el coeficiente de filtración, K_f, es una medida de la permeabilidad de la membrana al agua, y σ (el coeficiente de reflexión) describe la permeabilidad de la membrana a las proteínas (de forma que 0 < σ < 1). Los capilares hepáticos (sinusoides) son muy permeables a las proteínas, de forma que σ = 0. Por tanto, el desplazamiento en masa de los sinusoides hepáticos se controla por la presión hidrostática. Por el

contrario, los capilares de la mayoría de los tejidos presentan una baja permeabilidad a las proteínas, de forma que σ = 1, aproximadamente, lo que condiciona que el equilibrio entre las presiones hidrostáticas y oncóticas tengan importancia.

La ecuación de Starling se debería reordenar para expresar la filtración neta en función de la resta entre los factores que favorecen la filtración y los que favorecen la absorción:

( ) ( )

=  − π − − π 

Filtración neta K_f P_{c i} P_{i c}

En condiciones normales, la alta Pc en el extremo arteriolar del capilar produce una presión de filtración neta positiva, mientras que la menor Pc en el extremo venular del capilar provoca una absorción neta (el valor de la filtración neta en esta región es negativo).

COLOREE

¨

¨

1. Las arteriolas que acaban en los capilares (rojo)

¨

¨

2. Porción media del capilar (púrpura), que indica la salida por difusión de la sangre y la sustitución por CO₂

¨

¨

3. Última parte del capilar hacia la vénula (azul)

COLOREE e INDIQUE con flechas hacia fuera en rojo para indicar que una fuerza favorece la filtración, y las flechas hacia dentro en azul indican la fuerza que favorece

la absorción para las siguientes fuerzas de Starling:

¨

¨

4. P_c en la vertiente arterial (izquierda) del capilar

¨

¨

5. Pi

¨

¨

6. πc

¨

¨

7. πi

¨

¨

8. P_c en la vertiente venosa (derecha) del capilar Filtración neta=KfPc−Pi−σπc−πi

Filtración neta=KfPc−πi−Pi−πc

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. Filtración neta = (37 + 5) − (28 + 3) = 11 mmHg (salida del capilar).

B. Filtración neta = (15 + 5) − (28 + 3) = − 11 mmHg (absorción neta).

Lámina 1.13

Fuerzas de Starling

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

Fuerzas de Starling

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

PREGUNTAS DE REPASO

A. Las presiones en el extremo arteriolar del capilar que se muestra arriba son P_c = 37, Pi = 3; πc = 28, πi = 5. ¿Cuál es la presión de filtración neta en este extremo del capilar?

B. Las presiones en el extremo venoso del capilar que se muestra arriba son P_c = 15, Pi = 3; πc = 28, πi = 5. ¿Cuál es la presión de filtración neta en este extremo del capilar?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1 Transducción de señales: receptores acoplados a la proteína G y segundos mensajeros

Muchos receptores de membrana se acoplan a las proteínas G.

Estos receptores son heterotriméricos, presentan múltiples dominios transmembrana (cruzan la membrana siete veces) y se vinculan con dos sistemas de transducción fundamentales: la vía de transmisión de señales de adenosina monofosfato cíclico (AMPc) y la de fosfatidilinositol (a través de inositol trifosfato [IP₃]). La unión de los ligandos al receptor de membrana acoplado a la proteína G (GPCR, G protein-coupled receptor) iniciará un intercambio de la guanosina difosfato ligada a la proteína G asociada para generar guanosina trifosfato (GTP, guanosine triphosphate), lo que condiciona que la subunidad α de la proteína G se disocie de las subunidades β y γ.

Posteriormente, la subunidad α interactúa con distintas proteínas efectoras y, en función del subtipo α específico, inicia la transmisión de señales intracelulares. Las proteínas G activadas pueden tener también actividad GTPasa, que puede inactivar el complejo y terminar el proceso.

Existen seis clases de GPCR y los receptores median o modulan los procesos fisiológicos, incluida la percepción sensitiva (vista, gusto, olfato), la respuesta inmunitaria y la inflamación, la transmisión del sistema nervioso autónomo y la acción hormonal. Por ejemplo, los receptores acoplados a la proteína G_s pueden activarse por varias hormonas y péptidos, incluida la noradrenalina, la adrenalina, la histamina, el glucagón y la ACTH, entre otros.

Los sistemas de segundos mensajeros (AMPc e IP3) transmiten las señales para los acontecimientos celulares, que producen un efecto final. La vía de señalización de AMPc activa cuando la unión a los GPCR inicia la translocación de la subunidad α del GPCR activando a la adenilato ciclasa ligada a la membrana, que posteriormente cataliza la formación de AMPc a partir del ATP. El segundo mensajero AMPc activa la proteína cinasa A (PK-A, protein kinase A), que fosforila otras moléculas, responsables de su efecto fisiológico.

La vía de transducción de señales de IP3 se activa cuando la subunidad α de la proteína G se transloca a la fosfolipasa C ligada a la membrana (PLC, phospholipase C). La PLC escinde el fosfatidilinositol bifosfato para formar los segundos mensajeros diacilglicerol (que se queda en la membrana y sirve para insertar la fosfocinasa C [PK-C, protein kinase C]

en la membrana) e IP3, que entra en el citosol. El IP3 abre los canales de Ca²⁺ del REL, y el incremento de la concentración intracelular de Ca²⁺ activa la PK-C. La PK-C activada fosforila otras moléculas, con la consiguiente alteración de la actividad celular y el efecto fisiológico correspondiente. La vía de calcio-calmodulina importante y estrechamente relacionada se aborda en la siguiente página de esta obra.

COLOREE e INDIQUE, en la parte A:

¨

¨

1. Subunidad α de la proteína G (verde) cuando se desplaza para activar la adenilato ciclasa e iniciar los acontecimientos intracelulares

¨

¨

2. El sustrato ATP convertido a un segundo mensajero por la adenilato ciclasa

¨

¨

3. Segundo mensajero AMPc formado a partir del ATP

¨

¨

4. PK-A activa, cinasa resultante

COLOREE e INDIQUE, en la parte B:

¨

¨

5. Subunidad α de la proteína G (azul) cuando se estimula para activar la PLC de la membrana e iniciar los acontecimientos intracelulares

¨

¨

6. IP₃, el segundo mensajero intracelular formado por acción de la PLC

RESPUESTAS DE LAS PREGUNTAS DE REPASO

A. El receptor puede estar ligado a distintos sistemas de segundos mensajeros o tener efectos diferenciales sobre los mismos, en función de la unión

a las proteínas G específicas (p. ej., G_s o G_i).

B. La PK-C se activa por el calcio intracelular (Ca²⁺).

C. La estimulación o la inhibición del mensaje celular viene mediada por si el complejo ligando-receptor se une a una proteína G_s (estimulante) o G_i (inhibitoria).

Lámina 1.14

Transducción de señales:

receptores acoplados a la proteína G y segundos mensajeros

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta

1

© Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

Transducción de señales: receptores acoplados a la proteína G y segundos mensajeros

PREGUNTAS DE REPASO

A. ¿Cómo pueden producir efectos distintos los GPCR?

B. ¿Cómo se activa la PK-C?

C. ¿Cómo puede la unión de ligando estimular o inhibir los mensajes celulares?

Propiedad

de Elsevier

Prohibida

su reproducción

y venta