Inmunoglobulinas (Anticuerpos) y Respuesta Inmune

Estructura y Función del Anticuerpo

La molécula representada recibe el nombre de anticuerpo o inmunoglobulina (Ig). Son heteroproteínas globulares presentes en el plasma sanguíneo que se fabrican como respuesta inmunitaria a un antígeno determinado.

Unidad Básica del Anticuerpo

La unidad básica está formada por:

• Dos cadenas ligeras (L).
• Dos cadenas pesadas (H).

Estas cadenas están unidas por enlaces disulfuro, formando una estructura con forma de Y.

• Los brazos de la Y están formados por las dos cadenas ligeras y la mitad de las pesadas.
• La región que une el tallo y los brazos de la Y se llama bisagra, la cual proporciona flexibilidad a la molécula.
• El tallo de la Y está formado por la mitad de las cadenas pesadas.

Regiones Variable y Constante

La parte N-terminal de las cadenas (que se corresponde con la mitad de la ligera o con un cuarto de la pesada) constituye la región variable. Aquí se localiza el parátopo, al que se une el epítopo del antígeno de modo específico. El resto de la molécula no varía y constituye la región constante, sirviendo como reconocimiento para células del sistema inmune.

Función Principal

La función principal es la unión específica al antígeno que desencadenó su formación, con el objetivo de conseguir la destrucción del mismo por diversas vías.

Producción de Anticuerpos por Linfocitos B

Los anticuerpos son producidos por células plasmáticas, las cuales se han formado a partir de los linfocitos B. El proceso de activación y diferenciación ocurre de la siguiente manera:

1. Los linfocitos B reconocen los antígenos de un patógeno mediante sus receptores (BCR).
2. Capturan los antígenos por endocitosis y los digieren en los lisosomas.
3. Presentan los fragmentos antigénicos en su membrana unidos al Complejo Mayor de Histocompatibilidad de clase II (CMH II) a los linfocitos T cooperadores (T_H-2).
4. Los linfocitos T_H-2 activan al linfocito B, haciendo que este se transforme en una célula plasmática.
5. La célula plasmática comienza a fabricar y secretar anticuerpos específicos contra ese antígeno.

Clasificación de la Inmunidad

1. Inmunidad Natural (Innata o de Especie)

   Los individuos son inmunes a microorganismos que pueden causar enfermedades en otras especies. Es una inmunidad inherente a la especie.

   Ejemplo: La especie humana es inmune al virus del moquillo de los perros.

2. Inmunidad Adquirida

   Es aquella que se desarrolla al tener contacto con el patógeno o sus derivados. Puede ser adquirida de dos formas:

   • Inmunidad Adquirida Activa

     El sistema inmune la desarrolla al entrar en contacto con el antígeno, generando memoria inmunológica.

     1. Natural

        Se adquiere al pasar la enfermedad, desarrollando linfocitos de memoria contra el antígeno. Proporciona protección duradera.

        Ejemplo: El organismo se inmuniza al pasar la varicela.

     2. Artificial

        Se adquiere al tener contacto con un antígeno introducido artificialmente en el cuerpo. Es la base de la vacunación, donde también se desarrollan linfocitos de memoria.

        Ejemplo: La vacuna contra la toxina tetánica.

   • Inmunidad Adquirida Pasiva

     El organismo recibe anticuerpos ya fabricados contra un antígeno determinado. No desarrolla células de memoria, por lo que su efecto es temporal y no protege frente a futuras enfermedades.

     1. Natural

        Se transfiere de la madre al hijo.

        • Durante el embarazo, el feto recibe anticuerpos a través del cordón umbilical.
        • Mediante la lactancia, la leche materna proporciona inmunidad temporal mientras el lactante desarrolla su propio sistema inmune.

     2. Artificial

        Se inyectan anticuerpos fabricados por otros organismos (sueros) contra un antígeno específico. Curan enfermedades graves, pero su efecto es temporal y no inmunizan al individuo a largo plazo.

        Ejemplo: El suero antirrábico, suministrado tras la mordedura de un animal sospechoso.

Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) y SIDA

Características del VIH

El VIH es un retrovirus con envoltura. Posee ARN como material genético y enzimas propias, como la transcriptasa inversa, con las cuales puede sintetizar ADN a partir de su ARN.

Vías de Contagio

• Por sangre.
• Relaciones sexuales.
• De madre a hijo (durante el embarazo, parto o lactancia).
• Contacto de objetos contaminados con la sangre (jeringuillas, cuchillas de afeitar, etc.).

Células Diana

El VIH infecta principalmente a los linfocitos T que poseen el receptor CD4, destacando los linfocitos T cooperadores (T_H).

Ciclo de Replicación del VIH

1. Contacto y Fusión: Contacto entre las espículas de la envoltura membranosa del virus y los receptores CD4 de los linfocitos T_H. Esto provoca la fusión de membranas, introduciendo la cápside con su contenido.
2. Retrotranscripción: La cápside se desencapsida. La transcriptasa inversa forma una copia de ADN a partir del ARN viral. Este ADN pasa de ser monocatenario a bicatenario.
3. Integración: Integración de la copia de ADN bicatenario en el genoma del hospedador, dando lugar a un provirus.
4. Transcripción y Traducción: Se transcriben y traducen los genes víricos utilizando la maquinaria enzimática de la célula, originando copias de ARN vírico y las proteínas necesarias para formar nuevos virus.
5. Ensamblaje: Se forman las cápsides (que encierran el ARN vírico y las proteínas que se encontrarán junto a él en el virión) en el citoplasma de la célula hospedadora.
6. Gemación y Liberación: Gemación de viriones que adquieren la envoltura a partir de la membrana plasmática del linfocito, liberándose para infectar nuevas células.

El Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA)

El SIDA (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida) es la enfermedad provocada por el VIH.

• Fase Inicial: Aumento de la carga viral (+ virus), disminución de linfocitos con receptores CD4, e infección de órganos linfoides.
• Fase Crónica (Latencia): Disminución de la carga viral y de la población de linfocitos T_H (puede durar muchos años).
• Fase de SIDA: Caída crítica de linfocitos T_H, lo que lleva a la inmunodeficiencia y la aparición de infecciones oportunistas.

Bioquímica Fundamental: Lípidos y Glúcidos

Lípidos: Estructura, Clasificación y Funciones

Ácidos Grasos

Son ácidos monocarboxílicos con una cadena hidrocarbonada lineal y un grupo carboxilo terminal. Generalmente presentan un número par de átomos de carbono, entre 12 y 24.

Clasificación de Ácidos Grasos

• Saturados: No presentan dobles enlaces; son cadenas lineales. Son sólidos con altas temperaturas de fusión. Destacan: palmítico y esteárico.
• Insaturados: Tienen al menos un doble enlace, lo que provoca una inclinación (codo) en la cadena. Son líquidos con temperatura de fusión baja.
  • Monoinsaturados: Solo un doble enlace.
  • Poliinsaturados: Varios dobles enlaces.

Propiedades de los Ácidos Grasos

• Moléculas Anfipáticas: Poseen una zona polar hidrófila (el grupo carboxílico, que se une mediante puentes de hidrógeno con otras moléculas) y una parte apolar hidrófoba (la cadena hidrocarbonada, que se une mediante fuerzas de Van der Waals). Esto hace que en medio acuoso formen monocapas superficiales, bicapas o micelas, ya que el grupo hidrófilo se dirige al agua.
• Esterificación: Reaccionan con alcoholes formando ésteres y liberando agua.
• Saponificación: En presencia de una base fuerte se produce una reacción de saponificación para formar jabones.

Acilgliceroles (Acilglicéridos)

Se forman al esterificarse una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con uno, dos o los tres grupos alcohólicos de la glicerina (glicerol).

• Tipos: Monoacilgliceroles (esterifica 1 molécula), Diacilgliceroles (2 moléculas) o Triacilgliceroles (3 moléculas).

Clasificación según el Estado Físico

Las grasas a temperatura ambiente pueden ser:

• Líquidas (Aceites): Contienen ácidos grasos insaturados en su molécula.
• Sólidas (Sebos o Mantecas): Contienen ácidos grasos saturados en su molécula.

Funciones de los Acilgliceroles

• Reserva Energética: Son utilizados como combustible, con un alto valor energético (9 kcal/g). Los animales almacenan la mayor parte de la energía en forma de grasas (en adipocitos del tejido adiposo), y en los vegetales, en las vacuolas de las células de frutos y semillas.
• Aislamiento: Proporcionan aislamiento térmico y protección mecánica.

Hidrólisis de Triacilgliceroles

• Enzimática: Las lipasas rompen los enlaces éster del triacilglicerol, obteniéndose tres ácidos grasos y una molécula de glicerina.
• Química (Saponificación en caliente): Reacción del triacilglicerol con una base (NaOH o KOH).

Céridos (Ceras)

Se forman al esterificarse un ácido graso de cadena larga con un monoalcohol también de cadena larga. Son sólidos e insolubles en agua debido a sus dos extremos hidrófobos. Tienen una función impermeabilizante y protectora.

Ejemplo: Impermeabilizan la piel, las plumas, los pelos, y constituyen la cera de las abejas.

Lípidos de Membrana

Fosfolípidos

Están formados por 1 o 2 ácidos grasos, un alcohol, una molécula de ácido fosfórico y un compuesto polar. Son moléculas marcadamente anfipáticas.

Glicerofosfolípidos (Fosfoglicéridos)

Se forman al esterificarse un ácido fosfatídico con un aminoalcohol. Son derivados del ácido fosfatídico, el cual está formado por una molécula de glicerina que esterifica dos de sus grupos alcohólicos con dos moléculas de ácidos grasos (uno saturado y otro insaturado) y el tercer grupo alcohólico con el ácido fosfórico.

Glucolípidos

Lípidos que contienen uno o más monosacáridos y se localizan en la monocapa externa de las membranas celulares.

• Cerebrósidos: Tienen un solo azúcar unido a la ceramida.
• Gangliósidos: Se une un oligosacárido a la ceramida.

Esteroides

Lípidos derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno o esterano. Se diferencian por la presencia de diferentes grupos funcionales.

El Colesterol

El colesterol forma parte de las membranas celulares de los animales, donde regula su fluidez. Es una molécula anfipática, aunque con una región hidrófila pequeña. Se encuentra intercalado entre los fosfolípidos de la bicapa.

• En el plasma sanguíneo se encuentra formando lipoproteínas.
• Se sintetiza principalmente en el hígado.
• Si se encuentra en exceso, puede originar la arteriosclerosis.

Glúcidos (Carbohidratos)

Compuestos formados por C, H y O, generalmente en la proporción que indica su fórmula empírica $( ext{CH}_2 ext{O})_n$. Pueden contener otros elementos como N, S o P. Se definen como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas (polialcoholes con un grupo carbonilo, bien aldehído $(- ext{CHO})$ o bien cetona $(- ext{CO}-)$).

Propiedades de los Glúcidos

• Son sólidos, incoloros, cristalinos y solubles en agua.
• Todos los monosacáridos con un grupo carbonilo libre (aldehído o cetona) son reductores, ya que el grupo carbonilo se puede oxidar a ácido carboxílico.

Isomería en Glúcidos

• Isómeros: Compuestos con igual fórmula molecular, pero distinta estructura.
• Estereoisómeros: Compuestos que se diferencian en la disposición espacial de sus átomos.
• Enantiómeros: Estereoisómeros que varían la posición de todos los grupos $- ext{OH}$ de los carbonos asimétricos. Uno es la imagen especular del otro.
  • Serie D: Si el grupo $- ext{OH}$ del último carbono asimétrico está a la derecha.
  • Serie L: Si el grupo $- ext{OH}$ del último carbono asimétrico está a la izquierda.

Revisión Detallada de la Química de Lípidos

Ácidos Grasos: Tipos y Reacciones Químicas

Los ácidos grasos son ácidos monocarboxílicos con una cadena hidrocarbonada lineal y un grupo carboxilo terminal. Presentan un número par de átomos de carbono, generalmente entre 12 y 24.

Clasificación

• Saturados: Cadenas lineales sin dobles enlaces. Son sólidos con altas temperaturas de fusión. Ejemplos: palmítico y esteárico.
• Insaturados: Poseen dobles enlaces que causan inclinaciones en la cadena. Son líquidos con temperatura de fusión baja.
  • Monoinsaturados: Solo un doble enlace.
  • Poliinsaturados: Varios dobles enlaces.

Propiedades Químicas

• Anfipaticidad: Son moléculas anfipáticas. Tienen una zona polar hidrófila (el grupo carboxílico, que se une mediante puentes de hidrógeno) y una parte apolar hidrófoba (la cadena hidrocarbonada, unida por fuerzas de Van der Waals). En medio acuoso, esta propiedad permite la formación de monocapas superficiales, bicapas o micelas.
• Esterificación: Reaccionan con alcoholes formando ésteres y liberando agua.
• Saponificación: En presencia de una base fuerte, se produce esta reacción para formar jabones.

Acilgliceroles y sus Derivados

Los Acilgliceroles (o acilglicéridos) se forman por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con los grupos alcohólicos de la glicerina (glicerol).

• Tipos: Monoacilgliceroles (esterifica 1 molécula), Diacilgliceroles (2 moléculas) o Triacilgliceroles (3 moléculas).

Estado Físico y Funciones

Las grasas a temperatura ambiente pueden ser:

• Líquidas (Aceites): Contienen ácidos grasos insaturados.
• Sólidas (Sebos o Mantecas): Contienen ácidos grasos saturados.

Funciones:

• Reserva Energética: Utilizados como combustible (9 kcal/g). Se acumulan en adipocitos (animales) o vacuolas de células de frutos y semillas (vegetales).
• Protección: Aislamiento térmico y protección mecánica.

Hidrólisis

• Enzimática: Ruptura de enlaces éster del triacilglicerol, obteniendo tres ácidos grasos y glicerina.
• Química o Saponificación en caliente: Reacción del triacilglicerol con una base (NaOH o KOH).

Otros Tipos de Lípidos

Céridos (Ceras)

Se forman al esterificarse un ácido graso de cadena larga con un monoalcohol también de cadena larga. Son sólidos e insolubles en agua. Su función es impermeabilizante y protectora (ej. cera de las abejas, impermeabilización de piel y plumas).

Fosfolípidos

Están formados por 1 o 2 ácidos grasos, un alcohol, una molécula de ácido fosfórico y un compuesto polar. Son moléculas anfipáticas esenciales para las membranas.

Glicerofosfolípidos (Fosfoglicéridos)

Se forman al esterificarse un ácido fosfatídico con un aminoalcohol. Son derivados del ácido fosfatídico, el cual está formado por una molécula de glicerina que esterifica dos de sus grupos alcohólicos con dos moléculas de ácidos grasos (uno saturado y uno insaturado) y el tercer grupo alcohólico con el ácido fosfórico.

Glucolípidos

Lípidos que contienen uno o más monosacáridos, localizados en la monocapa externa de las membranas.

• Cerebrósidos: Un solo azúcar unido a la ceramida.
• Gangliósidos: Un oligosacárido unido a la ceramida.

Esteroides

Lípidos derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno (esterano). Se distinguen por sus grupos funcionales.

Colesterol

Componente de las membranas celulares animales, regulando su fluidez. Es anfipático (región hidrófila pequeña) y se intercala entre los fosfolípidos de la bicapa. Se sintetiza en el hígado y circula en el plasma sanguíneo formando lipoproteínas. Su exceso puede causar arteriosclerosis.