Este manual permite realizar de una manera básica las pruebas, sin profundizar en la teoría, permitiendo al consultor concentrarse en el mecanismo de los procedimientos, de una manera clara y concisa.

1. Elojoesun órganoaltanienteespecializado.A diferenciadeotrosextemceptores,
losreceptores delavisión selocalizan,desdeelpunto de vista anatómico,junto a otras
estruchirasy conforman un órganopar: losojos.
E1interés bioquímicose centra, por unaparte,en la composiciónquímica y en el
metabolismo peculiar de sus diferentes estructuras, y por otra, en elfenómeno de la
fotoquímicadela visión.En estafuncibnnerviosadiferenciadasemanif~estanreacciones
químicas muy especiales, que se hallan en el centro de la conversión de un estímulo
luminosoen un impulso nervioso,susceptible deser iiitegrado en la sensacihn visual.
Losaspectosqueacahamosdemencionarserán objetodeatenciónenestecapítulo,
esdecir, la composición química de lasprincipales estructuras del ojo: la córnea, el
cristalino, el humor acuoso, el humor vítreo y la retina, así como los fundamentos
bioquímicosde la función delojohumano, tal y comosehan podido establecer hasta
elmomento.
Córnea
La córnea seconiponede varias capas; su constituciónespredominantemente de
proteína colágena.En ellaelestroma estransparente, ya quelasfibras decolágenoson
finas y están distribuidas de manera uniforme. Por el contrario, las fibrillas de la
esclerótica,quesonmayores,varían en diámetro y noseencuentrandispuestasen una
forma regular, locual leconfiereopacidad.
Entre las fibras se disponen las moléculas de los glicosamiiioglicanos,
principalmente el queratosulfato 1 (capítulos 10 y 68). La unidad repetitiva del
queratosulfatoesundisacáridoformadopor galactosayN-acetilglucosamhasulfatada.
En eltipo 1,elheteropolisacáridoseuneala proteína a través delunaasparaginaligada
a la N-acetilglucosamina.
El ordenamiento en la disposiciónde las fibrillasdel estroma semantiene por la
fuerza expansiva de los glicosaminoglicanosdiseminadosentre ellas.
La cara interna dela córnea, una capasimplede células,posee un dispositivode
transporte activode aguadelestromahacia elexterior.La manera en queesta bomba
actúa noseconocedel todo, pero parece queelion bicarbonato estainvolocradoen el
flujo.
El epitelioque cubre la superficie externa esinultiple, impermeabley constituye
una barrera a laentrada delágrimasen lacórnea.Su abundanteinervaciónparece ser

2. fundamentalmente colinérgica, por la alta actividad de acetilcolincsterasay colina
acetiltransferasaqueposee.
La caraclerística más sobresaliente del metabolismo en la córnea es que
aproximadamente elS0 % dela glucosasiguela vía deoxidacióndirecta. I51cousumo
de O, es alto, de manera que el inetabolismo corneal es bastante activo. El humor
acuoso esla fuentequesuniinistra losnutrientes en general, pero el oxígeno,además,
puede provenir directamente del aire, dado que por su solubilidad eu los lípidos es
capaz deatravesar el epitelioocapa externa dela córnea.
El cristalino está constituido por un epitelio simple, dispuesto en la superficie
anterior, cuyas células se han diferenciado. En la medida en que el órgano se va
desarrollando, las células fibrosas más antiguas sedesplazan hacia el interior; es así
como se forma el núcleodel cristalino del adulto.
El cristalinocarece de irrigación sanguíneayde inervación.Senutre por difusión
a partir delhumor acuosoysehalla envueltoen una cápsulaconstituidapor colágeno,
particularmente rico en residuos de hidroxilisina glicosilada. Del cristalino se han
aislado3proteínas solublesen agua: cristalina alfa,beta y gamma, que constituyenel
90 % deltotal deproteínas; sonexclusivasdeestetejidoy han sidobiencaracterizadas.
La actina (capítulo 66) constituye del 1al 2 % de las proteínas.se supone que
participe en elprocesodeacomodación,en virtud delcuallacurvaturadelcristalinose
modificapara enfocar losobjetoscercanos.
El nietabolismo del cristalinoes más bien reducido. Tiene lugar la glucólisis,así
comola vía oxidativadelhsfogluconato. En estetejidoexisten sistemm detransporte
activo de aminoácidos, glucosa y algunos iones.
En laszonassuperficialesdelcristalinosehalla el ATP,mientras que en laparte
central prevalece la fosfocreatina y relativamentepoco ATP,locual escomprensible
dado queel núcleo está distante de la glucosa y del oxígeno provenientes del humor
acuoso,y en consecuenciarequiere deuna forma "dmacenable" decompuestoricoen
energía, comolo eslafosfocreatina. Esto no esnecesario en la parte superficial.
Elcristalinoesricoespecialmenteenagentesreductores. Contieneun aproximado
de 30 mg de ácido ascórbico por 100 g de tejido, casi 20 veces la concentración
plasmática. Es también una fuente abundante de glutatión (600 nigg' tejido). En
relacióncon loanterior,seha observadoqueenlaspruteínz delcristalinosemanifiesta
un incremento en la oxidación de residuos de cisteína y metionina, asociado a las
cataratas del anciano. La oxidación de la metionina por medio del peróxido de
hidrógeno conduce a la formacióndelsulfóxidoy la sulfona correspondientes:
COOH COOH COOH
l l l
H,hLC-H H,N-C-H H,N-C-H
I I l
CH2 CH,
1 1
y?. CHZ CH:
l l
S - CH3 S = O O = S = O
l l
CHj CH,
Metionina Sulfóxido Sulfona
Lascataratassonlaexpresiónfundamentaldetrastornoshioquúnicosdelcristalino.
En él seacumulan fructosa ysorhitol, si existediabetesmellitus; la concentración de
ATPdisminuye, asícomola síntesisde proteínas. Es de suponerque estoresponde al
compromiso del metabolismo glucídico,propio de esta enfermedad.

3. En la galactosemia(capítulo76)seacumula dulcitoligalactitol),el producto dela
reducción del monosacárido galactosa. La concentración elevada de dulcitol (enla
galactosemia) y de sorbitol (en la diabetes mellitus) incrementa la osniolaridad del
cristalino 5 estoconduce a la distorsión dequ estructura fibrosa.
Humoracuoso
El humor acnosollenala cámara antcrior deloju,mantiene latensiónintraocnlar
necesaria para la visión y nutre la córnea y el cristalino, que son avasculares. lil
volumen en elserhumano esde unos 0,25mLy la concentración deproteínas esha,ja
(alrededor de 0,05 g.dJ;'). La concentración de los principales iones no difiere
marcadamente deladel plasma.El pH atmibién similar,comosepuedeobservar en la
tabla 65.1.
mbla 65.1. Algunos datos comparativos dc la compo,$icióndel pla.s~na.v el Itiinior
acuoso (lassustancias difu.si/~lesseexpresan en inEq/L)
pH Na' K' Ca" CI - IW,C - Proteínas
Humoracuoao 7,4 140 4 7 3,s 108 28 SOnig/dL
Plamia 7,35-7,45 144 4,s 5,0 103 28 6,sg/dL
Humorvítreo
La cámara posterior del ojo está llena de humor vítreo, el cual contiene un gel
(cuerpovíhw)deácidohialurónico,dentrodeuna a n n w h decolágeno.Elintercambio
de solutos tiene lugar con la sangre a través de la retina, aunque existe también nn
intercambiomás limitado con el humor acuoso.
Retina
La retina esla parte fotosensibledel ojo yes. además, un tejido singiilar desdeel
punto de vista metabólico: el consumo más alto de O, por peso secode te,jidocn todo
elcuerpoes el que tiene lugar en la retina. La glucólisisaerobia yla vía de oxidación
directa de la glucosason muy xtivas.De hecho, la gliic6lisisparcce seresencialpara
lafuncióndelascélidairetinimas. La adminish.ación skttmicadeioduacetato(inhihidor
de la glucólisis)ejerce un efecto tóxico específicoen la retina.
Existen 2 tipos de céliilas fotorreceptoras en la retina humana: los conos y los
bastones. Los conos son funcionales a la luz intensa y brillante, mientras que los
bastones lo son a la luz tenue y a la penumbra. Animales como la lechuza poseen
solamente receptores tipo bastones en su retina. En la especie humana, la mayor
concentracióndeconosseencuentra en la porcióncentraldela retina. mientras queen
lazonaperiférica predominan losbastones.Las9capas dela retina son transparentes;
el epiteliopigmentado subyacente leconfiere un fondooscuro.
Fotoquúnicadela visión
La esenciadeestefenómenoesla transformación de la luzque llega a la retina en
otra forma de energía. Una función claveen esteproceso la desempeña una proteína

4. 7(11 - cis) rodopsina,,,,
/ H+
t
Metarrodopsina,,, 11
pH > 7,7
NRO ,,,, NRO 365
Ácida pH < 5,5 Alcalina
isomerasa ~t
Trans - retinal + opsiiiit
Fig. h5.1. Etapas cn la riariióii de la
rodoosina. Loa iiihíiidicea indican
CI pico dc nijxima absorciún dc luz
por cada interincdiario. El prime-
ro, prclurnirrodopsinn o ballio-
rndopsina,, contienetraria-rdinal.
NRO retinilopsina, er el internir-
diario en el &al el enlace retinai-
opsina es una Ibase de Schiff, can-
hia de d o r ron variaciones del pH
v se Iiidrolizn espontáneamente en
upsina y franr-retirial.
termolábil: la rodopsina, con un peso molecular de 35x 10"D. Esta proteína tiene un
amplio rango deabsorción en la región visibledelespectro,con un máximo a 500nm,
lo queconcuerda con los estimadosdela curva de sensibilidadde la visiónhumana en
la luzbrillante.
Bajola acciónde la luz,la rodopsina sedisocia en la proteínaopsina y retina1,un
comuuesto carotenoidc. aiie es el aldeliído dc la vitamina A., .
El retinal,conmúltiplesdoblesenlaces,puedeadoptardiferentesconfiguraciones.
El isómero todo-trans y el 11-cisson pertinentes en esta discusión.
11- cis relindl
La rodopsinaeselconiplejoformado por la proteha opsina,iinidacovalentemente
al 11-cisretinol. Cuando la luz impresiona en la retina, elcomplejo se rompe y rinde
opsinay t r a s retinal,elcualesincapazdemantenerse unidoa laproteina. Esteúltimo,
por serelcompuestoqueresponde a la luz,con un cambioenla disposiciónespacialde
susátomos(cis-trans), esel grupo absorbentede luz,denominadocromóforo.
Las transformaciones que experimenta la rodopsina tras la absorción de un Iiaz
luminososehan podido estudiar por observacionesa baja temperatura. Sedescriben
varios intermediariosdela rodopsina,con diferentes máximosde absorción, antesde
quese fornien los 2 productos de su disociación; cste es un proceso endergónico. El
fotón absorbidosuministrala energía necesaria.En los20 picosegundosposteriores a
la absorción del fotón se forma prel~~miiiorrodopsina,el primer intermediario, por
isomerización de un doble enlace. Los pasos que le siguen tienen lugar espontánea-
mente (Fig.65.1).
La diferencia entre opsina g rodopsina no es únicamente la presencia del cis
retinol en la seguuda. Existen evidencias de que la conformación de la proteína es
diferentecuando está libre, quecuando estáfurniando el iomple,jo.
La rodopsinaesuna proteína intrínsecadela membrana delosdiscosdelsegmento
externo de los bastones (Fig. 65.2). Ella representa más de la mitad del total de las
proteínas presentes en una columna de 1000a 2 000discos apilados, a lolargodel eje
mavor delsegmentoexterno.u
Cada discoesun sacocerradoenmiuiatura. Lasmoléculasderodopsina selocalizan
en la membrana,perpendicularmenteal vector dela luz incidente. Loslípidosson,en
su mayoría, fosfoglicéridos,con un alto contenido de ácidos grasos insaturados.
I,a velocidad ymagnitud del cambio de potencial e intensidad de la corriente se
determinan por elnúmero defotonesabsorbidos por bastón. Alrededor de 30fotones
por bastón provocan una respuesta semimáxima y alrededor de 100producirían la
respuesta máxima. Está claro que estosfenómenos eléctricosson ocasionados por el
cambioconformacional dela rodopsina activada.

5. En los bastones la transducción del estímulo luminoso en un impulso nervioso
requiere la participación de 7proteínas principales:
l.Rodopsina.
2. Proteína delcanal activado por Na'.
3.T m d u c i n s
4. Fosfodiesteraia delGMPc.
5. Guanilciclasa.
6.Recuperina.
7.Arrcslina.
TransduMónde la señal desde la rodopsina hasta la membrana plasmática
La membrana plasmática querodea al segmentoexterno,dondeSeencuentranlos
discos,contiene una proteína que constituyeun canal de Na' activado por GMPc. En
la penumbra estos Anales de sodio se mantienen abiertos por la unión a ellos de
moléculas de esenucleótido, asíque el estado de polarización de la membrana tiene
una relación directa con la concentración de GMPc. La activación de la rodopsina
cierraloscanalesde sodioen la membrana plasmática.
Los discos de los bastones están separados completamente de la membrana
plasmática, de modo que la señal generada como resultado de la activación de la
rodopsina por la luzdebeviajar a travGsdelcitoplasmahacia la membrana plasmática
para efectuar la hiperpolarización. ~Cóniolo hace?
Laopsina activadapor laluzseunealatransducina(T).Setratadeun heterotrimero
(aR y) de lafamilia de lasproteínas G (capítulo59).En la oscuridad, la transducina
tiene unido GDP a la subunidad a;cuando el complejo (T)-GDPse une a la opsina
adivada (Oa)seproduce una reacción deintercambiocon GTPparadar Oa-(T)-GTP.
Launión de la opsina provoca la disociacióndela subunidad a,queentoncesactiva a
una fosfodiesterasadeGMPc(FDE),lacualhidrolizaal GMPc,con loquedesciendela
concentración de éste en el citosol (Fig. 65.3).
Como consecuenciadel descensoen la concentración del GMPc,el nucleótidose
disocia de la proteína de los canalesde Na*en la niemhrana, lo que hace queéstos se
cierren. Es así quela señal pasadesde la membrana de losdiscoshasta la membrana
plasmática, y la señalluminosa seconvierteen impulso nervioso.
La señal puede ser graduada en intensidad. El efecto neto de la luz esreducir la
velocidad de apertura de los canales de sodio. Si esta velocidad disminuye
momentáneamente, la concentración de Na'dentro de los bastones se reduce, lo que
conduce a la hiperpolarización.
Reeuperaci6ndel estado iniaal
Los canales de Na* también son permeables al Caz+,de modo que cuando se
cierran, se inhibe la entrada normal de calcio. La caída en la concentración
citoplasmática del Caz*estimula la guanil ciclasa,que revierte losnivelesde GMPc a
la situación inicial, antesde que el estímulo luminoso se produzca.
En laactivacióndelaguanilciclasapor eldescensodelCa" intracelular interviene
la proteína reeuperina que, a diferencia de la calmodulina, se inactiva cuando tiene
Caz*unido y seactivacuandoestálibrede Caz+,demodoque la recuperina estimulala
ciclasa cuandolos nivelesde calciobajan, después de la respuesta a la luz.
Existen otros procesos que llevanal cese dela cascada excitatoria. La subunidad
a delatransducina (nT)tieneactividaddeGTPasa,quehidrolizaa GDPelGTPunido
a ella. De esta forma sesepara(aT)dela fosfodiesterasa yseinactiva esta última. La
subunidad apuede reasociarse con elcomplejorestante de la transducina (11 Y)para
recuperarlaforma íntegradelaproteína (aBy).
Aparato de
Gol@
Retículo
Fuente: Stryer L.: Bioclieiiiistry. Jta. edi-
riún,W.H. Freenian and Compaii).
1995,
Fig. 65.2. Oiaqrama esquemático de una
célula fotocensihle de la retina:
a) eii la figura se señalan las dis-
tintas partes de la roiiforiiiaciún
especial de estas rélulas: b)
micrografia elrrtrúnicn del seg-
menta externo que mue5tra el
apilamirnto de los discos.

6. GMPc + H20--+ 5 GMP + H'
Eig. 65.3.4etivaeióii de 1s foifodicsterasa rlel GMPc en los hastmes de la relina. Se rcprescntan kia
pasos de las intcraccioiirs protriniras que culminati en la eclirarión de la fosfodicrlcra.
T (transducina); R (rodopsina); Oa (opsina activada): FUE (fosfodiesterara).
Por otra parte, la opsina activada es sustrato de una quinasa de rodopsina y la
arrestina,una proteína solublede48000D, seune a la rodopsina fosforiladaeinliibe
sucapacidaddeseguiractivandoalatransducinay por mediodeéstaalafosfodiesterasa.
En síntesis,losniveles deGMPcse restablecen por la accióndela recuperina, que
estimulaa laguanilciclasa,y por la inactivacióndela rodopsina,por acción combinada
dela quinasa y arrestina.
En losconostiene lugar la visión delos coloresy para dar una explicacióndeello
sesupusoque,por lomenos,debían existir3pigmentosdiferentesen éstos.Ésta esla
leonatricromáticadeYonng-Helmholtz,bayadaen quepara obtenerlagama cromática
que percihe el o,johumano se requiere una mezcla de luz nionocroniática de, por lo
menos, 3longitudes de onda: azul, verde y rojo.
Lasmedidas del espectro en conoslmmanos, antes y después de exponerlos ala
luz,revelaron queexisten efectivamente3pigmentos diferentes,cada uno presenteen
conos individuales. Los máximos de absorción para cada pigmento son de 430 nm
(azul), 540 nm (verde) y 575 nni (rojo). Estos Iiallargos concuerdan con la teoría
tricromática. Los pigmentos ya iluminados se regeneran, si se incuban con 11-cis
retinol en la oscuridad, de n~odoque diferentes opsinas se combinan con el mismo
retinol en los 3 pigmentos fotosensibles.
Lacegueraa loscolores(daltonismo)esuna enfermedad Iiereditaria,en lacualse
carece desensibilidadpara uno deloscoloresprimarios. Comoconsecuencia,setrata
deuna enfermedadmolecular, en la quc el compuestoafectadoesuna delas3opsinas,
normalmente presente en los conos. Las opsinas del ro,joy el verde se codifican por
geneslocalizadosenel cromosomaX,mientras que el dela opsinapara elazulsehalla
en un autosoma.
Resumen
La córnea está constituida principalmente por fibras de la proteína colágena;
entre ellas se disponen moléculas de glicosaminoglicanos.El epitelio que cubre su
superficie externa, con abundante inewación, es impermeable a las lágrimas.
El 50 90del metabolismo elucídico ocurre oor la vía de oxidación directa de la-glucosa. El humor acuoso es la fuente que le suministra los nutientes.
El cristalino, unepiteliosimpledecélulasdiferenciadas enlasuperficieexterior,
carecedeinervacióneirrigación. Las cristalinasalfa, beta y gammason 3proteínas

7. aisladmexclusivamentedeestetejido. A pesar dequesumetabolismoesreducido,
cuentaconsistemasdetransporte activopara aminoácidos,glucosaeiones. Es rico
en agentesreductores como el ácido ascórbico y el glutatión. Las cataratas son la
enpresión fundamental de los trastornos bioquímicos del cristalino.
La cámara anterior del ojo está ocupada por el humor acuoso, del cual se
nutren el cristalinoy la córnea. En la cámara posterior sehalla el humor vítreo, el
cual intercambia solutos con la sangre, a través de la retina. El ácidohialurónico,
en una armazón decolágeno,esel componentefundamental deestefluidoviscoso.
La retina es el tejido de más alto consumo de 0,por peso seco en el cuerpo
humano. Tanto la glucólisis aerobia, como la vía de oxidación directa, son muy
activas.Existen 2 tipos de célulasfotorreceptoras en la retina humana: los conosy
los bastones, que funcionan a la luz intensa y brillante, y a la luz tenue,
respectivamente.
La esencia del fenómenode la visión es la conversión de energía luminosa en
impulsonervioso. Un cromóforo,el Il-cis retinol,se combinacon una proteína. El
primero cambiadecis a hanscuandoun fotónloimpresionay ellofuerza cambios
wnformacionales en la proteína de la membrana de los discos. Estos cambios le
permitenunirsealaproteínatransducina que activaa lafosfodiesterasadelGMPc.
La caída en los niveles del GMPc provoca el cierre de los canales de Nai,
activados por el GMPc de la membrana plasmática. Como consecuencia tiene
lugarun cambioenlapermeabilidad deLamembrana,quetraeconsigoLaalteración
del potencial de reposo y se origina así el impulso nervioso.
La visión en coloresse fundamenta por la presencia en los conosde3tiposde
opsina diferentes, con máximos de absorción para el rojo, el verde y el ami. El
daltonismoseproduce comoconsecuenciadela faltaodisminucióndeuna deestas
3proteínas.
Ejercicios
1.Silacórneay elcristalinosonestruchirasavascularesi,cómoleIlegal1losnutrientes
requeridospara sumetabolismo?
2. Tantola córneacomola esclerólicaposeen un estroma constituidopor colageiio.
¿Cómoseexplicaquela primera seatransparente y la escleróticano?
3. Normalmente,el cristalinoes rico en ácidoascórhicoy glutatión. ¿Cómopuede
usted relacionar estoconlascataratas del anciano?
4. Expliquela función que se le asigna al Caz+en la fotoquimicadela visión.
S. Latransduciiia pertenecea la familiadeproteínasG comolas queparticipan en la
acciún de hormonasque actúa11por mediodel AMPc. Haga un paralelodeesos
sistemascoi1la fotoquimicade la visión. ;,Cuál esla proteína delos bastones que
hace la funcióndelreceptor Iiormonalen aquellossistemas?
6. ¿La diferenciaentre opsina y rodopsina radica únicamente en queesta ultima se
hallaligada al ll-cis retinol oexisteotra diferencia?
7. Relacione3proteínasconsusrespectivasfuncionesqueparticipen en la recupera-
cióndelestadoinicialen losbastones,despuésdela respuesta alestimulolumiooso.
8.Sielcromóforodetectadoen conos y bastonesesel misiuo, ¿ c h oseconciliaesto
con la teoría IricrumáticadeYoung-Helmhdtz:'